11-06

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)的功能1.1.1

結(jié)構(gòu)的功能要求建筑結(jié)構(gòu)的三個基本功能安全性適用性耐久性結(jié)構(gòu)可能還會有其它附加功能要求，例如整體穩(wěn)定性，是考慮突發(fā)事件對結(jié)構(gòu)提出的抗倒塌性功能要求。結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力，稱為結(jié)構(gòu)的可靠性第1頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的功能1.1.11

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限1.1.2

結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限

是指設(shè)計規(guī)定的一個時期，在這一規(guī)定時期內(nèi)，只需進行正常的維護而不需進行大修就能按預期目的使用，完成預定的功能，即房屋建筑在正常設(shè)計、正常施工、正常使用和正常維護下所應達到的使用年限。設(shè)計基準期結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限結(jié)構(gòu)使用壽命注意區(qū)分這三個名詞的含義為確定可變荷載代表值而選用的時間參數(shù)或者：結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限是指計算結(jié)構(gòu)可靠度所依據(jù)的年限。《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》規(guī)定：普通房屋和構(gòu)筑物的設(shè)計使用年限為50年，紀念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為100年，臨時性結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為5年，結(jié)構(gòu)構(gòu)件易于替換的結(jié)構(gòu)，設(shè)計使用年限為25年。第2頁/共30頁混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限1.1.2結(jié)構(gòu)的設(shè)計211-06

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計我國，按照建筑結(jié)構(gòu)破壞時可能產(chǎn)生的后果嚴重與否，將建筑結(jié)構(gòu)分為三個等級：安全等級破壞后果的影響程度建筑物的類型一級很嚴重重要的建筑物二級嚴重一般的建筑物三級不嚴重次要建筑物在近似概率極限狀態(tài)設(shè)計法中，結(jié)構(gòu)安全等級是用結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0來體現(xiàn)的。

結(jié)構(gòu)安全等級

雖然結(jié)構(gòu)都必須具備三個基本功能，但是不同用途的建筑物，其要求的程度可能不同，例如：電信大樓、普通民宅。1.1.3

建筑結(jié)構(gòu)的安全等級第3頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計我國，按照建筑結(jié)構(gòu)破壞時可能產(chǎn)311-06

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1.4

結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

極限狀態(tài)的引出

兩類極限狀態(tài)

第一類：承載能力極限狀態(tài)——對應的是安全性功能。第二類：正常使用極限狀態(tài)——對應的是適用性功能和耐久性功能。

整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)實質(zhì)上是結(jié)構(gòu)可靠或不可靠的界限，也稱為“界限狀態(tài)”

結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或者達到不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限度的能力，稱為正常使用極限狀態(tài)。第4頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1.4結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)極410–08混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計§1.2

結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指標

1.2.1

概率論的有關(guān)基礎(chǔ)知識

直接作用VS間接作用：（1）直接作用：荷載、力（2）間接作用：溫度變化、收縮變形、基礎(chǔ)的不均勻沉降、地震等。

1.2.2

結(jié)構(gòu)的可靠度自學掌握使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力與變形的原因；

荷載效應：荷載對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的內(nèi)力、變形，用S表示11-06第5頁/共30頁10–08混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計§1.2結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指510–08混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)抗力：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受荷載效應的能力，如承載力、剛度等，用R表示11-06荷載效應和結(jié)構(gòu)抗力都具有隨機性。

結(jié)構(gòu)的失效概率：可以根據(jù)極限狀態(tài)函數(shù)Z的取值，判別結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)：Z＞0，結(jié)構(gòu)可靠Z=0，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)Z＜0,結(jié)構(gòu)失效設(shè)Z=R-S結(jié)構(gòu)不能完成預定功能要求的概率，即R-S<0的概率，稱為失效概率，記為第6頁/共30頁10–08混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)抗力：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受荷611-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)，完成預定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度。是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，

結(jié)構(gòu)的可靠度：即為結(jié)構(gòu)的可靠度。結(jié)構(gòu)可靠性：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。1.2.3結(jié)構(gòu)的可靠指標ββ與pf有著對應關(guān)系，β越小，pf越大；反之亦然。例題1-2，第7頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)，711-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計§1.3按近似概率的極限狀態(tài)實用設(shè)計表達式1.3.1目標可靠指標[β]可靠指標與失效概率：R

