第3章 混凝土结构设计的基本原则
混凝土结构设计规范-GB_50010-2019
加强结构的延性构造措施，保证剩余结构的延性
结构在局部破坏发生后，剩余结构中部分构件会进入塑性。因 此，应选择延性较好的材料，采用延性构造措施，提高结构 的塑性变形能力，增强剩余结构的内力重分布能力，可避免 发生连续倒塌。可采用拆除构件后的结构失效模式概念判别， 来确认需要加强延性的部位。
拉结设计法的基本原则和基本假定如下：
拆除竖向构件后，其所支撑的水平构件在维持其极限承载 力的条件下，能够承受直接传递到水平构件上的荷载，具 备足够的跨越能力。
水平构件的跨越能力由塑性铰机制（即梁端和跨中的形成 塑性铰）和连续贯通钢筋的悬链线机制（即连续贯通钢筋 抗拉强度）实现。
由于梁跨中底部钢筋的抗拉强度已在悬链线机制中被利用， 对于塑性铰机制，偏于安全地仅考虑梁端负弯矩塑性铰的 抗弯能力，不考虑跨中正弯矩塑性铰的贡献。
3 去除构件法：按一定规则去除结构的主要受力构件，采用考 虑相应的作用和材料抗力，验算剩余结构体系的极限承载力；也 可采用受力-倒塌全过程分析，进行防倒塌设计。
假定某个主要构件失效→从结构中拆除→分析剩余结构是否会倒塌→ 如不满足抗连续倒塌的要求→增强拆除后的剩余结构来避免连续倒塌
19
2 防连续倒塌设计原则—设计方法
竖向拉结应能保证竖向构件可悬挂该竖向构件从属楼 面面积上最大楼层荷载标准值。
18
2 防连续倒塌设计原则—设计方法
2 局部加强法：对可能遭受偶然作用而发生局部破坏的竖向重 要构件和关键传力部位，可提高结构的安全储备；也可直接考虑 偶然作用进行结构设计。
混凝土结构设计[第三章多层框架结构]山东大学期末考试知识点复习
![混凝土结构设计[第三章多层框架结构]山东大学期末考试知识点复习](https://img.taocdn.com/s3/m/c7b59dd06f1aff00bed51eb6.png)
第三章多层框架结构1．框架结构布置框架结构应在纵、横两个方向或多个斜交方向布置形成空间框架结构。
单跨框架的耗能能力较弱，超静定次数较少，一旦柱子出现塑性铰，出现连续倒塌的可能很大，所以不宜采用单跨框架。
由于框架在纵、横两个方向都承受很大的水平力，因此应做成刚接框架结构，保证尽可能多次超静定。
相应地，为了保证纵、横两方向都有足够的承载力和刚度，框架宜采用方形、圆形、多边形或接近方形的布置方案，使两个方向和刚度都相近。
框架梁、柱轴线宜在同一个竖向平面内，尽量避免梁布置在柱的一侧，防止产生过大的偏心弯矩。
2．框架结构分类混凝土框架结构按施工方法不同分为现浇式、装配式和装配整体式。
现浇式框架结构的整体性强、抗震性能好，缺点是现场施工的工作量大、工期长、需要大量的模板。
装配式框架结构的整体性较差、抗震能力弱，但它的施工速度快、效率高，可实现标准化、工厂化和机械化生产。
装配整体式框架兼有现浇式框架和装配式框架的优点，但是节点区现场浇筑混凝土施工比较复杂。
3．框架结构承重方案按楼面竖向荷载传递路线的不同，承重框架的布置有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重等几种(图13—1)。
横向框架承重方案是在横向布置承重梁而纵向往往布置较小的连系梁，这种方案比较有利于房屋室内的采光和通风。
纵向框架承重方案是在纵向布置框架承重梁，在横向布置连系梁，这种方案有利于设备管线的穿行，并可获得较高的室内净高，但是它的横向抗侧刚度较差，且进深尺寸受预制板长度的限制。
当楼面有较大荷载或楼面有较大开洞时一般采用纵横向框架混合承重方案，这种方案设计成双向梁柱抗侧力体系使框架结构具有很好的空间刚度和整体性。
4．计算单元的确定及荷载分配一般情况下，框架是一个空间受力体系，当框架间距相同、荷载相等、截面尺寸一样时，可取出一榀框架，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行计算分析(图13-2c、d)，取出来的平面框架承受图13—2(b)阴影范围内的水平荷载，竖向荷载则按楼盖结构的布置方案确定。
3章 混凝土结构设计的基本原则
第三节
结构的可靠度和极限状态方程
一、作用效应和结构抗力 任何结构或结构构件中都存在对立的两个方面：作用效应 S 和结构抗力 R。如何保证结 构抗力 R 大于作用效应 S 是结构设计中必须解决的问题。 （一）作用和作用效应 结构上的作用有直接作用和间接作用两种。直接作用是指施加在结构上的荷载，如恒荷 载、活荷载、风荷载和雪荷载等。间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的其他作用， 如地基沉降、混凝土收缩、温度变化和地震等。 作用效应 S 是指作用对结构产生的效应，如内力、变形和裂缝等。 1．作用的分类 结构上的作用，可按下列性质分类。 （1）按随时间的变异分类。 1）永久作用在设计基准期内，其值不随时间变化或变化与平均值相比可以忽略不计。例 如，结构自重、土压力、预加应力等。 2） 可变作用在设计基准期内， 其值随时间变化， 且其变化与平均值相比不可忽略。 例如，
（3-3） （3-4）
fc fck / c
式中 fs、fc——分别为钢筋强度设计值和混凝土强度设计值； fsk、fck——分别为钢筋强度标准值和混凝土强度标准值；
s、c——分别为钢筋材料分项系数和混凝土材料分项系数。
