鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原理講義.ppt

第二章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原理,chp.2 design and calculation principles for reinforced concrete structures,結(jié)構(gòu)的功能要求,1. 安全性 safty 結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（一般為50年），應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時(shí)）等的作用。 在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即要求僅產(chǎn)生局部損壞，不應(yīng)發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。 如（mmu）,結(jié)構(gòu)的功能要求,2. 適用性 serviceability 結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動(dòng)（頻率、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度。 如（f f ） 3. 耐久性 durability 結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時(shí)間有過大的降低，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低使用壽命。 如（wmax wmax）,結(jié)構(gòu)的功能要求,功 能 要 求,在正常施工和正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種作用。,在正常使用時(shí)具有良好的工作性能。,在正常維護(hù)下有足夠的耐久性能。,在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即要求僅產(chǎn)生局部損壞而不致發(fā)生整體倒塌。,安全性,安全性,適用性,耐久性,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的：在一定的經(jīng)濟(jì)條件下，使結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)能滿足設(shè)計(jì)所預(yù)期的各種功能要求（安全性、適用性、耐久性，總稱為可靠性）。,結(jié)構(gòu)的可靠性,可靠性 reliability 安全性、適用性和耐久性的總稱 就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi)（設(shè)計(jì)工作壽命=50年），在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)），完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力。 結(jié)構(gòu)可靠性越高，建設(shè)造價(jià)投資越大。 如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡？ 設(shè)計(jì)方法要解決的問題。 可靠性如何計(jì)算？ 可靠性目標(biāo)是多大？ 可靠性量度,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展,容許應(yīng)力法,鋼筋砼結(jié)構(gòu)按彈性理論計(jì)算的應(yīng)力不大于規(guī)定的容許應(yīng)力。,破壞階段設(shè)計(jì)法,考慮材料塑性性能，按材料平均強(qiáng)度計(jì)算的承載力必須大于計(jì)算的最大荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。,極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,明確結(jié)構(gòu)按各個(gè)極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)。,概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的基礎(chǔ)上考慮結(jié)構(gòu)的可靠概率，按發(fā)展階段，該法可分為三個(gè)水準(zhǔn)。,結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài),極限狀態(tài)定義：整個(gè)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(jì)指定的某一功能要求，這個(gè) 特定的狀態(tài)稱之為該功能的極限狀態(tài)。,承載能力極限狀態(tài),（1）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分喪失穩(wěn)定； （2）結(jié)構(gòu)形成機(jī)動(dòng)體系喪失承載能力； （3）結(jié)構(gòu)發(fā)生滑移、上浮或傾覆； （4）構(gòu)件截面因材料強(qiáng)度不足而破壞； （5）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生過大的塑性變形而不適于繼續(xù)承載。,正常使用極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到影響正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)過大的變形，開裂或過寬的裂縫，鋼筋嚴(yán)重銹蝕，混凝土腐蝕、風(fēng)化、剝落等現(xiàn)象。,（1）產(chǎn)生過大的變形，影響正常使用或外觀； （2）產(chǎn)生過寬的裂縫，影響正常使用（滲水）或外觀；產(chǎn)生人們心理上不能接受的感覺；對(duì)耐久性也有一定的影響； （3）產(chǎn)生過大的振動(dòng)，影響正常使用。,結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài),安全性,適用性,耐久性,結(jié)構(gòu)的功能要求：,結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：,承載能力極限狀態(tài),正常使用極限狀態(tài),設(shè)計(jì),驗(yàn)算,結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)在施工和使用中的環(huán)境條件和影響，區(qū)分下列三種設(shè)計(jì)狀況：,持久狀況,短暫狀況,偶然狀況,在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的狀況,在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，而與設(shè)計(jì)使用年限相比持續(xù)時(shí)間很短的狀況,在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況,承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì),正常使用極限 狀態(tài)驗(yàn)算,作用與荷載效應(yīng),凡是施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束的原因，總稱為作用。