混凝土结构极限状态详解课件

11-06

混凝土结构设计

建筑结构的功能1.1.1

结构的功能要求建筑结构的三个基本功能安全性适用性耐久性结构可能还会有其它附加功能要求，例如整体稳定性，是考虑突发事件对结构提出的抗倒塌性功能要求。结构的可靠性结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的可靠性第1页/共30页11-06混凝土结构设计建筑结构的功能1.1.11

混凝土结构设计

结构设计使用年限1.1.2

结构的设计使用年限

是指设计规定的一个时期，在这一规定时期内，只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护下所应达到的使用年限。设计基准期结构设计使用年限结构使用寿命注意区分这三个名词的含义为确定可变荷载代表值而选用的时间参数或者：结构设计使用年限是指计算结构可靠度所依据的年限。《建筑结构可靠度设计统一标准》规定：普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年，纪念性建筑和特别重要的建筑结构的设计使用年限为100年，临时性结构的设计使用年限为5年，结构构件易于替换的结构，设计使用年限为25年。第2页/共30页混凝土结构设计结构设计使用年限1.1.2结构的设计211-06

混凝土结构设计我国，按照建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否，将建筑结构分为三个等级：安全等级破坏后果的影响程度建筑物的类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要建筑物在近似概率极限状态设计法中，结构安全等级是用结构重要性系数γ0来体现的。

结构安全等级

虽然结构都必须具备三个基本功能，但是不同用途的建筑物，其要求的程度可能不同，例如：电信大楼、普通民宅。1.1.3

建筑结构的安全等级第3页/共30页11-06混凝土结构设计我国，按照建筑结构破坏时可能产311-06

混凝土结构设计1.1.4

结构的极限状态

极限状态的引出

两类极限状态

第一类：承载能力极限状态——对应的是安全性功能。第二类：正常使用极限状态——对应的是适用性功能和耐久性功能。

整个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，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态实质上是结构可靠或不可靠的界限，也称为“界限状态”

结构或结构构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限度的能力，称为正常使用极限状态。第4页/共30页11-06混凝土结构设计1.1.4结构的极限状态极410–08混凝土结构设计§1.2

结构的可靠度与可靠指标

1.2.1

概率论的有关基础知识

直接作用VS间接作用：（1）直接作用：荷载、力（2）间接作用：温度变化、收缩变形、基础的不均匀沉降、地震等。

1.2.2

结构的可靠度自学掌握使结构产生内力与变形的原因；

荷载效应：荷载对结构或构件产生的内力、变形，用S表示11-06第5页/共30页10–08混凝土结构设计§1.2结构的可靠度与可靠指510–08混凝土结构设计

结构抗力：结构或构件承受荷载效应的能力，如承载力、刚度等，用R表示11-06荷载效应和结构抗力都具有随机性。

结构的失效概率：可以根据极限状态函数Z的取值，判别结构所处的状态：Z＞0，结构可靠Z=0，结构处于极限状态Z＜0,结构失效设Z=R-S结构不能完成预定功能要求的概率，即R-S<0的概率，称为失效概率，记为第6页/共30页10–08混凝土结构设计结构抗力：结构或构件承受荷611-06混凝土结构设计结构可靠度：结构在规定时间内，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度。是结构可靠性的概率度量，

结构的可靠度：即为结构的可靠度。结构可靠性：结构在规定的时间内、规定的条件下，完成预定功能的能力称为结构的可靠性。结构可靠度是结构可靠性的概率度量。1.2.3结构的可靠指标ββ与pf有着对应关系，β越小，pf越大；反之亦然。例题1-2，第7页/共30页11-06混凝土结构设计结构可靠度：结构在规定时间内，711-06混凝土结构设计§1.3按近似概率的极限状态实用设计表达式1.3.1目标可靠指标[β]可靠指标与失效概率：R

和S的概率密度分布曲线

由于作用效应S

和结构抗力

R

都是随机变量或随机过程，因此要绝对地保证R总是大于S是不可能的。在多数情况下，R大于S

。但是，在它们概率密度曲线的重叠区（阴影段内）仍有可能出现R小于S

的情况第8页/共30页11-06混凝土结构设计§1.3按近似概率的极限状态811-06混凝土结构设计结构失效概率：引入可靠指标：当R和S都服从正态分布时，功能函数Z

