第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理本章主要內(nèi)容：

結(jié)構(gòu)可靠度及設(shè)計(jì)方法荷載和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理要點(diǎn)作用于結(jié)構(gòu)上的荷載取值

結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重；外部作用（活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、地震作用等）材料強(qiáng)度取值

鋼筋強(qiáng)度；混凝土強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

荷載值、材料強(qiáng)度值確定后→如何設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)目煽慷鹊匚缓妥饔茫嚎傇瓌t（綱領(lǐng)）→預(yù)期的可靠度（難點(diǎn)）

適用于所有結(jié)構(gòu)和構(gòu)件：《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》結(jié)構(gòu)上的作用和作用效應(yīng)

★作用：使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力和變形的各種原因直接作用（荷載）：以力的形式直接作用于結(jié)構(gòu)上間接作用：以變形的形式作用在結(jié)構(gòu)上

★作用按時(shí)間變異的分類

永久作用G：其值不隨時(shí)間變化（恒載）可變作用Q：其值隨時(shí)間變化（活荷載）

偶然作用：量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用★作用效應(yīng)S（effectofanaction）

由作用產(chǎn)生的內(nèi)力和變形（軸力、剪力、彎矩、扭矩、變形、裂縫等）

作用效應(yīng)

S是隨機(jī)變量或隨機(jī)過程3.1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)抗力2.

結(jié)構(gòu)抗力

R（resistance）

★整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)（即內(nèi)力和變形）的能力，如構(gòu)件的承載能力、剛度及抗裂能力等?！镉绊懸蛩?/p>

材料性能（強(qiáng)度、變形模量等）幾何參數(shù)（構(gòu)件尺寸等）計(jì)算模式的精確性（構(gòu)件抗力計(jì)算模型）★結(jié)構(gòu)抗力R

是隨機(jī)變量3.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T

（designreferenceperiod）

為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)，《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定為50年.

3.1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)抗力1.

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求滿足使用功能：結(jié)構(gòu)的預(yù)定功能要求

安全性（safetyclass）：

不發(fā)生構(gòu)件破壞或結(jié)構(gòu)倒塌

適用性（serviceability）:變形和裂縫寬度不超限

耐久性（durability）：結(jié)構(gòu)材料的風(fēng)化、腐蝕和老化不超過一定限度經(jīng)濟(jì)問題在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，以最經(jīng)濟(jì)的手段獲得預(yù)定功能要求合理地解決結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間的矛盾3.1.2結(jié)構(gòu)的預(yù)定功能及結(jié)構(gòu)可靠度2.結(jié)構(gòu)的可靠度結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性總稱結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力。（定性描述）結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。是可靠性的概率度量。（定量描述）3.1.2結(jié)構(gòu)的預(yù)定功能及結(jié)構(gòu)可靠度

規(guī)定的時(shí)間：設(shè)計(jì)使用年限（designworkinglife）

設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用的時(shí)期。

設(shè)計(jì)使用年限、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、使用壽命(耐久年限)等概念之間的區(qū)別。

規(guī)定的條件

正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用3.1.2結(jié)構(gòu)的預(yù)定功能及結(jié)構(gòu)可靠度

結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)(safetyclass)安全等級(jí)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果，即危及人的生命、造成的經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等的嚴(yán)重程度確定。安全等級(jí)破壞后果建筑物類型一級(jí)很嚴(yán)重重要的房屋二級(jí)嚴(yán)重一般的房屋三級(jí)不嚴(yán)重次要的房屋

建筑物中各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí)宜與整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)相同，但允許對(duì)部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)其重要程度和綜合效益進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。用安全等級(jí)區(qū)分結(jié)構(gòu)的可靠度《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)3.1.3結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法的演變?nèi)菰S應(yīng)力法

特點(diǎn)：計(jì)算簡(jiǎn)單；未考慮材料的塑性；經(jīng)驗(yàn)的安全系數(shù)按破壞階段的設(shè)計(jì)方法

特點(diǎn)：考慮材料塑性，計(jì)算結(jié)果較準(zhǔn)確；經(jīng)驗(yàn)的安全系數(shù)多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法

