水工鋼筋混凝土 設(shè)計(jì)方法

水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)2021-2021第二學(xué)期重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院張江濤博士(Hydraulic)(Reinforced)ConcreteStructure

簡稱RCStructure

Chapter2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原理Designprincipalofreinforcedconcrete概述introduction結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的purposeofdesign使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，在規(guī)定的時間內(nèi)以足夠的概率完成所有預(yù)期功能的要求。

具體說也就是確定結(jié)構(gòu)的截面尺寸、配筋和滿足構(gòu)造要求。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本問題problems結(jié)構(gòu)→抗力Resistance荷載/作用→效應(yīng)S幾何材料方向分布大小比較→安全度/可靠度???（隨機(jī)性！（隨機(jī)性?。┤菰S應(yīng)力法Workingstressdesign=AllowableStressDesign破壞階段設(shè)計(jì)法UltimateStrengthDesign多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法Limitstatesdesign=LoadandResistanceFactorDesign基于可靠性理論的概率極限狀態(tài)法ProbabilityLimitDesign§2.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的開展Developmentofdesigntheory結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原那么/方法的演進(jìn)歷史history鋼筋混凝土構(gòu)件：混凝土應(yīng)力鋼筋應(yīng)力式中：分別為平安系數(shù)一、根本概念§2.1.1容許應(yīng)力法ASDmethod容許應(yīng)力法——構(gòu)件在外界作用下，某截面的最大應(yīng)力到達(dá)或超過材料的容許應(yīng)力時，構(gòu)件即失效〔破壞〕，即要滿足：以鋼筋混凝土構(gòu)件為例：彈性假定：鋼筋和混凝土均為彈性材料平截面假定：變形前的平截面變形后保持變形假定混凝土為不抗拉材料鋼筋與混凝土相接觸的混凝土的應(yīng)變相等b鋼筋混凝土構(gòu)件容許應(yīng)力計(jì)算簡圖二、特點(diǎn)1、平安系數(shù)K是個大于1的數(shù)字K越大，結(jié)構(gòu)的平安度就越高，同時材料的用量就越多2、沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求對于結(jié)構(gòu)一方面要考慮承載能力，另一方面也許考慮其正常使用時裂縫、變形。3、平安系數(shù)確實(shí)定主要憑借經(jīng)，缺乏嚴(yán)格科學(xué)依據(jù)。三、適用情況當(dāng)結(jié)構(gòu)是非桿件結(jié)構(gòu)〔如大體積壩體、空間薄殼結(jié)構(gòu)等〕時，因標(biāo)準(zhǔn)沒有給出明確的計(jì)算公式，那么彈性力學(xué)方法仍是較實(shí)用的分析方法。

§2.1.2破損階段設(shè)計(jì)法——20世紀(jì)30年代一、根本概念

破損階段設(shè)計(jì)法：構(gòu)件在外界作用下，某截面的內(nèi)力到達(dá)某極限內(nèi)力時，構(gòu)件即失效〔破壞〕，以受彎構(gòu)件為例，其計(jì)算表達(dá)式為：式中：為截面中內(nèi)力,為截面所能承受的極限彎矩為平安系數(shù)b

鋼筋混凝土構(gòu)件破損階段計(jì)算簡圖以鋼筋混凝土構(gòu)件為例以構(gòu)件破壞階段為計(jì)算依據(jù)不考慮混凝土的拉力受壓區(qū)混凝土應(yīng)力分布為曲邊形，計(jì)算時等效為矩形應(yīng)力圖

二、特點(diǎn)1、考慮了材料塑性和強(qiáng)度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接由試驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)件的總平安度較為明確2、平安系數(shù)確實(shí)定依賴經(jīng)驗(yàn)，且是一個定值3、沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求由于采用了極限平衡的理論，對荷載作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布及位移變化，無法做出適當(dāng)?shù)念A(yù)計(jì)。