的概率密度曲线如图所示：；当Z为线性时，且符合正态分布时：了。可靠指标与失效概率可靠指标和失效概率有一一对应关系，计算了的对应关系：就相当于计算第9页/共30页11-06混凝土结构设计结构失效概率：引91.01.59^10-12.73.47^10-32.02.28^10-23.26.87^10-4所以比较方便的方法是用来进行结构设计，并以此来判断结构的可靠度。表1-3可靠指标β与失效概率pf的对应关系我国规范规定的结构构件承载能力极限状态的目标可靠指标破坏类型安全等级一级二级三级延性破坏3.73.22.7脆性破坏4.23.73.211-06混凝土结构设计

按极限状态Z=R－S＝0设计，但要求超过极限状态的概率不超过允许值，即pf≤[pf]，或β≥[β]第10页/共30页1.01.59^10-12.73.47^10-32.02.21011-06混凝土结构设计1.3.2分项系数通过分离函数把可靠指标β用抗力分项系数和荷载效应分项系数表示目标可靠指标[β]用三个分项系数表达，分别是结构重要性系数，材料分项系数，和荷载分项系数安全等级

结构重要性系数设计使用年限（年）一级1.1100二级1.050三级0.9≤5注意：在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数（一）结构重要性系数第11页/共30页11-06混凝土结构设计1.3.2分项系数通过分离函数11（二）材料分项系数11-06混凝土结构设计材料强度的标准值是材料强度的主要依据

以Ⅱ级钢筋为例，直径10～25，抽样1645根试件，获得钢筋屈服强度频率分布图。由此可以获得1.钢筋的强度标准值热轧钢筋的强度标准值取国家标准颁布的屈服强度的废品限值，即：其保证率为97.75％预应力钢绞线、钢丝、热处理钢筋的强度根据极限抗拉强度确定，即：国家有关标准给出第12页/共30页（二）材料分项系数11-06混凝土结构设计材料强度的标12混凝土结构设计2.混凝土立方体抗压强度标准值根据《建筑结构设计统一标准》的规定，取；保证率为95.0％3.材料分项系数材料分项系数等于材料强度的标准值与材料强度设计值之比值，其值大于1

混凝土的强度设计值：钢筋的强度设计值：：混凝土的材料分项系数：钢筋的材料分项系数11-06第13页/共30页混凝土结构设计2.混凝土立方体抗压强度标准值根据《建筑结构13

钢筋钢筋种类HPB235≈1.15HRB335,HRB400,RRB400≈1.1消除应力钢丝，刻痕钢丝，钢绞线，热处理钢筋≈1.2钢筋的材料分项系数

混凝土

材料强度设计值=材料强度标准值/材料强度的分项系数。11-06混凝土结构设计（2）荷载的分项系数

荷载的种类荷载的基本分类也是按荷载随时间的变异情况来进行的第14页/共30页钢筋钢筋种类HPB235≈1.15HRB335,H1411-06混凝土结构设计（1）永久荷载（又称恒载）

按荷载作用时间的长短和性质分

是指在设计使用期内，其值不随时间变化、或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。用G表示。

例如：结构自重、土压力、预应力等。（2）可变荷载（又称活载）

是指在设计基准期内其值随时间变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。用Q表示。

例如：楼面活荷载、吊车荷载、预应力等。（3）偶然荷载

是指在设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。

例如：爆炸力、撞击力。第15页/共30页11-06混凝土结构设计（1）永久荷载（又称恒载）1510–10

混凝土结构设计

关于荷载的取值（1）荷载的不确定性恒载由施工偏差引起活荷载偶然荷载（2）多荷载相遇——荷载组合确定随机变量大小的方法（3）计算、分析情况的复杂——例如强度计算和变形验算

荷载代表值的提出可变荷载代表值荷载标准值荷载组合值荷载准永久值荷载频遇值永久荷载代表值荷载标准值第16页/共30页10–10混凝土结构设计关于荷载的取值（1）荷1611-06混凝土结构设计荷载标准值：荷载组合值：荷载频遇值：荷载准永久值：是荷载的基本代表值；是指在结构的使用期间（一般结构的设计基准期为50年）可能出现的最大值。是指对于有两种和两种以上可变荷载同时作用时，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率能与荷载单独作用时相应超越概率趋于一致的荷载值。是指在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率，或超越概率为规定概率的荷载值。是指在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。恒载标准值活荷载标准值第17页/共30页11-06混凝土结构设计荷载标准值：荷载组合值：荷载频遇17

