钢筋砼结构设计计算基本原理

1、钢筋砼结构设计计算基本原理2 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念2.12.1设计计算理论的发展设计计算理论的发展容许应力法容许应力法 fc/ /K 弹性弹性破坏阶段法破坏阶段法 MMu=Mu/ /K 塑性塑性极限状态法极限状态法 Z Z = = g g ( ( R R, ,S S )= )= R R S S特点：两个极限状态，单一的安全系数改为多个分项系数。特点：两个极限状态，单一的安全系数改为多个分项系数。概率极限状态设计法概率极限状态设计法半经验半概率法半经验半概率法近似概率法近似概率法3 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基

2、本概念水准水准半经验半概率法半经验半概率法对影响结构安全的某些参数，主要是荷载和材料强度用数理统计进行分析，对影响结构安全的某些参数，主要是荷载和材料强度用数理统计进行分析，并与经验相结合，引入某些经验系数。并与经验相结合，引入某些经验系数。水准水准近似概率法近似概率法将结构抗力将结构抗力R R和荷载效应和荷载效应S S作为两个随机变量，按给定的概率分布，来作为两个随机变量，按给定的概率分布，来估算失效概率或可靠指标，采用平均值和标准差两个统计参数，对设估算失效概率或可靠指标，采用平均值和标准差两个统计参数，对设计表达式进行线性化处理。目前正在使用的方法。计表达式进行线性化处理。目前正在使用的

3、方法。水准水准全概率法全概率法以全部随机变量的联合分布为基础的概率分析方法。目前还处以全部随机变量的联合分布为基础的概率分析方法。目前还处于研究探索阶段。于研究探索阶段。4结构的功能要求结构的功能要求v工程结构设计的目的是使结构在预定的使用工程结构设计的目的是使结构在预定的使用期限内能满足设计所预定的功能要求，做到期限内能满足设计所预定的功能要求，做到安全可靠和经济合理。安全可靠和经济合理。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.1 结构设计的极限状态2.2 2.2 结构的功能要求、荷载效应与结构抗力结构的功能要求、荷载效应与结构抗力5v工程结构的功能要求主要包括工程结构的功能要求主要包括安全性、

4、适用性和耐久安全性、适用性和耐久性。统称结构的可靠性。性。统称结构的可靠性。 结构可靠性越高，建设造价投资越大。结构可靠性越高，建设造价投资越大。v在结构可靠与经济之间取得均衡，或者说妥然处理好外荷在结构可靠与经济之间取得均衡，或者说妥然处理好外荷载引起的载引起的“荷载效应荷载效应”和由构件截面尺寸、钢筋数量及和由构件截面尺寸、钢筋数量及材料强度构成的材料强度构成的“结构抗力结构抗力”，就是设计方法要解决的，就是设计方法要解决的问题。问题。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.1 结构设计的极限状态6 v安全性安全性 Safety 结构在正常施工和使用情况下能承受可能出现的各种作用，包括荷载、结

5、构在正常施工和使用情况下能承受可能出现的各种作用，包括荷载、引起外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）及约束变形（如温引起外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）及约束变形（如温度和地震作用）的原因。在偶然事件（如校核洪水位、地震）发生时度和地震作用）的原因。在偶然事件（如校核洪水位、地震）发生时和发生后，结构应能保持整体承载力和稳定性。和发生后，结构应能保持整体承载力和稳定性。v适用性适用性 Serviceability 结构在正常使用荷载下，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使结构在正常使用荷载下，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振幅，或产生过大的裂

6、缝宽度。用的过大的变形（挠度、侧移）、振幅，或产生过大的裂缝宽度。v耐久性耐久性 Durability 结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.1 结构设计的极限状态7随时间变异的分类随时间变异的分类永久荷载永久荷载 荷载效应荷载效应load effect （ S S ） ：荷载在结构构件上引起的内力、变形：荷载在结构构件上引起的内力、变形和裂缝等反应。如弯矩和裂缝等反应。如弯矩M M、轴力、

