極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法課件

2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第二章建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)法21．15“技術(shù)培訓(xùn)”指轉(zhuǎn)讓方在轉(zhuǎn)讓方工廠和合同工廠為合同產(chǎn)品的制造、檢驗(yàn)、調(diào)試和操作以及為“合同設(shè)備”的安裝、調(diào)試、操作和維護(hù)，對(duì)“合同工廠”人員所進(jìn)行的培訓(xùn)。具體的培訓(xùn)內(nèi)容和要求詳見本合同附件四。2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第二章第二章建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)法2第二章建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)法2教學(xué)目標(biāo)1.了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類；2.理解結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義；3.能確定永久荷載、可變荷載的代表值。重點(diǎn)

1、荷載分類；荷載代表值；2、結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)；3、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。難點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。3教學(xué)目標(biāo)1.了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類；重一、結(jié)構(gòu)的功能要求1.安全性◎結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（一般為50年），應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時(shí)）等的作用。且在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持必要的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。

◎如（M≤Mu）第一節(jié)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)4一、結(jié)構(gòu)的功能要求第一節(jié)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)42.適用性

◎結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動(dòng)（頻率、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度。◎

如（f≤[f]）3.耐久性

◎結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時(shí)間而有過大的降低，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低使用壽命?！蛉纾╳max≤[wmax]）52.適用性51)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:荷載統(tǒng)計(jì)、材料性能取值的時(shí)間參數(shù)。滿足預(yù)定的結(jié)構(gòu)功能的要求，是指在一定的時(shí)期內(nèi)而言的。我國(guó)目前規(guī)定的是50年。2)設(shè)計(jì)使用年限：(designreferenceperiod)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是指設(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。1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:設(shè)計(jì)使用年限分類類別設(shè)計(jì)使用年限（年）示例15臨時(shí)性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)附：若建設(shè)單位提出更高的要求，也可以按建設(shè)單位要求確定。61)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:荷載統(tǒng)計(jì)、材料性能取值的時(shí)間參數(shù)。滿足預(yù)定的◆

結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠”的或“有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”。◆

區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠”與“失效”的臨界工作狀態(tài)稱為“極限狀態(tài)”二、結(jié)構(gòu)的可靠性和安全等級(jí)7◆結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠”的1.結(jié)構(gòu)可靠性：1.結(jié)構(gòu)可靠性：是指結(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，即安全性、適用性和耐久性。★結(jié)構(gòu)可靠度：是指結(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，即結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。用Ps表示。結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能，即Z＜0或R＜S的概率即為失效概率。用Pf表示。Ps+Pf=1

81.結(jié)構(gòu)可靠性：1.結(jié)構(gòu)可靠性：是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)：根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的各種后果的嚴(yán)重程度劃分安全等級(jí)。安全等級(jí)破壞后果建筑物類型一級(jí)

二級(jí)

三級(jí)很嚴(yán)重

嚴(yán)重

不嚴(yán)重重要的建筑物

一般的建筑物

次要的建筑物注：對(duì)有特殊要求的建筑物，其安全等級(jí)可根據(jù)具體情況另行確定。9建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)：根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的各種后果的嚴(yán)重程度定義：是指整個(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)。《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》將結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為兩類：承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)三、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：10定義：是指整個(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)一)承載能力極限狀態(tài)：定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。下列狀態(tài)認(rèn)為超過了承載力極限狀態(tài)：(1)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡；(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接因超過材料強(qiáng)度而破壞(包括疲勞破壞)；(3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系；(4)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定；(5)由于材料的塑性或徐變變形過大，或由于截面開裂而引起過大的幾何變形等，致使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)不再能繼續(xù)承載和使用。(6)地基喪失承載力而破壞：液化11一)承載能力極限狀態(tài)：定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件二）正常使用極限狀態(tài)：

定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。這一狀態(tài)對(duì)應(yīng)于適用性或耐久性的功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：

(1)影響正常使用或外觀的變形；

(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞；

(3)影響正常使用的振動(dòng)；(4)影響正常使用的其它特定狀態(tài)；12二）正常使用極限狀態(tài)：定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常四、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)的抗力1.結(jié)構(gòu)上的作用——使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、變形、應(yīng)力、應(yīng)變的所有原因的總稱。1）按作用形式分：永久作用偶然作用2）按時(shí)間的變異分：直接作用間接作用可變作用4）按結(jié)構(gòu)反應(yīng)特點(diǎn)分：固定作用可動(dòng)作用3）按空間位置分：靜態(tài)作用動(dòng)態(tài)作用結(jié)構(gòu)上的作用是隨機(jī)變量13四、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)的抗力1.結(jié)構(gòu)上的作用——使2.作用效應(yīng)作用效應(yīng)——由作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的反應(yīng)。用S表示。荷載效應(yīng):由直接作用產(chǎn)生的效應(yīng)。作用效應(yīng)是隨機(jī)變量142.作用效應(yīng)作用效應(yīng)——由作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的反應(yīng)。用S表1．永久荷載的代表值