§2.1.3多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法Limitstatesdesign(loadandresistancefactordesign)一、根本概念1、構(gòu)件的極限狀態(tài)，不僅包括承載力的極限狀態(tài)，而且包括撓度〔變形〕及裂縫寬度的極限狀態(tài)，這已經(jīng)包含了平安性和適用性的一些概念2、對于承載能力極限狀態(tài)，針對荷載、材料的不同變異性，不再采用單一系數(shù)，即多系數(shù)法。承載能力極限多系數(shù)狀態(tài)表達(dá)式：式中：為標(biāo)準(zhǔn)荷載或效應(yīng)，為相應(yīng)的超載系數(shù)，為鋼筋及混凝土的強(qiáng)度，為相應(yīng)的均質(zhì)系數(shù)，為工作條件系數(shù)，為截面幾何特性

材料強(qiáng)度，根據(jù)統(tǒng)計(jì)后按照一定的保證率，取其下限分位值荷載值也盡可能根據(jù)各種荷載的統(tǒng)計(jì)資料，按照一定的保證率，取其下限分位值材料強(qiáng)度系數(shù)、荷載系數(shù)仍按經(jīng)驗(yàn)確定，對不同的荷載變異大小，取用不同的系數(shù)，備注：二、特點(diǎn)1、平安系數(shù)的選取已經(jīng)從純經(jīng)驗(yàn)性到了局部采用概率統(tǒng)計(jì)值2、設(shè)計(jì)方法的本質(zhì)依然是一種半經(jīng)驗(yàn)半概率的方法

§2.1.4基于可靠性理論的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法ProbabilityLimitDesign一、開展歷史20世紀(jì)40年代美國學(xué)者A.M.Freadentbal提出了結(jié)構(gòu)可靠性理論，到了60~70年代結(jié)構(gòu)可靠性理論有了很大的開展，70年代以來，國際上的結(jié)構(gòu)可靠度理論在土木工程領(lǐng)域逐步進(jìn)入了實(shí)用階段。我國從20世紀(jì)70年代中期才開始研究，但至80年代后期就在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域率先進(jìn)入了實(shí)用階段，先后出版了以下國家標(biāo)準(zhǔn)：?建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?(GBJ68-84)?工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?(GB50153-92)?港口工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?(GB50158-92)?鐵路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?(GB50216-94)?公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?(GB/T50283-1999)按開展進(jìn)程，概率設(shè)計(jì)法劃分為三個水準(zhǔn)：水準(zhǔn)Ⅰ——半概率設(shè)計(jì)法，只對影響結(jié)構(gòu)可靠度的某些參數(shù)，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析，并與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，然后引入某些經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，該法對結(jié)構(gòu)的可靠度還不能作出定量的估計(jì)。水準(zhǔn)Ⅱ——近似概率設(shè)計(jì)法，運(yùn)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，對工程結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或截面設(shè)計(jì)的可靠概率作出較為近似的相對估計(jì)；分析中忽略或簡化了變量隨時間的關(guān)系，非線性極限狀態(tài)方程線性化。二、結(jié)構(gòu)概率設(shè)計(jì)方法水準(zhǔn)Ⅲ——全概率設(shè)計(jì)法，在對整個體系進(jìn)行精確概率分析的根底上，以結(jié)構(gòu)失效概率作為結(jié)構(gòu)的直接度量。

極限狀態(tài)法的三個概率水準(zhǔn)

水準(zhǔn)I→水準(zhǔn)II→水準(zhǔn)III1950’s~1960’s1970’s~1990’s

半概率設(shè)計(jì)法近似概率設(shè)計(jì)法全概率設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)為主隨機(jī)變量概率模型隨機(jī)變量概率模型引入概率原則近似一次二階矩方法隨機(jī)過程概率模型材料、荷載和材料、荷載和未知工作條件系數(shù)工作條件系數(shù)方法名稱數(shù)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)用手段2.2結(jié)構(gòu)的功能要求、荷載效應(yīng)與抗力2.2.1結(jié)構(gòu)的功能要求◆平安性Safety結(jié)構(gòu)在正常施工、正常使用情況下能承受可能出現(xiàn)的各種直接作用和間接作用，如施加的荷載、外加變形、約束變形，在偶然事件〔如地震、校核洪水位等〕發(fā)生時和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必需的承載力和穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命財產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。◆適用性Serviceability

