第二章程混凝土结构设计方法

1、结构可靠性荷载和材料强度极限状态设计方法极限状态设计表达式，第2章混凝土结构设计方法，2.1，结构可靠性，1。结构作用、作用效应和结构阻力、结构作用：指作用在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外部变形或约束变形的各种因素(如地震、地基不均匀沉降、温度变化、混凝土收缩等)。)。永久作用、可变作用和偶然作用都是随机变量和随机过程，作用效果：直接作用或间接作用于结构构件，导致结构内力和变形(如轴力、剪力、弯矩、扭矩和挠度、转角、裂缝等)。)。荷载效应一般用s表示，这是结构力学的主要内容！结构抗力：指整个结构承受作用效果(即内力和变形)的能力，如构件的承载力和刚度。一般来说，结构抗力用r表示，r是一

2、个随机变量，结构或构件承受作用效应的能力，如抗弯承载力、抗剪承载力Vu、容许挠度f和容许裂缝宽度W.R结构阻力，R=R(fc，fy，A，h0，As，)，本课程的主要内容！可靠性、安全性、适用性和耐久性的一般术语是指结构在特定时间和特定条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护)完成其预期功能的能力。结构的可靠性是指结构在规定的时间和条件下完成预定功能的概率。建筑结构荷载规范(GB50009-2001)中规定的荷载基本代表值(根据极限状态设计时采用的荷载基本代表值)；指设计基准期(统一规定为50年)内最大荷载概率分布的某个分数值的确定。载荷标准值、材料强度标准值Rk、值原理：在满足规定质量的材料

3、强度的总测量值中，标准强度应具有不小于95%的保证率，该保证率根据概率分布的分位数确定。一个结构、整个结构或结构的一部分的极限状态，如果超过一定的特定状态，就不能满足设计中规定的某种功能要求，这种特定状态称为功能的极限状态。本质：结构可靠性和失效之间的界限。分类：承载力极限状态，正常使用极限状态，2.3，极限状态设计方法，1，承载力极限状态，对应结构或构件达到最大承载力或达到不适合继续承载的变形。当结构或构件出现下列状态之一时，应认为超出了承载力极限状态。整个结构或结构的一部分失去作为刚体的平衡(如倾覆)；结构构件或连接因应力超过材料强度而损坏(包括疲劳损坏)，或过度变形，不适合继续承载；向移

4、动系统的结构转型；结构或结构构件失去稳定性(如屈曲等。)；地基因承载力丧失(如不稳定等)而受损。)。承载力的极限状态主要考虑与结构安全有关的功能，其发生概率应该很低。对于任何一种承载结构或构件，都必须根据承载能力的极限状态进行设计！2.正常使用的极限状态，对应于结构或部件正常使用或耐久性的特定极限。当结构或构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态。影响正常使用或外观变形，如吊车梁变形过大，使吊车无法平稳运行，梁挠度过大，影响外观；影响正常使用或耐久性的局部损坏(包括裂缝)，如水池开裂和漏水，裂缝宽度过大导致钢筋腐蚀；影响正常运行的振动，如机器振动引起的振幅一般情况下，结构构件的承载

5、力首先在承载力极限状态下计算，然后根据使用要求，按正常使用极限状态检查变形、裂缝宽度或抗裂度！可靠性：一个结构在特定时间和特定条件下完成其预期功能的概率。它是结构可靠性的一种概率度量，而可靠性概率是指一个结构能够完成其预期功能的概率。Ps，失效概率：结构不能完成预定功能的概率。结构的功能函数和极限状态方程，当Z=R-S0时，结构能完成预定功能并处于可靠状态；当Z=R-S=0时，结构达到极限状态。当Z=R-S0时，结构不能完成预定功能，结构处于失效(失效)状态。Z=R-S，(1)结构函数，在结构设计中，不仅要考虑结构的承载力，还要考虑结构的适用性和耐久性，所以极限状态方程可以推广到：r和s都是非