特點(diǎn)：較全面地考慮了主要因素；不能計(jì)算結(jié)構(gòu)的可靠度3.1.4混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法水準(zhǔn)I—半概率法把可以統(tǒng)計(jì)的因素（荷載值和材料強(qiáng)度值等）用概率方法加以處理，無統(tǒng)計(jì)資料的因素用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)處理。對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠度還不能做出定量的估計(jì)。TJ10-74基本上屬于此法。水準(zhǔn)Ⅱ—近似概率法將結(jié)構(gòu)抗力和荷載效應(yīng)作為隨機(jī)變量，按給定的概率分布估算失效概率或可靠指標(biāo)，采用平均值和標(biāo)準(zhǔn)差兩個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行線性化處理，稱為“一次二階矩法”，是一種實(shí)用的近似概率計(jì)算法。

水準(zhǔn)Ⅲ—全概率法3.1.4混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法小結(jié)結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)的抗力設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期；設(shè)計(jì)使用年限；實(shí)際壽命結(jié)構(gòu)可靠性，結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法影響結(jié)構(gòu)可靠度的主要因素（荷載值、材料強(qiáng)度值等）用概率的方法確定；結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)取“極限狀態(tài)”。

3.1結(jié)構(gòu)可靠度及設(shè)計(jì)方法荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的確定各種強(qiáng)度值之間的關(guān)系3.2荷載和材料強(qiáng)度的取值荷載的統(tǒng)計(jì)特性

永久荷載G是隨機(jī)變量；永久荷載G符合正態(tài)分布可變荷載Q是隨機(jī)變量；

樓面活荷載、風(fēng)荷載和雪荷載符合極值I型分布

荷載標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)構(gòu)在使用期間，在正常情況下，可能出現(xiàn)的具有一定保證率（assurancefactor）的偏大荷載值。3.2.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定2223242526272800.050.10.150.20.250.30.350.4正態(tài)分布永久荷載x(kN/m3)概率密度p(x)

概率密度函數(shù)p(x)

概率密度函數(shù)的性質(zhì)3.2.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定

極值I型分布

概率密度函數(shù)p(x)

概率密度函數(shù)的性質(zhì)活荷載x概率密度p(x)-4-20246800.050.10.150.20.250.30.350.43.2.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值是建筑結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載基本代表值。如果荷載符合正態(tài)分布，具有95%的保證率的標(biāo)準(zhǔn)值Pk為mPPk232426282200.050.10.150.20.250.30.350.4永久荷載x概率密度p(x)Pk=mP+1.645sP3.2.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk：可按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的尺寸和《荷載規(guī)范》規(guī)定的材料容重平均值確定，一般相當(dāng)于永久荷載概率分布的平均值。辦公樓、住宅樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qk均為2.0kN/m2。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值是由基本風(fēng)壓乘以風(fēng)壓高度變化系數(shù)、風(fēng)載體型系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)確定的。雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值是由建筑物所在地的基本雪壓乘以屋面積雪分布系數(shù)確定的。注：上述荷載標(biāo)準(zhǔn)值可由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查?。桓鞣N可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的保證率不同。3.2.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定材料強(qiáng)度的變異性及統(tǒng)計(jì)特性

鋼筋屈服強(qiáng)度的概率分布基本符合正態(tài)分布。

混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的實(shí)測(cè)值也符合正態(tài)分布。材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋和混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

fk=mf-asf

。偏低值mf2426282200.050.10.150.20.250.30.350.4材料強(qiáng)度x概率密度p(x)fk

a為與材料實(shí)際強(qiáng)度f低于fK的概率有關(guān)的保證率系數(shù)。3.2.2材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的確定鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)于熱軋鋼筋，廢品限值相當(dāng)于屈服強(qiáng)度平均值減去2倍標(biāo)準(zhǔn)差，即a=2，保證率為97.73%?！痘炷烈?guī)范》規(guī)定的鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值具有不小于95%保證率。熱軋鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)種類符號(hào)d/mmfyK熱軋鋼筋HPB300A6~22300HRB335/HRBF335B/BF6~50335HRB400/HRBF400/RRB400C/CF/CR6~50400HRB500/HRBF500C/CR

6~505003.2.2材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的確定

混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值《混凝土規(guī)范》規(guī)定的混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為具有95%