7、轴力N N、剪力、剪力V V、扭矩、扭矩T T、挠度、挠度f f、裂缝宽度、裂缝宽度w w 等。等。荷载分类荷载分类：可变可变荷载荷载 偶然偶然荷载荷载 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念作用（荷载）与荷载效应作用（荷载）与荷载效应作用是指直接施加在结构上的力和引起结构外加变形、约束变形的作用是指直接施加在结构上的力和引起结构外加变形、约束变形的其他原因的总称。其他原因的总称。随空间位置变异的分类随空间位置变异的分类固定荷载固定荷载 移动移动荷载荷载 8结构抗力主要与结构构件的几何尺寸、配筋数量、材料性能结构抗力主要与结构构件的几何尺寸、配筋数量、材料性能以

8、及抗力的计算模式与实际的吻合程度有关，也是一个随机变以及抗力的计算模式与实际的吻合程度有关，也是一个随机变量。量。结构抗力（结构抗力（ R R ）：结构构件的承受荷载效应）：结构构件的承受荷载效应S S的能力。如受弯承的能力。如受弯承载力载力M Mu u、受剪承载力、受剪承载力V Vu u、容许挠度、容许挠度 f f 、容许裂缝宽度、容许裂缝宽度 w w 。第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念随时间变异的分类：随时间变异的分类： 静态荷载静态荷载 动态荷载动态荷载荷载效应是一个随机变量。荷载效应是一个随机变量。9 fts sc= ft b h l钢筋砼梁s s

9、c= ft ft s ss s sc As fy fc P第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念10第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念11 S S = = S S( (Q Q ) )PlM41)/xh(AfMsyu20R R = = R R( (f fc c, , f fy y, , a ak k, , ) )第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念v截面尺寸和材料强度是决定结构抗力的主要因素。截面尺寸和材料强度是决定结构抗力的主要因素。v由于材料强度的离散性、构件几何特征的不定性和计由于材料强度

10、的离散性、构件几何特征的不定性和计 算模式的不定性，结构抗力是一个随机变量算模式的不定性，结构抗力是一个随机变量v荷载是决定荷载效应的主要因素。荷载是决定荷载效应的主要因素。v由于荷载的离散性，荷载效应是一个随机变量由于荷载的离散性，荷载效应是一个随机变量12 结构的极限状态的定义结构的极限状态的定义 结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。一旦超过某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。一旦超过这种状态这种状态, ,结构就进入失效状态。结构就进入失效状态。结构极限状态的分类

11、结构极限状态的分类 根据功能要求，国际上通常把极限状态分为两大类：根据功能要求，国际上通常把极限状态分为两大类： 承载能力极限状态承载能力极限状态 正常使用极限状态正常使用极限状态 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.1 结构设计的极限状态2.32.3概率极限状态设计的概念概率极限状态设计的概念一一结构的极限状态的定义与分类结构的极限状态的定义与分类13 （一）承载能力极限状态（一）承载能力极限状态 超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性要求。当结构或构件出现下列状态之一时，就认超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性要求。当结构或构件出现下列状态之一时，就认为超过了承载能力极限状态：为超

12、过了承载能力极限状态：结构或结构的一部分丧失结构稳定；结构或结构的一部分丧失结构稳定；（如细长受压构件的压曲失稳）（如细长受压构件的压曲失稳）结构形成机动体系而丧失承载能力；结构形成机动体系而丧失承载能力；（超静定结构中出现足够多塑性铰（超静定结构中出现足够多塑性铰) )结构发生滑移、上浮或倾覆等不稳定情况；结构发生滑移、上浮或倾覆等不稳定情况；构件的截面因强度不足而发生破坏构件的截面因强度不足而发生破坏（包括疲劳破坏）；（包括疲劳破坏）；结构或构件产生过大的塑性变形而不适于继续承载。结构或构件产生过大的塑性变形而不适于继续承载。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.1 结构设计的极限状态14

