鋼筋混凝土結構侯獻語結構設計的原則和方法結構設計的基本要求1結構上的荷載2結構抗力和材料強度3概率極限狀態(tài)設計法42.1結構設計的基本要求2.1.1

結構的功能要求安全性適用性耐久性結構的可靠性：在規(guī)定的時間內（設計使用年限），在規(guī)定的條件下（正常設計、正常施工、正常使用和維護），結構完成預定功能要求（安全性、適用性、耐久性）的能力。建筑結構的設計使用年限紀念性建筑和特別重要的建筑物1004普通房屋和構筑物503易于替換的結構構件252臨時性結構51示例設計使用年限（年）類別《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》規(guī)定的設計使用年限標準

規(guī)定的條件

正常設計、正常施工、正常使用、正常維護

預定功能

承受各種作用、沒有過大變形和裂縫、有足夠的耐久性能2.1結構設計的基本要求2.1.2結構功能的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)結構功能的極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡；結構構件或其連接因超過材料強度而破壞(包括疲勞破壞)；結構轉變?yōu)闄C動體系；結構或構件喪失穩(wěn)定

影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或耐久性能的局部損壞

；影響正常使用的振動

；影響正常使用的其它特定狀態(tài)

安全性適用性、耐久性安全等級根據結構破壞可能產生的后果，即危及人的生命、造成的經濟損失、產生社會影響等的嚴重程度確定。安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重重要的房屋二級嚴重一般的房屋三級不嚴重次要的房屋

建筑物中各類結構構件的安全等級宜與整個結構的安全等級相同，但允許對部分結構構件根據其重要程度和綜合效益進行適當?shù)恼{整?！督ㄖY構可靠度設計統(tǒng)一標準》規(guī)定的建筑結構安全等級2.1.3結構的安全等級2.2結構上的作用與荷載直接作用結構上的作用間接作用結構的自重；樓面上的人群及物品重量；風壓力；雪壓力；積水、積灰、土壓力。

地震作用；基礎不均勻沉降；溫度變化；混凝土收縮和變形；焊接等。

2.2.1結構上的作用作用在結構上并使結構產生內力（如彎矩、剪力、軸向力、扭矩等）、變形、裂縫等的各種原因稱為結構上的作用。按隨時間的的變異性和出現(xiàn)的可能性，作用分為三類：1.永久荷載在結構設計使用年限內，其值不隨時間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調的并能趨于限值的荷載。2.可變荷載在結構設計基準期內其值隨時間而變化，其變化與平均值不可忽略的荷載。3.偶然荷載在結構設計基準期內不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)其值很大且作用時間很短的荷載。2.2.2荷載的分類2.2.3荷載的代表值荷載大小如何確定由于各種荷載都具有一定的變異性，在結構設計時，應根據各種極限狀態(tài)的設計要求取用不同的荷載量值，即為荷載代表值。荷載代表值荷載標準值荷載標準值永久荷載代表值可變荷載代表值荷載組合值荷載頻遇值荷載準永久值2.2.3荷載的代表值1）定義：指在正常使用情況下，在其設計基準期內可能出現(xiàn)的具有一定保證率的最大荷載值。是荷載的基本代表值2）確定a.永久荷載標準值Gk：可按結構設計規(guī)定的尺寸和《荷載規(guī)范》規(guī)定的材料單位體積的自重計算確定。1.荷載標準值例：某矩形截面鋼筋混凝土梁，計算跨度為4.5m，截面尺寸為200×500mm，鋼筋混凝土的自重查表得25kN/m3,則梁沿跨度方向均勻分布的自重標準值為b.可變荷載的標準值是根據觀測資料和實驗數(shù)據，并考慮工程實踐經驗而確定的可由《荷載規(guī)范》查的，見表1-4.2.2.3荷載的代表值1.荷載標準值例如：辦公樓、住宅樓面均布活荷載標準值Qk均為2.0kN/m2。2.可變荷載組合值3.可變荷載頻遇值4.可變荷載準永久值指有兩種或兩種以上可變荷載同時作用于結構上時，由于各可變荷載同時達到其標準值的可能性極小，產生最大效應的荷載其標準值，其他伴隨的可變荷載采用小于其標準值的組合值為荷載代表值。針對結構上偶爾出現(xiàn)的較大荷載用可變荷載頻遇值。針對結構上經常作用的可變荷載，即在規(guī)定的期限內，該部分可變荷載具有較長的總持續(xù)時間，對結構的影響類似永久荷載。2.2.3荷載的代表值2.2.4

