混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第三章

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握極限狀態(tài)的基本概念；掌握極限狀態(tài)的基本概念；了解結(jié)構(gòu)可靠度的基本原理；了解結(jié)構(gòu)可靠度的基本原理；熟悉近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法熟悉近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 一、作用的概念：一、作用的概念： 使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力內(nèi)力或或變形變形的原因，分的原因，分直接作用直接作用和和 間接作用間接作用兩種。兩種。 直接作用直接作用：是指施加在結(jié)構(gòu)上的：是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力集中力或或分布力分布力， 即即荷載荷載。 間接作用間接作用：是指引起結(jié)構(gòu)：是指引起結(jié)構(gòu)外加變形外加變形或或約束變形約束變形的原的原

2、因（混凝土收縮、溫度變化、基礎(chǔ)差異因（混凝土收縮、溫度變化、基礎(chǔ)差異 沉降、地震等）。沉降、地震等）。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 在在結(jié)構(gòu)使用期間，結(jié)構(gòu)使用期間，其量值不隨時(shí)間變化，或其其量值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用。變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用。結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、地基沉降等。結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、地基沉降等。在在結(jié)構(gòu)使用期間，結(jié)構(gòu)使用期間，其量值隨時(shí)間變化，且其變其量值隨時(shí)間變化，且其變化與平均值相比不可忽略的作用?；c平均值相比不可忽略的作用。樓面活荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、樓面活荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、汽車荷載汽車荷載、溫度

3、變化等。溫度變化等。在在結(jié)構(gòu)使用期間結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用。值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用。爆炸力、撞擊力、罕遇的地震等。爆炸力、撞擊力、罕遇的地震等。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作用。其特點(diǎn)是在在結(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。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。如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。房屋建筑樓面上位置固定的設(shè)備荷載、屋蓋上的水箱等。在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可以任意分布的作用。在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可以任意

4、分布的作用。如如樓面的人員荷載、吊車荷載等。樓面的人員荷載、吊車荷載等。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法使結(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)生的加速度可以忽略不計(jì)的作用。如如結(jié)構(gòu)自重、住宅或辦公樓的樓面活荷載。結(jié)構(gòu)自重、住宅或辦公樓的樓面活荷載。使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不可忽略不計(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)。在結(jié)構(gòu)分析時(shí)一般均應(yīng)考慮其動(dòng)力效應(yīng)。如如吊車荷載、地震作用、大型動(dòng)力設(shè)備的作用、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。高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載等。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.

5、1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 上述各種作用作用在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，由此在結(jié)構(gòu)內(nèi)上述各種作用作用在結(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）稱為裂縫等）稱為作用效應(yīng)作用效應(yīng)。 作用效應(yīng)取決于作用的方式及結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的幾何尺寸、作用效應(yīng)取決于作用的方式及結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的幾何尺寸、支承條件。支承條件。簡(jiǎn)支梁在跨中集中荷載作用下跨中彎矩簡(jiǎn)支梁在跨中集中荷載作用下跨中彎矩lPM41 例：例：簡(jiǎn)支梁在均布荷載作用下跨中彎矩簡(jiǎn)支梁在均布荷載作用下跨中彎矩qlM281作用效應(yīng)作用效應(yīng)S

6、= cQC-荷載效應(yīng)系數(shù)荷載效應(yīng)系數(shù);Q荷載荷載3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 作用與作用效應(yīng)具有隨機(jī)性，均為作用與作用效應(yīng)具有隨機(jī)性，均為隨機(jī)變量隨機(jī)變量或隨機(jī)過程?；螂S機(jī)過程。3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法作用效應(yīng)作用效應(yīng)S S的不確定性主要由下列因素引起：的不確定性主要由下列因素引起：1 1、荷載（或作用）本身的變異性；、荷載（或作用）本身的變異性；2 2、內(nèi)力計(jì)算假定與結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況間的差異。、內(nèi)力計(jì)算假定與結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況間的差異。 三、結(jié)構(gòu)抗力三、結(jié)構(gòu)抗力(resistance)(resistance) 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力是指整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受