13、丧失结构稳定丧失结构稳定15形成机动体系形成机动体系16 滑移、倾覆滑移、倾覆17强度不足强度不足18 （二）正常使用极限状态（二）正常使用极限状态 超过该极限状态，结构就不满足预定的适用性和耐久性要求。当超过该极限状态，结构就不满足预定的适用性和耐久性要求。当结构或构件出现下列状态之一时，就认为超过了承载能力极限状态。结构或构件出现下列状态之一时，就认为超过了承载能力极限状态。A A、 产生过大的变形，影响正常使用和外观；产生过大的变形，影响正常使用和外观； ( (影响非结构构件、不安全感、不能正常使用等）影响非结构构件、不安全感、不能正常使用等）B B、 产生过宽的裂缝，对耐久性有影响或者

14、人们心理上不能接受的感觉；产生过宽的裂缝，对耐久性有影响或者人们心理上不能接受的感觉； （钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）C C、 产生过大的振动影响使用。产生过大的振动影响使用。 结构设计首先要满足承载能力的要求，以保结构安全使用；结构设计首先要满足承载能力的要求，以保结构安全使用；然后按正常使用极限状态进行校核，以保结构的适用性及耐久性。然后按正常使用极限状态进行校核，以保结构的适用性及耐久性。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.1 结构设计的极限状态19结构功能的表达结构功能的表达S S R R 失效失效第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设

15、计的基本概念二、极限状态二、极限状态方程式，失效概率和可靠指标方程式，失效概率和可靠指标（一）极限状态议程式（一）极限状态议程式Z=g(XZ=g(X1 1,X,X2 2, ,X,Xn n) )20 S S 、 R R为随机变量，可用统计参数描述：为随机变量，可用统计参数描述：概率型态（服从何种概率分布）概率型态（服从何种概率分布）平均值（随机变量代表值）平均值（随机变量代表值）均方差（随机变量离散性）均方差（随机变量离散性）第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念由于由于S S 、R R 的不确定性，无论的不确定性，无论结构结构如何设计，都有如何设计，都有 S S

16、 R R（ 失效）的可能性存在。失效）的可能性存在。21（二）失效概率（二）失效概率probability of failure 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念失效失效是指结构或构件的一部分不能满足设计所规定的某是指结构或构件的一部分不能满足设计所规定的某一功能要求，即达到或超过了承载能力极限状态或正常使用一功能要求，即达到或超过了承载能力极限状态或正常使用极限状态中的某一极限。极限状态中的某一极限。失效概率是指结构构件处于失效状态下的概率失效概率是指结构构件处于失效状态下的概率，即，即Z0Z R )22用失效概率可定量表示结构可靠性的大小。用失效概率可

17、定量表示结构可靠性的大小。当失效概率当失效概率P Pf f小于某个值时，结构失效的可能性很小于某个值时，结构失效的可能性很小，可认为结构设计是可靠的。该失效概率限值称为小，可认为结构设计是可靠的。该失效概率限值称为容许失效概率容许失效概率 P Pf f 。23 f(Z)szzPfZ = R - S设设R R、S S为随机变量，假定服从正态分布，所以为随机变量，假定服从正态分布，所以Z Z 也是随机变量也是随机变量. .Z Z 也服从正态分布。也服从正态分布。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念24由概率论可知：由概率论可知：1-1-p pf f = 1- =

18、 1- P(Z0) = P(Z0)= P(Z0)这个概率是表示结构处于可靠状态时可能性的大小，称为这个概率是表示结构处于可靠状态时可能性的大小，称为结构的可靠概率，用结构的可靠概率，用ps表示。表示。显然显然： pf+ ps=1 用概率论的观点来研究结构的可靠性，绝对可靠是用概率论的观点来研究结构的可靠性，绝对可靠是不可能的，绝对可靠的结构是不存在的。但综合考虑结不可能的，绝对可靠的结构是不存在的。但综合考虑结构所具有的风险和经济效果，只要失败概率很小，就可构所具有的风险和经济效果，只要失败概率很小，就可认为结构是可靠的。认为结构是可靠的。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限