（2）钢筋的强度标准值和设计值。 根据上述原则，钢筋强度标准值是按下述方法确定的。对有明显流幅的热轧钢筋，采用 国家标准中规定的屈服强度标准值（废品限值） ；对无明显流幅的钢筋，采用国家标准中规定 的极限抗拉强度。 钢筋材料分项系数s 的取值如下： 延性较好的热轧钢筋， s 取 1.1； 但对新投产的 500MPa 级钢筋，s 取 1.15；延性稍差的预应力钢筋，s 取 1.2。 钢筋抗压强度设计值 f y 取与抗拉强度设计值 fy 相同。 这是由于构件中混凝土受到箍筋的 约束，实际极限受压应变增大，受压钢筋可达到屈服。 （3）混凝土的强度等级、强度标准值和强度设计值。 1）混凝土的强度等级。混凝土强度等级（fcu,k）是指按照标准方法制作和养护的、边长 为 150mm 的立方体试件，在 28d 龄期或规定龄期，用标准试验方法测得的具有 95%保证率 的抗压强度，即
3-设计原则2012
第3章 混凝土结构设计的基本原则教学提示：工程结构的设计原则应符合《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153的规定。
建筑结构的设计原则应符合《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068的规定，有关作用（荷载）及其效应组合应符合《建筑结构荷载规范》GB50009的规定。
桥涵结构的设计原则应符合《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T50283的规定，有关作用（荷载）及其效应组合应符合《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的规定。
由于建筑结构和桥涵结构都是采用以概率论为基础的极限状态设计法，都是采用分项系数的设计表达式进行设计，两种结构设计原则总体相同。
故本章主要结合《统一标准》GB50153、《统一标准》GB50068、《荷载规范》GB50009和《规范》GB50010的有关规定重点介绍了建筑混凝土结构设计的基本原则，对于桥涵混凝土结构设计的基本原则主要是介绍了其与建筑混凝土结构设计基本原则的区别之处。
学习要求：通过本章学习，学生应掌握工程结构极限状态的基本概念，包括结构上的作用与作用效应、对结构的功能要求、设计基准期、设计使用年限、结构的设计状况、两类极限状态等；了解结构可靠度的基本原理；熟悉概率极限状态设计方法；掌握实用设计表达式。
3.1 结构的功能要求和极限状态3.1.1结构上的作用、作用效应及结构抗力1．结构上的作用、作用效应作用是指施加在结构上的力（直接作用，也称为荷载）和引起结构外加变形或约束变形的原因（间接作用）。
如结构自重、汽车荷载、人群荷载、风荷载和雪荷载等为直接作用；地基不均匀沉降、温度变化、混凝土收缩等为间接作用。
按时间的变异，结构上的作用可分为3类：（1）永久作用。
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比可以忽略不计的作用。
如结构自重、土压力和预应力等。
（2）可变作用。
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不可忽略的作用。
如楼面活荷载、屋面活荷载、吊车荷载、风荷载和雪荷载等。
第三章：混凝土结构设计基本原则
第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能要求3.1.1 混凝土结构的组成与作用•骨架•构件3.1.2 结构上的作用、结构抗力•按时间的变异分布：永久作用、可变作用、偶然作用•按随空间位置的变异分类：固定作用、可动作用•按结构的反应分类：静态作用、动态作用•结构或结构构件承受内力和变形的能力称为结构抗力R作用直接作用：间接作用：按时间分永久作用：可变作用：按位置分固定作用可动作用按反应分静态作用动态作用荷载温度应力、基础沉降，地震作用自重，土压力楼面活荷载、风荷载、雪荷载作用效应S•结构由于各种原因，引起内力和变形称为作用效应。
内力：轴力、弯矩、剪力、扭矩；变形：挠度、转角、裂缝。
•作用效应取决于作用的方式及结构或构件的几何尺寸及支承条件。
简支梁在跨中一集中荷载作用下跨中弯矩lP M 41=•例：简支梁在均布荷载作用下跨中弯矩S = cQc –––荷载效应系数Q –––荷载•作用效应具有随机性q M 281=281l l 41c结构的抗力R•结构抗力是指结构或构件承受作用效应的能力。
•结构抗力的影响因素：材料性能的不确定性材料几何参数的不确定性计算模式的不确定性•结构的抗力具有随机性。
3.1.3 结构的功能要求安全性、适用性、耐久性安全性：结构在正常施工和使用时应能承受可能出现的各种荷载及外部作用，以及在偶然事件发生时及发生后能保持必需的整体稳定性。
适用性：结构在正常使用时有良好的工作性能。
耐久性：结构在正常维护下，材料性能虽随时间变化，但仍能满足预定功能要求。
3.1.4 结构的可靠性与安全等级3.2 结构极限状态3.2.1 极限状态的定义：是结构或其构件能够满足前述某一功能要求的临界状态。
超过这一界限，结构或其构件就不能满足设计规定的该项功能要求而进入失效状态。
极限状态的分类：承载能力极限状态正常使用极限状态极限状态的表现形式：(承)：刚体失去平衡，材料强度不足，结构转变为机构，失稳(正)：过大的变形，影响正常使用或耐久性能的局部损坏，过大的振动3.2.2 极限状态分类结构或构件能否完成预定功能与结构的荷载效应S与结构的抗力R有关。
混凝土结构设计原理综合练习题及参考答案
混凝土结构设计原理综合练习题（一）单项选择题（每小题2分，共30分，在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题目中的括号内）1.对钢筋进行冷加工的目的是：（）。
A、提高屈服强度；B、增加钢材的塑性；C、提高钢筋与混凝土的粘结强度；D、调直、除锈。
2.下列哪种状态应按正常使用极限状态设计？（）。
A、结构作为刚体失去平衡；B、因过度的塑性变形而不适于继续承载;C、影响耐久性能的局部损坏；D、构件丧失稳疋。
3•为了保证结构的正常使用和耐久性, 构件裂缝的控制等级有（）级。