7、作用效應(yīng)（即內(nèi)力是指整個(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。和變形）的能力。影響抗力的主要因素影響抗力的主要因素有：有：1 1、材料性能的不確定性、材料性能的不確定性強(qiáng)度、變形模量等強(qiáng)度、變形模量等2 2、幾何參數(shù)的不確定性、幾何參數(shù)的不確定性構(gòu)件尺寸等構(gòu)件尺寸等3 3、計(jì)算模式的不確定性、計(jì)算模式的不確定性抗力計(jì)算所采用的基本假抗力計(jì)算所采用的基本假設(shè)和計(jì)算公式不夠精確等設(shè)和計(jì)算公式不夠精確等3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 結(jié)構(gòu)抗力具有隨機(jī)性，也是一個(gè)結(jié)構(gòu)抗力具有隨機(jī)性，也是一個(gè)隨機(jī)變量。隨機(jī)變量。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠

8、度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)的功能 Functions of Structure 安全性安全性 （Safety） 結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（一般為結(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、年），應(yīng)能承受在正常施工、 正正 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）、約束變形等的作用；不均勻沉降）、約束變形等的作用； 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可保持足夠的承載力；發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可保持足夠的承載力； 在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持整體穩(wěn)在偶然事件（如地

9、震、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持整體穩(wěn) 定性，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。定性，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。 適用性適用性 （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)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。生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度。 耐久性耐久性 （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。即在結(jié)

10、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（各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和），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)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。喪失安全性和適用性，降低使用壽命。 第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法適用性適用性耐久性耐久性安全性安全性第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 結(jié)構(gòu)可靠性結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間規(guī)定的

11、時(shí)間內(nèi)，在內(nèi)，在規(guī)定的條件規(guī)定的條件下，下，完成預(yù)定功能的能力。完成預(yù)定功能的能力。規(guī)定的時(shí)間規(guī)定的時(shí)間是指設(shè)計(jì)使用年限。是指設(shè)計(jì)使用年限。規(guī)定的條件規(guī)定的條件是指正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的條件。是指正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的條件。 結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)可靠度就是結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件就是結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的下，完成預(yù)定功能的概率概率。結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率概率度量。度量。3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 1 1、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)

12、或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件不需進(jìn)行大修不需進(jìn)行大修即可按其即可按其預(yù)定目的預(yù)定目的使用的時(shí)期。使用的時(shí)期。類別類別設(shè)計(jì)使用年設(shè)計(jì)使用年限（年）限（年）示例示例15臨時(shí)性結(jié)構(gòu)臨時(shí)性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑物紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑物 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限分類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限分類3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2 2、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：指為確定指為確定可變作用可變作用及及與時(shí)間有關(guān)的材與時(shí)間有關(guān)的材料性能料性能等取值而選用的等取值而選用的時(shí)間參數(shù)時(shí)間參數(shù)。 建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50

13、年。年。 橋梁結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年。年。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法3 3、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限不同于不同于實(shí)際壽命實(shí)際壽命或或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。到了設(shè)計(jì)使用年限并不等于結(jié)構(gòu)失效！到了設(shè)計(jì)使用年限并不等于結(jié)構(gòu)失效！只是可靠度降低！只是可靠度降低！ 結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果，即危及人根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果，即危及人的生命、造成的經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等的嚴(yán)重程度確定。的生命、造成的經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等的嚴(yán)重程度確定。安全等級(jí)安全等級(jí)破壞后果破壞后果建筑物類型建筑物類型一級(jí)一

14、級(jí)很嚴(yán)重很嚴(yán)重重要的房屋重要的房屋二級(jí)二級(jí)嚴(yán)嚴(yán) 重重一般的房屋一般的房屋三級(jí)三級(jí)不嚴(yán)重不嚴(yán)重次要的房屋次要的房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) 建筑物中各類建筑物中各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí)宜與宜與整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全等整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)級(jí)相同相同，但，但允許允許對(duì)部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)其重要程度和綜合效益進(jìn)對(duì)部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)其重要程度和綜合效益進(jìn)行適當(dāng)?shù)男羞m當(dāng)?shù)恼{(diào)整。調(diào)整。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法1 1、容許應(yīng)力法、容許應(yīng)力法：最早的計(jì)算理論，沿用彈性理論假設(shè)。：最早的計(jì)算理論，沿用彈性理論假設(shè)。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠

15、度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能不是彈性的；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能不是彈性的； 結(jié)構(gòu)中一點(diǎn)達(dá)到容許應(yīng)力，結(jié)構(gòu)即認(rèn)為失效；結(jié)構(gòu)中一點(diǎn)達(dá)到容許應(yīng)力，結(jié)構(gòu)即認(rèn)為失效； 沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求；沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求； 安全系數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，缺乏科學(xué)依據(jù)。安全系數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，缺乏科學(xué)依據(jù)。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2 2、破壞階段法、破壞階段法： 整個(gè)截面達(dá)到極限承載力才認(rèn)為失效，考慮了材料塑性整個(gè)截面達(dá)到極限承載力才認(rèn)為失效，考慮了材料塑性和強(qiáng)度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接由試驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)件的和強(qiáng)度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接由試驗(yàn)驗(yàn)

16、證，構(gòu)件的總安全度較為明確。總安全度較為明確。與容許應(yīng)力法的主要區(qū)別是在考慮材料塑性性能。與容許應(yīng)力法的主要區(qū)別是在考慮材料塑性性能。但安全系數(shù)但安全系數(shù)K仍然憑經(jīng)驗(yàn)確定，仍然憑經(jīng)驗(yàn)確定，沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求的問題。沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求的問題。3 3、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 除要求對(duì)承載力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還包括的撓度和裂除要求對(duì)承載力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還包括的撓度和裂縫寬度（適用性）的極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)。縫寬度（適用性）的極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)。 對(duì)于承載力極限狀態(tài)，針對(duì)荷載、材料的不同變異性，不對(duì)于承載力極限狀

17、態(tài)，針對(duì)荷載、材料的不同變異性，不再采用單一的安全系數(shù)，而采用的多系數(shù)表達(dá)。再采用單一的安全系數(shù)，而采用的多系數(shù)表達(dá)。 明確規(guī)定結(jié)構(gòu)按三種極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)明確規(guī)定結(jié)構(gòu)按三種極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的重大發(fā)展。理論的重大發(fā)展。4 4、 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.1 結(jié)構(gòu)可靠度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 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)。階段，該法可分為三個(gè)水準(zhǔn)。水準(zhǔn)水準(zhǔn)：半概率法：半概率法水準(zhǔn)水準(zhǔn)：近似概率法（目前：近似概率法（目前規(guī)范采用）規(guī)

18、范采用）水準(zhǔn)水準(zhǔn)：全概率法：全概率法 由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的不確定性，因此無論如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，都由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的不確定性，因此無論如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，都會(huì)有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。會(huì)有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。 為了為了科學(xué)定量科學(xué)定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。比較合理的。1 1、荷載的統(tǒng)計(jì)特性、荷載的統(tǒng)計(jì)特性(statistical characteristic of a load) 永久荷載永久荷載 正態(tài)分布。正態(tài)分布?？勺兒奢d可變荷載 可變荷載隨時(shí)間的變異可統(tǒng)一用隨機(jī)過可變荷載隨時(shí)間的變異可統(tǒng)一用隨機(jī)過程來

19、描述。對(duì)可變荷載隨機(jī)過程的樣本程來描述。對(duì)可變荷載隨機(jī)過程的樣本函數(shù)處理后可得到可變荷載在任意時(shí)點(diǎn)函數(shù)處理后可得到可變荷載在任意時(shí)點(diǎn)的概率分布和在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的最大值的概率分布和在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的最大值的概率分布。的概率分布。 極值極值型分布。型分布。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.2荷載和材料強(qiáng)度的取值正態(tài)分布概率密度曲線正態(tài)分布概率密度曲線由概率論可知，頻率密度的積分為概率。由由概率論可知，頻率密度的積分為概率。由于各頻率之和等于于各頻率之和等于1，即圖中正態(tài)曲線與橫坐，即圖中正態(tài)曲線與橫坐標(biāo)包圍的面積等于標(biāo)包圍的面積等于1，即：，即：1)( dxxfP1 1）平均值平均值: :它它表示