19、状态设计的基本概念25 f(Z)szzPfZ = R - S 可可 靠靠 指指 标标 （三）可靠指标（三）可靠指标 为避免求为避免求 p pf f 积分运算，令积分运算，令 = = Z Z / / Z Z ，称称为结构为结构的可靠指标。的可靠指标。与与p pf f 之间存在着相应的关系之间存在着相应的关系，p pf f 。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念26由概率论的原理可知，若由概率论的原理可知，若R R、S S均为正态分布，且相互独立均为正态分布，且相互独立 Z Z也服从正态分布。也服从正态分布。Z Z 的平均值的平均值Z Z和标准差和标准差Z Z为

20、：为： 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念可靠指标为：可靠指标为：结构的可靠度转而由结构的可靠度转而由可靠指标来描述。可靠指标来描述。结构的可靠度（结构的可靠度（degree of reliability） ：结构在规定时间和条：结构在规定时间和条 件下完成预定功能的概率。件下完成预定功能的概率。27工程结构设计的目的是使结构在预定的使用期限内能满足设计所工程结构设计的目的是使结构在预定的使用期限内能满足设计所预定的功能要求，做到安全可靠和经济合理。预定的功能要求，做到安全可靠和经济合理。工程结构的功能要求主要包括工程结构的功能要求主要包括安全性、适用性和耐

21、久性。安全性、适用性和耐久性。结构的极限状态的定义结构的极限状态的定义 结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。一旦超的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。一旦超过这种状态过这种状态,结构就进入失效状态。结构就进入失效状态。承载能力极限状态承载能力极限状态: 超过该极限状态，结构就不能满足预定超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性要求。的安全性要求。正常使用极限状态正常使用极限状态: 超过该极限状态，结构就不满足预定的适超过该极限状态，结构就不满足预定的适用性和耐久性要

22、求。用性和耐久性要求。28结构功能的表达结构功能的表达S S R R 失效失效pf = P (S R )结构的可靠度（结构的可靠度（degree of reliability） ：结构在规定时间：结构在规定时间和条和条 件下完成预定功能的概率。件下完成预定功能的概率。29 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念水工砼结构设计时，应根据水工建筑物的级别，采用水工砼结构设计时，应根据水工建筑物的级别，采用不同的水工建筑物结构安全级别。不同安全级别可靠不同的水工建筑物结构安全级别。不同安全级别可靠度水平要求不同。度水平要求不同。水工建筑物级别水工建筑物安全级别12，3

23、4，5（四）目标可靠指标与结构安全级别（四）目标可靠指标与结构安全级别safety class 水工建筑物结构安全级别水工建筑物结构安全级别30目标可靠指标目标可靠指标T T要使结构设计既安全可靠，又经济合理，则在规定的条件下，失要使结构设计既安全可靠，又经济合理，则在规定的条件下，失效概率应低于允许失效概率效概率应低于允许失效概率 p pf f ，即，即 p pf fp pf f 当用可靠指标当用可靠指标表示时，则为表示时，则为 T T T T目标可靠指标。目标可靠指标。破坏类型安全级别级级级延性破坏3.73.73.23.22.72.7脆性破坏4.24.23.73.73.23.2承载能力极限