A、10 个；B、5 个；C、3 个；D、2 个。
4•当适筋梁的受拉钢筋刚屈服时，梁正截面的承载能力：（）。
A、达到最大值；B、接近最大值；C、离最大值还有较大一段距离；D、开始下降。
5•钢筋和混凝土之间的粘结强度，（）。
A、当外部荷载大时，其粘结强度大；B、当钢筋埋入混凝土中的长度长时，其粘结强度大；C、混凝土强度等级高时，其粘结强度大；D、钢筋级别低时，其粘结强度大。
6.按第一类T形截面梁进行设计时，其判别式应为：（）。
A、M : 1f c b f h f（h0-0.5h f）；B、M - : , f c b f h f（h0-0.5h f）；C、fyAs，：5fcbx ；D、f y < :1f c b x。
7•对于钢筋混凝土受弯构件，提高混凝土等级与提高钢筋等级相比，对承载能力的影响为（）°A、提咼钢筋等级效果大；B、提咼混凝土等级效果大；C、提高混凝土等级与提高钢筋等级是等效的；D、均无提高。
&梁斜截面破坏有多种形态，且均属脆性破坏，相比之下，脆性稍小一些的破坏形态是：（）°A、斜压破坏；B、剪压破坏；C、斜拉破坏；剪弯破坏。
9 •无腹筋简支梁主要通过下列哪种方式传力：（）°A、纵筋的销栓力；B、混凝土骨料的啮合力；C、混凝土与受拉钢筋形成的拱；D、不能确定。
混凝土结构设计规范
混凝土结构设计规范《混凝土结构设计规范》（DG310-2020）是由中国建筑工业出版社发布的国家标准，旨在统一国内混凝土结构设计要求，使混凝土结构能够处理新的荷载、材料及施工技术等发展，规范主要包括：第一章总则1、本规范包括一般要求、分析、设计、健全力学设计、材料及施工性质等内容；2、设计必须符合本规范，重要项目可要求实行加强监护制度；3、设计必须考虑抗震设计、非震动结构安全、合理结构及施工性质；4、非震动结构设计应符合国家标准及本规范；第二章材料1、混凝土结构材料的性质、分类、计量等应服从有关国家标准、本规范和施工文明；2、混凝土材料必须符合设计要求，建议应使用连续等级的高级材料；3、混凝土中掺用外加剂不得超出规定标准，施工时必须采用合格材料；第三章设计1、设计应符合本规范及施工文件；2、设计结构应以安全、结构刚度、使用性能及经济效果为前提；3、设计中要考虑荷载、材料强度、结构力学特性等；第四章施工1、施工必须符合设计施工文件，并遵守国家及地方施工技术规范及有关法律法规；2、施工必须保证材料及结构密实、合理分担力矩、施工及其他构件之间的配合度等；3、施工现场应建立混凝土质量控制系统，以保证施工质量；第五章复核1、设计必须进行复核，应检查设计计算、施工文件等；2、复核必须符合国家标准及施工文件，复核时应注意结构安全性及抗震设计；3、复核前应仔细检查设计、施工文件及其他与设计有关的文件；第六章变更1、如发生变更，必须在工程安全的前提下，批准后方可实施变更；2、变更后须按本规范设计或重新检查已设计的构件，并按照施工及施工文件等办法加以改正；3、变更后必须重新复核，并完成变更复核报告。
第三章钢筋混凝土结构的基本设计原则
S = γ G SGk + ∑ γ Qiψ ci SQik
i =1
n
四、按正常使用极限状态验算 结构或构件超过正常使用极限状态时所造成的财产 和生命损失要小于超过承载力极限状态的后果，故 其可靠度指标要低一些。在荷载效应及结构抗力计 算中均采用标准值作为其代表值。
结构或构件在持荷作用下，其裂缝和变形会随时间的 推移而发展，因此讨论其荷载组合时应考虑标准组合 标准组合 和准永久组合 准永久组合进行设计。 准永久组合
对于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化 简化规 简化 则，并应按下列组合值中取最不利值确定： 由可变荷载效应控制 可变荷载效应控制的组合 可变荷载效应控制
S = γ G SGk + γ Q1SQ1k
S = γ G SGk + 0.9∑ γQi SQik
i =1
n
由永久荷载效应控制 永久荷载效应控制的组合 永久荷载效应控制
4.正态分布 正态分布
公式 ：
f(x)--某一随机变量在大量事件中出现的频率 某一随机变量在大量事件中出现的频率
5.保证率 保证率
对随机变量数列中其数值不小于或大于某一随 机变量出现的概率，称为保证率。 机变量出现的概率，称为保证率。
伦敦Ronan Point公寓是22层的装配式钢筋混凝土板式结构体系。1968年5月16日，住在18层一单元住户在厨房清晨点火煮水时因夜间煤气 泄漏引起爆炸。爆炸压力破坏了该单元二侧的外墙板和局部楼板，上一层的墙板在失去支承后也同时坠落，坠落的构件依次撞击下层造成连续 破坏，使得22层高楼的一个角区从上到下一直坍到底层的现浇结构为止。 Ronan Point公寓的连续倒塌事故引起了国际结构工程界的高度重视并开展了广泛的讨论，由此确立了结构设计的又一个重要原则，即结构 内发生一处破坏不应造成整体的连续倒塌。为吸取这一教训，各国的设计规范几乎都作了相应的修订。
混凝土结构(第五版)课后习题答案精华版详解
《混凝土结构设计原理》思考题及习题（参考答案）重庆大学1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆，属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
1.2钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。
缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。
1.3本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论，属于专业基础课内容；后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。