20、隨機(jī)變量取值的集中位置。平均值愈大，則分布曲線的它它表示隨機(jī)變量取值的集中位置。平均值愈大，則分布曲線的高峰點(diǎn)離開縱坐標(biāo)軸的水平距離愈遠(yuǎn)。高峰點(diǎn)離開縱坐標(biāo)軸的水平距離愈遠(yuǎn)。2 2）標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差: :它表示隨機(jī)變量的離散程度。標(biāo)準(zhǔn)差愈大時(shí)，分布曲線愈扁平，它表示隨機(jī)變量的離散程度。標(biāo)準(zhǔn)差愈大時(shí)，分布曲線愈扁平，說明變量分布的離散性愈大。說明變量分布的離散性愈大。3 3）變異系數(shù)變異系數(shù): :它表示隨機(jī)變量取值的相對(duì)離散程度。它表示隨機(jī)變量取值的相對(duì)離散程度。mx變異系數(shù)：1)(:121nxxnxxniimniim標(biāo)準(zhǔn)差平均值2 2、荷載標(biāo)準(zhǔn)值、荷載標(biāo)準(zhǔn)值(characteristic value

21、 of a load) 荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值是建筑結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載基本是建筑結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載基本代表值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值可由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期最大荷載概率分布的某一代表值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值可由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期最大荷載概率分布的某一分位值確定，若為正態(tài)分布，則如圖中的分位值確定，若為正態(tài)分布，則如圖中的 。kP荷載標(biāo)準(zhǔn)值的概率含義荷載標(biāo)準(zhǔn)值的概率含義永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值按結(jié)按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的尺寸和材料容構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的尺寸和材料容重平均值確定。重平均值確定。可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值變異變異性較大，分情況考慮。性較大，分情況考慮。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，各類可變荷載標(biāo)

22、準(zhǔn)值及各種材料容重可由在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，各類可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值及各種材料容重可由荷荷載規(guī)范載規(guī)范查取。查取。3 3、材料強(qiáng)度的變異性及統(tǒng)計(jì)特性、材料強(qiáng)度的變異性及統(tǒng)計(jì)特性 材料強(qiáng)度的變異性材料強(qiáng)度的變異性主要是指材質(zhì)以及工藝、加載、尺寸等主要是指材質(zhì)以及工藝、加載、尺寸等因素引起的材料強(qiáng)度的不確定性。因素引起的材料強(qiáng)度的不確定性。鋼筋強(qiáng)度鋼筋強(qiáng)度正態(tài)分布正態(tài)分布混凝土強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度正態(tài)分布正態(tài)分布第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.2荷載和材料強(qiáng)度的取值 4 4、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 鋼筋和混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋和混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)采

23、用的材料強(qiáng)度基本代表值。材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)符設(shè)計(jì)時(shí)采用的材料強(qiáng)度基本代表值。材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)符合規(guī)定質(zhì)量的材料強(qiáng)度的概率分布的某一分位值確定。合規(guī)定質(zhì)量的材料強(qiáng)度的概率分布的某一分位值確定。 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的概率含義材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的概率含義 鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值具有不小于具有不小于95%95%保證率的強(qiáng)度值。保證率的強(qiáng)度值。 混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值具有具有95%95%保證率的強(qiáng)度值。保證率的強(qiáng)度值。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.2荷載和材料強(qiáng)度的取值對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，如何設(shè)計(jì)的安全呢？對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，如何設(shè)計(jì)的安全呢？荷載取值越大荷載取值越大，內(nèi)力值就越大，

24、構(gòu)件截面尺寸也愈大，內(nèi)力值就越大，構(gòu)件截面尺寸也愈大，結(jié)構(gòu)愈安全；結(jié)構(gòu)愈安全；材料強(qiáng)度取值越低材料強(qiáng)度取值越低，結(jié)構(gòu)所需截面越大，結(jié)構(gòu)所需截面越大，結(jié)構(gòu)愈安全。結(jié)構(gòu)愈安全。)645. 11 (645. 1mmkfff)645. 11 (645. 1mmkSSS荷載標(biāo)準(zhǔn)值：荷載標(biāo)準(zhǔn)值：材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：Sm Sm+1.645fm-1.645 fm第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.3.1 3.3.1 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠可靠”的或的或“有效有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為的。反之，則結(jié)構(gòu)為