24、状态的目标可靠指标承载能力极限状态的目标可靠指标T T 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.2 结构按概率极限状态设计的基本概念31 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.3 荷载的标准值2.42.4荷载代表值和材料强度标准值荷载代表值和材料强度标准值 用可靠指标用可靠指标来度量结构的可靠度水平，由于来度量结构的可靠度水平，由于计算十分复计算十分复杂，规范中一般采用了实用的设计表达式。表达式中规定了若干个杂，规范中一般采用了实用的设计表达式。表达式中规定了若干个分项系数来对结构进行设计。分项系数来对结构进行设计。分项系数分项系数荷载分项系数荷载分项系数材料分项系数材料分项系数结构重要性系数结构重要性

25、系数结构状况系数结构状况系数结构系数结构系数32 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.3 荷载的标准值一、荷载代表值一、荷载代表值 荷载荷载( (作用作用) )按其随时间的变异性和出现的可能性不同，可按其随时间的变异性和出现的可能性不同，可分为三类：分为三类：永久荷载：不随时间而变化的荷载，即恒载。永久荷载：不随时间而变化的荷载，即恒载。可变荷载：随时间而变化的荷载，即活载。可变荷载：随时间而变化的荷载，即活载。偶然荷载：在设计基准期内不一定出现，但一旦出偶然荷载：在设计基准期内不一定出现，但一旦出 现，其值很大且持续时间较短的荷载，如现，其值很大且持续时间较短的荷载，如 地震地震、爆炸等。、爆

26、炸等。结构设计中所涉及的荷载结构设计中所涉及的荷载, ,可采用随机变量或随机过程的可采用随机变量或随机过程的模式加以描述模式加以描述. .33 （一）荷载标准值（一）荷载标准值S Sk kS Sk k是结构构件在使用期间的正常情况下可能出现的最大是结构构件在使用期间的正常情况下可能出现的最大荷载值荷载值( (它本身也是一个随机变量它本身也是一个随机变量) )。由。由水工建筑物荷水工建筑物荷载规范载规范给出。给出。 荷载代表值：在结构设计时，应根据不同的极限状态设计荷载代表值：在结构设计时，应根据不同的极限状态设计要求，采用不同的荷载数值，即荷载代表值：标准值、组合值、要求，采用不同的荷载数值，

27、即荷载代表值：标准值、组合值、频遇值及准永久值。频遇值及准永久值。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.3 荷载的标准值34 第二章 钢筋砼结构设计计算原理 S Sk k由设计基准期内荷载最大值概率分布的某一分位由设计基准期内荷载最大值概率分布的某一分位值来确定。值来确定。 S Sk k= =s s+ +s ss s= = s s( 1 + ( 1 + s ss s) ) 国际标准化组织（国际标准化组织（ISOISO）建议取）建议取s s=1.645=1.6452.3 荷载的标准值注：并非所有的荷载都已经取得完备的统计资料,并能通过合理的统计分析来规定其标准值的。35( (二）荷载组合值二）荷载

28、组合值 各种可变荷载不可能同时以其最大值（标准值）出现，除一各种可变荷载不可能同时以其最大值（标准值）出现，除一个主要可变荷载外，其余可变荷载应在其标准值个主要可变荷载外，其余可变荷载应在其标准值Qk乘以小于乘以小于1 1的的组合系数组合系数c c对可变荷载标准值对可变荷载标准值Qk进行折减。进行折减。荷载组合值荷载组合值= = Qk c cv水工设计中，习惯上不考虑可变荷载组合时的折减。水工设计中，习惯上不考虑可变荷载组合时的折减。即即c c =1=1 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.3 荷载的标准值36( (三）荷载频遇值三）荷载频遇值 荷载频遇值荷载频遇值是指在设计基准期内，是指在设计

29、基准期内，可变荷载可变荷载中经常存在着中经常存在着的那一部分的那一部分荷载荷载。荷载组合值荷载组合值= = Qk f f =0.50.9v水工设计中，习惯上不考虑水工设计中，习惯上不考虑f的折减。的折减。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.3 荷载的标准值37 （四）（四）荷载准永久值荷载准永久值结构的变形和裂缝宽度与荷载作用的时间长短有关。因此，在按正常使用结构的变形和裂缝宽度与荷载作用的时间长短有关。因此，在按正常使用极限状态计算时，应分别按荷载效应的短期组合和长期组合进行验算。极限状态计算时，应分别按荷载效应的短期组合和长期组合进行验算。v荷载准永久值荷载准永久值可变荷载在结构设计基准期