和S的概率密度分布曲線

由于作用效應S

和結(jié)構(gòu)抗力

R

都是隨機變量或隨機過程，因此要絕對地保證R總是大于S是不可能的。在多數(shù)情況下，R大于S

。但是，在它們概率密度曲線的重疊區(qū)（陰影段內(nèi)）仍有可能出現(xiàn)R小于S

的情況第8頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計§1.3按近似概率的極限狀態(tài)811-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)失效概率：引入可靠指標：當R和S都服從正態(tài)分布時，功能函數(shù)Z

的概率密度曲線如圖所示：；當Z為線性時，且符合正態(tài)分布時：了。可靠指標與失效概率可靠指標和失效概率有一一對應關(guān)系，計算了的對應關(guān)系：就相當于計算第9頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)失效概率：引91.01.59^10-12.73.47^10-32.02.28^10-23.26.87^10-4所以比較方便的方法是用來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并以此來判斷結(jié)構(gòu)的可靠度。表1-3可靠指標β與失效概率pf的對應關(guān)系我國規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的目標可靠指標破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.211-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

按極限狀態(tài)Z=R－S＝0設(shè)計，但要求超過極限狀態(tài)的概率不超過允許值，即pf≤[pf]，或β≥[β]第10頁/共30頁1.01.59^10-12.73.47^10-32.02.21011-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.2分項系數(shù)通過分離函數(shù)把可靠指標β用抗力分項系數(shù)和荷載效應分項系數(shù)表示目標可靠指標[β]用三個分項系數(shù)表達，分別是結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，材料分項系數(shù)，和荷載分項系數(shù)安全等級

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)設(shè)計使用年限（年）一級1.1100二級1.050三級0.9≤5注意：在抗震設(shè)計中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)（一）結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)第11頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.2分項系數(shù)通過分離函數(shù)11（二）材料分項系數(shù)11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計材料強度的標準值是材料強度的主要依據(jù)

以Ⅱ級鋼筋為例，直徑10～25，抽樣1645根試件，獲得鋼筋屈服強度頻率分布圖。由此可以獲得1.鋼筋的強度標準值熱軋鋼筋的強度標準值取國家標準頒布的屈服強度的廢品限值，即：其保證率為97.75％預應力鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋的強度根據(jù)極限抗拉強度確定，即：國家有關(guān)標準給出第12頁/共30頁（二）材料分項系數(shù)11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計材料強度的標12混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計2.混凝土立方體抗壓強度標準值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》的規(guī)定，??；保證率為95.0％3.材料分項系數(shù)材料分項系數(shù)等于材料強度的標準值與材料強度設(shè)計值之比值，其值大于1

混凝土的強度設(shè)計值：鋼筋的強度設(shè)計值：：混凝土的材料分項系數(shù)：鋼筋的材料分項系數(shù)11-06第13頁/共30頁混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計2.混凝土立方體抗壓強度標準值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)13

鋼筋鋼筋種類HPB235≈1.15HRB335,HRB400,RRB400≈1.1消除應力鋼絲，刻痕鋼絲，鋼絞線，熱處理鋼筋≈1.2鋼筋的材料分項系數(shù)

混凝土

材料強度設(shè)計值=材料強度標準值/材料強度的分項系數(shù)。11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計（2）荷載的分項系數(shù)

荷載的種類荷載的基本分類也是按荷載隨時間的變異情況來進行的第14頁/共30頁鋼筋鋼筋種類HPB235≈1.15HRB335,H1411-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）永久荷載（又稱恒載）

按荷載作用時間的長短和性質(zhì)分

是指在設(shè)計使用期內(nèi)，其值不隨時間變化、或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。用G表示。

例如：結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預應力等。（2）可變荷載（又稱活載）

是指在設(shè)計基準期內(nèi)其值隨時間變化，其變化與平均值相比不可忽略的荷載。用Q表示。

例如：樓面活荷載、吊車荷載、預應力等。（3）偶然荷載

是指在設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。

例如：爆炸力、撞擊力。第15頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）永久荷載（又稱恒載）1510–10