,作 用,直接作用 （荷載）,間接作用,施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載,如混凝土收縮、溫度變化、基礎(chǔ)沉降、地震等。,荷載是作用，但作用未必是荷載。,從工程習(xí)慣和敘述簡(jiǎn)便起見，兩者不作區(qū)分，一律稱為荷載。,荷載的分類,永久荷載,可變荷載,偶然荷載,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其量值隨時(shí)間變化，且其變化與平均值相比不可忽略的作用。,如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、地基沉降、焊接等。,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用。,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其量值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用。,如樓面活荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、溫度變化等。,如爆炸力、撞擊力、罕遇的地震等。,（1）按隨時(shí)間的變異可分為三類：,荷載的分類,（2）按隨空間位置的變異可分為二類：,固定荷載,自由荷載,在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作用。其特點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的空間位置固定不變，但其量值可能具有隨機(jī)性。,在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可以任意分布的作用。,如房屋建筑樓面上位置固定的設(shè)備荷載、屋蓋上的水箱等。,如樓面的人員荷載、吊車荷載等。,荷載的分類,靜態(tài)荷載,動(dòng)態(tài)荷載,（3）按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)可分為二類：,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)的作用。,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不可忽略不計(jì)的作用。在結(jié)構(gòu)分析時(shí)一般均應(yīng)考慮其動(dòng)力效應(yīng)。,如結(jié)構(gòu)自重、住宅或辦公樓的樓面活荷載,如吊車荷載、地震作用、大型動(dòng)力設(shè)備的作用、高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載等。,作用效應(yīng)及作用效應(yīng)系數(shù),作用效應(yīng) s：各種作用作用在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，由此在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形（如軸力、剪力、彎矩以及撓度、轉(zhuǎn)角和裂縫等）。,荷載效應(yīng)系數(shù) c：?jiǎn)挝缓奢d的作用效應(yīng)。,簡(jiǎn)支梁在均布荷載q作用下，跨中彎矩的作用效應(yīng)為 ，作用效應(yīng)系數(shù)為 ；支座剪力的作用效應(yīng)為 ，作用效應(yīng)系數(shù)為 。,簡(jiǎn)支梁，跨中承受集中荷載p，跨中彎矩的作用效應(yīng)為 ，作用效應(yīng)系數(shù)為 ；支座剪力的作用效應(yīng)為 ，作用效應(yīng)系數(shù)為 。,結(jié)構(gòu)抗力,結(jié)構(gòu)抗力r：指整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)（即內(nèi)力和變形）的能力。,影響抗力的主要因素有：,材料性能的不確定性,幾何參數(shù)的不確定性,計(jì)算模式的不確定性,強(qiáng)度、變形模量等,構(gòu)件尺寸等,抗力計(jì)算所采用的基本假設(shè)和計(jì)算公式不夠精確等,結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)抗力,gb50068-2001規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。,作用,作用效應(yīng),結(jié)構(gòu)抗力,三者均為隨機(jī)變量,與時(shí)間有關(guān),為確定與時(shí)間有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)的取值而選用的時(shí)間參數(shù)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。,功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程式,z=r-s0,z=r-s=0,z=r-s0,結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài),結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài),按極限狀態(tài)方法設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，要求所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有一定的預(yù)定功能，這可用包括各有關(guān)變量在內(nèi)的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)來表達(dá)，即,極限狀態(tài)方程,當(dāng)功能函數(shù)中僅包括作用效應(yīng) s 和結(jié)構(gòu)抗力 r兩個(gè)基本變量時(shí)，可得,功能函數(shù),失效概率,由圖可見，在多數(shù)情況下，r大于s。但是，由于r和s的離散性，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，這種可能性的大小用概率來表示就是失效概率pf。