荷載標(biāo)準(zhǔn)值:將荷載視為隨機(jī)變量，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法加以處理而得到的具有一定概率的最大荷載值。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：即結(jié)構(gòu)自重。例如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。

對(duì)于常用材料的構(gòu)件，單位體積的自重可由我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009—2011附錄A查得。例如，素混凝土22～24kN／m3

鋼筋混凝土24～25kN／m3水泥砂漿20kN／m3石灰砂漿17kN／m3

普通磚19kN／m3(三)荷載的代表值：151．永久荷載的代表值(三)荷載的代表值：15

(1)標(biāo)準(zhǔn)值：是可變荷載的基本代表值。如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等（Qkq。設(shè)計(jì)時(shí)可查用規(guī)范。(2)組合值：兩種或兩種以上可變荷載同時(shí)達(dá)到最大值的可能性較小，將它們的標(biāo)準(zhǔn)值乘以一個(gè)小于或等于1的荷載組合系數(shù)。這種將可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載組合系數(shù)以后的數(shù)值，稱為可變荷載的組合值。(3)頻遇值：

對(duì)可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間僅為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一小部分的作用值，或在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其超越頻率為某一給定頻率的作用值，稱為可變荷載的頻遇值?？勺兒奢d頻遇值Qf=Qk×ψf（頻遇值系數(shù)）(4)準(zhǔn)永久值：可變荷載中在整個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)(可理解為總的持續(xù)時(shí)間不低于25年)的那部分荷載值，稱為該可變荷載的準(zhǔn)永久值?？勺兒奢d準(zhǔn)永久值Qq=Qk×ψq（準(zhǔn)永久值系數(shù)）2．可變荷載的代表值16(1)標(biāo)準(zhǔn)值：是可變荷載的基本代表值。如樓面活荷載、屋荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值表1.2.3荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值荷載特性荷載分項(xiàng)系數(shù)永久荷載永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利由可變荷載效應(yīng)控制的組合1.2由永久荷載效應(yīng)控制的組合1.35永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利1.0傾覆、滑移或飄浮驗(yàn)算按有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范可變荷載一般情況1.4對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件有利017荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值表1.2.3荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值荷載特性民用建筑樓面

均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)18民用建筑樓面

均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系19192020荷載代表值總結(jié)荷載代表值：荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載的準(zhǔn)永久值可變荷載的頻遇值可變荷載的組合值荷載的設(shè)計(jì)值永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值21荷載代表值總結(jié)荷載代表值：永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值213.結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，用R表示。結(jié)構(gòu)抗力均是隨機(jī)變量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料強(qiáng)度：材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值=材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)：對(duì)砼γc=1.40；對(duì)于鋼筋，γs=1.10223.結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，用R表（四）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值和材料分項(xiàng)系數(shù)（1）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值具有不小于95％的保證率的材料強(qiáng)度值稱為材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（2）材料分項(xiàng)系數(shù)混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)為1.4,各類鋼材的材料分項(xiàng)系數(shù)見下表（3）材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/材料分項(xiàng)系數(shù)項(xiàng)次種類γs1HPB235HRB335HRB400RRB4001.12消除應(yīng)力鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋1.223（四）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值和材料分項(xiàng)系數(shù)（1）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)S<R可靠S=R極限狀態(tài)S>R失效S——荷載效應(yīng)或作用效應(yīng)S=S(Q)結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容R——結(jié)構(gòu)抗力R=R(fc,fy,A,h0,As,…)本課程的主要內(nèi)容五、結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程24S<R可靠S——荷載效應(yīng)或作用效應(yīng)S=S(對(duì)應(yīng)的：Z=R-S>0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；Z=R-S=0時(shí)，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)；Z=R-S<0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效（破壞）狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅僅只考慮結(jié)構(gòu)的承載能力，有時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，則極限狀態(tài)方程可推廣為：極限狀態(tài)方程：25對(duì)應(yīng)的：極限狀態(tài)方程：25一、由于結(jié)構(gòu)抗力和荷載效應(yīng)的隨機(jī)性，安全可靠應(yīng)該屬于概率的范疇，應(yīng)當(dāng)用結(jié)構(gòu)完成其預(yù)定功能的可能性（概率）的大小來衡量，而不是一個(gè)定值來衡量。其原因：1.材料強(qiáng)度fy和fc的離散2.截面尺寸h0和b的施工誤差3.應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系參數(shù)k1和k2不一定安全（可靠）第二節(jié)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法26一、由于結(jié)構(gòu)抗力和荷載效應(yīng)的隨機(jī)性，安全可靠應(yīng)該屬于概率的范二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展1.容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法2.破損階段設(shè)計(jì)法3.極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法4.以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（后續(xù)）27二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展1.容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法27失效概率Pf=P(S>R)結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率度量稱為結(jié)構(gòu)可靠度Ps