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

關(guān)于荷載的取值（1）荷載的不確定性恒載由施工偏差引起活荷載偶然荷載（2）多荷載相遇——荷載組合確定隨機變量大小的方法（3）計算、分析情況的復雜——例如強度計算和變形驗算

荷載代表值的提出可變荷載代表值荷載標準值荷載組合值荷載準永久值荷載頻遇值永久荷載代表值荷載標準值第16頁/共30頁10–10混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)于荷載的取值（1）荷1611-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載標準值：荷載組合值：荷載頻遇值：荷載準永久值：是荷載的基本代表值；是指在結(jié)構(gòu)的使用期間（一般結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為50年）可能出現(xiàn)的最大值。是指對于有兩種和兩種以上可變荷載同時作用時，使組合后的荷載效應在設(shè)計基準期內(nèi)的超越概率能與荷載單獨作用時相應超越概率趨于一致的荷載值。是指在設(shè)計基準期內(nèi)，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率，或超越概率為規(guī)定概率的荷載值。是指在設(shè)計基準期內(nèi)，其超越的總時間約為設(shè)計基準期一半的荷載值。恒載標準值活荷載標準值第17頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載標準值：荷載組合值：荷載頻遇17

荷載分項系數(shù)怎樣確定：根據(jù)規(guī)定的目標可靠指標和可變荷載與永久荷載比值，對不同類型的構(gòu)件進行反算后，得出相應的分項系數(shù)，從中經(jīng)過優(yōu)選，得出最合適的數(shù)值而確定。

可變荷載：由于目前對在設(shè)計基準期內(nèi)最大荷載的概率分布能做出估計的荷載尚不多，所以荷載規(guī)范的荷載取值主要還是根據(jù)歷史經(jīng)驗確定。

荷載分項系數(shù)：組合類別

永久荷載的分項系數(shù)

可變荷載的分項系數(shù)以永久荷載效應控制的組合1.35(不利)，1.0（有利）1.4（不利），0（有利）以可變荷載效應控制的組合1.2(不利)，1.0（有利）1.4（不利），0（有利）荷載分項系數(shù)

荷載設(shè)計值：荷載設(shè)計值=荷載標準值×荷載的分項系數(shù)。

荷載標準值：永久荷載：取平均值。11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計第18頁/共30頁荷載分項系數(shù)怎樣確定：根據(jù)規(guī)定的目標可靠指標和可變荷1811-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.3

設(shè)計表達式

概率極限狀態(tài)設(shè)計法的概念：結(jié)構(gòu)：建筑物的骨架，在建筑物中起著承受荷載、支撐建筑物的作用。對結(jié)構(gòu)的認識

結(jié)構(gòu)的三個基本功能：1.安全性功能控制標準：①應能承受正常施工和正常使用條件下可能出現(xiàn)的各種荷載和變形；②在偶然事件（如地震、爆炸等）發(fā)生時及發(fā)生后結(jié)構(gòu)仍保持必需的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌。2.適用性功能結(jié)構(gòu)在正常使用過程中應具有良好的工作性能。例如：吊車梁、裝飾材料。3.耐久性功能

在正常維護條件下，達到設(shè)計所規(guī)定的年限（一般為50年）。第19頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.3設(shè)計表達式概率極限1911-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計怎樣滿足功能要求？取極限狀態(tài)函數(shù)判別：

Z=R-SZ＞0，能完成預定功能的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)可靠Z＝0，臨界狀態(tài)，極限狀態(tài)Z＜0，不能完成預定功能的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)失效R：抗力；S：荷載效應對應3種功能提出了兩類極限狀態(tài)：第一類：承載能力極限狀態(tài)；第二類：正常使用極限狀態(tài)。概率論實現(xiàn)的方法：密度函數(shù)——計算概率

怎樣保證公式的可靠性？概率論的方法第20頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計怎樣滿足功能要求？取極限狀態(tài)函數(shù)20

用計算的難度缺乏直觀性，一般的工程技術(shù)人員難以接受。

引入分項系數(shù)，取得和力學計算相一致的表達式形式力學計算的一般表達式：11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計例如，對于承載能力極限狀態(tài)：荷載標準值γ0S≤R荷載分項系數(shù)。抗力標準值抗力分項系數(shù)?！喑休d能力極限狀態(tài)的通式（一般表達式）