保證率的強(qiáng)度值。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

fcu,k3.2.2材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的確定《混凝土規(guī)范》中的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定強(qiáng)度種類混凝土強(qiáng)度等級(jí)C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fck10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2ftk1.271.541.782.012.202.392.512.642.742.852.932.993.053.11混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)小結(jié)重要思想：荷載取具有一定保證率的偏大荷載值（不取最大值）材料強(qiáng)度取具有一定保證率的偏小強(qiáng)度值（不取最小值）。

安全與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一；適當(dāng)?shù)目煽慷群奢d標(biāo)準(zhǔn)值：按《荷載規(guī)范》查??；各種荷載的保證率不一致（統(tǒng)計(jì)資料不完備，工程經(jīng)驗(yàn)）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：均具有大于或等95%的保證率（鋼筋強(qiáng)度保證率為97.78%；混凝土強(qiáng)度保證率95%）3.2荷載和材料強(qiáng)度的取值

承載能力與正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法3.3概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)實(shí)質(zhì)上是區(qū)分結(jié)構(gòu)可靠與失效的界限。

結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分類

承載能力極限狀態(tài)安全性極限狀態(tài)。主要是破壞（強(qiáng)度）極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)適用性和耐久性極限狀態(tài)。主要是變形和裂縫寬度極限狀態(tài)3.3.1結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)（安全性）

★3點(diǎn)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力（強(qiáng)度破壞）；達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形；

或因結(jié)構(gòu)局部破壞而引發(fā)的連續(xù)倒塌。

★標(biāo)志和限值結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)強(qiáng)度破壞（最主要的承載能力問題）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件作為剛體失去平衡（如傾覆等）

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）

地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）

對(duì)于任何承載的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，都需要按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3.1結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)（適用性和耐久性）★兩點(diǎn)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到適用性和耐久性極限狀態(tài)★標(biāo)志和限值結(jié)構(gòu)變形或振幅達(dá)到某一限值；不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，混凝土應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度；允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，裂縫寬度超過某一限值；其他特定狀態(tài)，如相對(duì)沉降量過大等。注意：兩類極限狀態(tài)中，通常進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算，然后按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行變形、裂縫寬度或抗裂驗(yàn)算。兩類極限狀態(tài)中，均有變形限值，但量值不同，應(yīng)注意區(qū)分。3.3.1結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況

持久設(shè)計(jì)狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長(zhǎng)的狀況。房屋結(jié)構(gòu)承受家具和正常人員荷載的狀況短暫設(shè)計(jì)狀況：出現(xiàn)概率較大，而與設(shè)計(jì)使用年限相比，持續(xù)時(shí)間很短的狀況。結(jié)構(gòu)施工和維修時(shí)承受堆料和施工荷載的狀況

偶然設(shè)計(jì)狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況。結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi)、爆炸、撞擊、罕遇地震等作用的狀況地震設(shè)計(jì)狀況：結(jié)構(gòu)遭受地震時(shí)的情況。以上4種狀況均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)對(duì)偶然設(shè)計(jì)狀況，允許主要承重結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件而局部破壞，但其剩余部分具有在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌的可靠度；可不進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)；對(duì)持久設(shè)計(jì)狀況，尚應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)；對(duì)短暫設(shè)計(jì)狀況和地震設(shè)計(jì)狀況，可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。3.3.2結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況結(jié)構(gòu)的“工作狀態(tài)”

結(jié)構(gòu)在使用期間的工作情況稱為“工作狀態(tài)”，可用功能函數(shù)描述。結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)Z的一般表達(dá)式

Z=g(X1,X2,…,Xn)隨機(jī)性基本變量

結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程的一般表達(dá)式

Z=g(X1,X2,…,Xn)=0

只包含兩個(gè)變量的功能函數(shù)

Z=g(R,S)=R

–

S

只包含兩個(gè)變量的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程

Z=g(R,S)=R–

S=03.3.3結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程用功能函數(shù)Z判別結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)

當(dāng)Z>0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當(dāng)Z<0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；當(dāng)Z=0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的失效概率結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Z=R-S<0的概率稱為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的失效概率。功能函數(shù)Z=R-S服從正態(tài)分布，，。結(jié)構(gòu)的失效概率可直接通過Z<0的概率來表達(dá)：

3.3.4結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算

結(jié)構(gòu)的失效概率pf0隨機(jī)變量R,S概率密度pmSmRmR－mspf=P(Z=R-S<0)3.3.4結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算