荷载分项系数怎样确定：根据规定的目标可靠指标和可变荷载与永久荷载比值，对不同类型的构件进行反算后，得出相应的分项系数，从中经过优选，得出最合适的数值而确定。

可变荷载：由于目前对在设计基准期内最大荷载的概率分布能做出估计的荷载尚不多，所以荷载规范的荷载取值主要还是根据历史经验确定。

荷载分项系数：组合类别

永久荷载的分项系数

可变荷载的分项系数以永久荷载效应控制的组合1.35(不利)，1.0（有利）1.4（不利），0（有利）以可变荷载效应控制的组合1.2(不利)，1.0（有利）1.4（不利），0（有利）荷载分项系数

荷载设计值：荷载设计值=荷载标准值×荷载的分项系数。

荷载标准值：永久荷载：取平均值。11-06混凝土结构设计第18页/共30页荷载分项系数怎样确定：根据规定的目标可靠指标和可变荷1811-06混凝土结构设计1.3.3

设计表达式

概率极限状态设计法的概念：结构：建筑物的骨架，在建筑物中起着承受荷载、支撑建筑物的作用。对结构的认识

结构的三个基本功能：1.安全性功能控制标准：①应能承受正常施工和正常使用条件下可能出现的各种荷载和变形；②在偶然事件（如地震、爆炸等）发生时及发生后结构仍保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。2.适用性功能结构在正常使用过程中应具有良好的工作性能。例如：吊车梁、装饰材料。3.耐久性功能

在正常维护条件下，达到设计所规定的年限（一般为50年）。第19页/共30页11-06混凝土结构设计1.3.3设计表达式概率极限1911-06混凝土结构设计怎样满足功能要求？取极限状态函数判别：

Z=R-SZ＞0，能完成预定功能的状态，结构可靠Z＝0，临界状态，极限状态Z＜0，不能完成预定功能的状态，结构失效R：抗力；S：荷载效应对应3种功能提出了两类极限状态：第一类：承载能力极限状态；第二类：正常使用极限状态。概率论实现的方法：密度函数——计算概率

怎样保证公式的可靠性？概率论的方法第20页/共30页11-06混凝土结构设计怎样满足功能要求？取极限状态函数20

用计算的难度缺乏直观性，一般的工程技术人员难以接受。

引入分项系数，取得和力学计算相一致的表达式形式力学计算的一般表达式：11-06混凝土结构设计例如，对于承载能力极限状态：荷载标准值γ0S≤R荷载分项系数。抗力标准值抗力分项系数。∴承载能力极限状态的通式（一般表达式）

承载能力极限状态的设计表达式：第21页/共30页用计算的难度缺乏直观性，一般的工程技术人员难以接2111-06混凝土结构设计

需要指出的是：在目前的概率极限状态分析中，只用到统计平均值和均方差，并非实际的概率分布，并且在分离导出分项系数时还作了一些假定，运算中采用了一些近似的处理方法，因而计算结果是近似的，所以只能称为近似概率设计方法。结构计算一般是按单个荷载计算的其效应

荷载效应组合的概念恒荷载产生的效应楼面活荷载产生的效应风荷载产生的效应采用的荷载值恒荷载标准值活荷载标准值风荷载标准值而实际结构或结构构件是同时承受这些荷载作用的，这就产生了荷载效应的组合问题。第22页/共30页11-06混凝土结构设计需要指出的是：在目前的2211-06混凝土结构设计

我国荷载规范给出的几种荷载效应组合基本组合、偶然组合、标准组合、频遇组合、准永久组合

各极限状态对应的荷载效应组合与一般表达式对于承载能力极限状态，应采用：基本组合偶然组合γ0·S≤R考虑到结构安全等级或结构设计使用年限的差异，其目标可靠指标应相应提高或降低，故引入γ0——结构重要性系数。对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用：标准组合频遇组合准永久组合Sk≤CC为结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，例如：变形、裂缝、振幅、加速度、应力等。第23页/共30页11-06混凝土结构设计我国荷载规范给出的几种荷载效应2311-06混凝土结构设计