承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計表達式：第21頁/共30頁用計算的難度缺乏直觀性，一般的工程技術(shù)人員難以接2111-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

需要指出的是：在目前的概率極限狀態(tài)分析中，只用到統(tǒng)計平均值和均方差，并非實際的概率分布，并且在分離導出分項系數(shù)時還作了一些假定，運算中采用了一些近似的處理方法，因而計算結(jié)果是近似的，所以只能稱為近似概率設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)計算一般是按單個荷載計算的其效應

荷載效應組合的概念恒荷載產(chǎn)生的效應樓面活荷載產(chǎn)生的效應風荷載產(chǎn)生的效應采用的荷載值恒荷載標準值活荷載標準值風荷載標準值而實際結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件是同時承受這些荷載作用的，這就產(chǎn)生了荷載效應的組合問題。第22頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計需要指出的是：在目前的2211-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

我國荷載規(guī)范給出的幾種荷載效應組合基本組合、偶然組合、標準組合、頻遇組合、準永久組合

各極限狀態(tài)對應的荷載效應組合與一般表達式對于承載能力極限狀態(tài)，應采用：基本組合偶然組合γ0·S≤R考慮到結(jié)構(gòu)安全等級或結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限的差異，其目標可靠指標應相應提高或降低，故引入γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。對于正常使用極限狀態(tài)，應根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用：標準組合頻遇組合準永久組合Sk≤CC為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用要求的規(guī)定限值，例如：變形、裂縫、振幅、加速度、應力等。第23頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計我國荷載規(guī)范給出的幾種荷載效應2311-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

荷載規(guī)范的有關(guān)規(guī)定1.按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應考慮作用效應的基本組合，必要時尚應考慮作用效應的偶然組合。2.對于基本組合，荷載效應組合的設(shè)計值應從由可變荷載效應控制的組合和由永久荷載效應控制的兩組組合中取最不利值確定。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時：應考慮作用效應的基本組合偶然組合（必要時）基本組合由永久荷載效應控制的組合由可變荷載效應控制的組合設(shè)計中應取最不利值。

承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計表達式：第24頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載規(guī)范的有關(guān)規(guī)定124

荷載效應的基本組合計算公式簡單表達式：（1）對由可變荷載效應控制的組合（2）對由永久荷載效應控制的組合（1—20）（1—21）——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，和結(jié)構(gòu)的安全等級有關(guān)。安全等級

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)設(shè)計使用年限（年）一級1.1100二級1.050三級0.9≤511-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計注意：在抗震設(shè)計中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)第25頁/共30頁荷載效應的基本組合計算公式簡單表達式：（1）對由可變荷25——分別表示永久荷載標準值產(chǎn)生的荷載效應、可變荷載標準值產(chǎn)生的荷載效應。和，一般取1.4?！谰煤奢d、可變荷載1、i的分項系數(shù)。這里G、Q分別代表永久荷載和可變荷載。且對由可變荷載效應控制的組合，取對由永久荷載效應控制的組合，取當永久荷載效應對結(jié)構(gòu)有利時，取——可變荷載組合系數(shù)?！摬牡脑O(shè)計強度；——混凝土的設(shè)計強度。11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計第26頁/共30頁——分別表示永久荷載標準值產(chǎn)生26

確定正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式所考慮的問題

按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，變形過大或裂縫過寬雖影響正常使用，但危害的程度不及承載能力引起的結(jié)構(gòu)破壞造成的損失那么大，所以可適當降低對可靠度的要求。方法：計算時取標準值，也不考慮（1）承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)在可靠度要求上的差別（2）怎樣考慮可變荷載的影響

可變荷載的最大值并非長期作用于結(jié)構(gòu)之上。衡量可變荷載的大小，既要考慮值，還要考慮作用時間的長短。11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計怎樣度量可變荷載值：用超越某個值的方式來度量。可變荷載的標準值：是結(jié)構(gòu)使用期間可能遇到的最大值，保證率95％。頻遇值：根據(jù)超越的總時間或超越的次數(shù)來確定的值。