,s和r的概率密度曲線,由于作用效應(yīng)s和結(jié)構(gòu)抗力r都是隨機(jī)變量或隨機(jī)過程，因此要絕對(duì)地保證z總是大于0是不可能的。,失效概率,失效概率：出現(xiàn)z=r-s0 的概率，用pf表示。,pf,f(z),z=r-s,ps=1-pf,0,當(dāng)結(jié)構(gòu)功能函數(shù)中僅有兩個(gè)獨(dú)立的隨機(jī)變量r和s，且都服從正態(tài)分布時(shí)，功能函數(shù)z的概率密度曲線如圖所示。,可靠性和可靠度的概念,結(jié)構(gòu)可靠性結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性的總稱。 結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定條件下，完成 預(yù)定功能的概率。 規(guī)定時(shí)間指設(shè)計(jì)使用年限；規(guī)定條件指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維護(hù)，不包括錯(cuò)誤設(shè)計(jì)、錯(cuò)誤施工和違反原來規(guī)定的使用情況。,結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。 注意1：結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)使用年限長(zhǎng)短有關(guān)。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度的時(shí)間基準(zhǔn)。 注意2：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限雖與結(jié)構(gòu)使用壽命有聯(lián)系，但不等同。當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計(jì)使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報(bào)廢，但其可靠度將逐漸降低。,可靠指標(biāo),令,則,由上式可見，b與pf具有數(shù)值上的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也具有與pf相對(duì)應(yīng)的物理意義。b越大，pf就越小，即結(jié)構(gòu)越可靠，故b稱為可靠指標(biāo)。,設(shè)s、r都服從正態(tài)分布，則z也服從正態(tài)分布。,曲線右移,曲線變陡,可靠度增大,可靠指標(biāo)與失效概率的對(duì)應(yīng)關(guān)系,b 與 pf 的對(duì)應(yīng)關(guān)系,目標(biāo)可靠指標(biāo),設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的、作為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)所應(yīng)達(dá)到的可靠指標(biāo)，稱為設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)，它是根據(jù)設(shè)計(jì)所要求達(dá)到的結(jié)構(gòu)可靠度而取定的，所以又稱為目標(biāo)可靠指標(biāo)。,設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)，理論上應(yīng)根據(jù)各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性、破壞性質(zhì)（延性、脆性）及失效后果，用優(yōu)化方法分析確定。限于目前統(tǒng)計(jì)資料不夠完備，并考慮到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的現(xiàn)實(shí)繼承性，一般采用“校準(zhǔn)法”確定。所謂“校準(zhǔn)法”，就是通過對(duì)原有規(guī)范可靠度的反演計(jì)算和綜合分析，確定以后設(shè)計(jì)時(shí)所采用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)。,：目標(biāo)可靠指標(biāo),目標(biāo)可靠指標(biāo),建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)將建筑物劃分為三個(gè)安全級(jí)別，規(guī)定了它們各自的承載能力極限狀態(tài)的目標(biāo)可靠指標(biāo),結(jié)構(gòu)的安全級(jí)別越高，bt越大 延性破壞的bt小于脆性破壞的bt 承載能力極限狀態(tài)的bt大于正常使用極限狀態(tài)的bt,荷載代表值和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,b的計(jì)算非常復(fù)雜，實(shí)際工作中不可能直接計(jì)算。 設(shè)計(jì)規(guī)范都采用了實(shí)用的設(shè)計(jì)表達(dá)式。在表達(dá)式中除了規(guī)定荷載和材料強(qiáng)度的取值外，還規(guī)定了若干個(gè)分項(xiàng)系數(shù)。設(shè)計(jì)人員不必直接計(jì)算可靠指標(biāo)值，而只要采用規(guī)范規(guī)定的各個(gè)分項(xiàng)系數(shù)按實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，則認(rèn)為設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)構(gòu)件所隱含的b值就可滿足要求。 在實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式中，首先要定出荷載的代表值和材料的強(qiáng)度值。,荷載代表值設(shè)計(jì)時(shí)使用的荷載量值。,荷載 標(biāo)準(zhǔn)值,荷載 組合值,荷載 準(zhǔn)永久值,荷載 頻遇值,荷載標(biāo)準(zhǔn)值,定義：荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)具有一定概率的最大荷載值,它是荷載的基本代表值。,荷載標(biāo)準(zhǔn)值的表示：,下標(biāo)k,如：,集中恒載,分布恒載,集中活載,分布活載,荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定：,對(duì)于具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律的荷載，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定具有一定保證率的統(tǒng)計(jì)特征值。,f,q,o,荷載q的概率分布曲線,?