清华混凝土结构上下册教程讲义04design approach

MufAMufA (1k)fy2kfb1cUltimateNufcAcNufcAcNu=fy受弯承载计算结果是否可以直接用于实际工程设计第4章结构设计方工程结构的设计需要保证安全可靠、由于实际工程结构中存在多种不确定对工程结构的安全可靠可能截面或材料用量增加越K容容许应力设计方(allowable安全系数K是一个大于1.0K越大为取得安全可靠与经济合理的均衡，在综合考虑各种不第4章结构设计方材料力学研究的是实际工程结构远比它；采用容许应力设计方第4章结构设计方首先，根据工程结构需要，对实际使用(结构的功能)的安全可靠性给出更具体的科 第4章结构设计方4.14.1结构的(Functionsof安全性◎如结构在预定使用期间内（DesignLife一般为50年），应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约◎在偶然（如、）发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成重第4章结构设计方第4章结构设计方第4章结构设计方第4章结构设计方第4章结构设计方安全性◎如◎上式仅从构件◎结构整体是否安全，不仅与每个构件是否安全有关，更◎结构不应发生与原因不第4章结构设计方伦敦Ronanpoint公寓天然 连续倒第4章结构设计方

盘锦燃第4章结构设计方

一楼平面第4章结构设计方

楼板结构第4章结构设计方第4章结构设计方适用◎如（f≤f◎结构在正常使◎如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到第4章结构设计方第4章结构设计方第4章结构设计方耐久如（wmax≤结构在正常使用和正常DeteriorationofRein dConcreteBridgeduetoPoorDurability第4章结构设计方结构的功第4章结构设计方结构的可靠性可靠性——安全性、适用性和耐久性的总 就是指结构在规定的使用期限内（DesignLife=50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维结构可靠性越 结构的功第4章结构设计方经工作 Den、 和等结构的功第4章结构设计方CC初始

C只看重初始投资、注重眼前政绩的，和修复已成为土木工程研究的重要顾及可能造成、社会影响等次结构的功第4章结构设计方FRP网架价格分结构的功第4章结构设计方76 ：死242769，伤164851，经济损失1000时间地点坎8凯拉里亿1000俄罗斯云南丽江伽师内蒙包头河北张北>100100结构的功第4章结构设计方结构

安全性承载能力极适用性功能

正常使用极限第4章结构设计方4.24.2极限(Limit “”“”“”“”。区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态Alimitstateistheconditionwhich,ifexceeds,willrenderthestructureunserviceable.极限状第4章结构设计方 “”“”“”“”。区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态M<M=M>f<f=f>极限状第4章结构设计方超过该极限状Anultimatelimitstateoccursatthecollapse, orpartialcollapse,ofastructure.结构或构件达到最大承载力（包括疲劳结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳极限状第4章结构设计方超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久Aserviceabilitylimitstateisproducedbydeflection,cracking,or过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等过大的振动（不舒适极限状第4章结构设计方 Anultimatelimitstateisnecessarytodeterminethe umloadcarryingcapacityofastructure. Aserviceabilitylimitstateisnecessarytoensuresatisfactorybehaviorunderworkingloadcondition.极限状第4章结构设计方

S<RS=

可极限状S 失结构上的作用（使结构产生内力和变形的原因，如荷载 如弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度f、裂缝宽度wM1pl8M1pl8R——结构抗力