学习本课程要注意以下问题：1）加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面；2）突出重点，并注意难点的学习；3）深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。
混凝土结构设计原理阅读笔记
《混凝土结构设计原理》阅读笔记目录一、基本信息 (2)二、内容简介 (2)1. 主要内容概述 (3)2. 学习目标与要求 (4)三、各章节内容摘要及学习重点 (5)1. 第一章混凝土结构基本概念 (6)1.1 混凝土结构的历史与发展 (7)1.2 混凝土结构的分类 (8)1.3 混凝土结构材料的基本性能 (10)2. 第二章混凝土结构设计方法 (11)2.1 结构设计的基本原则 (12)2.2 结构设计的基本步骤 (13)2.3 结构设计中的荷载考虑 (14)3. 第三章钢筋混凝土结构设计 (15)3.1 钢筋混凝土结构的特点 (17)3.2 钢筋混凝土结构的基本构件 (18)3.3 钢筋混凝土结构的基本构造 (19)4. 第四章预应力混凝土结构设计 (20)4.1 预应力混凝土结构的特点 (22)4.2 预应力混凝土结构的基本构件 (23)4.3 预应力混凝土结构的基本构造 (24)5. 第五章混凝土结构抗震设计 (26)5.1 抗震设计的基本原则 (27)5.2 抗震设计的基本方法 (28)5.3 抗震结构的主要构件 (29)6. 第六章混凝土结构施工图绘制 (31)6.1 混凝土结构施工图的基本知识 (33)6.2 混凝土结构施工图的绘制规范 (34)6.3 混凝土结构施工图的审核与交接 (35)四、自我检测与提高 (37)1. 本章学习重点回顾 (38)2. 自我检测题目 (40)3. 参考答案及解析 (40)一、基本信息《混凝土结构设计原理》是一本专门介绍混凝土结构设计原则和方法的教材。
本书系统阐述了混凝土结构的基本概念、设计方法和相关理论，旨在帮助读者掌握混凝土结构设计的基本技能和理论知识。
本教材是根据全国高校土木工程专业指导委员会制定的《混凝土结构设计课程教学大纲》内容包括混凝土结构的基本构件、结构布置、结构分析、构件设计、连接构造以及抗震设计等。
书中采用了大量的图表、实例和案例，以便读者更好地理解和掌握混凝土结构设计的基本原理和方法。
混凝土结构设计原理 第3章混凝土结构设计的基本原则
极限状态函数可表示为：
(3-2) Z=R-S 式中，R——结构构件抗力，它与材料的力学指标及材料用量有关； S——作用(荷载)效应及其组合，它与作用的性质有关。 Z 为复合随机变量， 它们之间的运算规则应按概率理论进行。 R 和 S 均可视为随机变量， 式(3-2)可以用来表示结构的 3 种工作状态： 当 Z > 0 时，结构能够完成预定的功能，处于可靠状态。 当 Z < 0 时，结构不能完成预定的功能，处于失效状态。 当 Z = 0 时，即 R=S 结构处于临界的极限状态， Z = g ( R, S ) = R − S = 0 ，称为极限状
结构能够完成预定功能的概率称为可靠概率 PS ；结构不能完成预定功能的概率称为失 效概率 Pf 。显然，二者是互补的，即 Ps + Pf = 1.0 。因此，结构可靠性也可用结构的失效概 率来度量，失效概率愈小，结构可靠度愈大。 可靠概率 失效概率
Ps = P( z ≥ 0) = ∫
+∞ 0
f ( z )dz
2. 承载能力极限状态
结构或构件达到最大承载力，疲劳破坏或不适于继续承载的变形状态称为承载能力极 限状态。超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求，主要包括： ① 结构或构件达到最大承载力(包括疲劳)。 ② 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、滑移)。 ③ 结构塑性变形过大而不适于继续使用。 ④ 结构形成几何可变体系(超静定结构中出现足够多的塑性铰)。 ⑤ 结构或构件丧失稳定(如细长受压构件的压曲失稳)。
表 3-1 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念 结构的功能 安全性 适用性 耐久性 受弯承载力 挠度变形 裂缝宽度 可 靠 极限状态 M = Mu f=[f] wmax= [wmax] 失 效
第3章_混凝土结构的设计方法
Pf = P ( R < S ) = P ( R − S < 0)
（3-3）
失效概率越小，表示结构可靠性越大。因此，可以用失效概率 Pf 来定量表示结构可靠 性的大小。当失效概率小于某个值时，人们因结构失效的可能性很小而不再担心，即可认为 结构设计是可靠的。该失效概率限值称为容许失效概率 [ Pf ] 。 为使分析简单化， 假定 S 及 R 均服从正态分布，S 的均值为 µ S ，S 的标准差为 σ S ，R 的均值为 µ R ， R 的标准差为 σ R ， 且 S 及 R 相互独立。由概率理论得知，两个相互独立的 正态分布的随机变量之差 Z = R − S 仍服从正态分布，其均值和标准差分别为： µZ = µR − µS
Z = R − S = 0 态： S≤R
3.4.1.3 结构设计问题的不确定性
（3-2）
荷载效应 S 及结构抗力 R 均为随机变量。比如两端简支梁跨中弯矩的表达式
1 M = ( g + q )l 2 ，其中恒荷载 g 与构件尺寸、材料容重等有关，活荷载 q（楼面活载、雪荷 8 载等）的数值都是随时在变化的，另外计算简图中的计算跨度 l 与实际情况也有误差。此时
