1、鋼筋混凝土基本理論和設計方法第二章主要內容：本章主要介紹結構功能要求，材料強 度和荷載取值問題,極限狀態(tài)設計法， 重點，講解極限狀態(tài)設計法的表達式第一節(jié)結構的功能要求一、砼結構的組成 骨架 構件二、 結構上的作用1、作用指施加在結構上的力，以及引起結構外加變形或約束變形的各種因素（如荷載、地震、溫度變化和砼收縮等）按施加方式分直接作用：間接作用：荷載溫度應力、基礎沉降，地震作用2、作用的分類作用按時間分永久作用：可變作用：作用按位置分固定作用可動作用作用按反應分靜態(tài)作用動態(tài)作用自重，土壓力樓面活荷載、風荷載、雪荷載三、作用效應(S) 結構由于各種原因，引起內力和變形稱為作用效應。內力：軸力、彎

2、矩、剪力、扭矩；變形：撓度、轉角、裂縫。如作用效應取決于作用的方式及結構或構件的幾何尺寸及支承條件。簡支梁在跨中一集中荷載作用下跨中彎矩 例：簡支梁在均布荷載作用下跨中彎矩S = cqcc 荷載效應系數(shù)q 荷載四、結構抗力(R)結構或結構構件承受內力和變形的能力稱為結構抗力。結構抗力與尺寸，材料有關，當砼結構的截面尺寸、砼強度等級以及鋼筋種類、配筋數(shù)量及方式等確定后構件截面就具有一定抗力。 結構抗力的影響因素：材料性能的不確定性材料幾何參數(shù)的不確定性計算模式的不確定性 結構的抗力具有隨機性。安全性：結構在正常施工和使用時應能承受可能出現(xiàn)的各種荷載及外部作用，以及在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后能保持必

3、需的整體穩(wěn)定性。安全性、適用性、耐久性適用性：結構在正常使用時有良好的工作性能。耐久性：結構在正常維護下，材料性能雖隨時間變化，但仍能滿足預定功能要求。五、 結構的功能要求第二節(jié)荷載和材料強度一、荷載的分類2可變荷載Q包括建筑結構中的的家俱（持久可變荷載）、風荷載、冰雪、輸電桿塔中的導線、地線和絕緣子上的覆冰荷載，導線地線張力、人工和工具等附加荷載,事故荷載、安裝荷載和驗算荷載等。（一）按作用時間異變分：1永久荷載G包括建筑結構中的屋面、樓面、墻體等；輸電桿塔中自重荷載、導線、地線、絕緣子、金具的重力及其它固定設備的重力,土壓力和預應力等。3特殊荷載地震引起的地震荷載，以及在山區(qū)或特殊地形地段

4、，由于不均勻結冰所引起的不平衡張力等荷載。（二）按荷載取值大小不同分分兩大類型1荷載標準值荷載標準值是建筑結構按極限狀態(tài)設計時采用的荷載基本代表值。荷載標準值理論上應為結構在使用期間，在正常情況下，可能出現(xiàn)的具有一定保證率的偏大荷載值(用于變形和裂縫計算)。永久荷載、可變荷載、特殊荷載三類荷載都應有荷載標準值。如可變荷載標準值QK，永久荷載標準值等GK。2荷載設計值荷載標準值乘以荷載分項系數(shù)（用于強度計算）永久荷載、可變荷載、特殊荷載三類荷載都應有荷載設計值。如可變荷載設計值Q，永久荷載設計值等G二、材料強度1材料強度標準值鋼筋和砼的強度標準值是鋼筋砼結構按極限狀態(tài)設計時采用的材料強度基本代表

5、值(用于變形和裂縫計算)例如鋼筋見附錄2附表21 。2材料強度設計值材料強度標準值分別除以材料分項系數(shù)得材料強度設計值（用于強度計算）附錄2附表23 。第三節(jié)鋼筋砼結構設計基本理論按照對安全度的分析及表達方式的不同。鋼筋砼結構的計算理論根據(jù)其發(fā)展分為 1. 彈性理論為基礎的容許應力設計方法（50年代）2. 破壞階段設計法（60年代）3. 多系數(shù)分析，單一安全系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計法（7080年代）4. 概率設計法，以近似概率為基礎的極限狀態(tài)設計法（90年代現(xiàn)在）。即用概率統(tǒng)計方法對荷載、材料強度值及抗力進行統(tǒng)計分析以下僅介紹極限狀態(tài)設計法。0 S R S 內力組合設計值(作用效應) 0 結構構

6、件的重要性系數(shù)， 式中 R 結構構件的承載力設計值(結構抗力)R = R(fc , fs , k , )式中fc、fs砼。鋼筋強度設計值ak幾何參數(shù)的標準值。一、承載能力極限狀態(tài)設計表達式（強度計算） 1結構重要性系數(shù)02、內力組合設計值S基本組合（作用效應）式中 G 永久荷載分項系數(shù)。有利時取1.0， 不利時取1.2Gk 永久荷載標準值。由數(shù)理統(tǒng)計分析按一定保證率確定的值，可根據(jù)荷載規(guī)范取值。（1）由可變荷載效應控制的組合（2）由永久荷載效應控制的組合一般情況取Q =1.4，當樓面活荷載標準值大于4kN/m2，取 Q =1.3Qik 可變荷載標準值。 cG, cQ1, cQi, 永久荷載及可

7、變荷載的作用效應系數(shù)ci 第i個可變荷載的組合系數(shù)無風 1.0有風 0.6Qi 可變荷載分項系數(shù)。由數(shù)理統(tǒng)計分析按一定保證率確定的值。(95%保證率)注意：當結構由可變荷載控制時，如排架、框架結構，與基本組合不同（見教材）結構或構件超過正常使用極限狀態(tài)時所造成的財產(chǎn)和生命損失要小于超過承載力極限狀態(tài)的后果，故其可靠度指標要低一些。在荷載效應及結構抗力計算中均 。采用標準值結構或構件在持荷作用下，其裂縫和變形會隨時間的推移而發(fā)展，因此討論其荷載組合時應考慮 和 的組合。短期效應長期效應二、 正常使用極限狀態(tài)設計表達式 變形及裂縫寬度的驗算 變形驗算式中 f 受彎構件按荷載短期效應組合并考慮長期效

8、應組合影響計算的最大撓度。flim 規(guī)范允許撓度 f flim 裂縫驗算規(guī)范按使用階段對結構構件裂縫的不同要求，將裂縫控制等級分為三級：一級：嚴格要求不裂，使用階段不允許出現(xiàn)拉應力。二級：一般要求不裂，使用階段允許出現(xiàn)拉應力，但應作限制。三級：允許開裂，應驗算裂縫寬度wmax wlim 荷載的標準組合Sk：短期荷載效應組合 荷載的準永久組合 Sq：(長期荷載效應組合) 式中，qi 第i個可變荷載的準永久值系數(shù)由荷載規(guī)范查得。ci 第i個可變荷載的組合系數(shù)例：一簡支梁，跨度為6米，作用于上的均布荷載，永久荷載標準值 gk=3kN/m，分項系數(shù)G=1.2，可變荷載標準值qk=6kN/m，分項系數(shù)Q=1.4，