混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則和方法講義

1、第第 10 10 章章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則和方法混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則和方法 我國現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法是：我國現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法是：以概率理論為基礎(chǔ)以概率理論為基礎(chǔ) 的極限狀態(tài)設(shè)計方法，以可靠指標度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度，的極限狀態(tài)設(shè)計方法，以可靠指標度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度， 采用以分項系數(shù)的設(shè)計表達式進行設(shè)計。采用以分項系數(shù)的設(shè)計表達式進行設(shè)計。因此，本章內(nèi)容因此，本章內(nèi)容 圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計的總目標，對結(jié)構(gòu)的功能要求、結(jié)構(gòu)的極限圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計的總目標，對結(jié)構(gòu)的功能要求、結(jié)構(gòu)的極限 狀態(tài)、結(jié)構(gòu)上的作用、荷載的代表值、各種作用的效應(yīng)及狀態(tài)、結(jié)構(gòu)上的作用、荷載的代表值、各種作用的效應(yīng)及 結(jié)構(gòu)的抗

2、力和滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度要求的材料強度分項系結(jié)構(gòu)的抗力和滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度要求的材料強度分項系 數(shù)及荷載分項系數(shù)等均提出了明確的要求，明確以概率理數(shù)及荷載分項系數(shù)等均提出了明確的要求，明確以概率理 論為基礎(chǔ)的各種極限狀態(tài)表達方法，并以此作為結(jié)構(gòu)設(shè)計論為基礎(chǔ)的各種極限狀態(tài)表達方法，并以此作為結(jié)構(gòu)設(shè)計 的依據(jù)。的依據(jù)。 本章提要本章提要 10.1 10.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則 10.1.1 10.1.1 建筑結(jié)構(gòu)的組成和類型建筑結(jié)構(gòu)的組成和類型 1.1.組成組成 (1)(1)上部結(jié)構(gòu)：上部結(jié)構(gòu)：水平結(jié)構(gòu)體系水平結(jié)構(gòu)體系 豎向結(jié)構(gòu)體系豎向結(jié)構(gòu)體系 (2)(2)下部結(jié)構(gòu)：下部結(jié)

3、構(gòu)：主要由地下室和基礎(chǔ)等組成。主要由地下室和基礎(chǔ)等組成。 2.2.類型類型 (1)(1)按結(jié)構(gòu)材料分：按結(jié)構(gòu)材料分：砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、 組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。 （2 2）按豎向結(jié)構(gòu)體系分：）按豎向結(jié)構(gòu)體系分：排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力 墻結(jié)構(gòu)、框架墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等。剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等。 10.1 10.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則 10.1.2 10.1.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的階段和內(nèi)容建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的階段和內(nèi)容 1.1.工程建設(shè)三個主要環(huán)節(jié)工程建設(shè)三個主要環(huán)節(jié) (1)(1

4、)工程勘察：工程勘察： (2)(2)工程設(shè)計：工程設(shè)計： (3)(3)工程施工：工程施工： 程序：先勘察后設(shè)計，先設(shè)計后施工程序：先勘察后設(shè)計，先設(shè)計后施工 2.2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的三個階段建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的三個階段 (1)(1)初步設(shè)計：初步設(shè)計： (2)(2)技術(shù)設(shè)計：技術(shù)設(shè)計： (3)(3)施工圖設(shè)計：施工圖設(shè)計： 10.1 10.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則 10.1.3 10.1.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則 1.1.一般原則一般原則 安全、適用、耐久和經(jīng)濟合理。安全、適用、耐久和經(jīng)濟合理。 三性：安全性、適用性、耐久性三性：安全性、適用性、耐久性

5、考慮：功能要求與經(jīng)濟性之間的均衡考慮：功能要求與經(jīng)濟性之間的均衡 2.2.具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 10.2 10.2 建筑結(jié)構(gòu)荷載建筑結(jié)構(gòu)荷載 10.2.1 10.2.1 結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng) 1.1.結(jié)構(gòu)上的作用結(jié)構(gòu)上的作用 使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原因稱為使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原因稱為“作用作用”，分直接作，分直接作 用和間接作用兩種。用和間接作用兩種。 (1)(1)直接作用：直接作用：荷載荷載 (2)(2)間接作用：間接作用：混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)的差異混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)的差異 沉降、地震等。間接作用不僅與外界因素有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)沉降、地

6、震等。間接作用不僅與外界因素有關(guān)，還與結(jié)構(gòu) 本身的特性有關(guān)。例如，地震對結(jié)構(gòu)物的作用，不僅與地本身的特性有關(guān)。例如，地震對結(jié)構(gòu)物的作用，不僅與地 震加速度有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)自身的動力特性有關(guān)，所以不能震加速度有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)自身的動力特性有關(guān)，所以不能 把地震作用稱為把地震作用稱為“地震荷載地震荷載”。 2.2.作用效應(yīng)作用效應(yīng)s s 結(jié)構(gòu)上的作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力結(jié)構(gòu)上的作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力（如彎矩、剪力、軸向如彎矩、剪力、軸向 力、扭矩等）、變形、裂縫等統(tǒng)稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng)。力、扭矩等）、變形、裂縫等統(tǒng)稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng)。 荷載與荷載效應(yīng)之間通常按某種關(guān)系相聯(lián)系。荷載與荷載效應(yīng)之間通常按某

