混凝土结构设计原理第三章混凝土结构设计基本原则

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1、结构可靠度及结构设计方法结构可靠度及结构设计方法荷载和材料强度的取值荷载和材料强度的取值概率极限状态设计法概率极限状态设计法极限状态设计表达式极限状态设计表达式结构可靠度及结构设计方法结构可靠度及结构设计方法荷载和材料强度的取值荷载和材料强度的取值概率极限状态设计法概率极限状态设计法 3.1极限状态设计法的基本概念极限状态设计法的基本概念1 结构上的作用和作用效应结构上的作用和作用效应 凡是能在结构构件上引起内力、变形的因素都称为凡是能在结构构件上引起内力、变形的因素都称为作用作用，分为直接作用和间接作用。直接作用产生的内力和变形与结构分为直接作用和间接作用。直接作用产生的内力和变形与结构特性

2、无关。间接作用引起的结构构件内力和变形不仅与外界因特性无关。间接作用引起的结构构件内力和变形不仅与外界因素有关，还与结构特性有关。荷载是直接作用，温度、收缩、素有关，还与结构特性有关。荷载是直接作用，温度、收缩、基础不均匀沉降以及地震、爆炸等属于间接作用。基础不均匀沉降以及地震、爆炸等属于间接作用。 作用在结构构件中产生的内力（如弯矩、剪力、轴力、扭作用在结构构件中产生的内力（如弯矩、剪力、轴力、扭矩等）、变形、裂缝等称为矩等）、变形、裂缝等称为作用效应作用效应，用，用S表示。作用和作用表示。作用和作用效应之间通常按某种关系相联系。效应之间通常按某种关系相联系。1 结构上的作用和作用效应结构上

3、的作用和作用效应 （1）按随时间的变异按随时间的变异可分为三类：可分为三类：永久作用永久作用可变作用可变作用偶然作用偶然作用 结构上的作用可按下列性质分类：结构上的作用可按下列性质分类：在设计基准期内其量值不随时在设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值相间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。比可以忽略不计的作用。在设计基准期内其量值随时间在设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。不可忽略的作用。在设计基准期内不一定出现，在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。时间很短的

4、作用。如楼面活荷载、吊车如楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷荷载、风荷载、雪荷载、温度变化等。载、温度变化等。如爆炸力、撞击力、如爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。罕遇的地震等。如结构自重、土压力、如结构自重、土压力、预应力、地基沉降、预应力、地基沉降、焊接等。焊接等。 （2）按随空间位置的变异按随空间位置的变异可分为二类：可分为二类：固定作用固定作用自由作用自由作用1 结构上的作用结构上的作用(action)和作用效应和作用效应(effect of an action) 在结构上具有固定分布在结构上具有固定分布的作用。其特点是在结的作用。其特点是在结构上出现的空间位置固构上出现的空间位置固定不变

5、，但其量值可能定不变，但其量值可能具有随机性。具有随机性。在结构上一定范围内可以在结构上一定范围内可以任意分布的作用。任意分布的作用。如房屋建筑楼面上位如房屋建筑楼面上位置固定的设备荷载、置固定的设备荷载、屋盖上的水箱等屋盖上的水箱等。如楼面的人员荷载、如楼面的人员荷载、吊车荷载等吊车荷载等。静态作用静态作用动态作用动态作用 （3）按结构的反应特点按结构的反应特点可分为二类：可分为二类：使结构产生的加速度可以忽略不使结构产生的加速度可以忽略不计的作用。计的作用。使结构产生的加速度不可忽略不使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。在结构分析时一般均计的作用。在结构分析时一般均应考虑其动力效应。应考

6、虑其动力效应。如结构自重、住宅或如结构自重、住宅或办公楼的楼面活荷载办公楼的楼面活荷载如吊车荷载、地震作如吊车荷载、地震作用、大型动力设备的用、大型动力设备的作用、高耸结构上的作用、高耸结构上的风荷载等。风荷载等。1 结构上的作用结构上的作用(action)和作用效应和作用效应(effect of an action) 2 结构抗力结构抗力(resistance) 结构抗力结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应（即内力是指整个结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力。和变形）的能力。 影响抗力的主要因素影响抗力的主要因素有：有：材料性能的不确定性材料性能的不确定性几何参数的不确定性

7、几何参数的不确定性计算模式的不确定性计算模式的不确定性强度、变形模量等强度、变形模量等构件尺寸等构件尺寸等抗力计算所采用的基本假设抗力计算所采用的基本假设和计算公式不够精确等和计算公式不够精确等3 结构可靠性结构可靠性(reliability)及可靠度及可靠度(degree of reliability) 结构可靠性结构可靠性是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。完成预定功能的能力。 结构可靠度结构可靠度就是结构在规定的时间内，在规定的条件下，就是结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。即结构可靠度是结构可靠性的概率

8、度量。完成预定功能的概率。即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。 规定的时间规定的时间是指设计使用年限。是指设计使用年限。 规定的条件规定的条件是指正常设计、正常施工和正常使用的条件。是指正常设计、正常施工和正常使用的条件。 预定功能预定功能指满足结构的安全性、适用性和耐久性要求。指满足结构的安全性、适用性和耐久性要求。3 结构可靠性结构可靠性(reliability)及可靠度及可靠度(degree of reliability)安全性安全性：在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种：在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用（包括荷载及外加变形或约束变形）；在偶然事件（如作用（包括荷

9、载及外加变形或约束变形）；在偶然事件（如强烈地震、爆炸、冲击力等）发生时及发生后，仍能保持必强烈地震、爆炸、冲击力等）发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性（即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续需的整体稳定性（即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌）。倒塌）。适用性适用性：结构在正常使用时具有良好的工作性能，如不发生：结构在正常使用时具有良好的工作性能，如不发生过大的变形或过宽的裂缝等；过大的变形或过宽的裂缝等；耐久性耐久性：在正常维护的条件下，结构应在预定的设计使用年：在正常维护的条件下，结构应在预定的设计使用年限内满足各项功能的要求，即应具有足够的耐久性，如混凝限内满足各项功能的要求，

10、即应具有足够的耐久性，如混凝土不发生严重的脱落、剥离；钢筋不发生严重的锈蚀，以免土不发生严重的脱落、剥离；钢筋不发生严重的锈蚀，以免影响结构安全或正常使用。影响结构安全或正常使用。4 4 设计使用年限设计使用年限(design working life)和设计基准期和设计基准期（design reference period) 设计使用年限设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期，即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。预定目的使用的时期，即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。 设计使用年限设计使用年限的概

11、念不同于的概念不同于实际寿命实际寿命、耐久年限耐久年限或或设计基准期设计基准期。建建筑结构可靠度设计统一标准筑结构可靠度设计统一标准规定了各类建筑结构的设计使用年限。规定了各类建筑结构的设计使用年限。纪念性建筑和特别重要的建筑物纪念性建筑和特别重要的建筑物1004普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物503易于替换的结构构件易于替换的结构构件252临时性结构临时性结构51示例示例设计使用年限（年）设计使用年限（年）类别类别 设计使用年限分类设计使用年限分类 设计基准期设计基准期指为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的指为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。时间参数。