混凝土结构及砌体结构(上册)第二章 结构设计方法

出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)1概率极限状态设计法的概念结构的功能要求建筑物和构筑物的设计，都要满足一定的功能要求。结构的功能要求包括：1.安全性结构在预定的使用期限内，能够承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载以及外界条件影响产生的各种变形的作用。在偶然事件发生时及发生后，结构能够保持自身的整体稳定性，不发生倒塌或连续破坏。第二章

结构设计方法出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)2适用性结构在正常使用时有良好的工作性能，不产生过大的变形或宽度过大的裂缝，不产生影响正常使用的振动。耐久性结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的使用期限内，具有足够的耐久性能，如不发生钢筋锈蚀和混凝土的严重风化现象等。出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)32-1-2结构的极限状态结构的极限状态是一个临界的状态，超过这个临界状态，结构或构件就不能满足设计规定的某一项功能要求，这个状态就是该功能的极限状态。我国规范将极限状态分为两类：承载能力极限状态这种极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：正常使用极限状态这种极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)42-1-3作用效应S和结构抗力R作用是指施加在结构上的集中或分布荷载，以及引起结构外加变形或约束变形的原因。引起结构外加变形或约束变形的原因是指地震、基础沉降、温度变化、焊接等作用。作用按其随时间的变异性和出现的可能性不同，可以分为三类：永久作用其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计。例如结构自重、土压力等。可变作用其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略。例如安装荷载、楼面活荷载、风荷载等。偶然作用在设计基准期内不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间较短。例如地震、爆炸等。出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)2-1-4结构功能函数结构构件完成预定功能的工作状况可以用作用效应

S和结构抗力R的关系来描述，这种表达式称为结构功能函数Z。5出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)62-1-5结构可靠度、失效概率及可靠指标概率极限状态设计法的基本概念是用概率的观点来研究结构的可靠性。结构可靠度就是结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)图2-1 结构构件失效概率与可靠指标的关系7出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)8出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)2-2

承载能力极限状态计算方法当荷载、材料力学性能和构件截面尺寸等变量的概率分布及统计参数为已知时，理论上可直接用结构可靠指标进行设计。但是，当随机变量不是正态分布，结构功能函数不是线性方程时，用概率分析法确定可靠指标是非常繁琐的。为了应用方便，承载能力极限状态设计表达式采用荷载标准值、材料强度标准值、几何参数标准值以及各种分项系数来表达，构件承载力的设计表达式为：9出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)10出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)112-2-1结构重要性系数γ0《建筑结构设计统一标准》(GBJ68—84)根据建筑结构破坏产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重程度，将建筑结构划分为三个安全等级：破坏后果很严重的重要建筑物为一级；破坏后果严重的一般工业与民用建筑物为二级；破坏后果不严重的次要建筑物为三级。承载能力极限状态设计时采用的可靠指标见表2-1。出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)12出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)2-2-2内力组合设计值S对于承载能力极限状态，应采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计。对于荷载基本组合，内力组合设计值的表达式为：13出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)2-2-3材料强度标准值和设计值材料强度标准值是结构设计时采用的材料性能的基本代表值，是设计表达式中材料强度设计值取值的主要依据，也是生产中控制材料性能质量的主要依据。材料强度标准值与材料生产的质量合格检验强度相一致。混凝土强度等级是由混凝土立方体抗压强度标准值确定的，保证率为95%。根据实测资料，混凝土强度服从正态分布，其强度标准值fk的表达式为：14出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)15出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)162-3

正常使用极限状态验算方法正常使用极限状态验算包括裂缝验算和变形验算。正常使用极限状态和承载能力极限状态对应于不同的受力阶段。结构达到正常使用极限状态比达到承载能力极限状态的危害性小得多。在长期荷载作用下，混凝土产生徐变，使构件变形和裂缝宽度增大。因此，正常使用极限状态验算要考虑荷载的短期效应组合和长期效应组合，采用混凝土抗拉强度标准值，可靠指标低一些。出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)2-3-1荷载的短期效应组合和长期效应组合荷载短期效应组合是荷载标准值产生的内力组合。荷载短期效应组合的设计值Ss按下式计算：17出版社理工分社混凝土结构及砌体结构(上册)182-3-2裂缝和变形验算裂缝控制等级根据结构构件所处的环境条件对钢筋腐蚀的影响以及钢筋种类对腐蚀的敏感性这两个因素，裂缝控制等级分为三级。一级为严格要求不出现裂缝的构件，二级为一般