7、種關(guān)系相聯(lián)系。 按作用時間的長短和性質(zhì)，荷載可分為三類：按作用時間的長短和性質(zhì)，荷載可分為三類： 1)1)永久荷載永久荷載 在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用期間，其值不隨時間而在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用期間，其值不隨時間而 變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是 單調(diào)的并能趨于限值的荷載。例如，結(jié)構(gòu)的自身重力、土單調(diào)的并能趨于限值的荷載。例如，結(jié)構(gòu)的自身重力、土 壓力、預(yù)應(yīng)力等荷載，永久荷載又稱恒荷載。壓力、預(yù)應(yīng)力等荷載，永久荷載又稱恒荷載。 2)2)可變荷載可變荷載 在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用期內(nèi)其值隨時間而變化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用期內(nèi)其值隨時間而變化， 其變化與平均值相比不

8、可忽略的荷載。例如，樓面活荷載、其變化與平均值相比不可忽略的荷載。例如，樓面活荷載、 吊車荷載、風荷載、雪荷載等，可變荷載又稱活荷載。吊車荷載、風荷載、雪荷載等，可變荷載又稱活荷載。 3)3)偶然荷載偶然荷載 在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦 出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。例如，爆炸力、出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。例如，爆炸力、 撞擊力等。撞擊力等。 10.2.2 10.2.2 荷載的分類荷載的分類 按隨空間位置的變異，荷載可分為二類：按隨空間位置的變異，荷載可分為二類： 1)1)固定荷載固定荷載 固定設(shè)備、水箱等固定設(shè)備、水箱等 2)2)移動

9、荷載移動荷載 樓面上的人群荷載、吊車荷載、車輛荷樓面上的人群荷載、吊車荷載、車輛荷 載等載等 按結(jié)構(gòu)對荷載的反應(yīng)性質(zhì)，荷載可分為二類：按結(jié)構(gòu)對荷載的反應(yīng)性質(zhì)，荷載可分為二類： 1)1)靜定荷載靜定荷載 結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載、雪荷載等結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載、雪荷載等 2)2)動力荷載動力荷載 設(shè)備振動、吊車荷載、風荷載、車輛剎設(shè)備振動、吊車荷載、風荷載、車輛剎 車、撞擊力和爆炸力等車、撞擊力和爆炸力等 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范設(shè)計基準期的規(guī)定設(shè)計基準期的規(guī)定 10.2.2 10.2.2 荷載的分類荷載的分類 荷載的標準值荷載的標準值 具有一定概率（一般為具有一定概率（一般為95%95%）的

10、最大荷載值稱為）的最大荷載值稱為 荷載標準值。荷載標準值。荷載標準值是荷載的基本代表值。荷載標準值是荷載的基本代表值。對于對于 結(jié)構(gòu)自重可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計尺寸和材料的重力密度結(jié)構(gòu)自重可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計尺寸和材料的重力密度 確定；可變荷載標準值由設(shè)計使用年限內(nèi)最大荷載概確定；可變荷載標準值由設(shè)計使用年限內(nèi)最大荷載概 率分布的某個分位值確定。率分布的某個分位值確定。 10.2.3 10.2.3 荷載代表值荷載代表值 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范給出了四種荷載代表值：給出了四種荷載代表值： 標準值、組合值、頻遇值和準永久值。標準值、組合值、頻遇值和準永久值。 規(guī)范表規(guī)范表4.1.1（續(xù)）（續(xù)）

11、10.2.4 10.2.4 豎向荷載豎向荷載 1.樓、屋面的荷載：樓、屋面的荷載：豎向恒荷載和豎向活荷載兩種類型豎向恒荷載和豎向活荷載兩種類型 （1）民用建筑樓面均布活荷載（表）民用建筑樓面均布活荷載（表10-1） （2）工業(yè)建筑樓面活荷載）工業(yè)建筑樓面活荷載 （3）屋面活荷載（表）屋面活荷載（表10-2） 2.雪荷載：雪荷載： 基本雪壓的規(guī)定基本雪壓的規(guī)定 10.2.5 10.2.5 風荷載風荷載 1.風荷載的特點：風荷載的特點：壓力、吸力和橫風向干擾力及其合力壓力、吸力和橫風向干擾力及其合力 構(gòu)成了建筑物上的風荷載。構(gòu)成了建筑物上的風荷載。 2.風荷載的標準值：風荷載的標準值： w zs

12、zw 基本風壓的規(guī)定基本風壓的規(guī)定 3.風壓高度變化系數(shù)風壓高度變化系數(shù) 4.風荷載體型系數(shù)風荷載體型系數(shù) 10.3.1 結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)的功能要求 1.1.結(jié)構(gòu)的安全等級結(jié)構(gòu)的安全等級 我國根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)破壞時可能產(chǎn)生的后果嚴重與否，我國根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)破壞時可能產(chǎn)生的后果嚴重與否， 分為三個安全等級：分為三個安全等級： 一級一級破壞后果很嚴重、重要的建筑物；破壞后果很嚴重、重要的建筑物； 二級二級破壞后果嚴重、一般的建筑物；破壞后果嚴重、一般的建筑物； 三級三級破壞后果不嚴重、次要建筑物。破壞后果不嚴重、次要建筑物。 對人員比較集中使用頻繁的影劇院、體育館等，安對人員比較集中使用頻繁的影劇院、

13、體育館等，安 全等級宜按一級設(shè)計；建筑物中梁、柱等各類構(gòu)件的安全等級宜按一級設(shè)計；建筑物中梁、柱等各類構(gòu)件的安 全等級一般應(yīng)與整個建筑物的安全等級相同。全等級一般應(yīng)與整個建筑物的安全等級相同。 10.3 10.3 結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài) 2. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限 結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限，是指設(shè)計的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限，是指設(shè)計的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不 需進行大修即可按其預(yù)定目的使用的時期。需進行大修即可按其預(yù)定目的使用的時期。一般建筑結(jié)一般建筑結(jié) 構(gòu)的設(shè)計使用年限可為構(gòu)的設(shè)計使用年限可為5050年。年。各類工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用各類工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用