。結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能，即Z＜0或R＜S的概率即為失效概率。用Pf表示。Ps+Pf=1對(duì)一般性工業(yè)與民用建筑的失效概率規(guī)定不得超過以下限值：延性破壞的結(jié)構(gòu)[Pf]=6.9×10-4脆性破壞的結(jié)構(gòu)[Pf]=1.1×10-44.以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法28失效概率Pf=P(S>R)結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率度Pf=P(S>R)=P(Z<0)三、結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)β因S、R分別服從正態(tài)分布，所以Z=R－S也服從正態(tài)分布。β與Pf之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。β小，Pf大；反之β大，Pf小。β和Pf一樣，可以作為衡量結(jié)構(gòu)可靠性的指標(biāo)，稱β為結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)。

29Pf=P(S>R)=P(Z<0)三、結(jié)構(gòu)的可靠指可靠指標(biāo)β與失效概率Pf之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的目標(biāo)可靠指標(biāo)［β］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4.23.73.230可靠指標(biāo)β與失效概率Pf之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀一、承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式（一）基本表達(dá)式0SRR=R(fc,fs,k,…)第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式31一、承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式0SRR=R(f(1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合(2)對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合

γG—永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γG=1.2

γG—永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γG=1.35

（二）基本組合S：（按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)）32(1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合(2)對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組（3）對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)對(duì)一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可不區(qū)分第一可變荷載和第i個(gè)可變荷載，并采用相同的組合值系數(shù)。由可變荷載控制的組合簡(jiǎn)化為：由永久荷載效應(yīng)控制的組合，仍按下式計(jì)算：

γG—永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γG=1.2ψ——簡(jiǎn)化公式中可變荷載的組合系數(shù)，一般情況取0.9。

γG—永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γG=1.35

33（3）對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)對(duì)一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可不區(qū)分第式中

G–––永久荷載分項(xiàng)系數(shù);

當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合一般取1.2；對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合一般取1.35；當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，一般取1.0，對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆，滑移或漂浮驗(yàn)算，應(yīng)取0.9；SGk–––按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk計(jì)算的荷載效應(yīng)值；Qi–––活荷載分項(xiàng)系數(shù)。

當(dāng)可變荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力不利時(shí)，一般情況取Q=1.4；

當(dāng)樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2，取Q=1.3；

當(dāng)可變荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力有利時(shí)，取Q=1.0；SQik–––按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值SiK計(jì)算的荷載效應(yīng)值；其中Sqik為諸可變荷載效應(yīng)中起控制作用者；ci–––第i個(gè)可變荷載Qi的組合系數(shù)，取值不應(yīng)大于1.0；n——參照組合的可變荷載數(shù)。34式中34例一兩端簡(jiǎn)支的預(yù)應(yīng)力砼空心板的寬度為0.9m，計(jì)算跨度l0=3.3m。樓板自重標(biāo)準(zhǔn)值（包括灌縫）為1.65kN/m2，采用25mm厚水泥砂漿抹面，板底采用15mm厚紙筋石灰粉刷。由《荷載規(guī)范》查得樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值為2.0kN/m2，水泥砂漿自重為20kN/m3，紙筋石灰粉刷自重為16kN/m3。安全等級(jí)為二級(jí)。試計(jì)算沿板長(zhǎng)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值及樓板跨度中點(diǎn)截面的彎矩設(shè)計(jì)值。35例一兩端簡(jiǎn)支的預(yù)應(yīng)力砼空心板的寬度為0.9m，計(jì)算跨度l0=結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在持荷作用下，其裂縫和變形會(huì)隨時(shí)間的推移而發(fā)展，因此討論其荷載組合時(shí)應(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。不再考慮荷載和材料分項(xiàng)系數(shù)，也不考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)γ0。在正常使用的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，其設(shè)計(jì)表達(dá)式為：Sd≤C

二、正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合方式36結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在持荷作用下，其裂縫和變形會(huì)隨時(shí)間的推移而發(fā)展，因（1）荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合Sk：Ψci為可變荷載組合值系數(shù)。（2）荷載效應(yīng)的頻遇組合Sf：ψf1—可變荷載Q1的頻遇值系數(shù)；

荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合（3）荷載的準(zhǔn)永久組合Sq：qi–––第i個(gè)可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)37（1）荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合Sk：Ψci為可變荷載組合值系數(shù)。撓度驗(yàn)算公式：式中f–––受彎構(gòu)件按荷載短期效應(yīng)組合并考慮長(zhǎng)期效應(yīng)組合影響計(jì)算的最大撓度。fmax–––《規(guī)范》允許撓度f

f

max（一）撓度驗(yàn)算38撓度驗(yàn)算公式：式中f–––受彎構(gòu)件按荷載短期效應(yīng)組合并考受彎構(gòu)件的撓度限值構(gòu)件類型撓度限值吊車梁：手動(dòng)吊車

電動(dòng)吊車l0/500

l0/600屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件：

當(dāng)l0<7m時(shí)

當(dāng)7m≤l0≤9m時(shí)

當(dāng)l0>9m時(shí)l0/200(l0/250)

l0/250(l0/300)

l0/300(l0/400)注：

1表中l(wèi)0為構(gòu)件的計(jì)算跨度；

2表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值適用于使用上對(duì)撓度有較高要求的構(gòu)件；

3如果構(gòu)件制作時(shí)預(yù)先起拱，且使用上也允許，則在驗(yàn)算撓度時(shí)，可將計(jì)算所得的撓度值減去起拱值；對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，尚可減去預(yù)加力所產(chǎn)生的反拱值；

4計(jì)算懸臂構(gòu)件的撓度限值時(shí)，其計(jì)算跨度l0按實(shí)際懸臂長(zhǎng)度的2倍取用。39受彎構(gòu)件的撓度限值構(gòu)件類型撓度限值吊車梁：手動(dòng)吊車

電動(dòng)吊車《規(guī)范》按使用階段對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的不同要求，將裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)：一級(jí)：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力；二級(jí)：一般要求不出現(xiàn)裂縫構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可適當(dāng)放松；三級(jí)：允許出現(xiàn)裂縫構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過規(guī)范的限值。maxlin（二）裂縫寬度的驗(yàn)算40《規(guī)范》按使用階段對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的不同要求，將裂縫控制等級(jí)分環(huán)境類別鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級(jí)ωlim(mm)裂縫控制等級(jí)ωlim(mm)一三0.3(0.4)三0.2二三0.2二-三三0.2一-注：

1.表中的規(guī)定適用于采用熱軋鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件和采用預(yù)應(yīng)力鋼絲，鋼絞線及熱處理鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；當(dāng)采用其他類別的鋼絲或鋼筋時(shí)，其裂縫控制要求可按專門標(biāo)準(zhǔn)確定；

2.對(duì)處于年平均相對(duì)濕度小于60%地區(qū)一類環(huán)境下的受彎構(gòu)件，其最大裂縫寬度限值可采用括號(hào)內(nèi)的數(shù)值；

3.在一類環(huán)境下，對(duì)鋼筋混凝土屋架，托架及需作疲勞驗(yàn)算的吊車梁，其最大裂縫寬度限值應(yīng)取為0.2mm;對(duì)鋼筋混凝土屋面梁和托梁，其最大裂縫寬度限值應(yīng)取為0.3mm;

4.在一類環(huán)境下，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁，托梁，屋架，托架，屋面板和樓板，應(yīng)按二級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算；在一類和二類環(huán)境下，對(duì)需作疲勞驗(yàn)算的預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁，應(yīng)按一級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算；

5.表中規(guī)定的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)和最大裂縫寬度限值僅適用于正截面的驗(yàn)算；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的斜截面裂縫控制驗(yàn)算應(yīng)符合本規(guī)范第8章的要求；

6.對(duì)于煙囪，筒倉和處于液體壓力下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其裂縫控制要求應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定；

7.對(duì)于處于四，五類環(huán)境下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其裂縫控制要求應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定；

8.表中的最大裂縫寬度限值用于驗(yàn)算荷載作用引起的最大裂縫寬度。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及最大裂縫寬度限值