荷载规范的有关规定1.按承载能力极限状态设计时，应考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。2.对于基本组合，荷载效应组合的设计值应从由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的两组组合中取最不利值确定。按承载能力极限状态设计时：应考虑作用效应的基本组合偶然组合（必要时）基本组合由永久荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合设计中应取最不利值。

承载能力极限状态的设计表达式：第24页/共30页11-06混凝土结构设计荷载规范的有关规定124

荷载效应的基本组合计算公式简单表达式：（1）对由可变荷载效应控制的组合（2）对由永久荷载效应控制的组合（1—20）（1—21）——结构重要性系数，和结构的安全等级有关。安全等级

结构重要性系数设计使用年限（年）一级1.1100二级1.050三级0.9≤511-06混凝土结构设计注意：在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数第25页/共30页荷载效应的基本组合计算公式简单表达式：（1）对由可变荷25——分别表示永久荷载标准值产生的荷载效应、可变荷载标准值产生的荷载效应。和，一般取1.4。——永久荷载、可变荷载1、i的分项系数。这里G、Q分别代表永久荷载和可变荷载。且对由可变荷载效应控制的组合，取对由永久荷载效应控制的组合，取当永久荷载效应对结构有利时，取——可变荷载组合系数。——钢材的设计强度；——混凝土的设计强度。11-06混凝土结构设计第26页/共30页——分别表示永久荷载标准值产生26

确定正常使用极限状态设计表达式所考虑的问题

按正常使用极限状态设计时，变形过大或裂缝过宽虽影响正常使用，但危害的程度不及承载能力引起的结构破坏造成的损失那么大，所以可适当降低对可靠度的要求。方法：计算时取标准值，也不考虑（1）承载能力极限状态与正常使用极限状态在可靠度要求上的差别（2）怎样考虑可变荷载的影响

可变荷载的最大值并非长期作用于结构之上。衡量可变荷载的大小，既要考虑值，还要考虑作用时间的长短。11-06混凝土结构设计怎样度量可变荷载值：用超越某个值的方式来度量。可变荷载的标准值：是结构使用期间可能遇到的最大值，保证率95％。频遇值：根据超越的总时间或超越的次数来确定的值。

准永久值：根据达到或超过该值的总持续时间与设计基准期内总持续时间的比值确定的值。

正常使用极限状态的设计表达式：第27页/共30页确定正常使用极限状态设计表达式所考虑的问题按正27

正常使用极限状态设计表达式用于，当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损害的情况。按荷载的标准组合时：用于，当一个极限状态被超越时将产生局部损害、较大变形或短暂振动的情况。按荷载的频遇组合时：(1-23)可变荷载的组合值系数可变荷载的频遇值系数式中C——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝宽度、应力等的限值。简单表达式：10–35

第10章混凝土结构设计的一般原则和方法——§10.5实用设计表达式第28页/共30页正常使用极限状态设计表达式用于，当一个极限状态被超越时将28用于，当长期荷载效应起决定性作用的情况。按荷载的准永久组合时：可变荷载的准永久值系数10–36

第10章混凝土结构设计的一般原则和方法——§10.5实用设计表达式

关于偶然组合

偶然荷载（如爆炸力、撞击力）的代表值不乘分项系数，与偶然荷载可能同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。

关于荷载效应组合时应注意的问题1）不管何种组合，都应包括永久荷载效应；2）对于可变荷载效应，是否参与在一个组合中，要根据其对结构或结构构件的作用情况而定。对于建筑结构，无地震作用参与组合时，一般考虑以下三种组合情况（不包括偶然组合）：①恒+活+其它活荷载②恒+活③恒+风第29页/共30页用于，当长期荷载效应起决定性作用的情况。按荷载的准永久组合时29感谢观看！第30页/共30页感谢观看！第30页/共30页3011-06

混凝土结构设计

建筑结构的功能1.1.1

结构的功能要求建筑结构的三个基本功能安全性适用性耐久性结构可能还会有其它附加功能要求，例如整体稳定性，是考虑突发事件对结构提出的抗倒塌性功能要求。结构的可靠性结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的可靠性第1页/共30页11-06混凝土结构设计建筑结构的功能1.1.131