準永久值：根據(jù)達到或超過該值的總持續(xù)時間與設(shè)計基準期內(nèi)總持續(xù)時間的比值確定的值。

正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計表達式：第27頁/共30頁確定正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式所考慮的問題按正27

正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式用于，當一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生嚴重的永久性損害的情況。按荷載的標準組合時：用于，當一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生局部損害、較大變形或短暫振動的情況。按荷載的頻遇組合時：(1-23)可變荷載的組合值系數(shù)可變荷載的頻遇值系數(shù)式中C——結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用要求所規(guī)定的變形、裂縫寬度、應力等的限值。簡單表達式：10–35

第10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則和方法——§10.5實用設(shè)計表達式第28頁/共30頁正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式用于，當一個極限狀態(tài)被超越時將28用于，當長期荷載效應起決定性作用的情況。按荷載的準永久組合時：可變荷載的準永久值系數(shù)10–36

第10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則和方法——§10.5實用設(shè)計表達式

關(guān)于偶然組合

偶然荷載（如爆炸力、撞擊力）的代表值不乘分項系數(shù)，與偶然荷載可能同時出現(xiàn)的其他荷載可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗采用適當?shù)拇碇怠?/p>

關(guān)于荷載效應組合時應注意的問題1）不管何種組合，都應包括永久荷載效應；2）對于可變荷載效應，是否參與在一個組合中，要根據(jù)其對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用情況而定。對于建筑結(jié)構(gòu)，無地震作用參與組合時，一般考慮以下三種組合情況（不包括偶然組合）：①恒+活+其它活荷載②恒+活③恒+風第29頁/共30頁用于，當長期荷載效應起決定性作用的情況。按荷載的準永久組合時29感謝觀看！第30頁/共30頁感謝觀看！第30頁/共30頁3011-06

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)的功能1.1.1

結(jié)構(gòu)的功能要求建筑結(jié)構(gòu)的三個基本功能安全性適用性耐久性結(jié)構(gòu)可能還會有其它附加功能要求，例如整體穩(wěn)定性，是考慮突發(fā)事件對結(jié)構(gòu)提出的抗倒塌性功能要求。結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力，稱為結(jié)構(gòu)的可靠性第1頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的功能1.1.131

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限1.1.2

結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限

是指設(shè)計規(guī)定的一個時期，在這一規(guī)定時期內(nèi)，只需進行正常的維護而不需進行大修就能按預期目的使用，完成預定的功能，即房屋建筑在正常設(shè)計、正常施工、正常使用和正常維護下所應達到的使用年限。設(shè)計基準期結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限結(jié)構(gòu)使用壽命注意區(qū)分這三個名詞的含義為確定可變荷載代表值而選用的時間參數(shù)或者：結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限是指計算結(jié)構(gòu)可靠度所依據(jù)的年限。《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》規(guī)定：普通房屋和構(gòu)筑物的設(shè)計使用年限為50年，紀念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為100年，臨時性結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為5年，結(jié)構(gòu)構(gòu)件易于替換的結(jié)構(gòu)，設(shè)計使用年限為25年。第2頁/共30頁混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限1.1.2結(jié)構(gòu)的設(shè)計3211-06

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計我國，按照建筑結(jié)構(gòu)破壞時可能產(chǎn)生的后果嚴重與否，將建筑結(jié)構(gòu)分為三個等級：安全等級破壞后果的影響程度建筑物的類型一級很嚴重重要的建筑物二級嚴重一般的建筑物三級不嚴重次要建筑物在近似概率極限狀態(tài)設(shè)計法中，結(jié)構(gòu)安全等級是用結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0來體現(xiàn)的。

結(jié)構(gòu)安全等級

雖然結(jié)構(gòu)都必須具備三個基本功能，但是不同用途的建筑物，其要求的程度可能不同，例如：電信大樓、普通民宅。1.1.3

建筑結(jié)構(gòu)的安全等級第3頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計我國，按照建筑結(jié)構(gòu)破壞時可能產(chǎn)3311-06

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1.4

結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

極限狀態(tài)的引出

兩類極限狀態(tài)