41環(huán)境類別鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級(jí)ωlim(某辦公樓樓面采用預(yù)應(yīng)力混凝十七孔板。安全等級(jí)定為二級(jí)。板長(zhǎng)3.3m，計(jì)算跨度3.18m。板寬0.9m。七孔板自重2.04kN/m2，后澆混凝層厚40mm,板底抹灰層厚20mm．活荷載取1.5kN/m2，準(zhǔn)永久值系數(shù)為0.4。試計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的截面彎矩值。例題1：42某辦公樓樓面采用預(yù)應(yīng)力混凝十七孔板。安全等級(jí)定為二級(jí)。板長(zhǎng)3本章小結(jié)1.建筑結(jié)構(gòu)的功能要求是：安全性、適用性、耐久性。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率稱為結(jié)構(gòu)的可靠度。2.結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)S、結(jié)構(gòu)的抗力R都是隨機(jī)變量：當(dāng)S<R時(shí)，結(jié)構(gòu)可靠；S>R時(shí)，結(jié)構(gòu)失效；S=R時(shí)，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的可靠概率和失效概率之和為1。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分兩種：一種是承載能力的極限狀態(tài)，一種是正常使用的極限狀態(tài)。3.概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法用可靠指標(biāo)β反映可靠概率的大小，但用β計(jì)算可靠概率較復(fù)雜，工程設(shè)計(jì)中采用實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式，用分項(xiàng)系數(shù)表示的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式中的每個(gè)符號(hào)，都應(yīng)理解其意義。4.荷載分永久荷載、可變荷載和偶然荷載。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不同的荷載應(yīng)采用不同的代表值。永久荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值；可變荷載根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為代表值。其中標(biāo)準(zhǔn)值為基本代表值，其他代表值可由標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的系數(shù)得到；偶然荷載按建筑結(jié)構(gòu)的使用特點(diǎn)確定其代表值。5.不同的設(shè)計(jì)要求有不同的荷載組合。承載能力極限狀態(tài)，用荷載的基本組合和偶然組合，實(shí)用表達(dá)式中應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；正常使用極限狀態(tài)，采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，實(shí)用表達(dá)式中不考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)。43本章小結(jié)1.建筑結(jié)構(gòu)的功能要求是：安全性、適用性1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須使結(jié)構(gòu)滿足哪些功能要求？2.按《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，建筑物分為幾個(gè)安全等級(jí)？3.何謂結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？按我國(guó)《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，有哪幾種極限狀態(tài)？4.何謂作用效應(yīng)？何謂結(jié)構(gòu)抗力？5.什么是承載力極限狀態(tài)？什么是正常使用極限狀態(tài)？6.何謂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期？何謂設(shè)計(jì)使用年限？7.荷載代表值有幾種？8.按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，其實(shí)用的設(shè)計(jì)表達(dá)式如何？按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，其實(shí)用的設(shè)計(jì)表達(dá)式如何？二者有何不同？9.何謂荷載效應(yīng)的基本組合、標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合？思考題441.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須使結(jié)構(gòu)滿足哪些功能要求？思考題44謝謝＜本節(jié)完＞45謝謝＜本節(jié)完＞45WEWILLDOAGREATJOB!THANKSYOUWEWILLDOAGREATJOB!THANKS2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第二章建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)法21．15“技術(shù)培訓(xùn)”指轉(zhuǎn)讓方在轉(zhuǎn)讓方工廠和合同工廠為合同產(chǎn)品的制造、檢驗(yàn)、調(diào)試和操作以及為“合同設(shè)備”的安裝、調(diào)試、操作和維護(hù)，對(duì)“合同工廠”人員所進(jìn)行的培訓(xùn)。具體的培訓(xùn)內(nèi)容和要求詳見本合同附件四。2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第二章第二章建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)法48第二章建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)法2教學(xué)目標(biāo)1.了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類；2.理解結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義；3.能確定永久荷載、可變荷載的代表值。重點(diǎn)

1、荷載分類；荷載代表值；2、結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)；3、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。難點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。49教學(xué)目標(biāo)1.了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類；重一、結(jié)構(gòu)的功能要求1.安全性◎結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（一般為50年），應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時(shí)）等的作用。且在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持必要的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。

◎如（M≤Mu）第一節(jié)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)50一、結(jié)構(gòu)的功能要求第一節(jié)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)42.適用性

◎結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動(dòng)（頻率、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度。◎

如（f≤[f]）3.耐久性

◎結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時(shí)間而有過大的降低，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低使用壽命?！蛉纾╳max≤[wmax]）512.適用性51)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:荷載統(tǒng)計(jì)、材料性能取值的時(shí)間參數(shù)。滿足預(yù)定的結(jié)構(gòu)功能的要求，是指在一定的時(shí)期內(nèi)而言的。我國(guó)目前規(guī)定的是50年。2)設(shè)計(jì)使用年限：(designreferenceperiod)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是指設(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。1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:設(shè)計(jì)使用年限分類類別設(shè)計(jì)使用年限（年）示例15臨時(shí)性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)附：若建設(shè)單位提出更高的要求，也可以按建設(shè)單位要求確定。521)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:荷載統(tǒng)計(jì)、材料性能取值的時(shí)間參數(shù)。滿足預(yù)定的◆