%,qk,對(duì)于沒有充分統(tǒng)計(jì)資料的荷載，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或理論公式確定荷載標(biāo)準(zhǔn)值。,荷載標(biāo)準(zhǔn)值,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 （gb50009-2001）摘錄,1.0.4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的作用包括直接作用(荷載)和間接作用(如地基變形、混凝土收縮、焊接變形、溫度變化或地震等引起的作用)。本規(guī)范僅對(duì)有關(guān)荷載作出規(guī)定。,4.1.1 民用建筑樓面均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值：,（1）住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院、托兒所、幼兒園、教室、實(shí)驗(yàn)室、會(huì)議室,2.0kn/m2,（2）食堂、餐廳、一般資料檔案室,2.5kn/m2,（4）商店、展覽廳、車站等,3.5kn/m2,（6）書庫(kù)、檔案庫(kù)廳、貯藏室,5.0kn/m2,2.1.21 基本雪壓 2.1.22 基本風(fēng)壓 雪荷載和風(fēng)荷載是取50年一遇的最大雪壓和最大風(fēng)壓作為標(biāo)準(zhǔn)值。,3.1.3 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)結(jié)構(gòu)自重，可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸與材料單位體積的自重計(jì)算確定。對(duì)于自重變異較大的材料和構(gòu)件(如現(xiàn)場(chǎng)制作的保溫材料、混凝土薄壁構(gòu)件等)，自重的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)的不利狀態(tài)，取上限值或下限值。,荷載組合值,當(dāng)有兩種或多種可變荷載作用在結(jié)構(gòu)上要同時(shí)考慮時(shí)，考慮到不可能都同時(shí)以其標(biāo)準(zhǔn)值作用在結(jié)構(gòu)上而對(duì)變荷載的折減。,除了一個(gè)主要可變荷載仍取其標(biāo)準(zhǔn)值外，其他可變荷載都在其標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上乘以小于1的組合系數(shù)。,組合系數(shù),組合值,水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，習(xí)慣上均不考慮可變荷載組合時(shí)的折減，即都取 =1.0。所以在水工設(shè)計(jì)規(guī)范中，就不存在“荷載組合值”這一術(shù)語(yǔ)。,荷載頻遇值,定義：可變荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)被超越的總時(shí)間僅為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一小部分的作用值，或在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其超越頻率為某一定規(guī)定頻率的作用值。,（t1+t2+t3+t4）/t=0.5,荷載的準(zhǔn)永久值,（t1+t2+t3+t4）/t0.1,荷載的頻遇值,頻遇值系數(shù),頻遇值,小于荷載標(biāo)準(zhǔn)值,荷載準(zhǔn)永久值,定義：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，可變荷載中基本上一直存在著的那一部分荷載。,變形大小和裂縫寬度與荷載作用時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，所以在按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，有些設(shè)計(jì)規(guī)范就規(guī)定了必須按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合及準(zhǔn)永久組合分別進(jìn)行驗(yàn)算。,過分細(xì)致地進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算沒有太大的工程實(shí)際意義，同時(shí)，由于水工荷載的復(fù)雜性和多樣性，現(xiàn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定不再進(jìn)行頻遇組合和準(zhǔn)永久組合驗(yàn)算。,因此，在水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，也就不存在“荷載頻遇值”、“荷載準(zhǔn)永久值”、“荷載效應(yīng)頻遇組合”、 “荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合”這類術(shù)語(yǔ)。,混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,f(f),f,o,5%,具有95%保證率,混凝土強(qiáng)度等級(jí)、軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值均按上式進(jìn)行計(jì)算。 計(jì)算軸心抗壓強(qiáng)度時(shí)，還應(yīng)乘以0.88；強(qiáng)度等級(jí)比較高的混凝土，其脆性破壞特征有所增長(zhǎng)，c45、c50、c55及c60等級(jí)的混凝土再分別乘以修正系數(shù)0.98、0.97、0.965及0.96。 計(jì)算軸心抗拉強(qiáng)度時(shí)，也應(yīng)乘以0.88；同樣考慮到較高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的脆性性質(zhì)，對(duì)c45以上等級(jí)混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值乘以修正系數(shù)。,鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,軟鋼采用鋼筋國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的屈服強(qiáng)度作為其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。國(guó)標(biāo)規(guī)定的屈服強(qiáng)度即鋼筋出廠檢驗(yàn)的廢品限值。 硬鋼取極限抗拉強(qiáng)度sb（廢品限值）作為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，但設(shè)計(jì)時(shí)取0.85sb作為條件屈服點(diǎn)。