第一類：承載能力極限狀態(tài)——對應的是安全性功能。第二類：正常使用極限狀態(tài)——對應的是適用性功能和耐久性功能。

整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)實質(zhì)上是結(jié)構(gòu)可靠或不可靠的界限，也稱為“界限狀態(tài)”

結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或者達到不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限度的能力，稱為正常使用極限狀態(tài)。第4頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1.4結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)極3410–08混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計§1.2

結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指標

1.2.1

概率論的有關(guān)基礎(chǔ)知識

直接作用VS間接作用：（1）直接作用：荷載、力（2）間接作用：溫度變化、收縮變形、基礎(chǔ)的不均勻沉降、地震等。

1.2.2

結(jié)構(gòu)的可靠度自學掌握使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力與變形的原因；

荷載效應：荷載對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的內(nèi)力、變形，用S表示11-06第5頁/共30頁10–08混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計§1.2結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指3510–08混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)抗力：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受荷載效應的能力，如承載力、剛度等，用R表示11-06荷載效應和結(jié)構(gòu)抗力都具有隨機性。

結(jié)構(gòu)的失效概率：可以根據(jù)極限狀態(tài)函數(shù)Z的取值，判別結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)：Z＞0，結(jié)構(gòu)可靠Z=0，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)Z＜0,結(jié)構(gòu)失效設(shè)Z=R-S結(jié)構(gòu)不能完成預定功能要求的概率，即R-S<0的概率，稱為失效概率，記為第6頁/共30頁10–08混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)抗力：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受荷3611-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)，完成預定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度。是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，

結(jié)構(gòu)的可靠度：即為結(jié)構(gòu)的可靠度。結(jié)構(gòu)可靠性：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。1.2.3結(jié)構(gòu)的可靠指標ββ與pf有著對應關(guān)系，β越小，pf越大；反之亦然。例題1-2，第7頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)，3711-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計§1.3按近似概率的極限狀態(tài)實用設(shè)計表達式1.3.1目標可靠指標[β]可靠指標與失效概率：R

和S的概率密度分布曲線

由于作用效應S

和結(jié)構(gòu)抗力

R

都是隨機變量或隨機過程，因此要絕對地保證R總是大于S是不可能的。在多數(shù)情況下，R大于S

。但是，在它們概率密度曲線的重疊區(qū)（陰影段內(nèi)）仍有可能出現(xiàn)R小于S

的情況第8頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計§1.3按近似概率的極限狀態(tài)3811-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)失效概率：引入可靠指標：當R和S都服從正態(tài)分布時，功能函數(shù)Z

的概率密度曲線如圖所示：；當Z為線性時，且符合正態(tài)分布時：了?？煽恐笜伺c失效概率可靠指標和失效概率有一一對應關(guān)系，計算了的對應關(guān)系：就相當于計算第9頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)失效概率：引391.01.59^10-12.73.47^10-32.02.28^10-23.26.87^10-4所以比較方便的方法是用來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并以此來判斷結(jié)構(gòu)的可靠度。表1-3可靠指標β與失效概率pf的對應關(guān)系我國規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的目標可靠指標破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.211-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

按極限狀態(tài)Z=R－S＝0設(shè)計，但要求超過極限狀態(tài)的概率不超過允許值，即pf≤[pf]，或β≥[β]第10頁/共30頁1.01.59^10-12.73.47^10-32.02.24011-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.2分項系數(shù)通過分離函數(shù)把可靠指標β用抗力分項系數(shù)和荷載效應分項系數(shù)表示目標可靠指標[β]用三個分項系數(shù)表達，分別是結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，材料分項系數(shù)，和荷載分項系數(shù)安全等級

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)設(shè)計使用年限（年）一級1.1100二級1.050三級0.9≤5注意：在抗震設(shè)計中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)（一）結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)第11頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.2分項系數(shù)通過分離函數(shù)41（二）材料分項系數(shù)11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計材料強度的標準值是材料強度的主要依據(jù)