荷載分項系數(shù)及荷載設計值荷載分項系數(shù)：在承載能力極限狀態(tài)設計中將荷載標準值乘以一個大于1的調整系數(shù)。荷載設計值：荷載標準值與荷載分項系數(shù)的乘積。比荷載的標準值具有更大的可靠度荷載設計值=荷載標準值×荷載分項系數(shù)G–––永久荷載分項系數(shù)。有利時取1.0，不利時取1.2Q–––活荷載分項系數(shù)。一般情況取Q=1.4，當樓面活荷載標準值大于4kN/m2，取Q=1.3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、彎矩、剪力、扭矩、壓力、拉力；變形：撓度、轉角、裂縫。2.2.5荷載效應2.2.5荷載效應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簡支梁在均布荷載作用下跨中彎矩c–––荷載效應系數(shù)Q–––荷載作用效應具有隨機性cS=cQ2.3.1結構的抗力R

結構抗力是指結構或構件承受各種作用效應的能力。2.3結構抗力和材料強度承載能力：受彎承載力、受剪承載力、受壓承載力等抗變形能力：抗裂性能、剛度等hbC203Φ20經計算得此梁能承受的彎矩M=95.78kN·m

即該梁的抗彎承載力(亦稱抗力)R=95.78kN·m

2.3.1結構的抗力R

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)的不確定性結構計算模式的不確定性結構的抗力具有隨機性。2.3結構抗力配筋情況結構抗力主要取決于材料強度2.3結構抗力和材料強度2.3.2材料強度取值材料強度標準值是根據標準試件用標準實驗方法測得的具有95%以上保證率的強度值混凝土強度標準值(N/mm2)強度種類混凝土強度等級C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fck10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2ftk1.271.541.782.012.202.392.512.642.742.852.932.993.053.11材料強度標準值

材料強度設計值主要用于正常使用極限狀態(tài)的驗算材料強度的標準值是結構設計時采用的材料強度的基本代表值2.3結構抗力和材料強度2.3.2材料強度取值材料強度設計值

材料分項系數(shù)為一個大于1的系數(shù)混凝土材料分項系數(shù)用γc取為1.40

鋼筋材料分項系數(shù)用γs表示

熱軋鋼筋γs取1.10

預應力鋼筋γs取1.20

在承載能力極限狀態(tài)設計中，應采用材料強度設計值。500MPa鋼筋γs取1.15

2.4概率極限狀態(tài)設計法2.4.1結構的可靠度1.結構的功能函數(shù)Z=R-S

Z>0，即R>S

結構可靠Z=0，即R=S結構處于極限狀態(tài)。

即R<S

結構失效Z<0，結構可靠工作的基本條件為：

Z≥0R≥S

結構在規(guī)定的時間內，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的可能性，用概率來表示，也稱可靠概率。以Ps表示

2.結構的可靠度Ps+Pf=1

結構能夠完成預定功能的概率稱為“可靠概率”，結構不能完成預定功能的概率稱為“失效概率”，以Pf表示。一般采用結構的失效概率Pf來度量結構的可靠性，只要失效概率Pf足夠小，則結構的可靠性必然高。2.4概率極限狀態(tài)設計法0SR式中S–––內力組合設計值0–––結構構件的重要性系數(shù)，對一、二、三級分別取1.1,1.0,0.9

R

–––結構構件的承載力設計值R=R(·)=R(fc,fs,k,…)1.承載能力極限狀態(tài)設計表達式2.4.2

極限狀態(tài)設計表達式1）設計表達式…1－72.4概率極限狀態(tài)設計法…1－8式中G–––永久荷載分項系數(shù)。有利時取1.0，不利時取1.23）荷載效應組合設計值S（1）由可變荷載效應控制的組合…1－9（2）由永久荷載效應控制的組合L

–––考慮設計使用年限的調整系數(shù)（表1-6）。一般情況取Q=1.4，當樓面活荷載標準值大于4kN/m2，取Q=1.3Qi–––活荷載分項系數(shù)。SGk–––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，可根據荷載規(guī)范取值。SQik–––活荷載標準值。

ci–––第i個可變荷載的組合系數(shù)由數(shù)理統(tǒng)計分析按一定保證率確定的值。(95%保證率)結構或構件超過正常使用極限狀態(tài)時所造成的財產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