,根據(jù)國(guó)家規(guī)定，對(duì)于各級(jí)熱軋鋼筋，其廢品限值相當(dāng)于屈服強(qiáng)度平均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差。,具有97.73%保證率，高于95%保證率，偏于安全,水工規(guī)范的實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式,目前我國(guó)用于水利水電工程的水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范有兩個(gè)版本，一本是電力系統(tǒng)的dl/t5057-2009，一本是水利系統(tǒng)的sl191 -2008。 這兩本規(guī)范的大部分條文內(nèi)容是基本相同或僅稍有差異，但在實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式的表達(dá)方式上卻有著較大的不同。dl/t5057-2009規(guī)范完全繼承了dl/t5057-1996，采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則，用5個(gè)分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。sl191-2008規(guī)范則在規(guī)定的材料強(qiáng)度和荷載取值條件下，采用在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上以安全系數(shù)表達(dá)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。,分項(xiàng)系數(shù) （dl/t5057-2009 ）,dl/t5057-2009規(guī)范采用了5個(gè)分項(xiàng)系數(shù)，它們是結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)g0 、設(shè)計(jì)狀況系數(shù)y、結(jié)構(gòu)系數(shù)gd、荷載分項(xiàng)系數(shù)gg和gq、材料分項(xiàng)系數(shù)gc和gs。 1. 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)g0 建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全級(jí)別不同，所要求的目標(biāo)可靠指標(biāo)也不同。,分項(xiàng)系數(shù) （dl/t5057-2009 ）,2.設(shè)計(jì)狀況系數(shù)y 結(jié)構(gòu)在施工、安裝、運(yùn)行、檢修等不同階段可能出現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)體系、不同的荷載及不同的環(huán)境條件，可靠度水平要求不同。 持久狀況。在結(jié)構(gòu)運(yùn)行使用過程中，不僅出現(xiàn)且持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，一般與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為同一量級(jí)的設(shè)計(jì)狀況。 短暫狀況。在結(jié)構(gòu)施工（安裝）、檢修或使用過程中短暫出現(xiàn)的設(shè)計(jì)狀況。 偶然狀況。在結(jié)構(gòu)使用過程中，出現(xiàn)概率很小，持續(xù)時(shí)間很短的設(shè)計(jì)狀況。 對(duì)應(yīng)于持久狀況、短暫狀況、偶然狀況， y分別取為1.0、0.95及0.85,分項(xiàng)系數(shù) （dl/t5057-2009 ）,3. 荷載分項(xiàng)系數(shù)gg和gq 用來考慮荷載超過標(biāo)準(zhǔn)值的可能性，在水工建筑物設(shè)計(jì)中，它實(shí)質(zhì)上就是“超載系數(shù)”。 荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)后即為荷載設(shè)計(jì)值。 按水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范取用，其值大小主要依據(jù)荷載的變異程度大小。,分項(xiàng)系數(shù) （dl/t5057-2009 ）,分項(xiàng)系數(shù) （dl/t5057-2009 ）,4. 材料分項(xiàng)系數(shù)gc和gs 為了充分考慮材料強(qiáng)度的離散性及不可避免的施工誤差等因素帶來的使材料實(shí)際強(qiáng)度低于材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的可能，在承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，規(guī)定對(duì)混凝土與鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值還應(yīng)分別除以混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)gc和鋼筋材料分項(xiàng)系數(shù)gs。 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以分項(xiàng)系數(shù)后，得到材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，可直接查表選用，因此設(shè)計(jì)表達(dá)式中就不再出現(xiàn)材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及材料分項(xiàng)系數(shù)。,分項(xiàng)系數(shù) （dl/t5057-2009 ）,5. 結(jié)構(gòu)系數(shù)gd 用來考慮另四個(gè)分項(xiàng)系數(shù)沒能反映的其它對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度有影響的因素，如荷載效應(yīng)和抗力計(jì)算模式的不正確性和尚未被人們認(rèn)知和掌握的其它一些對(duì)可靠度有關(guān)的因素。 實(shí)質(zhì)上是4個(gè)分項(xiàng)系數(shù)以外保留下來的一個(gè)“小安全系數(shù)”。,承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式 （dl/t5057-2009 ）,1. 基本組合（持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況）,對(duì)承載能力極限狀態(tài)來說，它的荷載效應(yīng)s就是荷載在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上產(chǎn)生的內(nèi)力，也就是構(gòu)件截面上承受的彎矩、軸力、剪力或扭矩等，記為md、nd、vd、td。