14、 年限是不應(yīng)統(tǒng)一的。例如，橋梁應(yīng)比房屋的設(shè)計使用年年限是不應(yīng)統(tǒng)一的。例如，橋梁應(yīng)比房屋的設(shè)計使用年 限長，大壩的設(shè)計使用年限更長。限長，大壩的設(shè)計使用年限更長。 注意：注意：結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限雖與其使用壽命有聯(lián)系，結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限雖與其使用壽命有聯(lián)系， 但不等同。超過設(shè)計使用年限的結(jié)構(gòu)并不是不能使用，但不等同。超過設(shè)計使用年限的結(jié)構(gòu)并不是不能使用， 而是指它的可靠度降低了。而是指它的可靠度降低了。 3. 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求建筑結(jié)構(gòu)的功能要求 設(shè)計的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)，設(shè)計的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)， 在正常維護條件下，應(yīng)能保持其使用功能，而不需進行在正常維護條件

15、下，應(yīng)能保持其使用功能，而不需進行 大修加固。應(yīng)該滿足的功能要求可概括為：大修加固。應(yīng)該滿足的功能要求可概括為： (1)(1)安全性安全性 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和正常使建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和正常使 用時可能出現(xiàn)的各種荷載和變形，在偶然事件（如地震、用時可能出現(xiàn)的各種荷載和變形，在偶然事件（如地震、 爆炸等）發(fā)生時和發(fā)生后保持必需的整體穩(wěn)定性，不致爆炸等）發(fā)生時和發(fā)生后保持必需的整體穩(wěn)定性，不致 發(fā)生倒塌。發(fā)生倒塌。 3. 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求建筑結(jié)構(gòu)的功能要求 (2)(2)適用性適用性 結(jié)構(gòu)在正常使用過程中應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)在正常使用過程中應(yīng)具有良好的 工作性。例如，不產(chǎn)生影響使用的過大變

16、形或振幅，工作性。例如，不產(chǎn)生影響使用的過大變形或振幅， 不發(fā)生足以讓使用者不安的過寬的裂縫等。不發(fā)生足以讓使用者不安的過寬的裂縫等。 (3)(3)耐久性耐久性 結(jié)構(gòu)在正常維護條件下應(yīng)有足夠的耐結(jié)構(gòu)在正常維護條件下應(yīng)有足夠的耐 久性，完好使用到設(shè)計規(guī)定的年限，即設(shè)計使用年限。久性，完好使用到設(shè)計規(guī)定的年限，即設(shè)計使用年限。 例如，混凝土不發(fā)生嚴重風化、腐蝕、脫落，鋼筋不例如，混凝土不發(fā)生嚴重風化、腐蝕、脫落，鋼筋不 發(fā)生銹蝕等。發(fā)生銹蝕等。 10.3.2 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài) 能完成預(yù)定的各項功能時，結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài)；反能完成預(yù)定的各項功能時，結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài)；反 之，則處于失

17、效狀態(tài)，有效狀態(tài)和失效狀態(tài)的分界，稱之，則處于失效狀態(tài)，有效狀態(tài)和失效狀態(tài)的分界，稱 為極限狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)開始失效的標志。極限狀態(tài)可分為為極限狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)開始失效的標志。極限狀態(tài)可分為 二類。二類。 1.1.承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力最大承載能力或者或者達到不適于繼續(xù)達到不適于繼續(xù) 承載的變形狀態(tài)承載的變形狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)。超過承載能，稱為承載能力極限狀態(tài)。超過承載能 力極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求。力極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求。 10.3.2 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài) 出現(xiàn)下列情形之一，超過

18、了承載能力極限狀態(tài)：出現(xiàn)下列情形之一，超過了承載能力極限狀態(tài)： (1)(1)材料強度不夠而破壞；材料強度不夠而破壞； (2)(2)因疲勞而破壞；因疲勞而破壞； (3)(3)產(chǎn)生過大的塑性變形而不能繼續(xù)承載；產(chǎn)生過大的塑性變形而不能繼續(xù)承載； (4)(4)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定； (5)(5)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系。 2. 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用正常使用或或耐久性能耐久性能中某項規(guī)定限中某項規(guī)定限 度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。超過了正常使用極限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。超過了正常使用極限 狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能

19、保證適用性和耐久性的功能要狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能保證適用性和耐久性的功能要 求。求。 例如：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過大變形、例如：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過大變形、 過寬裂縫、局部損壞和振動。過寬裂縫、局部損壞和振動。 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進行計算后，還應(yīng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進行計算后，還應(yīng) 該按正常使用極限狀態(tài)進行驗算。該按正常使用極限狀態(tài)進行驗算。 10.3.3 極限狀態(tài)方程極限狀態(tài)方程 1. 承載能力極限狀態(tài)函數(shù)承載能力極限狀態(tài)函數(shù) 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可以用極限狀態(tài)函數(shù)來表達。承載結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可以用極限狀態(tài)函數(shù)來表達。承載 能力極限狀態(tài)函數(shù)可表示為能力極限狀態(tài)函數(shù)

20、可表示為 z = r s （3-1） 式中式中 s 表示荷載效應(yīng)，它代表由各種荷載分別產(chǎn)生表示荷載效應(yīng)，它代表由各種荷載分別產(chǎn)生 的荷載效應(yīng)的總和；的荷載效應(yīng)的總和； r 表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力。表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力。 2. 結(jié)構(gòu)狀態(tài)結(jié)構(gòu)狀態(tài) 根據(jù)根據(jù)s、r的取值不同，的取值不同，z值可能出現(xiàn)三種情況（圖值可能出現(xiàn)三種情況（圖 3-1）：）： 10.3.3 極限狀態(tài)方程極限狀態(tài)方程 圖圖3-1 極限狀態(tài)方程取值示意圖極限狀態(tài)方程取值示意圖 z = r-s 0 時時, 結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)； z = r-s 0 時時, 結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)；結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)； z = r-s 0 時時, 結(jié)構(gòu)處