結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠”的或“有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”?！?/p>

區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠”與“失效”的臨界工作狀態(tài)稱為“極限狀態(tài)”二、結(jié)構(gòu)的可靠性和安全等級(jí)53◆結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠”的1.結(jié)構(gòu)可靠性：1.結(jié)構(gòu)可靠性：是指結(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，即安全性、適用性和耐久性?！锝Y(jié)構(gòu)可靠度：是指結(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，即結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。用Ps表示。結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能，即Z＜0或R＜S的概率即為失效概率。用Pf表示。Ps+Pf=1

541.結(jié)構(gòu)可靠性：1.結(jié)構(gòu)可靠性：是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)：根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的各種后果的嚴(yán)重程度劃分安全等級(jí)。安全等級(jí)破壞后果建筑物類型一級(jí)

二級(jí)

三級(jí)很嚴(yán)重

嚴(yán)重

不嚴(yán)重重要的建筑物

一般的建筑物

次要的建筑物注：對(duì)有特殊要求的建筑物，其安全等級(jí)可根據(jù)具體情況另行確定。55建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)：根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的各種后果的嚴(yán)重程度定義：是指整個(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)?！督ㄖY(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》將結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為兩類：承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)三、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：56定義：是指整個(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)一)承載能力極限狀態(tài)：定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。下列狀態(tài)認(rèn)為超過了承載力極限狀態(tài)：(1)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡；(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接因超過材料強(qiáng)度而破壞(包括疲勞破壞)；(3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系；(4)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定；(5)由于材料的塑性或徐變變形過大，或由于截面開裂而引起過大的幾何變形等，致使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)不再能繼續(xù)承載和使用。(6)地基喪失承載力而破壞：液化57一)承載能力極限狀態(tài)：定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件二）正常使用極限狀態(tài)：

定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。這一狀態(tài)對(duì)應(yīng)于適用性或耐久性的功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：

(1)影響正常使用或外觀的變形；

(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞；

(3)影響正常使用的振動(dòng)；(4)影響正常使用的其它特定狀態(tài)；58二）正常使用極限狀態(tài)：定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常四、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)的抗力1.結(jié)構(gòu)上的作用——使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、變形、應(yīng)力、應(yīng)變的所有原因的總稱。1）按作用形式分：永久作用偶然作用2）按時(shí)間的變異分：直接作用間接作用可變作用4）按結(jié)構(gòu)反應(yīng)特點(diǎn)分：固定作用可動(dòng)作用3）按空間位置分：靜態(tài)作用動(dòng)態(tài)作用結(jié)構(gòu)上的作用是隨機(jī)變量59四、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)的抗力1.結(jié)構(gòu)上的作用——使2.作用效應(yīng)作用效應(yīng)——由作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的反應(yīng)。用S表示。荷載效應(yīng):由直接作用產(chǎn)生的效應(yīng)。作用效應(yīng)是隨機(jī)變量602.作用效應(yīng)作用效應(yīng)——由作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的反應(yīng)。用S表1．永久荷載的代表值

荷載標(biāo)準(zhǔn)值:將荷載視為隨機(jī)變量，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法加以處理而得到的具有一定概率的最大荷載值。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：即結(jié)構(gòu)自重。例如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。

對(duì)于常用材料的構(gòu)件，單位體積的自重可由我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009—2011附錄A查得。例如，素混凝土22～24kN／m3

鋼筋混凝土24～25kN／m3水泥砂漿20kN／m3石灰砂漿17kN／m3

普通磚19kN／m3(三)荷載的代表值：611．永久荷載的代表值(三)荷載的代表值：15

(1)標(biāo)準(zhǔn)值：是可變荷載的基本代表值。如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等（Qkq。設(shè)計(jì)時(shí)可查用規(guī)范。(2)組合值：兩種或兩種以上可變荷載同時(shí)達(dá)到最大值的可能性較小，將它們的標(biāo)準(zhǔn)值乘以一個(gè)小于或等于1的荷載組合系數(shù)。這種將可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載組合系數(shù)以后的數(shù)值，稱為可變荷載的組合值。(3)頻遇值：