混凝土结构设计

结构设计使用年限1.1.2

结构的设计使用年限

是指设计规定的一个时期，在这一规定时期内，只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护下所应达到的使用年限。设计基准期结构设计使用年限结构使用寿命注意区分这三个名词的含义为确定可变荷载代表值而选用的时间参数或者：结构设计使用年限是指计算结构可靠度所依据的年限。《建筑结构可靠度设计统一标准》规定：普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年，纪念性建筑和特别重要的建筑结构的设计使用年限为100年，临时性结构的设计使用年限为5年，结构构件易于替换的结构，设计使用年限为25年。第2页/共30页混凝土结构设计结构设计使用年限1.1.2结构的设计3211-06

混凝土结构设计我国，按照建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否，将建筑结构分为三个等级：安全等级破坏后果的影响程度建筑物的类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要建筑物在近似概率极限状态设计法中，结构安全等级是用结构重要性系数γ0来体现的。

结构安全等级

虽然结构都必须具备三个基本功能，但是不同用途的建筑物，其要求的程度可能不同，例如：电信大楼、普通民宅。1.1.3

建筑结构的安全等级第3页/共30页11-06混凝土结构设计我国，按照建筑结构破坏时可能产3311-06

混凝土结构设计1.1.4

结构的极限状态

极限状态的引出

两类极限状态

第一类：承载能力极限状态——对应的是安全性功能。第二类：正常使用极限状态——对应的是适用性功能和耐久性功能。

整个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，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态实质上是结构可靠或不可靠的界限，也称为“界限状态”

结构或结构构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限度的能力，称为正常使用极限状态。第4页/共30页11-06混凝土结构设计1.1.4结构的极限状态极3410–08混凝土结构设计§1.2

结构的可靠度与可靠指标

1.2.1

概率论的有关基础知识

直接作用VS间接作用：（1）直接作用：荷载、力（2）间接作用：温度变化、收缩变形、基础的不均匀沉降、地震等。

1.2.2

结构的可靠度自学掌握使结构产生内力与变形的原因；

荷载效应：荷载对结构或构件产生的内力、变形，用S表示11-06第5页/共30页10–08混凝土结构设计§1.2结构的可靠度与可靠指3510–08混凝土结构设计

结构抗力：结构或构件承受荷载效应的能力，如承载力、刚度等，用R表示11-06荷载效应和结构抗力都具有随机性。

结构的失效概率：可以根据极限状态函数Z的取值，判别结构所处的状态：Z＞0，结构可靠Z=0，结构处于极限状态Z＜0,结构失效设Z=R-S结构不能完成预定功能要求的概率，即R-S<0的概率，称为失效概率，记为第6页/共30页10–08混凝土结构设计结构抗力：结构或构件承受荷3611-06混凝土结构设计结构可靠度：结构在规定时间内，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度。是结构可靠性的概率度量，

结构的可靠度：即为结构的可靠度。结构可靠性：结构在规定的时间内、规定的条件下，完成预定功能的能力称为结构的可靠性。结构可靠度是结构可靠性的概率度量。1.2.3结构的可靠指标ββ与pf有着对应关系，β越小，pf越大；反之亦然。例题1-2，第7页/共30页11-06混凝土结构设计结构可靠度：结构在规定时间内，3711-06混凝土结构设计§1.3按近似概率的极限状态实用设计表达式1.3.1目标可靠指标[β]可靠指标与失效概率：R

和S的概率密度分布曲线

由于作用效应S

和结构抗力

R

都是随机变量或随机过程，因此要绝对地保证R总是大于S是不可能的。在多数情况下，R大于S

。但是，在它们概率密度曲线的重叠区（阴影段内）仍有可能出现R小于S

的情况第8页/共30页11-06混凝土结构设计§1.3按近似概率的极限状态3811-06混凝土结构设计结构失效概率：引入可靠指标：当R和S都服从正态分布时，功能函数Z

的概率密度曲线如图所示：；当Z为线性时，且符合正态分布时：了。可靠指标与失效概率可靠指标和失效概率有一一对应关系，计算了的对应关系：就相当于计算第9页/共30页11-06混凝土结构设计结构失效概率：引391.01.59^10-12.73.47^10-32.02.28^10-23.26.87^10-4所以比较方便的方法是用来进行结构设计，并以此来判断结构的可靠度。表1-3可靠指标β与失效概率pf的对应关系我国规范规定的结构构件承载能力极限状态的目标可靠指标破坏类型安全等级一级二级三级延性破坏3.73.22.7脆性破坏4.23.73.211-06混凝土结构设计