25、“不可靠不可靠”或或“失效失效”。區(qū)分結(jié)構(gòu)區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠可靠”與與“失效失效”的臨界工作狀態(tài)稱為的臨界工作狀態(tài)稱為“極限狀極限狀態(tài)態(tài)”。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的可靠、失效和極限狀態(tài)概念鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的可靠、失效和極限狀態(tài)概念第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 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)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)規(guī)定的某一功能要求，計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。 承載能力承載能力極限狀態(tài)與極限狀態(tài)與正常使用正常使用極限狀態(tài)。極限狀態(tài)。鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的可靠、失效和極限狀態(tài)

26、概念鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的可靠、失效和極限狀態(tài)概念承載能力極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大達(dá)到最大承載力、出現(xiàn)疲勞破壞承載力、出現(xiàn)疲勞破壞、發(fā)生、發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形或因結(jié)構(gòu)局不適于繼續(xù)承載的變形或因結(jié)構(gòu)局部破壞而引發(fā)的連續(xù)倒塌部破壞而引發(fā)的連續(xù)倒塌。-安全性安全性。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡剛體失去平衡。結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)度而破壞（結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)度而破壞（包括疲勞破壞包括疲勞破壞）或因）或因過度變形而不適于繼續(xù)承載。過度變形而不適于繼續(xù)承載。 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系（

27、超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸）。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系（超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸）。 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細(xì)長(zhǎng)受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn)）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細(xì)長(zhǎng)受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn)）。 地基喪失承載能力而破壞。地基喪失承載能力而破壞。 結(jié)構(gòu)因局部破壞而發(fā)生連續(xù)倒塌。結(jié)構(gòu)因局部破壞而發(fā)生連續(xù)倒塌。3.3 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或影響正常使用或耐久性能的局部損壞耐久性能的局部損壞（包括裂縫、鋼筋（包括裂縫、鋼筋銹蝕、漏水等）；銹蝕、漏水等）； 影響正常使用的振動(dòng)；影響正常使用的振動(dòng)； 影響正常使用的其他特定狀態(tài)。影響正常使用的其他

28、特定狀態(tài)。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用正常使用或或耐久性能耐久性能的的某種規(guī)定狀態(tài)某種規(guī)定狀態(tài)。對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)的。對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性適應(yīng)性和耐久性和耐久性。3.3 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.3 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法1 1、持久狀況：、持久狀況：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)使用過程中一定出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的狀況。2 2、短暫狀況：、短暫狀況：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)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。

29、使用年限相比持續(xù)時(shí)間很短的狀況。3 3、偶然狀況：、偶然狀況：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。狀況。4 4、地震狀況：、地震狀況：結(jié)構(gòu)使用過程中遭受地震作用時(shí)的狀況。結(jié)構(gòu)使用過程中遭受地震作用時(shí)的狀況。均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)；對(duì)偶然狀況對(duì)偶然狀況，允許主要承重，允許主要承重結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件而局部破壞，但其剩余部分具有結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件而局部破壞，但其剩余部分具有在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌的可靠度；在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌的可靠度；對(duì)持久狀況對(duì)持久狀況，應(yīng)進(jìn)行，應(yīng)進(jìn)行正常使用極

30、限狀態(tài)設(shè)計(jì)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)；對(duì)短暫狀況和地對(duì)短暫狀況和地震狀況震狀況，可根據(jù)需要進(jìn)行；，可根據(jù)需要進(jìn)行；對(duì)偶然狀況對(duì)偶然狀況，可不進(jìn)行。，可不進(jìn)行。3.3.23.3.2結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 Z 0 可靠可靠 Z = 0 極限狀態(tài)極限狀態(tài)Z S。但在但在重疊區(qū)重疊區(qū)（陰影段內(nèi)）仍（陰影段內(nèi)）仍有可能有可能出現(xiàn)出現(xiàn)RS是不可能的是不可能的。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.3 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法fp第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 f(Z)zzPfZ = R - S3.3 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法0( )spf Z dZ1sfpp