結(jié)構(gòu)在正常使用荷載作用下具有良好的工作性。如不產(chǎn)生影響使用的過大變形或振幅，不發(fā)生足以讓使用者感到不安的過寬的裂縫等?！裟途眯訢urability

結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下應(yīng)有足夠的耐久性。完好使用到設(shè)計(jì)規(guī)定的年限。如，混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化、腐蝕、脫落，鋼筋不發(fā)生銹蝕等?！艚Y(jié)構(gòu)的可靠性

reliability■

可靠性——安全性、適用性和耐久性的總稱指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi)，在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)），完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：指一個工程結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，能夠滿足其可靠度的時間?！鼋Y(jié)構(gòu)可靠性越高，建設(shè)造價投資越大?！?/p>

如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡，就是設(shè)計(jì)方法要解決的問題。結(jié)構(gòu)抗力和作用Resistanceandactions結(jié)構(gòu)抗力(Resistance)——結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力。它是結(jié)構(gòu)材料性能和幾何參數(shù)等的函數(shù)。作用(Synthesis)——施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因。

定義：使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原因稱為“作用〞。作用分類直接作用間接作用荷載混凝土收縮、溫度變化、根底的差異沉降、地震等引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束的原因。結(jié)構(gòu)上的作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力、變形、裂縫等通稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng)S。Action(Load)Effect

2.2.2作用〔荷載〕與荷載效應(yīng)Synthesis結(jié)構(gòu)承受內(nèi)力和變形的能力〔如構(gòu)件的承載能力、裂縫和變形限值等〕稱為結(jié)構(gòu)抗力R，取決于材料的強(qiáng)度、截面尺寸及計(jì)算模式等。Resistance荷載的分類又稱恒荷載(deadload)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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的荷載，如結(jié)構(gòu)的自重、土壓力，固定設(shè)備等；又稱活荷載(liveload)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期間其值隨時間而變化，如樓面堆放荷載、吊車荷載、靜水壓力、風(fēng)荷載、雪荷載等；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)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，如爆炸力、撞擊力、地震等；1、按隨時間的變異性和出現(xiàn)的可能性：永久荷載GPermanentload可變荷載QVariableload偶然荷載Accidentalload2.2.2作用〔荷載〕與荷載效應(yīng)S

兩類作用間接作用

直接作用

施加在結(jié)構(gòu)上的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、汽車荷載等。引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因作用約束變形結(jié)構(gòu)材料發(fā)生收縮或膨脹等變化，結(jié)構(gòu)在支座或節(jié)點(diǎn)的約束下間接產(chǎn)生的變形。強(qiáng)迫結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形?；A(chǔ)的不均勻沉降，地震等。外加變形固定荷載移動荷載2、按隨時間的變異性：靜態(tài)荷載〔無加速度〕動態(tài)荷載〔有加速度影響〕3、按結(jié)構(gòu)反響特點(diǎn)荷載效應(yīng)S是隨機(jī)變量1、與截面〔幾何尺寸〕、材料類別相關(guān)；2、與材料數(shù)量相關(guān)；3、與計(jì)算模式相關(guān)2.2.3結(jié)構(gòu)抗力Resistance抗力R也是隨機(jī)變量、極限狀態(tài)定義、分類1．定義：當(dāng)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一局部超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時，那么此特定狀態(tài)稱為該結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)?！癓imitstates〞meansthoseconditionsofastructureatwhichitceasestofulfillitsintendedfunction.