顾及到可能造成的环境影响、 社会影响等次生经济损失， 这种经济损失往往远超过工程本身。 3.4.1.5 结构的失效概率和可靠指标 失效概率就是结构或构件不能满足预定功能的概率。 概率理论认为，人们设计的结构都会有失效的可能性，只是可能性大小不同而已，或者 说失效概率总不会等于零。 若设 R > 0 ， S > 0 ，则失效概率可表示为：
对次要的结构，其安全等级可取为三级。
工程结构的安全等级 破坏后果 很严重 严 重 不严重
注：对重要的结构，安全等级应取为一级；对一般的结构，其安全等级宜取为二级；
混凝土结构设计原理第3章钢筋混凝土轴心受压构件
混凝土结构设计原理第3章钢筋混凝土轴心受压构件钢筋混凝土轴心受压构件是混凝土结构中常见的一种构件形式，主要用于承受垂直于构件轴线方向的压力。
钢筋混凝土轴心受压构件的设计原理分为两部分：构件的轴心受压行为和构件的承载能力计算。
构件的轴心受压行为主要包括构件的受压区域、受压区域的应力分布和受压区域的破坏机制。
钢筋混凝土轴心受压构件的典型截面形态为矩形或圆形，受压区域的形态可能是均匀分布的，也可能是不均匀分布的。
构件的轴心受压行为需要满足构件内力平衡条件和满足构件受压后的变形和破坏要求。
构件的承载能力计算是根据轴心受压构件的截面尺寸、材料强度和受力状态等因素，通过确定构件的抗压能力来判断构件是否满足设计要求。
钢筋混凝土轴心受压构件的承载能力主要由混凝土和钢筋的受压能力共同决定，混凝土的受压承载能力取决于混凝土的抗压强度和受压区域的形态，钢筋的受压承载能力取决于钢筋的抗压强度和受压区域的钢筋配筋率。
在设计钢筋混凝土轴心受压构件时，需要确定合适的截面尺寸和配筋率，并满足以下设计原则：1.受压区域的尺寸要满足受力要求和受变形要求。
受压区域的尺寸过小可能导致构件的承载能力不足，受压区域的尺寸过大可能造成材料的浪费。
2.配筋率要满足受力要求和受变形要求。
钢筋的配筋率过小可能导致构件的抗压能力不足，钢筋的配筋率过大可能造成材料的浪费。
3.构件的抗压能力要大于受力要求。
构件的抗压能力应该满足构件在设计使用寿命内的受力要求，包括弯曲强度、剪切强度和承载力等。
4.考虑构件的极限状态和使用状态。
在设计过程中，需要考虑构件的极限状态和使用状态，确保构件在使用过程中的安全可靠性。
第3章钢筋混凝土结构设计计算原理
3.2.2 荷载的分类
按荷载随时间的变异性分类： 永久荷载、可变荷载、偶然荷载 按空间位置的变化分类： 固定荷载、自由荷载 静态荷载、动态荷载
c c s s
材料考虑为理想弹性材料，允许应力为 材料强度平均值除以安全系数K。
2.破损阶段设计方法
结构的最大内力＝使用荷载求得的内力乘以安全系数K。
KS R
开始考虑钢筋和混凝土的塑性性质，安 全系数根据经验确定，材料强度采用平 均值。
3.半经验半概率的极限状态设计法
正常使用极限状态
结构的适用性和耐久性 可靠水平低
3.2 荷载和结构抗力R
3.2.1、作用、荷载、直接作用、间接作用
1、作用：使结构或结构构件产生内力和变形的原因。 2、荷载：施加在结构上的集中力或分布力 3、直作用：荷载属于直接作用 4、间接作用：除荷载以外的引起结构外加变形或约束变形的 原因。
3.4.3 正常使用极限状态设计表达式
按正常使用极限状态设计时，变形过大或裂缝过宽虽影响正常 使用，但危害程度不及承载力引起的结构破坏造成的损失那么 大，所以可适当降低对可靠度的要求。
材料强度、荷载均采用其标准值，即分项系数一律取为1.0，结 构系数d和设计状况系数也取为1.0。
荷载组合方式：标准组合和长期组合 荷载的标准组合：包括短期作用在内的全部可变荷载的效应 与永久荷载的效应的组合。
◆ 适用性 Serviceability 在正常使用时，结构或结构构件应具有良好的工作性。不出 现过大变形和过宽的裂缝。 ◆ 耐久性 Durability 结构在正常维护条件下应有足够的耐久性。
建筑结构设计实战指南
建筑结构设计实战指南第1章建筑结构设计基础 (4)1.1 结构设计的基本原则 (4)1.1.1 安全性原则 (4)1.1.2 可靠性原则 (4)1.1.3 经济性原则 (4)1.1.4 可施工性原则 (4)1.2 建筑结构材料的选用 (4)1.2.1 材料功能要求 (4)1.2.2 常用结构材料 (4)1.3 结构体系及其分类 (4)1.3.1 框架结构 (4)1.3.2 剪力墙结构 (5)1.3.3 框架剪力墙结构 (5)1.3.4 筒体结构 (5)1.3.5 桁架结构 (5)1.3.6 网架结构 (5)1.3.7 拱结构 (5)第2章结构分析及计算方法 (5)2.1 结构静力分析 (5)2.1.1 弹性静力分析方法 (5)2.1.2 塑性静力分析方法 (5)2.1.3 线性静力分析方法 (5)2.2 结构动力分析 (6)2.2.1 弹性动力分析方法 (6)2.2.2 塑性动力分析方法 (6)2.2.3 振动台试验方法 (6)2.3 结构稳定性分析 (6)2.3.1 弹性稳定性分析方法 (6)2.3.2 弹塑性稳定性分析方法 (6)2.3.3 稳定性分析中的数值方法 (6)第3章混凝土结构设计 (6)3.1 混凝土材料功能及设计指标 (6)3.1.1 混凝土的基本性质 (6)3.1.2 混凝土的设计指标 (7)3.1.3 混凝土材料的选择 (7)3.2 钢筋混凝土构件设计 (7)3.2.1 钢筋混凝土基本理论 (7)3.2.2 钢筋混凝土构件设计方法 (7)3.2.3 钢筋混凝土构件配筋设计 (7)3.2.4 钢筋混凝土构件构造要求 (7)3.3 预应力混凝土构件设计 (7)3.3.2 预应力混凝土构件设计方法 (7)3.3.3 预应力混凝土构件预应力筋设计 (7)3.3.4 预应力混凝土构件构造要求 (7)3.3.5 预应力混凝土构件施工技术 (8)第4章钢结构设计 (8)4.1 钢材功能及设计指标 (8)4.1.1 钢材的种类与功能 (8)4.1.2 设计指标 (8)4.2 钢结构连接设计 (8)4.2.1 钢结构连接的种类及特点 (8)4.2.2 