對(duì)可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間僅為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一小部分的作用值，或在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其超越頻率為某一給定頻率的作用值，稱為可變荷載的頻遇值?？勺兒奢d頻遇值Qf=Qk×ψf（頻遇值系數(shù)）(4)準(zhǔn)永久值：可變荷載中在整個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)(可理解為總的持續(xù)時(shí)間不低于25年)的那部分荷載值，稱為該可變荷載的準(zhǔn)永久值。可變荷載準(zhǔn)永久值Qq=Qk×ψq（準(zhǔn)永久值系數(shù)）2．可變荷載的代表值62(1)標(biāo)準(zhǔn)值：是可變荷載的基本代表值。如樓面活荷載、屋荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值表1.2.3荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值荷載特性荷載分項(xiàng)系數(shù)永久荷載永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利由可變荷載效應(yīng)控制的組合1.2由永久荷載效應(yīng)控制的組合1.35永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利1.0傾覆、滑移或飄浮驗(yàn)算按有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范可變荷載一般情況1.4對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件有利063荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值表1.2.3荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值荷載特性民用建筑樓面

均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)64民用建筑樓面

均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系65196620荷載代表值總結(jié)荷載代表值：荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載的準(zhǔn)永久值可變荷載的頻遇值可變荷載的組合值荷載的設(shè)計(jì)值永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值67荷載代表值總結(jié)荷載代表值：永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值213.結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，用R表示。結(jié)構(gòu)抗力均是隨機(jī)變量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料強(qiáng)度：材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值=材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)：對(duì)砼γc=1.40；對(duì)于鋼筋，γs=1.10683.結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，用R表（四）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值和材料分項(xiàng)系數(shù)（1）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值具有不小于95％的保證率的材料強(qiáng)度值稱為材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（2）材料分項(xiàng)系數(shù)混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)為1.4,各類鋼材的材料分項(xiàng)系數(shù)見下表（3）材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/材料分項(xiàng)系數(shù)項(xiàng)次種類γs1HPB235HRB335HRB400RRB4001.12消除應(yīng)力鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋1.269（四）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值和材料分項(xiàng)系數(shù)（1）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)S<R可靠S=R極限狀態(tài)S>R失效S——荷載效應(yīng)或作用效應(yīng)S=S(Q)結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容R——結(jié)構(gòu)抗力R=R(fc,fy,A,h0,As,…)本課程的主要內(nèi)容五、結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程70S<R可靠S——荷載效應(yīng)或作用效應(yīng)S=S(對(duì)應(yīng)的：Z=R-S>0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；Z=R-S=0時(shí)，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)；Z=R-S<0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效（破壞）狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅僅只考慮結(jié)構(gòu)的承載能力，有時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，則極限狀態(tài)方程可推廣為：極限狀態(tài)方程：71對(duì)應(yīng)的：極限狀態(tài)方程：25一、由于結(jié)構(gòu)抗力和荷載效應(yīng)的隨機(jī)性，安全可靠應(yīng)該屬于概率的范疇，應(yīng)當(dāng)用結(jié)構(gòu)完成其預(yù)定功能的可能性（概率）的大小來衡量，而不是一個(gè)定值來衡量。其原因：1.材料強(qiáng)度fy和fc的離散2.截面尺寸h0和b的施工誤差3.應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系參數(shù)k1和k2不一定安全（可靠）第二節(jié)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法72一、由于結(jié)構(gòu)抗力和荷載效應(yīng)的隨機(jī)性，安全可靠應(yīng)該屬于概率的范二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展1.容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法2.破損階段設(shè)計(jì)法3.極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法4.以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（后續(xù)）73二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展1.容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法27失效概率Pf=P(S>R)結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率度量稱為結(jié)構(gòu)可靠度Ps

。結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能，即Z＜0或R＜S的概率即為失效概率。用Pf表示。Ps+Pf=1對(duì)一般性工業(yè)與民用建筑的失效概率規(guī)定不得超過以下限值：延性破壞的結(jié)構(gòu)[Pf]=6.9×10-4脆性破壞的結(jié)構(gòu)[Pf]=1.1×10-44.以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法74失效概率Pf=P(S>R)結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率度Pf=P(S>R)=P(Z<0)三、結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)β因S、R分別服從正態(tài)分布，所以Z=R－S也服從正態(tài)分布。β與Pf之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。β小，Pf大；反之β大，Pf小。β和Pf一樣，可以作為衡量結(jié)構(gòu)可靠性的指標(biāo)，稱β為結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)。

75Pf=P(S>R)=P(Z<0)三、結(jié)構(gòu)的可靠指可靠指標(biāo)β與失效概率Pf之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的目標(biāo)可靠指標(biāo)［β］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4.23.73.276可靠指標(biāo)β與失效概率Pf之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀一、承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式（一）基本表達(dá)式0SRR=R(fc,fs,k,…)第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式77一、承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式0SRR=R(f(1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合(2)對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合

γG—永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γG=1.2

γG—永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γG=1.35

（二）基本組合S：（按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)）78(1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合(2)對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組（3）對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)對(duì)一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可不區(qū)分第一可變荷載和第i個(gè)可變荷載，并采用相同的組合值系數(shù)。由可變荷載控制的組合簡(jiǎn)化為：由永久荷載效應(yīng)控制的組合，仍按下式計(jì)算：

