钢筋混凝土结构设计原理

的严重程度以及社会经济等条件，以优化方法综 合分析得出的。 ➢ 但由于大量统计资料尚不完备或根本没有，目前 只能采用“校准法”来确定目标可靠指标。
校准法：认为原有的设计规范所设计出来的大量结构构 件反映了长期工程实践的经验，其可靠度水平在总体上是 可以接受的。根据现有的设计水平反算得到目标可靠指标。
第三节 概率极限状态设计的概念 二、极限状态方程式、失效概率和可靠指标
1、极限状态方程式 结构的极限状态可用极限状态函数(或功能
函数)Z来描述。设影响结构极限状态的有n个独
立变量Xi(i=1，2，…n)，函数Leabharlann Baidu可表示为：
Z=g(X1，X2，…，Xn)
功能函数
结构抗力
Z=g(R,S)=R-S
Z＞0,即R ＞S Z=0,即R=S
第三节 概率极限状态设计的概念
一、极限状态的定义与分类
不能结满足构功或能要结求构的一部分超过某一能特够定满足状功态能就要求不能
满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该
功能的极失限效状态。
可靠
特定状态
极限状态
可靠度
• 结构或结构 构件达到最 大承载能力 或不适于继 续承载的变 形时的状态
承正 载常 能使 力用 极极 限限 状状 态态
优点：概念比较简明
二、按破损阶段法设计
M Mu / K
优点：概念清楚、计算简便 缺点：无法得知构件在正常使用期间的应用情况
三、按极限状态法设计
承载能力极限状态：验算结构构件最终 破坏时的极限承载力；
正常使用极限状态：验算构件在正常使 用时的裂缝开展宽度和挠度变形是否满 足适用性的要求。
第二节 结构的功能要求、荷载效应
要
求
耐久性
结构在正常使用和正常维护条件下应 具有足够的耐久性能，以保证结构能
够正常使用到预定的设计使用期限。
结构设计的目的就是使所设计的结构在规定的设计使用年限 内，用最经济的手段获得预定条件下满足设计所预期的各种
二、作用(荷载)与荷载效应
结构上的 “作用”
使结构或构件产生效 应(内力、变形等)的
• 结构或结构 构件达到正 常使用或耐 久性的某项 规定限值时 的状态
1、承载能力极限状态
（1）概念：结构或构件达到最大承载能力，或达到不适 于继续承载的变形的极限状态，称承载能力极限状态。
（2）对应情况 ①整个结构或结构的一部分失去刚体平衡； ②结构构件因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏）， 或因过大的塑性变形而不适于继续承载； ③结构或结构构件丧失稳定； ④整个结构或结构的一部分转变为机动体系（图片）。
3.可靠指标：可靠指标β为结构功能函数Z的平均值
μZ与标准差σZ的比值，即
z
z
可靠指标β与失效概率Pf之间在在着一一对应关系
β
2.7
3.2
3.7
4.2
pf 3.5×10-3 6.9×10-4 1.1×10-4 1.3×10-5
4. 目标可靠指标的确定 ➢ 目标可靠指标理应根据结构的重要性和破坏后果
第二章 钢筋砼结构设计原理
第一节 钢筋混凝土结构设计理论的发展 第二节 结构的功能要求、荷载效应与结构抗力 第三节 概率极限状态设计的概念 第四节 荷载代表值和材料强度标准值 第五节 《水工混凝土结构设计规范》的实用设计表达式
第一节 钢筋混凝土结构设计理论的发展
一、按许可应力法设计
c [ c ] fc / Kc s [ s ] f y / Ks
与结构抗力
一、结构的功能要求
结构应能承受在正常施工和正常
结
安全性
构
使用的情况下可能出现的各种作 用，在设计规定的偶然事件发生 时及发生后，结构仍能保持必需 的整体稳定性，不致发生倒塌。
的
功 能
适用性
结构在正常使用期间应具有良好的工作 性能。例如，不发生过大的变形、振幅、
过宽的裂缝等，以免影响正常使用。
2、正常使用极限状态
（1）概念：结构或构件达到使用功能上允许的某一规 定限值的极限状态，称正常使用极限状态 ；
（2）对应情况 ①影响结构正常使用或外观的变形； ②对运行人员、设备、仪表等有不良影响的振动； ③对结构外形、耐久性以及防渗结构抗渗能力有不良 影响的局部损坏； ④影响正常使用的其他特定状态。
[例]简支梁承受均布荷载q作用，计算 跨度为l，由力学计算可知其跨中弯矩
M＝
1 ql 2，支座剪力V ＝
1 ql 。
8
2
M与V
S
q
Q
1 8
l
2
与
1 l
2
C
三、结构抗力R
是指结构或构件 承受各种荷载效 应S的能力，即 承载能力和抗变 形能力。
R = R(fc,fs,αk…)
结构抗力也是一个随机变量， 影响因素主要有材料性能（强 度、变形模量等物理力学性 能）、构件几何参数、配筋情 况以及计算模式的精确性等。
指在结构上具有固 定位置的荷载。
指在结构空间位置 的一定范围内可任 意移动的荷载。
指不使结构产生加速 度或产生的加速度可 忽略不计的荷载。
指使结构产生不可忽 略的加速度的荷载。
荷载效应S
指由荷载在结构上产 生的各种内力(弯矩、 剪力、轴力、扭矩等) 和变形(挠度、裂缝等) 的统称。
一般情况: S=CQ
各种原因的总称
是指能够引起结构
直接作用 间接作用
外加变形和约束变
形，从而产生内力
效应的各种原因。
是指直接以力的不同集结形式
（集中力或均布力）施加在结
构上的作用，通常也称为荷载。
随
荷 载
时 间
的
的变
分 类
异 性
分
类
)
(
永久荷载
(恒荷载)
可变荷载
(活荷载)
偶然荷载
在结构设计基准期内，其 作用量值不随时间变化， 或其变化幅度与平均值相 比可以忽略不计的荷载。
可靠状态 极限状态
荷载效应
Z＜0,即R ＜S
失效状态
结构可靠工作的基本条件为:Z≥0或R≥S
2.可靠概率Ps (success) Z≥0的概率为可靠概率Ps，即结构在规定的时间
内，在规定条件下，完成预定功能的概率。
Z＜0的概率为失效概率Pf (failure)，即出现R<S 的概率。
Pf ＋ Ps = 1.0 失效概率Pf愈小， 结构的可靠性愈高。
在结构设计基准期内，其 作用量值随时间而变化， 其变化幅度与平均值相比 不可忽略不计的荷载。
在结构设计基准期内不一 定出现，而一旦出现其量 值很大且持续时间很短的 荷载。
)
荷 载 的 分
的随 变空 异间 分位
(
类 类置
)
(
荷 载 的
应按 特结 点构
分 分的
类 类反
固定荷载 偶然荷载 静态荷载 动态荷载