6、确定性随机变量！钢筋混凝土简支梁的可靠度、破坏和极限状态的概念，Pf=P (S R)=P(Z 0)，iv。结构可靠性计算，1)失效概率，2)结构构件的可靠性指标，失效概率越小，结构可靠性越大。因此，失效概率可以用来定量表达结构的可靠性。当失效概率Pf小于一定值时，人们将不再担心，因为结构失效的可能性很小，结构设计可以认为是可靠的。失效概率极限称为容许失效概率Pf。失效概率，Pf=P (S R)，目标可靠性：设计规范中规定的可靠性指标，在设计结构或结构构件时应达到，称为设计或目标可靠性。(3)目标(设计)可靠性，(2)目标可靠性和失效概率之间的关系。50年后，失效概率增加，而不是结构失效。同时，

7、结构破坏并不意味着结构崩溃。对于中国的一般工程结构，延性破坏的可靠指标为b=3.2，脆性破坏的可靠指标为b=3.7。对于重要的工程结构，应提高其可靠性指标。安全等级：根据建筑物的不同重要性，即对生命财产的危害程度和结构破坏后社会影响的不同，建筑物分为三个安全等级。(4)安全等级，一级：造成严重破坏后果的重要建筑；二类：一般工业和民用建筑，造成严重破坏后果；3级：轻微损坏后果的小型建筑；对于极限承载力状态，相应的目标可靠指标如下表2.4所示。极限状态设计表达式，混凝土结构设计规范(GB50010-2002)，3.3.1本规范采用基于概率论的极限状态设计方法，用可靠性指标衡量结构的可靠性，用分项系

8、数表达式设计，2.4。终极状态的设计表达。混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)3 . 2 . 1建筑结构的设计应基于结构在使用过程中同时承受的荷载，荷载(效应组合)应根据承载力极限状态和正常作用极限状态进行，设计应采用最不利的效应组合！1。极限承载力状态的设计表达式，1。基本表达式，对于安全等级为一级或设计使用寿命为100年或以上的结构构件，0=1.1；安全等级为二级或设计使用寿命为50年的结构构件取0=1.0；安全等级为3级或设计使用寿命为5年的结构构件取0=0.9。结构重要系数0，荷载设计值：荷载效应标准值与分项荷载系数的乘积(1.0)。抗力设计值：结构抗力标准值与抗力分项系数

9、(1)的乘积。由可变负载效应控制的组合：2。荷载效应组合的设计值s；由永久荷载效应控制的组合：SGk:可变荷载标准值的效应，在基本组合中起控制作用；Ci:第I个可变荷载的组合系数，风荷载取0.6；其他可变载荷取为0.7；当，齐，变荷载分项系数，一般=齐=1.4；对于工业建筑的楼层结构，当活载标准值大于4kN/m2时，考虑经济效果，宜取1.3。一般排架结构简化公式的变荷载效应控制的组合，一般排架结构简化公式的永久荷载效应控制的组合，同上，荷载的组合值、准永久值和频繁出现值，如构件的变形、抗裂性和裂缝宽度；二是正常使用极限状态的设计表达式，对于标准组合、荷载效应组合值Sk、准永久组合、荷载效应组合值Sk、荷载效应频率组合设计值、可变荷载频率组合值系数，有一个使用寿命为100年的办公楼顶层柱。经计算可知，永久荷载标准值、屋面活载标准值和风荷载标准值引起的轴向压力标准值分别为NGK=40 K。屋面活载和风荷载的组合系数分别为0.7和0.6。试根据承载力和正常使用的极限状态，确定组合时柱的轴向压力设计值。练习1:某临时办公楼有一根简支梁，使用寿命为5年，计算跨度为10m，梁的在线荷载按永久荷载标准值产生为10kN/m，梁的在线荷载按均布在楼板上的活载标准值产生为8kN/m，因