30、内经常作用的那一部分可变荷载在结构设计基准期内经常作用的那一部分荷载。它对结构的影响类似永久荷载。荷载。它对结构的影响类似永久荷载。v可变荷载的准永久值由其标准值可变荷载的准永久值由其标准值Qk乘以相应的长期组合系数乘以相应的长期组合系数q q( (0.40.8) )得出得出，即即 荷载准永久值荷载准永久值= =q q Qk。v荷载准永久值用于正常使用极限状态的荷载效应长期组合中。荷载准永久值用于正常使用极限状态的荷载效应长期组合中。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.3 荷载的标准值38 变形大小和裂缝开展的宽度是与荷载作用的时间长短有关的，所以在变形大小和裂缝开展的宽度是与荷载作用的时间长

31、短有关的，所以在按正常使用极限状态验算时，有些设计规范就规定了必须按荷载效应的按正常使用极限状态验算时，有些设计规范就规定了必须按荷载效应的标准组合、频遇组合及准永久组合分别进行验算。标准组合、频遇组合及准永久组合分别进行验算。v所谓荷载效应的标准组合是指在正常使用极限状态验算时，永久荷载所谓荷载效应的标准组合是指在正常使用极限状态验算时，永久荷载和可变荷载均取为标准值的荷载效应组合。和可变荷载均取为标准值的荷载效应组合。v所谓荷载效应的频遇组合是指可变荷载取为频遇值时的荷载效应组合；所谓荷载效应的频遇组合是指可变荷载取为频遇值时的荷载效应组合；v所谓荷载效应的准永久组合是指可变荷载取为荷载准

32、永久值时的荷所谓荷载效应的准永久组合是指可变荷载取为荷载准永久值时的荷载效应组合。载效应组合。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.3 荷载的标准值39二、材料强度的标准值二、材料强度的标准值材料强度的标准值由其概率分布的某一分位值来确定。材料强度的标准值由其概率分布的某一分位值来确定。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理fk=f(1-1.645f )2.4 材料强度的标准值其标准值可由下式计算：40 第二章 钢筋砼结构设计计算原理（一）砼强度标准值（一）砼强度标准值1.1.砼立方体抗压强度标准值砼立方体抗压强度标准值f fcukcuk2.2.砼轴心抗压强度标准值砼轴心抗压强度标准值f fckck3

33、.3.砼轴心抗拉强度标准值砼轴心抗拉强度标准值f ftktk2.4 材料强度的标准值（具体见附录表（具体见附录表6 6）（具体见附录表（具体见附录表6 6）41 第二章 钢筋砼结构设计计算原理（二）钢筋强度标准值（二）钢筋强度标准值受拉热轧钢筋采用国家标准规定的屈服强度（出厂受拉热轧钢筋采用国家标准规定的屈服强度（出厂检验的废品限值）作为标准值检验的废品限值）作为标准值fyk，其保证率不小于，其保证率不小于95%95%。对于无明显屈服点的钢筋，采用国标规定的极限对于无明显屈服点的钢筋，采用国标规定的极限抗拉强度作为标准值抗拉强度作为标准值fptk，其保证率也不小于，其保证率也不小于95%95%

34、。2.4 材料强度的标准值42第五节第五节 水工钢筋砼结构设计规范的水工钢筋砼结构设计规范的 实用设计表达式实用设计表达式（一）结构重要性系数（一）结构重要性系数0 0 第二章 钢筋砼结构设计计算原理 实用设计表达式把实用设计表达式把可靠指标可靠指标用用五五个分项系数来反映个分项系数来反映，对，对影响结构抗力和荷载效应的材料强度和荷载采用相应的设计值和影响结构抗力和荷载效应的材料强度和荷载采用相应的设计值和标准值。标准值。一水工砼结构设计规范采用的分项系数一水工砼结构设计规范采用的分项系数2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式结构安全级别结构安全级别0 01.11.11.01.00.9