以Ⅱ級鋼筋為例，直徑10～25，抽樣1645根試件，獲得鋼筋屈服強度頻率分布圖。由此可以獲得1.鋼筋的強度標準值熱軋鋼筋的強度標準值取國家標準頒布的屈服強度的廢品限值，即：其保證率為97.75％預應力鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋的強度根據(jù)極限抗拉強度確定，即：國家有關(guān)標準給出第12頁/共30頁（二）材料分項系數(shù)11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計材料強度的標42混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計2.混凝土立方體抗壓強度標準值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》的規(guī)定，?。槐ＷC率為95.0％3.材料分項系數(shù)材料分項系數(shù)等于材料強度的標準值與材料強度設(shè)計值之比值，其值大于1

混凝土的強度設(shè)計值：鋼筋的強度設(shè)計值：：混凝土的材料分項系數(shù)：鋼筋的材料分項系數(shù)11-06第13頁/共30頁混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計2.混凝土立方體抗壓強度標準值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)43

鋼筋鋼筋種類HPB235≈1.15HRB335,HRB400,RRB400≈1.1消除應力鋼絲，刻痕鋼絲，鋼絞線，熱處理鋼筋≈1.2鋼筋的材料分項系數(shù)

混凝土

材料強度設(shè)計值=材料強度標準值/材料強度的分項系數(shù)。11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計（2）荷載的分項系數(shù)

荷載的種類荷載的基本分類也是按荷載隨時間的變異情況來進行的第14頁/共30頁鋼筋鋼筋種類HPB235≈1.15HRB335,H4411-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）永久荷載（又稱恒載）

按荷載作用時間的長短和性質(zhì)分

是指在設(shè)計使用期內(nèi)，其值不隨時間變化、或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。用G表示。

例如：結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預應力等。（2）可變荷載（又稱活載）

是指在設(shè)計基準期內(nèi)其值隨時間變化，其變化與平均值相比不可忽略的荷載。用Q表示。

例如：樓面活荷載、吊車荷載、預應力等。（3）偶然荷載

是指在設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。

例如：爆炸力、撞擊力。第15頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）永久荷載（又稱恒載）4510–10

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

關(guān)于荷載的取值（1）荷載的不確定性恒載由施工偏差引起活荷載偶然荷載（2）多荷載相遇——荷載組合確定隨機變量大小的方法（3）計算、分析情況的復雜——例如強度計算和變形驗算

荷載代表值的提出可變荷載代表值荷載標準值荷載組合值荷載準永久值荷載頻遇值永久荷載代表值荷載標準值第16頁/共30頁10–10混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)于荷載的取值（1）荷4611-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載標準值：荷載組合值：荷載頻遇值：荷載準永久值：是荷載的基本代表值；是指在結(jié)構(gòu)的使用期間（一般結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為50年）可能出現(xiàn)的最大值。是指對于有兩種和兩種以上可變荷載同時作用時，使組合后的荷載效應在設(shè)計基準期內(nèi)的超越概率能與荷載單獨作用時相應超越概率趨于一致的荷載值。是指在設(shè)計基準期內(nèi)，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率，或超越概率為規(guī)定概率的荷載值。是指在設(shè)計基準期內(nèi)，其超越的總時間約為設(shè)計基準期一半的荷載值。恒載標準值活荷載標準值第17頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載標準值：荷載組合值：荷載頻遇47

荷載分項系數(shù)怎樣確定：根據(jù)規(guī)定的目標可靠指標和可變荷載與永久荷載比值，對不同類型的構(gòu)件進行反算后，得出相應的分項系數(shù)，從中經(jīng)過優(yōu)選，得出最合適的數(shù)值而確定。

可變荷載：由于目前對在設(shè)計基準期內(nèi)最大荷載的概率分布能做出估計的荷載尚不多，所以荷載規(guī)范的荷載取值主要還是根據(jù)歷史經(jīng)驗確定。

荷載分項系數(shù)：組合類別

永久荷載的分項系數(shù)

可變荷載的分項系數(shù)以永久荷載效應控制的組合1.35(不利)，1.0（有利）1.4（不利），0（有利）以可變荷載效應控制的組合1.2(不利)，1.0（有利）1.4（不利），0（有利）荷載分項系數(shù)

荷載設(shè)計值：荷載設(shè)計值=荷載標準值×荷載的分項系數(shù)。

荷載標準值：永久荷載：取平均值。11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計第18頁/共30頁荷載分項系數(shù)怎樣確定：根據(jù)規(guī)定的目標可靠指標和可變荷4811-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.3