31、0)(dZZfpf安全的概念是相對(duì)的，所謂安全的概念是相對(duì)的，所謂“安全安全”只是失效概率相對(duì)較小只是失效概率相對(duì)較小而已，失效概率不可能為零，故不存在絕對(duì)安全的結(jié)構(gòu)。通而已，失效概率不可能為零，故不存在絕對(duì)安全的結(jié)構(gòu)。通過設(shè)計(jì)過設(shè)計(jì)把失效概率控制在某一個(gè)可以接受的限制以下就可以把失效概率控制在某一個(gè)可以接受的限制以下就可以。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.3 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。當(dāng)失效概率失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。當(dāng)失效概率P Pf f小于某小于某個(gè)值時(shí)，即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的，即個(gè)值時(shí)，即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的，即P Pf fPPf f 。該失

32、效。該失效概率限值稱為概率限值稱為允許失效概率允許失效概率PPf f 。一般工業(yè)與民用建筑的允許失效概率：一般工業(yè)與民用建筑的允許失效概率：延性破壞的結(jié)構(gòu)延性破壞的結(jié)構(gòu) PPf f=6.9=6.91010-4-4 脆性破壞的結(jié)構(gòu)脆性破壞的結(jié)構(gòu) PPf f=1.1=1.11010-4-4失效概率失效概率P Pf f來度量結(jié)構(gòu)的可靠性具有明確的意義，但計(jì)算繁來度量結(jié)構(gòu)的可靠性具有明確的意義，但計(jì)算繁瑣，可以利用瑣，可以利用可靠度指標(biāo)可靠度指標(biāo)代替失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠代替失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠性。性。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 f(Z)zzPfZ = R - S3.3 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法0

33、f(0)( )ZZpP Zf Z dZ失效概率失效概率P Pf f與與可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系：有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系：值愈大，失效概率值愈大，失效概率P Pf f值就愈??；值就愈小；值愈小，失效概率值愈小，失效概率P Pf f值就愈大。值就愈大。22RSZZRS令f()ZZp第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 破破 壞壞 類類 型型安安 全全 等等 級(jí)級(jí)一一 級(jí)級(jí)二二 級(jí)級(jí)三三 級(jí)級(jí)延延 性性 破破 壞壞3.73.22.7脆脆 性性 破破 壞壞4.23.73.23.3 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 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

34、可靠指標(biāo)，稱為的可靠指標(biāo)，稱為設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)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，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，所以又稱為結(jié)構(gòu)可靠度而取定的，所以又稱為目標(biāo)可靠指標(biāo)目標(biāo)可靠指標(biāo)。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.3 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法由于經(jīng)濟(jì)及歷史原因，我國(guó)建筑工程的可靠度水平在世界范圍由于經(jīng)濟(jì)及歷史原因，我國(guó)建筑工程的可靠度水平在世界范圍內(nèi)是比較低的。表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面為：內(nèi)是比較低的。表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面為：荷載標(biāo)準(zhǔn)值偏低；荷載標(biāo)準(zhǔn)值偏低；荷載分項(xiàng)系數(shù)較小；材料分項(xiàng)系數(shù)偏低，因此材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度偏荷載分項(xiàng)系數(shù)較??；材料分項(xiàng)系數(shù)偏低，因此材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度偏高；高；設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造措施普遍

35、比國(guó)外安全儲(chǔ)備少，尤其是最設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造措施普遍比國(guó)外安全儲(chǔ)備少，尤其是最小配筋率，取值明顯低于其他國(guó)家規(guī)范的規(guī)定。小配筋率，取值明顯低于其他國(guó)家規(guī)范的規(guī)定。進(jìn)入進(jìn)入21世紀(jì)以后，我國(guó)國(guó)情有了很大變化，提高結(jié)構(gòu)的安全度世紀(jì)以后，我國(guó)國(guó)情有了很大變化，提高結(jié)構(gòu)的安全度利國(guó)利民，體現(xiàn)利國(guó)利民，體現(xiàn)“以人為本以人為本”的設(shè)計(jì)原則。的設(shè)計(jì)原則。措施：措施：如適當(dāng)提高材料分項(xiàng)系數(shù)，從而降低設(shè)計(jì)強(qiáng)度取值；全如適當(dāng)提高材料分項(xiàng)系數(shù)，從而降低設(shè)計(jì)強(qiáng)度取值；全面提高了最小配筋率的取值。面提高了最小配筋率的取值。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件，