21、于失效狀態(tài)。結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。 3. 功能函數(shù)功能函數(shù) 結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常考慮的不僅是結(jié)構(gòu)的承載能力，多結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)?？紤]的不僅是結(jié)構(gòu)的承載能力，多 數(shù)場合還需要考慮結(jié)構(gòu)對變形或開裂等的抵抗能力，也數(shù)場合還需要考慮結(jié)構(gòu)對變形或開裂等的抵抗能力，也 就是說要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性的要求。由此，上就是說要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性的要求。由此，上 述的極限狀態(tài)方程可推廣為述的極限狀態(tài)方程可推廣為 z = g(xz = g(x1 1，x x2 2，x xn n) ) （3-23-2） 式中，式中，g(g() )是函數(shù)記號，在這里稱為功能函數(shù)。是函數(shù)記號，在這里稱為功能函數(shù)。g(g() ) 由所研究的結(jié)構(gòu)

22、功能而定，可以是承載能力，也可以由所研究的結(jié)構(gòu)功能而定，可以是承載能力，也可以 是變形或裂縫寬度等。是變形或裂縫寬度等。 x x1 1，x x2 2，x xn n 為影響該結(jié)構(gòu)為影響該結(jié)構(gòu) 功能的各種荷載效應(yīng)以及材料強度、構(gòu)件的幾何尺寸等。功能的各種荷載效應(yīng)以及材料強度、構(gòu)件的幾何尺寸等。 10.4 10.4 按近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計法按近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計法 10.4.1 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 的的 可可 靠靠 度度 結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間規(guī)定的時間內(nèi)，在內(nèi)，在規(guī)定的條件規(guī)定的條件下，下，完成預(yù)定功完成預(yù)定功 能的能力稱為能的能力稱為結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)的可靠性（規(guī)定時間規(guī)定時間是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計使是指結(jié)構(gòu)

23、的設(shè)計使 用年限，用年限，規(guī)定條件規(guī)定條件，是指正常設(shè)計、正常施工、正常使用，是指正常設(shè)計、正常施工、正常使用 和維護的條件，不包括和維護的條件，不包括非正常的，例如人為的錯誤等）。非正常的，例如人為的錯誤等）。 結(jié)構(gòu)的可靠度結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即結(jié)構(gòu)在設(shè)是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即結(jié)構(gòu)在設(shè) 計工作壽命內(nèi)，在正常計工作壽命內(nèi)，在正常條件下，完成預(yù)定功能的概率。因條件下，完成預(yù)定功能的概率。因 此，結(jié)構(gòu)的可靠度是用可靠概率此，結(jié)構(gòu)的可靠度是用可靠概率p ps s來描述的。來描述的。 10.4.2 可靠指標與失效概率可靠指標與失效概率 1. 結(jié)構(gòu)的失效概率結(jié)構(gòu)的失效概率 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的

24、時間和條件下不能完成預(yù)定功能的概率結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間和條件下不能完成預(yù)定功能的概率 pf，pf為失效概率。為失效概率。 ps + pf = 1.0 2. 失效概率失效概率pf的計算方法的計算方法 (1) s和和r的概率密度曲線的概率密度曲線 設(shè)構(gòu)件的荷載效應(yīng)設(shè)構(gòu)件的荷載效應(yīng)s、抗力、抗力r，都是服從正態(tài)分布的隨，都是服從正態(tài)分布的隨 機變量且二者為線性關(guān)系。機變量且二者為線性關(guān)系。s、r的平均值分別為的平均值分別為s、r， 標準差分別為標準差分別為s、r， s和和r的概率密度曲線如圖的概率密度曲線如圖3一一2所所 示。示。 10.4.2 可靠指標與失效概率可靠指標與失效概率 圖圖3-2 r、s的

25、概率密度分布曲線的概率密度分布曲線 (1) s和和r的概率密度曲線的概率密度曲線 按照結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，顯然按照結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，顯然r應(yīng)該大于應(yīng)該大于s。從圖中的。從圖中的 概率密度曲線可以看到，在多數(shù)情況下構(gòu)件的抗力概率密度曲線可以看到，在多數(shù)情況下構(gòu)件的抗力r大于大于 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)s。但是，由于離散性，在。但是，由于離散性，在s、r的概率密度曲線的概率密度曲線 的重疊區(qū)（陰影部分），仍有可能出現(xiàn)構(gòu)件的抗力的重疊區(qū)（陰影部分），仍有可能出現(xiàn)構(gòu)件的抗力r小于小于 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)s的情況。重疊區(qū)的大小與的情況。重疊區(qū)的大小與s、r以及以及s、r有有 關(guān)。所以，關(guān)。所以，加大平均值之差加大平均

26、值之差r-s，減小標準差，減小標準差s和和r可可 以使重疊的范圍減小，失效概率降低。以使重疊的范圍減小，失效概率降低。 （2）z的概率密度分布曲線的概率密度分布曲線 同前，若令同前，若令z=rs，z也應(yīng)該是服從正態(tài)分布的隨機也應(yīng)該是服從正態(tài)分布的隨機 變量。圖變量。圖3-3表示表示z的概率密度分布曲線。的概率密度分布曲線。 圖中的陰影部分表示出現(xiàn)圖中的陰影部分表示出現(xiàn)z0事件的概率，也就是事件的概率，也就是 構(gòu)件失效的概率構(gòu)件失效的概率pf，計算失效概率，計算失效概率pf比較麻煩，故改用比較麻煩，故改用 一種可靠指標的計算方法。一種可靠指標的計算方法。 圖圖3-3 可靠指標與失效概率關(guān)系示意圖