按极限状态Z=R－S＝0设计，但要求超过极限状态的概率不超过允许值，即pf≤[pf]，或β≥[β]第10页/共30页1.01.59^10-12.73.47^10-32.02.24011-06混凝土结构设计1.3.2分项系数通过分离函数把可靠指标β用抗力分项系数和荷载效应分项系数表示目标可靠指标[β]用三个分项系数表达，分别是结构重要性系数，材料分项系数，和荷载分项系数安全等级

结构重要性系数设计使用年限（年）一级1.1100二级1.050三级0.9≤5注意：在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数（一）结构重要性系数第11页/共30页11-06混凝土结构设计1.3.2分项系数通过分离函数41（二）材料分项系数11-06混凝土结构设计材料强度的标准值是材料强度的主要依据

以Ⅱ级钢筋为例，直径10～25，抽样1645根试件，获得钢筋屈服强度频率分布图。由此可以获得1.钢筋的强度标准值热轧钢筋的强度标准值取国家标准颁布的屈服强度的废品限值，即：其保证率为97.75％预应力钢绞线、钢丝、热处理钢筋的强度根据极限抗拉强度确定，即：国家有关标准给出第12页/共30页（二）材料分项系数11-06混凝土结构设计材料强度的标42混凝土结构设计2.混凝土立方体抗压强度标准值根据《建筑结构设计统一标准》的规定，取；保证率为95.0％3.材料分项系数材料分项系数等于材料强度的标准值与材料强度设计值之比值，其值大于1

混凝土的强度设计值：钢筋的强度设计值：：混凝土的材料分项系数：钢筋的材料分项系数11-06第13页/共30页混凝土结构设计2.混凝土立方体抗压强度标准值根据《建筑结构43

钢筋钢筋种类HPB235≈1.15HRB335,HRB400,RRB400≈1.1消除应力钢丝，刻痕钢丝，钢绞线，热处理钢筋≈1.2钢筋的材料分项系数

混凝土

材料强度设计值=材料强度标准值/材料强度的分项系数。11-06混凝土结构设计（2）荷载的分项系数

荷载的种类荷载的基本分类也是按荷载随时间的变异情况来进行的第14页/共30页钢筋钢筋种类HPB235≈1.15HRB335,H4411-06混凝土结构设计（1）永久荷载（又称恒载）

按荷载作用时间的长短和性质分

是指在设计使用期内，其值不随时间变化、或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。用G表示。

例如：结构自重、土压力、预应力等。（2）可变荷载（又称活载）

是指在设计基准期内其值随时间变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。用Q表示。

例如：楼面活荷载、吊车荷载、预应力等。（3）偶然荷载

是指在设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。

例如：爆炸力、撞击力。第15页/共30页11-06混凝土结构设计（1）永久荷载（又称恒载）4510–10

混凝土结构设计

关于荷载的取值（1）荷载的不确定性恒载由施工偏差引起活荷载偶然荷载（2）多荷载相遇——荷载组合确定随机变量大小的方法（3）计算、分析情况的复杂——例如强度计算和变形验算

荷载代表值的提出可变荷载代表值荷载标准值荷载组合值荷载准永久值荷载频遇值永久荷载代表值荷载标准值第16页/共30页10–10混凝土结构设计关于荷载的取值（1）荷4611-06混凝土结构设计荷载标准值：荷载组合值：荷载频遇值：荷载准永久值：是荷载的基本代表值；是指在结构的使用期间（一般结构的设计基准期为50年）可能出现的最大值。是指对于有两种和两种以上可变荷载同时作用时，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率能与荷载单独作用时相应超越概率趋于一致的荷载值。是指在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率，或超越概率为规定概率的荷载值。是指在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。恒载标准值活荷载标准值第17页/共30页11-06混凝土结构设计荷载标准值：荷载组合值：荷载频遇47