γG—永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γG=1.2ψ——簡(jiǎn)化公式中可變荷載的組合系數(shù)，一般情況取0.9。

γG—永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γG=1.35

79（3）對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)對(duì)一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可不區(qū)分第式中

G–––永久荷載分項(xiàng)系數(shù);

當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合一般取1.2；對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合一般取1.35；當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，一般取1.0，對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆，滑移或漂浮驗(yàn)算，應(yīng)取0.9；SGk–––按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk計(jì)算的荷載效應(yīng)值；Qi–––活荷載分項(xiàng)系數(shù)。

當(dāng)可變荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力不利時(shí)，一般情況取Q=1.4；

當(dāng)樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2，取Q=1.3；

當(dāng)可變荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力有利時(shí)，取Q=1.0；SQik–––按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值SiK計(jì)算的荷載效應(yīng)值；其中Sqik為諸可變荷載效應(yīng)中起控制作用者；ci–––第i個(gè)可變荷載Qi的組合系數(shù)，取值不應(yīng)大于1.0；n——參照組合的可變荷載數(shù)。80式中34例一兩端簡(jiǎn)支的預(yù)應(yīng)力砼空心板的寬度為0.9m，計(jì)算跨度l0=3.3m。樓板自重標(biāo)準(zhǔn)值（包括灌縫）為1.65kN/m2，采用25mm厚水泥砂漿抹面，板底采用15mm厚紙筋石灰粉刷。由《荷載規(guī)范》查得樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值為2.0kN/m2，水泥砂漿自重為20kN/m3，紙筋石灰粉刷自重為16kN/m3。安全等級(jí)為二級(jí)。試計(jì)算沿板長(zhǎng)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值及樓板跨度中點(diǎn)截面的彎矩設(shè)計(jì)值。81例一兩端簡(jiǎn)支的預(yù)應(yīng)力砼空心板的寬度為0.9m，計(jì)算跨度l0=結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在持荷作用下，其裂縫和變形會(huì)隨時(shí)間的推移而發(fā)展，因此討論其荷載組合時(shí)應(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。不再考慮荷載和材料分項(xiàng)系數(shù)，也不考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)γ0。在正常使用的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，其設(shè)計(jì)表達(dá)式為：Sd≤C

二、正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合方式82結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在持荷作用下，其裂縫和變形會(huì)隨時(shí)間的推移而發(fā)展，因（1）荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合Sk：Ψci為可變荷載組合值系數(shù)。（2）荷載效應(yīng)的頻遇組合Sf：ψf1—可變荷載Q1的頻遇值系數(shù)；

荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合（3）荷載的準(zhǔn)永久組合Sq：qi–––第i個(gè)可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)83（1）荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合Sk：Ψci為可變荷載組合值系數(shù)。撓度驗(yàn)算公式：式中f–––受彎構(gòu)件按荷載短期效應(yīng)組合并考慮長(zhǎng)期效應(yīng)組合影響計(jì)算的最大撓度。fmax–––《規(guī)范》允許撓度f

f

max（一）撓度驗(yàn)算84撓度驗(yàn)算公式：式中f–––受彎構(gòu)件按荷載短期效應(yīng)組合并考受彎構(gòu)件的撓度限值構(gòu)件類型撓度限值吊車梁：手動(dòng)吊車

電動(dòng)吊車l0/500

l0/600屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件：

當(dāng)l0<7m時(shí)

當(dāng)7m≤l0≤9m時(shí)

當(dāng)l0>9m時(shí)l0/200(l0/250)

l0/250(l0/300)

l0/300(l0/400)注：

1表中l(wèi)0為構(gòu)件的計(jì)算跨度；

2表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值適用于使用上對(duì)撓度有較高要求的構(gòu)件；

3如果構(gòu)件制作時(shí)預(yù)先起拱，且使用上也允許，則在驗(yàn)算撓度時(shí)，可將計(jì)算所得的撓度值減去起拱值；對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，尚可減去預(yù)加力所產(chǎn)生的反拱值；

4計(jì)算懸臂構(gòu)件的撓度限值時(shí)，其計(jì)算跨度l0按實(shí)際懸臂長(zhǎng)度的2倍取用。85受彎構(gòu)件的撓度限值構(gòu)件類型撓度限值吊車梁：手動(dòng)吊車

電動(dòng)吊車《規(guī)范》按使用階段對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的不同要求，將裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)：一級(jí)：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力；二級(jí)：一般要求不出現(xiàn)裂縫構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永