27、可靠指標與失效概率關(guān)系示意圖 （3）可靠指標）可靠指標 從圖從圖3-33-3可以看到，陰影部分的面積與可以看到，陰影部分的面積與z z和和z z的大小的大小 有關(guān)：增大有關(guān)：增大z z，曲線右移，陰影面積將減少；減小，曲線右移，陰影面積將減少；減小z z， 曲線變得高而窄，陰影面積也將減少。如果將曲線對稱軸曲線變得高而窄，陰影面積也將減少。如果將曲線對稱軸 至縱軸的距離表示成至縱軸的距離表示成z z的倍數(shù)，取的倍數(shù)，取 則則 22 / )(/ srsrzz zz . （3）可靠指標）可靠指標 可以看出可以看出大，則失效概率小。所以，大，則失效概率小。所以，和失效概率和失效概率 一樣可作為衡量結(jié)

28、構(gòu)可靠度的一個指標，稱為可靠指標。一樣可作為衡量結(jié)構(gòu)可靠度的一個指標，稱為可靠指標。 （4 4）與失效概率與失效概率p pf f的對應(yīng)關(guān)系的對應(yīng)關(guān)系 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準根據(jù)結(jié)構(gòu)的安全等根據(jù)結(jié)構(gòu)的安全等 級和破壞類型，規(guī)定了按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的目級和破壞類型，規(guī)定了按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的目 標可靠指標標可靠指標，見表，見表10-8。 結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞類型分為延性破壞和脆性破壞結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞類型分為延性破壞和脆性破壞 兩類兩類。延性破壞有明顯的預(yù)兆，可及時采取補救措施，。延性破壞有明顯的預(yù)兆，可及時采取補救措施， 所以目標可靠指標可定得稍低些。

29、脆性破壞常常是突發(fā)所以目標可靠指標可定得稍低些。脆性破壞常常是突發(fā) 性破壞，破壞前沒有明顯的預(yù)兆，所以目標可靠指標就性破壞，破壞前沒有明顯的預(yù)兆，所以目標可靠指標就 應(yīng)該定得高一些。應(yīng)該定得高一些。 用可靠指標用可靠指標進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和可靠度校核，可以較全進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和可靠度校核，可以較全 面地考慮可靠度影響因素的客觀變異性，使結(jié)構(gòu)滿足預(yù)面地考慮可靠度影響因素的客觀變異性，使結(jié)構(gòu)滿足預(yù) 期的可靠度要求。期的可靠度要求。 3. 目標可靠指標目標可靠指標 3. 目標可靠指標目標可靠指標 10.5 10.5 實用設(shè)計表達式實用設(shè)計表達式 10.5.1 10.5.1 分分 項項 系系 數(shù)數(shù) 對于一般常見

30、的工程結(jié)構(gòu)，采用可靠指標進行設(shè)計對于一般常見的工程結(jié)構(gòu)，采用可靠指標進行設(shè)計 工作量大，有時會遇到統(tǒng)計資料不足而無法進行的困難。工作量大，有時會遇到統(tǒng)計資料不足而無法進行的困難。 考慮到多年來的設(shè)計習慣和實用上的簡便，考慮到多年來的設(shè)計習慣和實用上的簡便，建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu) 設(shè)計統(tǒng)一標準設(shè)計統(tǒng)一標準提出了便于實際使用的設(shè)計表達式，稱提出了便于實際使用的設(shè)計表達式，稱 為為實用設(shè)計表達式實用設(shè)計表達式。 例如，永久荷載和可變荷載組合下的設(shè)計表達式為例如，永久荷載和可變荷載組合下的設(shè)計表達式為: : （3-83-8） (1)(1)抗力分項系數(shù)抗力分項系數(shù) r r (2) (2)永久荷載分項系數(shù)永久荷

31、載分項系數(shù) g g (3) (3)可變荷載分項系數(shù)可變荷載分項系數(shù) q q qqggrr / 10.5.2 荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合 1. 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)(基本組合和偶然組合）基本組合和偶然組合） 0s r 2.正常使用極限狀態(tài)（標準組合、頻遇組合和準正常使用極限狀態(tài)（標準組合、頻遇組合和準 永久組合）永久組合） s c 10.5.3 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式 1. 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計簡單表達式承載能力極限狀態(tài)設(shè)計簡單表達式 0s r （3-22） sk ssk 0s r rk /r rk 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng) 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng) 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng) 承

32、載能力承載能力 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力 標準值標準值 設(shè)計值設(shè)計值 組合值組合值 設(shè)計值設(shè)計值 設(shè)計值設(shè)計值 標準值標準值 式中式中 0結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。 2. 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值s 實際上荷載效應(yīng)中的實際上荷載效應(yīng)中的荷載有永久荷載和可變荷載荷載有永久荷載和可變荷載， 并且可變荷載不止一個，多個可變荷載也不一定會同時并且可變荷載不止一個，多個可變荷載也不一定會同時 發(fā)生，例如，高層建筑各樓層可變荷載全部滿載且遇到發(fā)生，例如，高層建筑各樓層可變荷載全部滿載且遇到 最大風荷載的可能性就不大。為此，最大風荷載的可能性就不大。為此，考慮到兩

33、個或兩個考慮到兩個或兩個 以上可變荷載同時出現(xiàn)的可能性較小，引入荷載組合值以上可變荷載同時出現(xiàn)的可能性較小，引入荷載組合值 系數(shù)對其標準值折減。系數(shù)對其標準值折減。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng) 考慮作用效應(yīng)的基本組合，必要時尚應(yīng)考慮作用效應(yīng)的考慮作用效應(yīng)的基本組合，必要時尚應(yīng)考慮作用效應(yīng)的 偶然組合。偶然組合。 2. 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值s 對于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值對于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值s s應(yīng)從由可變應(yīng)從由可變 荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的兩組組合中兩組組合中 取最不利值