36、已知其荷載鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件，已知其荷載效應(yīng)效應(yīng)( (即軸心拉力即軸心拉力) )服從正態(tài)分布，平均值為服從正態(tài)分布，平均值為38kN38kN，均方差為均方差為4kN4kN；結(jié)構(gòu)抗力也服從正態(tài)分布，且平均值；結(jié)構(gòu)抗力也服從正態(tài)分布，且平均值為為60kN60kN，均方差為，均方差為5kN5kN。試求其可靠指標(biāo)值。試求其可靠指標(biāo)值。222260383.4454RSZZRSSk f (S)，f (R)S，RRk結(jié)構(gòu)抗力越大，即結(jié)構(gòu)抗力概率分布函數(shù)右移，失效概率越小結(jié)構(gòu)抗力越大，即結(jié)構(gòu)抗力概率分布函數(shù)右移，失效概率越小結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力作用效應(yīng)作用效應(yīng)可靠度理論方法計(jì)算過程復(fù)雜，應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中存在困

37、難?？煽慷壤碚摲椒ㄓ?jì)算過程復(fù)雜，應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中存在困難。規(guī)范規(guī)范以以可靠度理論作為設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，采用一些分項(xiàng)系數(shù)代替可靠指標(biāo)，由此可靠度理論作為設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，采用一些分項(xiàng)系數(shù)代替可靠指標(biāo)，由此得到與可靠度理論（概率理論）相當(dāng)?shù)膶?shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。得到與可靠度理論（概率理論）相當(dāng)?shù)膶?shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 Sk f (S)，f (R)S，RRk第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式Sk f (S)，f (R)S，RRk第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)計(jì)算點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算點(diǎn)S*=R*Pf = PfS

38、k f (S)，f (R)S，RRk當(dāng)結(jié)構(gòu)抗力達(dá)到一定值時(shí)，失效概率等于當(dāng)結(jié)構(gòu)抗力達(dá)到一定值時(shí)，失效概率等于允許失效概率，即允許失效概率，即PfPf，此時(shí)取作用效，此時(shí)取作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力概率分布曲線的交點(diǎn)為設(shè)計(jì)應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力概率分布曲線的交點(diǎn)為設(shè)計(jì)計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算點(diǎn)。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 對(duì)持久狀況、短暫狀況和地震狀況對(duì)持久狀況、短暫狀況和地震狀況，承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：，承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：0SRcsk(,)/RdRR ff a0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；R結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值；( )R 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力函數(shù)；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力函數(shù)；cs,f

39、f混凝土、鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；混凝土、鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值；幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值；ka荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值。荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值。S第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式Rd結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力模型不定性系數(shù)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力模型不定性系數(shù)。 對(duì)偶然狀況對(duì)偶然狀況：ckskk(,)/RdRR ffacksk,ff混凝土、鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；混凝土、鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 安全等級(jí)或使用年限安全等級(jí)或使用年限1.11.00.93.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式地震設(shè)計(jì)狀況下地震設(shè)計(jì)狀況下， 0 0=1.0=1.0偶然設(shè)計(jì)狀況下，偶然設(shè)計(jì)狀況下， 0 01.01

40、.0第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 1112nGGKppQLQ KQiCiLiQikiSSSSS 基本組合基本組合-由由可變荷載效應(yīng)控制可變荷載效應(yīng)控制1nGGKppLQiCiQikiSSSS 基本組合基本組合-由由永久荷載效應(yīng)控制永久荷載效應(yīng)控制3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式取上述兩式計(jì)算結(jié)果中的最不利值（較大值）取上述兩式計(jì)算結(jié)果中的最不利值（較大值）第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 偶然組合偶然組合: : 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)永久荷載、可變荷載承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)永久荷載、可變荷載和一個(gè)偶然荷載的組合，以及偶然事件發(fā)生后受損和一個(gè)偶然荷載的組合，以及偶然事件發(fā)生后受損結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性驗(yàn)算時(shí)永

