1、第三章 鋼筋混凝土結構的基本設計原理,第一節(jié) 結構的功能及極限狀態(tài),一、結構的功能 安全性 是指房屋結構在設計基準期內應能承擔在正常設計、正常施工和正常使用過程中施加于它的各種作用，以及能在偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后能夠保持必須的整體穩(wěn)定性的特性通常稱為結構的安全性。 如（MMu） 直接作用：荷載 間接作用：混凝土的收縮、溫度變化、基礎的 差異沉降、地震等,適用性 結構在正常使用期間，具有良好的工作性能。 如（f f ） 耐久性 結構在正常使用和正常維護條件下，應具有足夠的耐久性，完好使用到設計使用年限。 如（wmax wmax）,二、結構功能的極限狀態(tài) 整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)就不

2、能滿足設計指定的要求，該狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 結構能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結構是“可靠”的或“有效”的。反之，則結構為“不可靠”或“失效”。 區(qū)分結構“可靠”與“失效”的臨界工作狀態(tài)稱為“極限狀態(tài)”。,1.承載能力極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài)，結構就不能滿足預定的安全性功能要求。 結構或構件達到最大承載力（包括疲勞） 結構整體或其中一部分作為剛體失去平衡（如傾覆、滑移） 結構塑性變形過大而不適于繼續(xù)使用 結構形成幾何可變體系（超靜定結構中出現足夠多塑性鉸） 結構或構件喪失穩(wěn)定（如細長受壓構件的壓曲失穩(wěn)）,2.正常使用極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài)，結構就不能滿足預定的適用性和耐久性的功能

3、要求。 過大的變形、側移（影響非結構構件、不安全感、不能正常使用（吊車）等）； 過大的裂縫（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）； 過大的振動（不舒適）； 其他正常使用要求。,三、保證結構可靠性的措施 1.鋼筋混凝土和預應力混凝土結構 （1）承載力要求 截面強度驗算 穩(wěn)定驗算或機動體驗算 位置平衡驗算 （2）結構及構件的構造、連接措施 （3）對變形以及抗裂度或裂縫寬度的要求 變形驗算 抗裂驗算 2. 裂縫寬度驗算,第二節(jié) 結構的極限狀態(tài)設計方法簡介,一、作用及作用效應分析 造成作用效應隨機性的因素是： 以結構自重為主的永久荷載的變異性 可變荷載的變異性 偶然作用的變異性 二、造成結構或構件抗力隨機性的

4、因素 材料強度的離散性 影響結構或構件抗力隨機性的其它因素,三、失效概率和可靠指標 失效概率越小，表示結構可靠性越大。因此，可以用失效概率來定量表示結構可靠性的大小。結構可靠性的概率度量稱為結構可靠度。 當失效概率Pf小于某個值時，人們因結構失效的可能性很小而不再擔心，即可認為結構設計是可靠的。該失效概率限值稱為容許失效概率Pf。,結構的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數表示： Z=R-S (極限狀態(tài)方程) 對應的： Z=R-S0 時，結構處于可靠狀態(tài)； Z=R-S=0時，結構達到極限狀態(tài)； Z=R-S0時，結構處于失效（破壞）狀態(tài)。,建筑結構的安全等級 結構的重要性不同，發(fā)生破壞后對生命和財產的

5、危害程度及社會的影響也就不同。建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準GB50068根據結構破壞后產生的后果的嚴重性程度，將建筑結構安全等級劃分為三級。,第三節(jié) 結構承受的荷載分類和荷載代表值、材料強度的取值,一、荷載的分類 結構上的荷載，按其作用時間的長短和性質，可分為三類： (1)永久荷載G 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Q 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Q 在結構設計基準期內不一定出現，但一旦出現其值很大且作用時間很短的荷載。,二、荷載的代表值及其確定

6、1.荷載標準值 定義：荷載代表值是指結構在使用期間，在正常情況下出現的最大荷載值。 它是荷載基本代表值，其它荷載代表值可以以它為依據換算得到。 2.可變荷載準永久值 定義：作用在結構上的連續(xù)時間超過結構設計基準期的三分之二以上的這部分可變荷載值，稱為可變荷載準永久值。 準永久系數荷載標準值 3.荷載頻遇值 頻遇系數荷載標準值 4.荷載組合值 組合系數荷載標準值,三、材料強度的取值 強度標準值：材料強度標準值是指在正常情況下可能出現的最小值。 材料強度設計值 ：在材料強度標準值的基礎上，根據材料強度的變異性大小，除以相應的大于1的材料強度分項系數后得到的強度值。 混凝土強度設計值=混凝土強度標準

7、值混凝土材料分項系數。即 鋼筋強度設計值=鋼筋強度標準值鋼筋材料分項系數。即,第四節(jié) 承載能力極限狀態(tài)計算,承載力極限狀態(tài)主要是基于安全性方面考慮的，所以設計時材料強度和荷載取值均應采用設計值，并且引入結構的重要性系數。 承載力極限狀態(tài)設計表達式： 結構重要性系數 S荷載效應 R結構抗力,荷載效應組合 荷載效應基本組合 由可變效應控制的組合 由永久荷載效應控制的組合 對于一般排架、框架結構，由于很難區(qū)分產生最大效應的可變荷載，可采用簡化規(guī)則，按下列兩種組合值中取最不利值確定： 由可變效應控制的組合,第五節(jié) 正常使用極限狀態(tài)計算,按正常使用極限狀態(tài)設計時考慮結構適用性和耐久性功能，計算的內容包括結構和構件的變形驗算、抗裂驗算和裂縫寬度驗算，設計時材料強度和荷載取值均應采用標準值。 一、驗算內容 對需要控制變形的構件，應進行變形驗算； 對不允許出現裂縫的構件，應進行混凝土拉應力驗算； 對允許出現裂縫的構件，應進行受力裂縫寬度驗算； 對有舒適度要求的樓蓋結構，應進行豎向自振頻率的驗算。