34、取最不利值確定確定: : (1)(1)對由可變荷載效應(yīng)控制的組合，對由可變荷載效應(yīng)控制的組合，其承載能力極限其承載能力極限 狀態(tài)設(shè)計表達式一般形式為狀態(tài)設(shè)計表達式一般形式為 .),( . 2 1 100 kcs qikci n i qi k qqkgg ffr ssss ）（ 2. 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值s (2)(2)對由永久荷載效應(yīng)控制的組合，對由永久荷載效應(yīng)控制的組合，其承載能力極限其承載能力極限 狀態(tài)設(shè)計表達式的一般形式為狀態(tài)設(shè)計表達式的一般形式為 .),( . 1 00 kcs n i qikciqikgg ffr sss ）（ 公式中符號的含義：公式中符號的含義：

35、 0 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù) , 與安全等級對應(yīng)與安全等級對應(yīng) ，對，對 安全安全 等級為一級或設(shè)計使用年限為等級為一級或設(shè)計使用年限為 100 年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng) 小于小于1.1；對二級或設(shè)計使用年限為；對二級或設(shè)計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)小于年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)小于 1.0；對三級或設(shè)計使用年限為；對三級或設(shè)計使用年限為 5 年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)小年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)小 于于0.9；在抗震設(shè)計中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)；在抗震設(shè)計中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)； g永久荷載的分項系數(shù)永久荷載的分項系數(shù) ，當永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不當永久荷載

36、效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不 利時，對由可變荷載效應(yīng)控制的組合利時，對由可變荷載效應(yīng)控制的組合g = 1.2； 由永久荷載效由永久荷載效 應(yīng)控制的組合應(yīng)控制的組合g = 1.35。當永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時，。當永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時， 取取 g 1.0； q1 q1、 、qi qi 可變荷載的分項系數(shù)； 可變荷載的分項系數(shù)；q1 q1、 、qi qi一般 一般1.41.4； ci ci 可變荷載的組合值系數(shù)； 可變荷載的組合值系數(shù)； g gk k 永久荷載標準值； 永久荷載標準值；_ _ q q1k 1k 最大的一個可變荷載的標準值； 最大的一個可變荷載的標準值； q q1k 1k、q qikik 其余可

37、變荷載的標準值； 其余可變荷載的標準值； 以上不等式右側(cè)為以上不等式右側(cè)為結(jié)構(gòu)承載力，用承載力函數(shù)結(jié)構(gòu)承載力，用承載力函數(shù)r r（）表示）表示， 表明其為混凝土和鋼筋強度標準值表明其為混凝土和鋼筋強度標準值 （f fck ck、 、f fsk sk）、分項系 ）、分項系 數(shù)（數(shù)（c c、s s）、幾何尺寸標準值（）、幾何尺寸標準值（a ak k）以及其他參數(shù)的）以及其他參數(shù)的 函數(shù)。函數(shù)。 規(guī)范表規(guī)范表4.1.1（續(xù)）（續(xù)） 3. 一般排架和框架的簡化表達式一般排架和框架的簡化表達式 對于一般常遇的排架結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，為了計算方對于一般常遇的排架結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，為了計算方 便，可變荷載的影響大

38、小可不予區(qū)分，并采用相同的組便，可變荷載的影響大小可不予區(qū)分，并采用相同的組 合值系數(shù)。對由合值系數(shù)。對由可變荷載效應(yīng)控制的組合可變荷載效應(yīng)控制的組合，其設(shè)計表達，其設(shè)計表達 式可以簡化表達為式可以簡化表達為 對由對由永久荷載效應(yīng)控制的組合永久荷載效應(yīng)控制的組合，其承載力極限狀態(tài)設(shè)，其承載力極限狀態(tài)設(shè) 計表達式仍為前面公式。計表達式仍為前面公式。 kqqkgg sss 11 n i qikqikgg sss 1 .9 . 0 10.5.4 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計，主要是按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計，主要是驗算構(gòu)件的變形驗算構(gòu)件的變形 和抗裂度或裂

39、縫寬度。和抗裂度或裂縫寬度。 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，變形過大或裂縫過寬按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，變形過大或裂縫過寬 雖影響正常使用，但危害程度不及承載力引起的結(jié)構(gòu)破雖影響正常使用，但危害程度不及承載力引起的結(jié)構(gòu)破 壞造成的損失那么大，所以可適當降低對可靠度的要求。壞造成的損失那么大，所以可適當降低對可靠度的要求。 計算時取荷載標準值，計算時取荷載標準值，不需乘分項系數(shù)，也不需乘分項系數(shù)，也不考慮結(jié)構(gòu)不考慮結(jié)構(gòu) 重要性系數(shù)重要性系數(shù)0。 1. 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計簡單表達式正常使用極限狀態(tài)設(shè)計簡單表達式 s c 2. 可變荷載的準永久值系數(shù)和頻遇值系數(shù)可變荷載的準永久值系數(shù)和頻遇值系數(shù) 在正

40、常使用狀態(tài)下，可變荷載作用時間的長短對于變在正常使用狀態(tài)下，可變荷載作用時間的長短對于變 形和裂縫的大小顯然是有影響的。形和裂縫的大小顯然是有影響的。可變荷載的最大值并非可變荷載的最大值并非 長期作用于結(jié)構(gòu)之上，所以應(yīng)按其在設(shè)計基準期內(nèi)作用時長期作用于結(jié)構(gòu)之上，所以應(yīng)按其在設(shè)計基準期內(nèi)作用時 間的長短和可變荷載超越總時間或超越次數(shù)，對其標準值間的長短和可變荷載超越總時間或超越次數(shù)，對其標準值 進行折減。進行折減。建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準采用一個小采用一個小 于于1 1的準永久值系數(shù)和頻遇值系數(shù)來考慮這種折減。的準永久值系數(shù)和頻遇值系數(shù)來考慮這種折減。 (1)(1)準