設(shè)計表達式

概率極限狀態(tài)設(shè)計法的概念：結(jié)構(gòu)：建筑物的骨架，在建筑物中起著承受荷載、支撐建筑物的作用。對結(jié)構(gòu)的認識

結(jié)構(gòu)的三個基本功能：1.安全性功能控制標準：①應能承受正常施工和正常使用條件下可能出現(xiàn)的各種荷載和變形；②在偶然事件（如地震、爆炸等）發(fā)生時及發(fā)生后結(jié)構(gòu)仍保持必需的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌。2.適用性功能結(jié)構(gòu)在正常使用過程中應具有良好的工作性能。例如：吊車梁、裝飾材料。3.耐久性功能

在正常維護條件下，達到設(shè)計所規(guī)定的年限（一般為50年）。第19頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.3設(shè)計表達式概率極限4911-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計怎樣滿足功能要求？取極限狀態(tài)函數(shù)判別：

Z=R-SZ＞0，能完成預定功能的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)可靠Z＝0，臨界狀態(tài)，極限狀態(tài)Z＜0，不能完成預定功能的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)失效R：抗力；S：荷載效應對應3種功能提出了兩類極限狀態(tài)：第一類：承載能力極限狀態(tài)；第二類：正常使用極限狀態(tài)。概率論實現(xiàn)的方法：密度函數(shù)——計算概率

怎樣保證公式的可靠性？概率論的方法第20頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計怎樣滿足功能要求？取極限狀態(tài)函數(shù)50

用計算的難度缺乏直觀性，一般的工程技術(shù)人員難以接受。

引入分項系數(shù)，取得和力學計算相一致的表達式形式力學計算的一般表達式：11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計例如，對于承載能力極限狀態(tài)：荷載標準值γ0S≤R荷載分項系數(shù)?？沽藴手悼沽Ψ猪椣禂?shù)。∴承載能力極限狀態(tài)的通式（一般表達式）

承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計表達式：第21頁/共30頁用計算的難度缺乏直觀性，一般的工程技術(shù)人員難以接5111-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

需要指出的是：在目前的概率極限狀態(tài)分析中，只用到統(tǒng)計平均值和均方差，并非實際的概率分布，并且在分離導出分項系數(shù)時還作了一些假定，運算中采用了一些近似的處理方法，因而計算結(jié)果是近似的，所以只能稱為近似概率設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)計算一般是按單個荷載計算的其效應

荷載效應組合的概念恒荷載產(chǎn)生的效應樓面活荷載產(chǎn)生的效應風荷載產(chǎn)生的效應采用的荷載值恒荷載標準值活荷載標準值風荷載標準值而實際結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件是同時承受這些荷載作用的，這就產(chǎn)生了荷載效應的組合問題。第22頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計需要指出的是：在目前的5211-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

我國荷載規(guī)范給出的幾種荷載效應組合基本組合、偶然組合、標準組合、頻遇組合、準永久組合

各極限狀態(tài)對應的荷載效應組合與一般表達式對于承載能力極限狀態(tài)，應采用：基本組合偶然組合γ0·S≤R考慮到結(jié)構(gòu)安全等級或結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限的差異，其目標可靠指標應相應提高或降低，故引入γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。對于正常使用極限狀態(tài)，應根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用：標準組合頻遇組合準永久組合Sk≤CC為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用要求的規(guī)定限值，例如：變形、裂縫、振幅、加速度、應力等。第23頁/共30頁11-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計我國荷載規(guī)范給出的幾種荷載效應5311-06混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

荷載規(guī)范的有關(guān)規(guī)定1.按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應考慮作用效應的基本組合，必要時尚應考慮作用效應的偶然組合。2.對于基本組合，荷載效應組合的設(shè)計值應從由可變荷載效應控制的組合和由永久荷載效應控制的兩組組合中取最不利值確定。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時：應考慮作用效應的基本組合偶然組合（必要時）基本組合由永久荷載效應控制的組合由可變荷載效應控制的組合設(shè)計中應取最不利值。

承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計表達式：第24頁/共