结构力学的主要内 fAu fAu (1k)2kfbfy1c力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度R=R(fc,fy,A,h0,As,本课程的主要内极限状 fA fAu (1k)2kfbfy1c4.34.3(UncertaintiesandunexpecteddeviationsfactorinM1(gq)M1(gq)l8★活载q（楼面活载、雪荷载）的数值是随★计算跨度l 材料强度fyfc的离截面尺寸h0b的施工应力-应变关系参数k1MMM不一定安全（可靠结构中的不确定[][]K4.44.4构设计方。容许应力设计Theworkingstressdesignmethodisadequatewhenmaterialstressesarelow.Themethodmodelsthebehaviorofamemberunderserviceloadssatisfactorilybutprovidesanunsatisfactoryindicationofconditionsasloadingincreasesandfailureapproaches.结构设计方[][]K4.44.4构设计方。容许应力设计钢筋混凝土结构的受◎结构中一点达◎没有考虑结构◎安全系数是凭第4章结构设计方破损阶段设计MMMK◎但安全系数K仍然凭经验确定◎没有考虑结构功能的多样性要求M(kM(k )M(fckf iuk，As，h0c极限状态设计◎材料强度fckfsk是根据统计后按一定保证率取其下限分◎荷载值qik也尽可能根据各种荷载的统计资料，按一定保证荷载系数kqi，材料强度系数kcks仍按经验确定，但第4章结构设计方法以概率理论为基础的极限状态Pf=Pf=P(S>(Failure结构可靠性的概率度量称为结构可靠度(ReliabilityDegree)该失效概率限值称为容许失效概率[Pf]第4章结构设计方法以概率理论为基础的极限状态

(X 第4章结构设计方法以概率理论为基础的极限状态

(X

(X XXX)概率XXX)保证率84.13％XXX)概率15.87％XXX)保证率84.13％

用于确定用于确定第4章结构设计方法以概率理论为基础的极限状态

(X)(XXY 第4章结构设计方法以概率理论为基础的极限状态

(X

(X XX[1(X

123保证XX[1123保证第4章结构设计方结构功能ZRZZ0Pf=P(S>R)=P(Z<fP fZ

Z=R-3.5×10-6.9×10-1.1×10-1.3×10-第4章结构设计方根据统计，触电的 率为6×10- 50年后并不是结构就失 靠指标取=3.2，对脆性破坏取=3.7对于重要的工程结第4章结构设计方作用效应标准值作用效应S的不确定性主要取决于结构上作用QSCSSCGGCQ1Q1L永久荷载Permanentactionconsistofdeadload,creep,shrinkageanddifferentialsettlement.可变荷载Variableortransientactionconsistofsupperimposedliveload,windload,seismicloadandtemperature.★偶然荷载（作用Accidentalactionconsistoffire,explosion,severe第4章结构设计方★偶然荷载（作用第4章结构设计方★偶然荷载（作用第4章结构设计方作用效应标准值作用效应S的不确定性就主要取决于结构上作用QSC

★永久荷载SCGSCGGCQ1Q1L★偶然荷载（作用SkCGGkCQ1SkCGGkCQ1Q1kQiCQin按荷载标准值确定的荷载效应，称为荷载效应标准值 ，第4章结构设计方结构抗力标准值RRkR(fck、fsk分别为混凝土和钢筋的强度标准值，截面尺寸b、和配筋As取设计SSk

第4章结构设计方结构抗力标准值RRkR(fck、fsk分别为混凝土和钢筋的强度标准值，截面尺寸b、Sk和配筋Skf(S)，f

安全吗

第4章结构设计方实用设计表f(S)，f

第4章结构设计方实用设计表f(S)，fRk

第4章结构设计方实用设计表f(S)，f

第4章结构设计方实用设计表f(S)，f

设计验Pf=[第4章结构设计方S*R Pf[PfS*S 作用效应设计值，S（LoadSS*SSkGCGGkQ1CQ1Q1kQiQiCQin （StrengthReductionR* （StrengthReductionRRRR*f，fhR，，cs0s第4章结构设计方LoadfactorcompensatethefollowingTheunfavorabledeviationoftheloadingfromthenominalvalue UnexpecteddeviationsinstructuralThereducedprobabilityofthefullnominalloads,inacombinationofloads,beingpresentsimultaneously第4章结构设计方Strengthreductionfactorcompensatethefollowingfactors:ThepossibilityofadversevariationsinmaterialstrengthDimensionalThestrengthofthematerialinthestructurebeinglessthanthatofthecontrolspecimensThedegreeofimportanceofthemembertotheintegrityofthestructurenn GQ1 f，f0Gkk ih0规范设计表0——结构重要性4.1 1.0(G有利时 0第4章结构设计方材料强度设