結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)也是結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)與失效狀態(tài)的臨界狀態(tài)。2.3概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的概念LimitStates正常使用極限狀態(tài)Serviceability

承載能力極限狀態(tài)strength

極限狀態(tài)Limitstate

2、極限狀態(tài)的分類歐洲混凝土協(xié)會國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會國際標(biāo)準(zhǔn)化組織我國的可靠度標(biāo)準(zhǔn)、各種標(biāo)準(zhǔn)承載能力極限狀態(tài)(strengthlimitstates)——對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件到達(dá)最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。Ductilemaximumstrength,bulking,fatigue,fracture,overturningandsliding.承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接處因超過材料強(qiáng)度而破壞結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成機(jī)動體系整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一局部作為剛體失去平衡〔滑動、倒塌〕結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定〔柱的壓曲失穩(wěn)〕4321正常使用極限狀態(tài)ServiceabilityLimitState——對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件到達(dá)正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。Deflection,vibration,permanentdeformation,cracking.影響正常使用或外觀的變形影響正常使用或耐久性能的局部損壞影響正常使用的振動影響正常使用的其它特定狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)承載力能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的安全性正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性可靠水平高可靠水平低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)中的考慮2.3.2極限狀態(tài)方程、失效概率與可靠指標(biāo)2.3.0結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不確定性a.恒載g與構(gòu)件尺寸、材料容重等有關(guān)b.活載q的數(shù)值是隨時在變化的c.計(jì)算跨度l的不準(zhǔn)確a.材料強(qiáng)度fy和fc的離散b.截面尺寸h0和b的施工誤差c.

gd的隨機(jī)性不一定平安〔可靠〕!g+q雖然設(shè)計(jì)保證UndeterminedFactorsinDesign平安系數(shù)法的缺點(diǎn)：

沒有定量的考慮抗力和荷載效應(yīng)的隨機(jī)性，而是靠經(jīng)驗(yàn)或工程判斷的方法確定，帶有主觀成分。定的高或低依據(jù)不充分。以概率理論為根底的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：

本質(zhì)是將荷載效應(yīng)S及結(jié)構(gòu)抗力R看作是兩個隨機(jī)變量應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的理論去研究結(jié)構(gòu)的可靠度。以概率論為根底的設(shè)計(jì)方法分為三個水準(zhǔn)：水準(zhǔn)Ⅰ－半經(jīng)驗(yàn)半概率法；水準(zhǔn)Ⅱ－近似概率法；水準(zhǔn)Ⅲ－全概率法。2.3.2.1極限狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)函數(shù)又稱結(jié)構(gòu)功能函數(shù)當(dāng)時，結(jié)構(gòu)已達(dá)極限狀態(tài)，稱為極限狀態(tài)方程。Z=R-S假設(shè)僅以荷載效應(yīng)S，結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力R作為兩個根本隨機(jī)變量，功能函數(shù)表示為結(jié)構(gòu)功能的表達(dá)(極限狀態(tài)方程〕Z=R-S>0,或S<R

可靠Z=R-S=0,或S=R

極限狀態(tài)Z=R-S<0,或S>R

失效極限狀態(tài)方程Z=0或R-S=0RSZ<0失效區(qū)Z>0可靠區(qū)結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)作用效應(yīng)S抗力RR1R2R=S〔極限狀態(tài)〕Z1Z2S2>R2(失效)

S1<R1〔可靠〕2.3.2.2失效概率失效－指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一局部不能滿足設(shè)計(jì)所規(guī)定的某一功能要求，即到達(dá)或超過了承載能力極限狀態(tài)或正常使用極限狀態(tài)中的某一極限。失效概率－指結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)下的概率pf。Probabilityoffailure重疊區(qū)的大小反映了抗力R和荷載效應(yīng)S之間的概率關(guān)系，即結(jié)構(gòu)的失效概率從結(jié)構(gòu)平安的角度，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力R，減小抗力R和荷載效應(yīng)S的離散程度，可以提高結(jié)構(gòu)的可靠程度，即提高μR－μS，減小σR、σS可使失效概率降低。f(r,s)S，RSRμSμRmR-mS結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)下的概率，稱為可靠概率ps，ps=1-pf。標(biāo)準(zhǔn)差σS、σR平均值分別為μS、

μR

f(Z)bszmzpfZ=R-SZ<0則pf=P(Z<0)=P(R<S)稱為可靠指標(biāo)，與失效概率pf之間有一一對應(yīng)的關(guān)系。假設(shè)S、R都服從正態(tài)分布，平均值為μS、