41、永久值系數(shù)，準永久值系數(shù)， 是根據(jù)在設(shè)計基準期內(nèi)荷載達到是根據(jù)在設(shè)計基準期內(nèi)荷載達到 和超過該值的總持續(xù)時間與設(shè)計基準期內(nèi)總持續(xù)時間的比和超過該值的總持續(xù)時間與設(shè)計基準期內(nèi)總持續(xù)時間的比 值而確定。值而確定。 (2)(2)頻遇值系數(shù)，頻遇值系數(shù)，是根據(jù)在設(shè)計基準期間可變荷載超是根據(jù)在設(shè)計基準期間可變荷載超 越的總時間或超越的次數(shù)來確定的。越的總時間或超越的次數(shù)來確定的。 3. 可變荷載的準永久值和頻遇值可變荷載的準永久值和頻遇值 準永久值準永久值 = = 可變荷載標準值可變荷載標準值準永久值系數(shù)準永久值系數(shù)(q q) ) 頻遇值頻遇值 = = 可變荷載標準值可變荷載標準值頻遇值系數(shù)頻遇值系數(shù)(

42、f f) ) 4.4.可變荷載的代表值可變荷載的代表值 可變荷載有四種代表值，即可變荷載有四種代表值，即標準值、組合值、準永久標準值、組合值、準永久 值和頻遇值。值和頻遇值。其中其中標準值稱為基本代表值標準值稱為基本代表值，其他代表值可，其他代表值可 由基本代表值乘以相應(yīng)的系數(shù)得到。各類可變荷載和相應(yīng)由基本代表值乘以相應(yīng)的系數(shù)得到。各類可變荷載和相應(yīng) 的組合值系數(shù)、準永久值系數(shù)、頻遇值系數(shù)可在荷載規(guī)范的組合值系數(shù)、準永久值系數(shù)、頻遇值系數(shù)可在荷載規(guī)范 中查到。中查到。 5. 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值 根據(jù)實際設(shè)計的需要，常須區(qū)分根據(jù)實際設(shè)計的需要，常須區(qū)分荷載的短期作用荷載的短

43、期作用（標（標 準組合、頻遇組合）和準組合、頻遇組合）和荷載的長期作用荷載的長期作用（準永久組合）下（準永久組合）下 構(gòu)件的變形大小和裂縫寬度驗算。所以，構(gòu)件的變形大小和裂縫寬度驗算。所以，建筑結(jié)構(gòu)可靠建筑結(jié)構(gòu)可靠 度設(shè)計統(tǒng)一標準度設(shè)計統(tǒng)一標準規(guī)定按不同的設(shè)計目的，分別選用荷載規(guī)定按不同的設(shè)計目的，分別選用荷載 的標準組合、頻遇組合和荷載的準永久組合。的標準組合、頻遇組合和荷載的準永久組合。 (1)(1)荷載的標準組合荷載的標準組合 標準組合主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生嚴標準組合主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生嚴 重的永久性損害的情況。按荷載的標準組合時，荷載效應(yīng)重的永久性損害的情

44、況。按荷載的標準組合時，荷載效應(yīng) 組合的設(shè)計值組合的設(shè)計值 s s 應(yīng)按下式計算：應(yīng)按下式計算： n 2i qikciq1kkg ssss 5. 荷載效應(yīng)組合的標準值荷載效應(yīng)組合的標準值 (2)(2)荷載的頻遇組合荷載的頻遇組合 頻遇組合主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生局部頻遇組合主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生局部 損害、較大變形或短暫振動的情況。按荷載的頻遇組合損害、較大變形或短暫振動的情況。按荷載的頻遇組合 時，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值時，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值 s s 應(yīng)按下式計算：應(yīng)按下式計算： (3)(3)荷載的準永久組合荷載的準永久組合 準永久組合主要用于當長期效應(yīng)是決定性因素

45、的情況。準永久組合主要用于當長期效應(yīng)是決定性因素的情況。 按荷載的準永久組合時，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值按荷載的準永久組合時，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值 s s 應(yīng)按應(yīng)按 下式計算：下式計算： n i qikqikqfkg ssss 2 11 qik n 1i qikg sss 10.5.5 按極限狀態(tài)設(shè)計時按極限狀態(tài)設(shè)計時 材料強度和荷載的取值材料強度和荷載的取值 1 1鋼筋抗拉強度標準值鋼筋抗拉強度標準值 對于鋼材，國家標準中已規(guī)定了每一種鋼材的廢品對于鋼材，國家標準中已規(guī)定了每一種鋼材的廢品 限值。抽樣檢查中如發(fā)現(xiàn)某爐鋼材的屈服強度達不到此限值。抽樣檢查中如發(fā)現(xiàn)某爐鋼材的屈服強度達不到此 限值，即

46、作為廢品處理。例如，限值，即作為廢品處理。例如，hpb235 (q235)hpb235 (q235)鋼筋，其鋼筋，其 廢品限值為廢品限值為235n/mm235n/mm2 2。確定的這個廢品限值大體能滿足。確定的這個廢品限值大體能滿足 保證率為保證率為97.7397.73，即平均值減去二倍的標準差。這一保，即平均值減去二倍的標準差。這一保 證率已高于證率已高于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準規(guī)定的保證率規(guī)定的保證率9595 的要求，因而的要求，因而混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中取國家冶金中取國家冶金 局標準規(guī)定的廢品限值作為鋼筋強度的標準值。局標準規(guī)定的廢品限值作為鋼筋強度的標準