焊接连接设计 (8)4.2.3 螺栓连接设计 (8)4.3 钢结构稳定性分析 (8)4.3.1 钢结构的稳定性问题 (8)4.3.2 稳定性分析的方法 (8)4.3.3 钢结构稳定性设计的要点 (9)第5章木结构设计 (9)5.1 木材功能及设计指标 (9)5.1.1 木材的基本功能 (9)5.1.2 木材的设计指标 (9)5.2 木结构连接设计 (9)5.2.1 木结构连接类型 (9)5.2.2 连接设计原则 (9)5.2.3 连接设计计算 (9)5.3 木结构构件设计 (9)5.3.1 构件类型及适用范围 (9)5.3.2 构件设计原则 (10)5.3.3 构件设计计算 (10)5.3.4 构件连接设计 (10)第6章砌体结构设计 (10)6.1 砌体材料功能及设计指标 (10)6.1.1 材料功能 (10)6.1.2 设计指标 (10)6.2 砌体构件设计 (10)6.2.1 墙体设计 (10)6.2.2 柱子设计 (10)6.2.3 梁设计 (11)6.3 配筋砌体设计 (11)6.3.1 配筋砌体概述 (11)6.3.2 配筋砌体设计方法 (11)6.3.3 配筋砌体施工要求 (11)第7章地基与基础设计 (12)7.1 地基土的性质及分类 (12)7.1.2 地基土的分类 (12)7.2 地基处理与加固 (12)7.2.1 地基处理方法 (12)7.2.2 地基加固方法 (12)7.3 基础设计及计算 (13)7.3.1 基础类型及选择 (13)7.3.2 基础设计 (13)7.3.3 基础计算 (13)第8章结构抗震设计 (13)8.1 地震作用及抗震设防 (13)8.1.1 地震作用 (13)8.1.2 抗震设防 (13)8.2 建筑结构抗震设计原则 (14)8.2.1 结构布局原则 (14)8.2.2 材料选择原则 (14)8.2.3 构造措施原则 (14)8.3 抗震构造措施及设计实例 (14)8.3.1 抗震构造措施 (14)8.3.2 设计实例 (14)第9章结构施工图设计 (15)9.1 结构施工图概述 (15)9.1.1 结构施工图的概念 (15)9.1.2 结构施工图的组成 (15)9.1.3 结构施工图的作用 (15)9.2 结构施工图设计内容及要求 (15)9.2.1 设计依据 (15)9.2.2 设计内容 (16)9.2.3 设计要求 (16)9.3 结构施工图设计实例 (16)9.3.1 基础施工图设计 (16)9.3.2 柱、梁、板、墙等结构构件施工图设计 (16)9.3.3 楼梯施工图设计 (16)9.3.4 构件详图设计 (16)第10章结构优化与经济性分析 (17)10.1 结构优化设计方法 (17)10.1.1 优化设计概念 (17)10.1.2 优化设计方法 (17)10.1.3 优化设计步骤 (17)10.2 结构经济性分析 (17)10.2.1 经济性分析概念 (17)10.2.2 经济性评价指标 (17)10.2.3 经济性分析方法 (18)10.3 结构优化与经济性案例分析 (18)第1章建筑结构设计基础1.1 结构设计的基本原则1.1.1 安全性原则结构设计首要考虑的因素是安全性。
混凝土结构课程设计
混凝土结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握混凝土结构的基本组成、分类及各部分功能；2. 使学生了解混凝土结构的力学性能，如强度、刚度、稳定性等；3. 引导学生了解混凝土结构设计的基本原则和方法；4. 帮助学生了解混凝土结构施工及验收的相关标准。
技能目标：1. 培养学生运用混凝土结构设计原理解决实际问题的能力；2. 提高学生分析混凝土结构受力情况并进行合理设计的能力；3. 培养学生运用专业软件进行混凝土结构设计和分析的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对混凝土结构工程的兴趣，激发学生的专业热情；2. 培养学生严谨、务实的学习态度，注重团队合作，提高沟通能力；3. 引导学生关注混凝土结构工程在国民经济建设中的应用，树立社会责任感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够描述混凝土结构的基本组成、分类及功能；2. 学生能够解释混凝土结构的力学性能，并运用相关知识进行简单计算；3. 学生能够遵循混凝土结构设计原则，完成给定任务的初步设计；4. 学生能够运用专业软件进行混凝土结构设计和分析；5. 学生能够了解并遵循混凝土结构施工及验收标准，提高工程质量意识。
二、教学内容1. 混凝土结构基本概念：介绍混凝土结构的基本组成、分类及各部分功能，对应教材第一章内容。
- 混凝土材料性质- 钢筋与混凝土的粘结- 混凝土结构的分类及功能2. 混凝土结构的力学性能：讲解混凝土结构的强度、刚度、稳定性等力学性能，对应教材第二章内容。
- 混凝土的强度与应力-应变关系- 钢筋的应力-应变关系- 混凝土结构的受力分析与计算方法3. 混凝土结构设计原则：阐述混凝土结构设计的基本原则和方法，对应教材第三章内容。
- 结构设计原则与规范- 构件设计方法- 耐久性与抗震设计4. 混凝土结构设计计算：结合实际案例，进行混凝土结构设计计算，对应教材第四章内容。
- 桁架与框架结构设计- 剪力墙与基础设计- 设计计算步骤与实例分析5. 混凝土结构施工及验收：介绍混凝土结构施工及验收的相关标准，对应教材第五章内容。
(完整版)《混凝土结构设计规范》强制性条文
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）新内容有关调整部分：新规范于2002年4月1日启用，原规范（GBJ10-89）于2002年12月31日废止；新规范规定必须严格执行的强制性条文共17条，具体分配为：第3章有2条、第4章有4条、第6章有1条、第9章有2条、第10章有2条、第11章有6条；新规范第1.0.2条中明确规定：本规范适用于房屋和一般构筑物的钢筋混凝土、预应力混凝土以及素混凝土承重结构的设计，而不适用于轻骨料混凝土以及其他特种混凝土结构的设计。