35、0.943（二）设计状况系数（二）设计状况系数v持久状况。在结构运行使用过程中，不仅出现且持续时间很长，持久状况。在结构运行使用过程中，不仅出现且持续时间很长，一般与设计基准期为同一量级的设计状况。一般与设计基准期为同一量级的设计状况。v短暂状况。在结构施工（安装）、检修或使用过程中短暂出现的短暂状况。在结构施工（安装）、检修或使用过程中短暂出现的设计状况。设计状况。举例码头设计举例码头设计v偶然状况。在结构使用过程中，出现概率很小，持续时间偶然状况。在结构使用过程中，出现概率很小，持续时间很短的设计状况。很短的设计状况。 设计状况系数设计状况系数反映反映不同设计状况不同设计状况, ,其可靠度

36、水平要求不其可靠度水平要求不同。同。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式44 设计状况系数设计状况系数的取值的取值承载能力极限状态承载能力极限状态设计状况设计状况 持久状况持久状况 短暂状况短暂状况 偶然状况偶然状况设计状况系数设计状况系数 1.0 1.0 0.95 0.95 0.85 0.85正常使用极限状态正常使用极限状态设计状况系数设计状况系数取取1.01.0计算荷载效应时，乘以设计状况系数计算荷载效应时，乘以设计状况系数 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式45上述三种设状况均应进行承载力极限状态设计。上

37、述三种设状况均应进行承载力极限状态设计。 对持久状况尚应进行正常使用极限状态设计；对持久状况尚应进行正常使用极限状态设计； 对短暂状况是否要作正常使用极限状态设计，由具体情对短暂状况是否要作正常使用极限状态设计，由具体情况决定；况决定； 对偶然状况可不进行正常使用极限状态设计。对偶然状况可不进行正常使用极限状态设计。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式46（三）荷载分项系数（三）荷载分项系数G G、Q Qv用来用来考虑荷载超过标准值的可能性，在水工建筑物设计考虑荷载超过标准值的可能性，在水工建筑物设计中，它实质上就是中，它实质上就是“超载系数超载系数”

38、。v荷载标准值乘以相应的荷载分项系数后即为荷载设计值。荷载标准值乘以相应的荷载分项系数后即为荷载设计值。v按按水工建筑物荷载设计规范水工建筑物荷载设计规范取用，其值大小主要依取用，其值大小主要依据荷载的变异程度大小。据荷载的变异程度大小。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式47v理论上说，荷载设计值也应由荷载的概率分布的某一分理论上说，荷载设计值也应由荷载的概率分布的某一分位值来确定，应比荷载标准值具有更大的保证率。但目前位值来确定，应比荷载标准值具有更大的保证率。但目前对大部分荷载来说，还没有足够完备的统计资料。因此也对大部分荷载来说，还没有足够完备

39、的统计资料。因此也无法采用统一的保证率系数，使所有荷载的设计值均处在无法采用统一的保证率系数，使所有荷载的设计值均处在同一保证率水平上。同一保证率水平上。 第二章 钢筋砼结构设计计算原理2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式48 第二章 钢筋砼结构设计计算原理（四）砼和钢筋的材料分项系数（四）砼和钢筋的材料分项系数c、s考虑材料的离散性和施工偏差带来的材料实际强度低于其考虑材料的离散性和施工偏差带来的材料实际强度低于其强度标准值，在承载能力极限状态采用强度标准值，在承载能力极限状态采用材料强度设计值，材料强度设计值，它它等于材料等于材料强度标准值除以相应的材料强度分项系数。强度标准值除