47、值。 1. 鋼筋強度標準值鋼筋強度標準值 熱軋鋼筋抗拉強度標準值用熱軋鋼筋抗拉強度標準值用fyk表示，取等于國家標準表示，取等于國家標準 頒布的屈服強度的廢品限值；預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱頒布的屈服強度的廢品限值；預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱 處理鋼筋的強度標準值用處理鋼筋的強度標準值用fptk 表示表示, 系根據(jù)極限抗拉強度系根據(jù)極限抗拉強度 確定確定(條件屈服點條件屈服點0.85b)。 圖圖3-5 鋼筋屈服強度頻率分布圖鋼筋屈服強度頻率分布圖 2. 混凝土立方體抗壓強度標準值混凝土立方體抗壓強度標準值 混凝土立方體抗壓強度標準值用混凝土立方體抗壓強度標準值用f fcu,k cu,k表示。根據(jù) 表示

48、。根據(jù)建建 筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準規(guī)定的保證率規(guī)定的保證率9595的要求，混凝土的要求，混凝土 強度標準值取平均值減強度標準值取平均值減 1.645 1.645 倍的標準差。倍的標準差。 f fcu,k cu,k fcu fcu 1.6451.645fcu fcu 式中式中f fcu,k cu,k混凝土立方體抗壓強度的平均值（ 混凝土立方體抗壓強度的平均值（n /mmn /mm2 2）；）； fcu fcu混凝土立方體抗壓強度的平均值（ 混凝土立方體抗壓強度的平均值（n /mmn /mm2 2）；）； 混凝土立方體抗壓強度的標準差。混凝土立方體抗壓強度的標準差。 f 2. 混凝土

49、立方體抗壓強度標準值混凝土立方體抗壓強度標準值 f 圖圖3-6 混凝土立方體強度的統(tǒng)計資料混凝土立方體強度的統(tǒng)計資料 3. 分項系數(shù)和設(shè)計值分項系數(shù)和設(shè)計值 (1)(1)材料強度的分項系數(shù)和設(shè)計值材料強度的分項系數(shù)和設(shè)計值 鋼筋強度的分項系數(shù)鋼筋強度的分項系數(shù)s s 根據(jù)鋼筋種類不同，取值范圍根據(jù)鋼筋種類不同，取值范圍 在在1.11.11.51.5；混凝土強度的分項系數(shù)；混凝土強度的分項系數(shù)c c 規(guī)定為 規(guī)定為1.41.4。 材料的強度設(shè)計值材料的強度設(shè)計值 = = 材料強度標準值材料強度標準值 / / 材料的分項系數(shù)。材料的分項系數(shù)。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中同時給出了鋼筋和

50、混凝土強中同時給出了鋼筋和混凝土強 度的標準值和設(shè)計值。度的標準值和設(shè)計值。 混凝土強度標準值混凝土強度標準值 混凝土強度設(shè)計值混凝土強度設(shè)計值 普通鋼筋強度標準值和設(shè)計值普通鋼筋強度標準值和設(shè)計值 預(yù)應(yīng)力鋼筋強度標準值預(yù)應(yīng)力鋼筋強度標準值 預(yù)應(yīng)力鋼筋強度設(shè)計值預(yù)應(yīng)力鋼筋強度設(shè)計值 3. 分項系數(shù)和設(shè)計值分項系數(shù)和設(shè)計值 (2)(2)荷載分項系數(shù)和設(shè)計值荷載分項系數(shù)和設(shè)計值 永久荷載的分項系數(shù)，根據(jù)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利和有永久荷載的分項系數(shù)，根據(jù)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利和有 利分別取利分別取1.21.2（或（或1.351.35）和）和1.01.0，可變荷載的分項系數(shù)，可變荷載的分項系數(shù) 一般取一般取1.4

51、1.4。 設(shè)計中為了使得結(jié)構(gòu)達到規(guī)定的可靠指標，在計算設(shè)計中為了使得結(jié)構(gòu)達到規(guī)定的可靠指標，在計算 中應(yīng)采用荷載設(shè)計值進行計算。中應(yīng)采用荷載設(shè)計值進行計算。 荷載設(shè)計值荷載的標準值荷載設(shè)計值荷載的標準值 荷載分項系數(shù)荷載分項系數(shù) 思思 考考 題題 10.110.1 結(jié)構(gòu)可靠性的含義是什么？它包含哪些功能要求？結(jié)構(gòu)可靠性的含義是什么？它包含哪些功能要求？ 結(jié)構(gòu)超過極限狀態(tài)會產(chǎn)生什么后果？建筑結(jié)構(gòu)安結(jié)構(gòu)超過極限狀態(tài)會產(chǎn)生什么后果？建筑結(jié)構(gòu)安 全等級是按什么原則劃分的？全等級是按什么原則劃分的？ 1010.2.2 “ “作用作用”和和“荷載荷載”有什么區(qū)別？影響結(jié)構(gòu)可靠性有什么區(qū)別？影響結(jié)構(gòu)可靠性 的的 因素有哪些？結(jié)構(gòu)構(gòu)件的杭力與哪些因素有關(guān)？因素有哪些？結(jié)構(gòu)構(gòu)件的杭力與哪些因素有關(guān)？ 為什么說構(gòu)件的抗力是一個隨機變量？為什么說構(gòu)件的抗力是一個隨機變量？ 1010.3.3 什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為幾什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為幾 類，其含義各是什么？類，其含義各是什么？ 1010.4.4 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足哪些功能要求？結(jié)構(gòu)的設(shè)