新规范第3.1.1条、第3.1.2条之条文说明中明确指出：在设计时，荷载分项系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定取用；对极限状态的分类，按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）的规定确定。
强制性条文部分：第3章“基本设计规定”之强制性条文：第3.1.8条：未经技术鉴定或设计许可，不得改变结构的用途和使用环境。
第3.2.1条：根据建筑结构破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。
设计时应根据具体情况，按照表3.2.1的规定选用相应的安全等级。
建筑结构的安全等级（表3.2.1）安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要的建筑物注：对有特殊要求的建筑物，其安全等级应根据具体情况另行确定。
第4章“材料”之强制性条文：第4.1.3条：混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值fck、ftk应按表4.1.3采用。
混凝土强度标准值（N/mm2）强度种类混凝土强度等级C15 C20 C25 C30 C35 C40fck 10.0 13.4 16.7 20.1 23.4 26.8ftk 1.27 1.54 1.78 2.01 2.20 2.39第4.1.4条：混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度设计值fc、ft应按表4.1.4采用。
注：1。
计算现浇钢筋混凝土轴心受压及偏心受压构件时,如截面的长变或直径＜300mm,则表中混凝土的强度设计值应乘以系数0.8，当构件质量确有保证时，可不受此限制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
雪荷载标准值是由建筑物所在地的基本雪压乘以屋面积雪 分布系数确定的。
注：上述荷载标准值可由《建筑结构荷载规范》查取； 各种可变荷载标准值的保证率不同。
3.2.2 材料强度标准值的确定
材料强度的变异性及统计特性
钢筋屈服强度的概率分布基本符合正态分布。 混凝土立方体抗压强度的实测值也符合正态分布。
3.2 荷载和材料强度取值
小结
重要思想：荷载取具有一定保证率的偏大荷载值（不取最大值） 材料强度取具有一定保证率的偏小强度值（不取最小值）。 安全与经济的统一；适当的可靠度
荷载标准值：按《荷载规范》查取； 各种荷载的保证率不一致（统计资料不完备，工程经验）
材料强度标准值：均具有大于或等95%的保证率（钢筋强度保证率为 97.78%；混凝土强度保证率95%） 根据混凝土强度等级（立方体抗压强度标准值:基本代表值）查规范。
材料强度标准值
钢筋和混凝土的强度标准值 fk f af 。偏低值
概率密度 p(x)
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0 22
fk
24
f 26
材料强度x
a为与材料
实际强度 f 低 于 fK 的 概 率有关的保 证率系数。
28
3.2.2 材料强度标准值的确定
钢筋的强度标准值 对于热轧钢筋，废品限值相当于屈服强度平均值减去2倍
fck 0.88ac1ac2 fcu,k
ftk
0.88 0.395ac2
f 0.55 cu,k
1 1.645 fcu
0.45
材料强度平均值（结构分析→设计）
fc
fck
1 1.645 fc
ft
ftk
1 1.645 ft
承载能力与正常使用极限状态 结构可靠度的计算 概率极限状态设计法
结构可靠度 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。 是可靠性的概率度量。 （定量描述）
3.1.2 结构的预定功能及结构可靠度
规定的时间：设计使用年限（design working life） 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
类别 1 2 3 4
，f sk ks
，As，b，h0，)特点：源自全面地考虑了主要因素；不能计算结构的可靠度
3.1.4 混凝土结构构件设计计算方法
概率极限状态设计法 水准I — 半概率法
把可以统计的因素（荷载值和材料强度值等）用概率方法加 以处理，无统计资料的因素用经验系数处理。对结构的可 靠度还不能做出定量的估计。TJ10-74基本上属于此法。
标准差，即a 2，保证率为97.73%。
《混凝土规范》规定的钢筋强度标准值具有不小于95% 保证率。
热轧钢筋强度标准值(N/mm2)
种类
HPB 300
热
轧
HRB 335/HRBF 335
钢
HRB 400/HRBF400/RRB400
筋
HRB 500/HRBF500
符号
A B/BF C/CF/CR C/CR
结构或构件丧失稳定（如压屈等） 地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）
对于任何承载的结构或构件，都需要按承载能力极限状态 进行设计。
3.3.1 结构的极限状态
结构的极限状态
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足 设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极 限状态。