40、以相应的材料强度分项系数。2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式水工钢筋混凝土结构设计规范中的强度分项系数水工钢筋混凝土结构设计规范中的强度分项系数c c、s s取值如下：取值如下：1 1）对于混凝土，）对于混凝土， c=1.41.42)2)对于普通热轧钢筋，对于普通热轧钢筋， s s =1.1 =1.1，3 3）预应力高强钢筋（钢丝），）预应力高强钢筋（钢丝），s s =1.2 =1.2材料强度设计材料强度设计值见附录表值见附录表1 1、表表3 3和表和表4 449 第二章 钢筋砼结构设计计算原理（五）结构系数（五）结构系数d d用来考虑荷载分项系数和材料强度系数没能反映的对用来考虑

41、荷载分项系数和材料强度系数没能反映的对结构结构可靠度有影响的因素，如荷载效应和抗力计算模式的不定性可靠度有影响的因素，如荷载效应和抗力计算模式的不定性。2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式 结构系数是直接与结构构件的可靠度水平挂钩的。因为荷载分项系数和材料强度分项系数已知，就可根据可靠度理论，由给定的目标可靠指标，用近似概率法，确定设计表达式中最后一个分项系数结构系数结构系数d d。注意不同规范的差别！注意不同规范的差别！50 第二章 钢筋砼结构设计计算原理承载能力极限状态计算时结构系数承载能力极限状态计算时结构系数d d 取值如下表取值如下表2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计

42、表达式素混凝土结构钢筋混凝土及预应力混凝土结构受拉破坏受压破坏2.001.301.2051 第二章 钢筋砼结构设计计算原理二承载能力极限状态设计表达式二承载能力极限状态设计表达式三种设计状况：持久、短暂和偶然三种设计状况：持久、短暂和偶然（一）基本组合（一）基本组合基本组合：持久状况或短暂状况下永久荷载与可变基本组合：持久状况或短暂状况下永久荷载与可变荷载效应组合。荷载效应组合。基本组合承载能力极限状态设计表达式为：基本组合承载能力极限状态设计表达式为：2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式52 第二章 钢筋砼结构设计计算原理 0 0结构重要性系数；结构重要性系数； 2.5 水工钢筋砼

43、结构设计规范的使用设计表达式结构重要性系数水工建筑物安全级别1.11.00.953 第二章 钢筋砼结构设计计算原理 设计状况系数设计状况系数； 2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式设计状况系数设计状况1.0持久状况0.95短暂状况0.85偶然状况54 第二章 钢筋砼结构设计计算原理 S S荷载效应组合设计值；荷载效应组合设计值； R R结构构件抗力设计值；结构构件抗力设计值； d d结构系数；结构系数； 2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式55 第二章 钢筋砼结构设计计算原理 2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式G、Q永久荷载、可变荷载分项系数；永久荷载、可变荷载

44、分项系数；Gk、Qk 永久荷载、可变荷载的标准值；永久荷载、可变荷载的标准值；按按水工建筑物荷载设计规范水工建筑物荷载设计规范取用取用56 第二章 钢筋砼结构设计计算原理 2.5 水工钢筋砼结构设计规范的使用设计表达式（二）偶然组合（二）偶然组合 偶然组合属于偶然设计状况，其设计状况系数偶然组合属于偶然设计状况，其设计状况系数=0.85=0.85 偶然状况下永久载荷、可变载荷与一种偶然荷载效应的组合。偶然状况下永久载荷、可变载荷与一种偶然荷载效应的组合。 荷载效应组合设计值荷载效应组合设计值S S按下式计算：按下式计算： S SAkAk偶然荷载代表值产生的荷载效应，每次只考虑一种偶然荷载。偶然荷载代表值产生的荷载效应，每次只考虑一种偶然荷载。参与组合的某些可变荷载，可根据各类水工建筑物设计规范的规定作适当折减。参与组合的某些