結(jié)構(gòu)的失效概率pf(R,S均服從正態(tài)分布)bsZ0隨機(jī)變量Z概率密度pmZpf=P(Z<0)mZ=mR－mS3.3.4結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)b

失效概率計(jì)算復(fù)雜，故引入可靠指標(biāo)b來評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的可靠性。

b

越大，失效概率就越小，即結(jié)構(gòu)越可靠，故b

稱為可靠指標(biāo)。3.3.4結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)當(dāng)僅有作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力兩個(gè)基本變量且均按正態(tài)分布時(shí)

當(dāng)基本變量不按正態(tài)分布時(shí)，用當(dāng)量正態(tài)分布的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差代入上式計(jì)算。例如，當(dāng)荷載效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布時(shí)

3.3.4結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算

可靠指標(biāo)與失效概率的對(duì)應(yīng)關(guān)系b1.01.52.02.5pf1.59×10-1

6.68×10-22.28×10-26.21×10-3b2.73.23.74.2pf3.50×10-3

6.90×10-41.10×10-41.30×10-53.3.4結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)[b]定義:設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的、作為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)所應(yīng)達(dá)到的可靠指標(biāo)，稱為設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)，它是根據(jù)設(shè)計(jì)所要求達(dá)到的結(jié)構(gòu)可靠度而取定的，所以又稱為目標(biāo)可靠指標(biāo)（targetreliabilityindex）?！督ㄖY(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的可靠指標(biāo)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)破壞類型安全等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.23.3.4結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算承載能力極限狀態(tài)的可靠指標(biāo)

延性破壞：結(jié)構(gòu)破壞前有明顯的變形或其他預(yù)兆。其危害小，其危害小，相對(duì)低一些。脆性破壞：結(jié)構(gòu)破壞前沒有明顯的變形或其他預(yù)兆。其危害大，相對(duì)高一些。結(jié)構(gòu)安全等級(jí)高，相對(duì)高一些。正常使用極限狀態(tài)的可靠指標(biāo)

可逆極限狀態(tài)：產(chǎn)生超越狀態(tài)的作用被移去后，將不再保持超越狀態(tài)；[]=0不可逆極限狀態(tài)：產(chǎn)生超越狀態(tài)的作用被移去后，仍將永久保持超越狀態(tài)。

[]=1.5

當(dāng)結(jié)構(gòu)可逆程度處于二者之間時(shí)，取0~1.5之間的值。

3.3.4結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算

承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式荷載與材料分項(xiàng)系數(shù)及材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值3.4結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式提要直接按概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算工作量大。對(duì)于大量的一般結(jié)構(gòu)，沒有必要，需尋求簡(jiǎn)化方法。承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式通過調(diào)整作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)、材料分項(xiàng)系數(shù)等，使按設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其可靠指標(biāo)與設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)最接近.正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

按作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值（頻遇值、準(zhǔn)永久值）、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算重要思想方法：復(fù)雜問題→復(fù)雜（精細(xì)）方法→簡(jiǎn)化表達(dá)式↑目標(biāo)可靠指標(biāo)3.4結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

基本表達(dá)式按荷載效應(yīng)的基本組合(或偶然組合)，采用下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：

：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力模型不定性系數(shù)：對(duì)靜力設(shè)計(jì)取1.0，不確定性較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)具體情況取大于1.0的數(shù)值；對(duì)于抗震設(shè)計(jì)，采用承載力抗震調(diào)整系數(shù)代替的表達(dá)形式；

S：承載能力極限狀態(tài)下作用組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值；

R：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計(jì)值。3.4.1承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，在持久、短暫設(shè)計(jì)狀況下，對(duì)安全等級(jí)分別一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的構(gòu)件分別不應(yīng)小于1.1、1.0、0.9.（對(duì)地震設(shè)計(jì)狀況取1.0。）基本組合

由可變荷載效應(yīng)控制的組合

由永久荷載效應(yīng)控制的組合3.4.1承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式荷載分項(xiàng)系數(shù)

理由：荷載標(biāo)準(zhǔn)值是偏大值，仍有可能超載。確定原則：給定荷載標(biāo)準(zhǔn)值，找出一組荷載分項(xiàng)系數(shù)，按設(shè)計(jì)構(gòu)件，計(jì)算相應(yīng)的可靠指標(biāo)，其中按所得的可靠指標(biāo)與目標(biāo)可靠指標(biāo)最接近。