极限状态实质上是区分结构可靠与失效的界限。
结构的极限状态分类
承载能力极限状态 安全性极限状态。主要是破坏（强度）极限状态 正常使用极限状态 适用性和耐久性极限状态。主要是变形和裂缝宽度极限状 态
1
a
x
e
ax b
eb
b
0 x , a,b 0
• 概率密度函数的性质
0 p(x)dx 1
8
3.2.1荷载标准值的确定
荷载标准值
荷载标准值是 建筑结构按极 限状态设计时 采用的荷载基 本代表值。
如果荷载符合 正态分布，且 具 有 95% 的 保 证率，则标准 值Pk为
PkP+1.645P
3.3 概率极限状态设计法
提要
结构的极限状态 定义；两类极限状态（安全性，适用性和耐久性） 结构的设计状况 结构物在建造和使用过程中所承受的作用、所处环境条件、经 历时间长短等都是不同的，设计时所采用的结构体系、可靠 度水准、设计方法等也应有所区别。 结构的功能函数和极限状态方程 作用效应S与结构抗力R的关系式；S = R 结构可靠度计算 失效概率；可靠指标 概率极限状态设计的一般方法（少数重要结构采用）
★作用按时间变异的分类
永久作用 G：其值不随时间变化（恒载） 可变作用 Q：其值随时间变化（活荷载）
偶然作用：量值很大且持续时间很短的作用 ★作用效应 S（effect of an action） 由作用产生的内力和变形（轴力、剪力、弯矩、扭矩、变形、
裂缝等）
作用效应 S 是随机变量或随机过程
3.1.1 结构上的作用、作用效应及结构抗力
轴心抗压强度标准值 fck
fck fc 1.645 fc fc 11.645fc
0.88ac1ac2 fcu 11.645fc
fc 0.88ac1ac2 fcu
fck 0.88ac1ac2 fcu,k
3.2.2 材料强度标准值的确定
轴心抗拉强度标准值 ftk
ft 0.395f0c.u55
3.3.1 结构的极限状态
承载能力极限状态（安全性） ★3点：结构或构件达到最大承载能力（强度破坏）；
达到不适于继续承载的变形（失稳、滑移、倾覆等）；或因 结构局部破坏而引发的连续倒塌。
★标志和限值 结构构件出现强度破坏（最主要的承载能力问题）
结构或构件作为刚体失去平衡（如倾覆等）
结构转变为机动体系
3.1.4 混凝土结构构件设计计算方法
混凝土结构构件设计计算方法的演变
容许应力法
[ ] f
k
特点：计算简单；未考虑材料的塑性；经验的安全系数
按破坏阶段的设计方法
M Mu K
特点：考虑材料塑性，计算结果较准确；经验的安全系数
多系数极限状态设计法
M (
kqi qik
)
Mu
(
fck kc
《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的建筑结构安全等级
安全等级 一级 二级 三级
破坏后果 很严重 严重 不严重
建筑物类型 重要的房屋 一般的房屋 次要的房屋
建筑物中各类结构构件的安全等级宜与整个结构的安全等 级相同，但允许对部分结构构件根据其重要程度和综合效 益进行适当的调整。
用安全等级区分结构的可靠度
影响结构可靠度的主要因素（荷载值、材料强度值等） 用概率的方法确定；
结构的工作状态取“极限状态”。
荷载标准值的确定 材料强度标准值的确定 各种强度值之间的关系
3.2.1荷载标准值的确定
荷载的统计特性
永久荷载 G 是随机变量；永久荷载 G 符合正态分布 可变荷载 Q 是随机过程；
楼面活荷载、风荷载和雪荷载符合极值 I 型分布
fck 10.0 13.4 16.7 20.1 23.4 26.8 29.6 32.4 35.5 38.5 41.5 44.5 47.4 50.2 ftk 1.27 1.54 1.78 2.01 2.20 2.39 2.51 2.64 2.74 2.85 2.93 2.99 3.05 3.11
混凝土强度标准值(N/mm2)
ftk ft 1.645ft ft 11.645ft
ftk
0.88 0.395ac2
f 0.55 cu,k
1 1.645 fcu
0.45
fck 0.88ac1ac2 fcu,k
•混凝土强度的基本代表值为 fcu,k。
《混凝土规范》中的混凝土强度标准值规定
强度
混凝土强度等级
种类 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80
第3章 混凝土结构设计的基本原则
结构可靠度 本
荷载和材料强度标准值
章 主
概率极限状态设计法 要
内
容
要点
作用于结构上的荷载取值
结构构件自重； 外部作用（活荷载、风荷载、雪荷载、地震作用等）
材料强度取值
钢筋强度；混凝土强度
结构设计方法
荷载值、材料强度值确定后→ 如何设计，保证结构具有适当的可靠度
地位和作用：总原则（纲领）→预期的可靠度（难点）
d/mm fyK 6~22 300 6~50 335 6~50 400 6~50 500
3.2.2 材料强度标准值的确定
混凝土的强度标准值
《混凝土规范》规定的混凝土的强度标准值为具有95% 保证 率的强度值。
立方体抗压强度标准值 fcu,k
fcu,k fcu 1.645 fcu fcu 11.645fcu
• 概率密度函数p(x)
p(x)
1
e
1 2
2
(
x
)2
2
0 x , 0
• 概率密度函数的性质
0 p(x)dx 1
28
3.2.1荷载标准值的确定
极值I型分布
概率密度 p(x)
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0 -4
-2
0
2
4
6
活荷载x
• 概率密度函数p(x)
p(x)
水准Ⅱ — 近似概率法
将结构抗力和荷载效应作为随机变量，按给定的概率分布估 算失效概率或可靠指标，采用平均值和标准差两个统计参 数，对设计表达式进行线性化处理，称为“一次二阶矩 法”，是一种实用的近似概率计算法。