荷载分项系数怎样确定：根据规定的目标可靠指标和可变荷载与永久荷载比值，对不同类型的构件进行反算后，得出相应的分项系数，从中经过优选，得出最合适的数值而确定。

可变荷载：由于目前对在设计基准期内最大荷载的概率分布能做出估计的荷载尚不多，所以荷载规范的荷载取值主要还是根据历史经验确定。

荷载分项系数：组合类别

永久荷载的分项系数

可变荷载的分项系数以永久荷载效应控制的组合1.35(不利)，1.0（有利）1.4（不利），0（有利）以可变荷载效应控制的组合1.2(不利)，1.0（有利）1.4（不利），0（有利）荷载分项系数

荷载设计值：荷载设计值=荷载标准值×荷载的分项系数。

荷载标准值：永久荷载：取平均值。11-06混凝土结构设计第18页/共30页荷载分项系数怎样确定：根据规定的目标可靠指标和可变荷4811-06混凝土结构设计1.3.3

设计表达式

概率极限状态设计法的概念：结构：建筑物的骨架，在建筑物中起着承受荷载、支撑建筑物的作用。对结构的认识

结构的三个基本功能：1.安全性功能控制标准：①应能承受正常施工和正常使用条件下可能出现的各种荷载和变形；②在偶然事件（如地震、爆炸等）发生时及发生后结构仍保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。2.适用性功能结构在正常使用过程中应具有良好的工作性能。例如：吊车梁、装饰材料。3.耐久性功能

在正常维护条件下，达到设计所规定的年限（一般为50年）。第19页/共30页11-06混凝土结构设计1.3.3设计表达式概率极限4911-06混凝土结构设计怎样满足功能要求？取极限状态函数判别：

Z=R-SZ＞0，能完成预定功能的状态，结构可靠Z＝0，临界状态，极限状态Z＜0，不能完成预定功能的状态，结构失效R：抗力；S：荷载效应对应3种功能提出了两类极限状态：第一类：承载能力极限状态；第二类：正常使用极限状态。概率论实现的方法：密度函数——计算概率

怎样保证公式的可靠性？概率论的方法第20页/共30页11-06混凝土结构设计怎样满足功能要求？取极限状态函数50

用计算的难度缺乏直观性，一般的工程技术人员难以接受。

引入分项系数，取得和力学计算相一致的表达式形式力学计算的一般表达式：11-06混凝土结构设计例如，对于承载能力极限状态：荷载标准值γ0S≤R荷载分项系数。抗力标准值抗力分项系数。∴承载能力极限状态的通式（一般表达式）

承载能力极限状态的设计表达式：第21页/共30页用计算的难度缺乏直观性，一般的工程技术人员难以接5111-06混凝土结构设计

需要指出的是：在目前的概率极限状态分析中，只用到统计平均值和均方差，并非实际的概率分布，并且在分离导出分项系数时还作了一些假定，运算中采用了一些近似的处理方法，因而计算结果是近似的，所以只能称为近似概率设计方法。结构计算一般是按单个荷载计算的其效应

荷载效应组合的概念恒荷载产生的效应楼面活荷载产生的效应风荷载产生的效应采用的荷载值恒荷载标准值活荷载标准值风荷载标准值而实际结构或结构构件是同时承受这些荷载作用的，这就产生了荷载效应的组合问题。第22页/共30页11-06混凝土结构设计需要指出的是：在目前的5211-06混凝土结构设计

我国荷载规范给出的几种荷载效应组合基本组合、偶然组合、标准组合、频遇组合、准永久组合

各极限状态对应的荷载效应组合与一般表达式对于承载能力极限状态，应采用：基本组合偶然组合γ0·S≤R考虑到结构安全等级或结构设计使用年限的差异，其目标可靠指标应相应提高或降低，故引入γ0——结构重要性系数。对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用：标准组合频遇组合准永久组合Sk≤CC为结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，例如：变形、裂缝、振幅、加速度、应力等。第23页/共30页11-06混凝土结构设计我国荷载规范给出的几种荷载效应5311-06混凝土结构设计

荷载规范的有关规定1.按承载能力极限状态设计时，应考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。2.对于基本组合，荷载效应组合的设计值应从由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的两组组合中取最不利值确定。按承载能力极限状态设计时：应考虑作用效应的基本组合偶然组合（必要时）基本组合由永久荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合设计中应取最不利值。

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