μR，標(biāo)準(zhǔn)差σS、σR。令Z=R-SZ是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量2.3.2.3.可靠指標(biāo)reliabilityindex當(dāng)μR與μS相差越大，R遠(yuǎn)大于S，β越大，結(jié)構(gòu)越平安。當(dāng)σR與σS越小，即R與S的變異性越小，β越大，結(jié)構(gòu)越平安。

可靠指標(biāo)用來描述結(jié)構(gòu)可靠度的原因1.01.642.003.003.714.004.5084.1300%94.9500%97.7300%

99.8650%99.9896%99.9968%99.9997%15.8700%

5.0500%

2.2700%

0.1350%

0.0104%

0.0032%

0.0003%

可靠指標(biāo)與可靠度及失效概率關(guān)系如右圖所示，標(biāo)準(zhǔn)差為常量時，β增加，概率密度曲線由于的增加而向右移動，即，將變小，變?yōu)?，結(jié)構(gòu)可靠度增大。

可靠指標(biāo)是可靠度的度量，與其有一一對應(yīng)的數(shù)量關(guān)系；在實(shí)際設(shè)計(jì)中求可靠指標(biāo)β，需影響結(jié)構(gòu)可靠度的隨機(jī)變量R和S的統(tǒng)計(jì)參數(shù)〔μ，σ〕。對于十分重要的結(jié)構(gòu)，如原子能反響堆的平安殼等采用這種方法。對于一般構(gòu)件，如果也采用這種復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析，即不現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)人員也不習(xí)慣，故還需給出實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式即把可靠指標(biāo)β用五個分項(xiàng)系數(shù)來反映〔水工〕，對影響結(jié)構(gòu)抗力和荷載效應(yīng)的材料強(qiáng)度和荷載采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)值和標(biāo)準(zhǔn)值。結(jié)構(gòu)平安級別1Ⅰ水工建筑物級別水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別2，3Ⅱ4，5Ⅲ2.3.2.4.目標(biāo)可靠指標(biāo)與平安級別結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，要保證其完成預(yù)定功能的概率不低于某一允許水平而要求設(shè)計(jì)所到達(dá)的可靠指標(biāo)，稱為目標(biāo)可靠指標(biāo)βT。β≥βT

2.3.2.4.目標(biāo)可靠指標(biāo)與平安級別

延性破壞III級II級I級

脆性破壞

安全等級破壞類型3.73.22.74.23.73.2建筑結(jié)構(gòu)目標(biāo)可靠指標(biāo)——?建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50068-2001〕3、βT與破壞性質(zhì)有關(guān)；由于結(jié)構(gòu)延性破壞和脆性破壞的性質(zhì)不同，前者有明顯預(yù)兆，可及時采取補(bǔ)救措施，目標(biāo)可靠指標(biāo)可定的稍低一些；后者為突發(fā)性破壞，破壞前無明顯預(yù)兆，目標(biāo)可靠指標(biāo)應(yīng)定的高一些。破壞類型安全等級I級II級III級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.2結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力極限狀態(tài)的目標(biāo)可靠指標(biāo)[β]確定βT的原那么1、建立在對原標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)的根底上；2、βT與結(jié)構(gòu)平安級別有關(guān)；4、βT

與不同的極限狀態(tài)有關(guān)。為了便于理解記憶，將有關(guān)內(nèi)容制成圖表結(jié)構(gòu)的三個功能安全性實(shí)用性耐久性承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)或結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)R-S<0的概率稱為結(jié)構(gòu)的失效概率PfR-S≥0的概率稱為結(jié)構(gòu)可靠度(1-pf)極限狀態(tài)概率理論以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法分項(xiàng)系數(shù)0、d、、s、R限值[]或[Pf]設(shè)計(jì)表達(dá)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.4.1荷載的代表值荷載的分類又稱恒荷載，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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的荷載，如結(jié)構(gòu)的自重、土壓力，固定設(shè)備等；又稱活荷載，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期間其值隨時間而變化，如樓面堆放荷載、吊車荷載、靜水壓力、風(fēng)荷載、雪荷載等；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)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，如爆炸力、撞擊力等；按隨時間的變異性和出現(xiàn)的可能性：永久荷載GPermanentload可變荷載QVariableload偶然荷載Accidentalload荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的根本代表值。指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期間的正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法確定的具有一定概率的最大荷載值稱為荷載的標(biāo)準(zhǔn)值Sk。