,結(jié)構(gòu)抗力r就是構(gòu)件截面的極限承載力。具體對(duì)于某一截面，就是截面的極限彎矩值mu、極限軸力值nu、極限剪力值vu或極限扭矩值tu等。,承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式 （dl/t5057-2009 ）,2. 偶然組合（偶然設(shè)計(jì)狀況）,承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式與基本組合相同；,表達(dá)式中的設(shè)計(jì)狀況系數(shù)y =0.85；,偶然荷載的分項(xiàng)系數(shù)取為1.0；,參與組合的某些可變荷載，可根據(jù)各類水工建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定作適當(dāng)折減，如風(fēng)荷載等。,正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式 （dl/t5057-2009 ）,正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的可靠度要求較低，一般要求b=1.02.0。 材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值，即材料分項(xiàng)系數(shù)取為1.0。 荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值，即荷載分項(xiàng)系數(shù)gg及gq取為1.0。 結(jié)構(gòu)系數(shù)gd及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)y也均取為1.0。 對(duì)于持久設(shè)計(jì)狀況，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行驗(yàn)算； 對(duì)于短暫狀況，可根據(jù)具體情況決定是否需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算； 對(duì)于偶然設(shè)計(jì)狀況，則可不進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算。,正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式 （dl/t5057-2009 ）,g0sk(gk，qk，fk，ak)c c 結(jié)構(gòu)的功能限值（裂縫寬度或撓度）； sk 荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值； fk 材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值； ak 結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何尺寸的標(biāo)準(zhǔn)值。,確定安全系數(shù)的原則（sl191-2008）,sl191-2008規(guī)范也是在規(guī)定的材料強(qiáng)度和荷載取值條件下，采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上，將幾個(gè)系數(shù)合并為一個(gè)安全系數(shù)，采用單一安全系數(shù)表達(dá)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 確定安全系數(shù)的原則： （1）不再突出和強(qiáng)調(diào)“概率”； （2）仍以多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)作為分析基礎(chǔ)； （3）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的取值與dl/t5057-2009規(guī)范完全相同； （4）不采用dl5077-1997對(duì)荷載分項(xiàng)系數(shù)的規(guī)定；,確定安全系數(shù)的原則（sl191-2008）,永久荷載,自重、設(shè)備等（gk1）,土壓力、淤沙壓力及圍巖壓力等（gk2）,變異性小,誤差較大,gg1=1.05,gg2=1.2,可變荷載,一般可變荷載（qk1）,可控制的可變荷載（gk2）,變異性大,大小可控,gq1=1.2,gq2=1.1,s=gg1sg1k+gg2sg2k+gq1sq1k+gq2sq2k,對(duì)大多數(shù)荷載，兩本規(guī)范荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值是相同的，某些荷載，如雪荷載與風(fēng)荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)會(huì)有差別。,確定安全系數(shù)的原則（sl191-2008）,（5） k=gdg0y （6）gd、g0、y的取值： gd的取值與電口規(guī)范相同，鋼砼、預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)均為1.2； 對(duì)應(yīng)安全級(jí)別1、2、3級(jí)， g0分別為1.1、1.0和0.95； 持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況下y 1.0，偶然設(shè)計(jì)狀況下y 0.85；,承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式 （sl191-2008 ）,1. 基本組合（持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況）,對(duì)承載能力極限狀態(tài)來說，它的荷載效應(yīng)為ms、ns、vs、ts。,結(jié)構(gòu)抗力mu、nu、vu或tu與電口規(guī)范相同。,2. 偶然組合（偶然設(shè)計(jì)狀況）,正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式 （sl191-2008 ）,s (gk，qk，fk，ak)c 與電口規(guī)范相比，取消了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)g0。,一水工泵房（3級(jí)建筑物），有一矩形截面簡(jiǎn)支屋面大梁，梁寬b=200mm；梁高h(yuǎn)=500mm；計(jì)算跨度l0=5.4m。承受屋面?zhèn)鱽淼奈菝孀灾貥?biāo)準(zhǔn)值8.84kn/m及屋面?zhèn)鱽淼难┖奢d標(biāo)準(zhǔn)值2.50kn/m。算出該梁跨中截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值與彎矩設(shè)計(jì)值。,1. 按dl/t5057-2009計(jì)算,（1）荷