41、久荷載與可變荷載的組合。結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性驗(yàn)算時(shí)永久荷載與可變荷載的組合。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 荷載調(diào)整系數(shù)荷載調(diào)整系數(shù)1.11.00.9 分項(xiàng)系數(shù)分項(xiàng)系數(shù)荷載規(guī)范荷載規(guī)范GB50009-2012取值取值永久荷載分項(xiàng)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)系數(shù) G對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)：對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)：1.20（可變荷載效應(yīng)組合控制）（可變荷載效應(yīng)組合控制） 1.35（永久荷載效應(yīng)組合控制）（永久荷載效應(yīng)組合控制）對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)：對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)：1.0（一般情況）（一般情況） 0.9（傾覆、滑移或漂浮驗(yàn)算）（傾覆、滑移或漂浮驗(yàn)算）可變荷載分項(xiàng)可變荷載分項(xiàng)系數(shù)系數(shù) Q1.40（一般情況）（一般情況）1

42、.30(qk4kN/m2工業(yè)房屋樓面活荷載工業(yè)房屋樓面活荷載)可變荷載組合可變荷載組合值系數(shù)值系數(shù) c0.7(屋面活荷載、雪荷載以及除書庫(kù)、檔案庫(kù)、通風(fēng)屋面活荷載、雪荷載以及除書庫(kù)、檔案庫(kù)、通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房外的民用建筑樓面活荷載機(jī)房、電梯機(jī)房外的民用建筑樓面活荷載)0.9(屋面積灰荷載以及民用建筑中的書庫(kù)、檔案庫(kù)、屋面積灰荷載以及民用建筑中的書庫(kù)、檔案庫(kù)、通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房的樓面活荷載通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房的樓面活荷載)其它情況查荷載規(guī)范其它情況查荷載規(guī)范GB50009-2012第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)值等于材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)值等于材料強(qiáng)度標(biāo)

43、準(zhǔn)值除以材料分項(xiàng)系數(shù)。cckcffskssff荷載設(shè)計(jì)值荷載設(shè)計(jì)值(Design value)(Design value)設(shè)計(jì)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值分項(xiàng)系數(shù)分項(xiàng)系數(shù)c=1.4, s=1.11.2第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 ，其代表值就是，其代表值就是標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值，即結(jié)構(gòu)自重；，即結(jié)構(gòu)自重；，其代表值分別為，其代表值分別為標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值、組合值組合值、 頻遇值頻遇值和和準(zhǔn)永久值準(zhǔn)永久值。3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)中用以驗(yàn)算極限狀態(tài)所采用的荷載量值設(shè)計(jì)中用以驗(yàn)算極限狀態(tài)所采用的荷載量值 第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 （1） 組合值組合值當(dāng)有當(dāng)有兩個(gè)兩個(gè)或或兩個(gè)以上兩個(gè)以上可變荷載可變

44、荷載同時(shí)作同時(shí)作 用用時(shí)的代表值時(shí)的代表值 。組合值組合值=組合值系數(shù)組合值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式對(duì)可變荷載，使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率，對(duì)可變荷載，使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率，能與該荷載單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)的相應(yīng)概率趨于一致的荷載值能與該荷載單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)的相應(yīng)概率趨于一致的荷載值;或使組合或使組合后的結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一規(guī)定的可靠指標(biāo)的荷載值。后的結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一規(guī)定的可靠指標(biāo)的荷載值。（2）頻遇值）頻遇值結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)上時(shí)而時(shí)而出現(xiàn)的出現(xiàn)的較大作用值較大作用值,但但小于小于標(biāo)準(zhǔn)值。標(biāo)準(zhǔn)值。頻遇值頻遇值 =頻遇值系數(shù)頻遇值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 t/T 0.1（3）準(zhǔn)永久值）準(zhǔn)永久值結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)上經(jīng)常經(jīng)常出現(xiàn)的出現(xiàn)的作用值作用值準(zhǔn)永久值準(zhǔn)永久值 =準(zhǔn)永久值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 t/T=0.5第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 3.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式t為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載載達(dá)到和超過達(dá)到和超過該值該值的的總持續(xù)時(shí)間總持續(xù)時(shí)間，T為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則 正常使用極限狀態(tài)所規(guī)定的正常使用極限狀態(tài)所規(guī)定的變形變形、裂縫寬度裂縫寬度和應(yīng)力等的限值。和應(yīng)力等的限值。具體見具體見教材教材附表附表114114和和116.116.結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過正常使用極限狀態(tài)時(shí)