f(S)SSkμSv1-vasss一.荷載的標(biāo)準(zhǔn)值SkCharacteristicValue可變荷載的最大值并非長期作用于結(jié)構(gòu)之上，在考慮荷載長期效應(yīng)組合時，應(yīng)對其標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行折減。荷載的準(zhǔn)永久值指可變荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常作用的那局部荷載。r-長期組合系數(shù)三.荷載準(zhǔn)永久值Quasi-permanentValue當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受兩種或兩種以上的可變荷載時，各種可變荷載不可能同時以其最大值〔標(biāo)準(zhǔn)值〕出現(xiàn)，除一個主要可變荷載外，其余可變荷載應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值上乘以小于1的組合系數(shù)對可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行折減。二.荷載組合值CombinationValue?水工標(biāo)準(zhǔn)?不考慮可變荷載組合時的折減。一般取0.4~0.8可變荷載的頻遇值等于可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)〔該系數(shù)小于組合值系數(shù)〕；考慮了可變荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)超越其值的次數(shù)或大小的時間與總的次數(shù)或時間相比在10％左右。頻遇組合目前的應(yīng)用范圍較為窄小，如吊車梁的設(shè)計(jì)等。由于其中的頻遇值系數(shù)許多還沒有合理地統(tǒng)計(jì)出來，所以在其它方面的應(yīng)用還有一段的時間。四.荷載頻遇值Frequentvalueofanaction一般取0.5~0.9?水工標(biāo)準(zhǔn)?目前未給出系數(shù)。2.4.2材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值

ffμf5％fk1.645sf一.材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值fk二.混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1、混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcuk例如：平均值變異系數(shù)則立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為2、混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck試驗(yàn)結(jié)果實(shí)際構(gòu)件軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck假定3、混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk三.鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值熱軋鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用fyk表示。?標(biāo)準(zhǔn)?取國家冶金局標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鋼筋出廠檢驗(yàn)的廢品限制作為鋼筋強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值，其保證率不小于95%。預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度fstk確定。2.5?水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?的實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式針對直接采用可靠指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和困難性，提出了實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。該方法不用單一的平安系數(shù)的表達(dá)式，而是將影響結(jié)構(gòu)平安的因素〔荷載、材料、截面尺寸、計(jì)算方法等〕視為隨機(jī)變量，應(yīng)用數(shù)量統(tǒng)計(jì)的概率方法進(jìn)行分析，采用以荷載和材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值以及相應(yīng)的“分項(xiàng)系數(shù)〞來表達(dá)的方式。DL/T5057-2021?水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?采用5分項(xiàng)系數(shù)SL191-2021?水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?在規(guī)定的材料強(qiáng)度和荷載條件下，采用在多系數(shù)分析根底上以平安系數(shù)表達(dá)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。1、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)g0對結(jié)構(gòu)平安級別為I--III級的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，分別取為1.1、1.0及0.9。2.5.1DL/T5057-2021?水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?1Ⅰ水工建筑物級別水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別2，3Ⅱ4，5Ⅲ一.承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的5個分項(xiàng)系數(shù)2、設(shè)計(jì)狀況系數(shù)三種設(shè)計(jì)狀況⑴持久狀況：運(yùn)行過程中，持續(xù)時間長，取=1.0；⑵短暫狀況：施工、安裝、檢修過程，短暫出現(xiàn)取=0.95；⑶偶然狀況:使用過程中，出現(xiàn)概率很小，持續(xù)期很短=0.85。3、荷載分項(xiàng)系數(shù)gG、gQ－荷載設(shè)計(jì)值

主要用來考慮荷載超過標(biāo)準(zhǔn)值的可能性。

gGGk為永久荷載設(shè)計(jì)值、gQQk為可變荷載設(shè)計(jì)值。

gG＝1.05，gQ＝1.20。4、材料分項(xiàng)系數(shù)gc、gs－材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值混凝土：

gc=1.4普通熱軋鋼筋