取值：

:當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)：可變荷載效應(yīng)控制，取1.2；永久荷載效應(yīng)控制的組合取1.35。當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)(如抗浮驗(yàn)算），取1.0。

:一般取1.4；對(duì)工業(yè)建筑樓面結(jié)構(gòu)，當(dāng)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2時(shí)，取1.3。

3.4.1承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

荷載設(shè)計(jì)值

荷載分項(xiàng)系數(shù)與荷載標(biāo)準(zhǔn)值的乘積。

荷載組合值系數(shù)yci考慮各可變荷載最大值在同一時(shí)刻出現(xiàn)的概率很小，若設(shè)計(jì)中仍采用各荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值疊加，則可能造成結(jié)構(gòu)可靠度不一致，因而必須對(duì)可變荷載設(shè)計(jì)值再乘以調(diào)整系數(shù)，即荷載組合值系數(shù)。荷載組合值

可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載組合值系數(shù)。3.4.1承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式材料分項(xiàng)系數(shù)

gc，gs為了考慮材料的離散性和施工中不可避免的偏差帶來的不利影響，再將材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以一個(gè)大于1的系數(shù)，這個(gè)系數(shù)叫材料分項(xiàng)系數(shù)。確定鋼筋和混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)時(shí)，對(duì)于具有統(tǒng)計(jì)資料的材料，按設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)[b]通過可靠度分析確定；對(duì)統(tǒng)計(jì)資料不足的情況，則以工程經(jīng)驗(yàn)為主要依據(jù)，通過對(duì)規(guī)范(TJ10-74）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的校準(zhǔn)計(jì)算確定。混凝土的材料分項(xiàng)系數(shù)gc=1.4熱軋鋼筋的材料分項(xiàng)系數(shù)gs=1.13.4.1承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項(xiàng)系數(shù)，即材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

3.4.1承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式可變荷載的頻遇值和準(zhǔn)永久值

可變荷載的一個(gè)樣本QxTt1t2titntQO

荷載超過某水平Qx的表示方式可用總持續(xù)時(shí)間∑ti與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T的比率mx=∑ti/T來表示。

可變荷載的四種代表值標(biāo)準(zhǔn)值組合值頻遇值準(zhǔn)永久值3.4.2正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

可變荷載的頻遇值和準(zhǔn)永久值

可變荷載的頻遇值（Frequentvalue）在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間為規(guī)定的較小比率(mx=∑ti/T≤0.1)或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。在結(jié)構(gòu)上較頻繁出現(xiàn)且量值較大的荷載值，但小于荷載標(biāo)準(zhǔn)值。

由可變荷載的頻遇值系數(shù)乘以可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值求得頻遇值系數(shù)：

辦公樓：0.5；教室：0.6；書庫：0.93.4.2正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式可變荷載的準(zhǔn)永久值（Quasi-permanentvalue）在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間約為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一半(mx≈0.5)的荷載值。

由可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)乘以可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值求得。準(zhǔn)永久值系數(shù)辦公樓：0.4；教室：0.5；書庫：0.83.4.2正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

基本表達(dá)式S≤C

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)組合(適合被超越時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重的永久性損害的情況，不可逆正常使用極限狀態(tài)）對(duì)于頻遇組合（適合于被超越時(shí)將產(chǎn)生局部損害、較大變形或短暫振動(dòng)等情況，可逆正常使用極限狀態(tài)）對(duì)于準(zhǔn)永久組合（荷載長(zhǎng)期效應(yīng)起決定性作用的一些情況）僅適用于荷載效應(yīng)為線性的情況3.4.2正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)特點(diǎn)

作用效應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合、準(zhǔn)永久組合，不乘荷載分項(xiàng)系數(shù)，可靠度指標(biāo)在0~1.53.4.2正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算規(guī)定對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行抗裂驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算值不應(yīng)超過規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)限值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫寬度，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件，按荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長(zhǎng)期作用影響進(jìn)行計(jì)算；構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過規(guī)范規(guī)定的最大裂縫寬度限值。受彎構(gòu)件的最大撓度，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件，按荷載準(zhǔn)永久組合進(jìn)行計(jì)算，并考慮荷