fyk

4-6凝土强度设计值强度种符抗拉4-7通钢筋强度设计值） 符f第4章结构设计方观点基于概率的可靠度理论，只有理论上的意其致命缺陷是缺乏可靠的数据小第4章结构设计方KeyLimitstates:UltimateandReliabilityofFailureprobability——DegreeofActionandactionresults——Design——DesignPracticaldesign小第4章结构设计方★极限状态：点→截面→构件→★结构可靠度——可靠性的概率度★失效概率、可靠★作用★作用效应★作用效应设计值★结构抗力★材料强度设计值小结构工程使用材料的这些材料属性建立真实的这些真实的结能承受住这些力不能准因此对公众安全的责任要做到令人需要结构工程改编自一位不知名第4章结构设计方工程★第一代：多才多★第二代：专业★第三代：非常专业★第四代：部分专业化和部★第五代：杂交，知识的全★第六代：信息时代的知识小土木工程结构安全性与耐久辰土木工程结构安全性与耐久

R2

S R R=k=k sRSβ的前提是假定能影响随量R和S的否则求得的β就不是真实失效概土木工程结构安全性与耐久安全一百多年来，结构的安全性设计经过不断混凝土受弯构件对极限强度的总安全系数K土木工程结构安全性与耐久安全K值虽然是从经验得来的笼统K“土木工程结构安全性与耐久安全K值的优点是概念清楚、便于应用，也合的方土木工程结构安全性与耐久RSRSISO2394土木工程结构安全性与耐久性性 土木工程结构安全性与耐久 ,土木工程结构安全性与耐久。土木工程结构安全性与耐久3、理论和实践的明 曾 －8 教对有很说首想如荷都恒这的全保安因们是纯按超的不的概之合考问这点理确这系的他想的实的种而是个的全数护载数1.21国范用载范1.2。土木工程结构安全性与耐久 土木工程结构安全性与耐久5、三个正常的提法与安全性和可靠 “与“”“”、““”现在甚至出现了只要三个“正常”就不会发生安全事故的说 下，大约每一万个结构构件中，出现了几个破坏事故3～10－4量级的失效概率）应该说是正常的”土木工程结构安全性与耐久三、对结构可靠度理论与应用1、ISO2394标准仍在发展之中何用结设国事践工们从开就很的 。 了ISO2394国际标准：GeneralPrinciplesonReliabilityforStructures，1998年改土木工程结构安全性与耐久 1998IS2394”。ISO239条件土木工程结构安全性与耐久 TheoryistooPracticeistooLackofimprecise土木工程结构安全性与耐久 土木工程结构安全性与耐久。我国的结构可靠度设计方法是在ISO2394标准的基础上发题基本上也是他国际会议简报中提到的三条深沟，而现考虑这一方法的问题，这也从另一个侧面反映了土木工程结构安全性与耐久四、几点建1、结构设计的首要任务是做好方=+土木工程结构安全性与耐久2、设计规范与国）“ 土木工程结构安全性与耐久中国建筑科 土木工程结构安全性与耐久 建国初期在当时历史背景下顺理成 20世纪70年代初各材料结构规范修订组对串“K”构成的容许应力设计方法。土木工程结构安全性与耐久要解决如此重大课题，的最题是收集实在住土木工程结构安全性与耐久20世纪80年代以来借鉴国外先进经验，同 土木工程结构安全性与耐久建筑结构的基本功能土木工程结构安全性与耐久结构可靠度的尺度靠性总原则》（ISO2394）更加明确了结构可靠性的概土木工程结构安全性与耐久实用简化计算极限状态方程的数学-力学模收集基本变量的实测统计②办公楼楼面活⑤风荷土木工程结构安全性与耐久 土木工程结构安全性与耐久土木工程结构安全性与耐久 年月召开的有位专家参加的“建 规范要求造成的……土木工程结构安全性与耐久楼面活载标