承载能力极限状态的荷载效应内力

*结构上的作用、作用效应、结构抗力均是随机变量
3.1.4 结构的极限状态方程
1 结构极限状态方程可写为： Z=R—S=0
式中： S-作用效应； R-结构 抗力 当Z＞0时， 结构处于可靠 状态，
当Z＝0时， 结构处于极限 状态，
当Z＜0时， 结构处于失效 状态。
3.1.5 混凝土结构的耐久性规定
三
四
使用除冰盐的环境：严寒及寒冷地区冬季水位变动的环境； 滨海室外环境
海水环境 受人或自然的侵蚀性物质影响得环境
五
混凝土结构的耐久性应符合下列要求：
(1)一类、二类和三类环境中，设计使用年限为50年的结构， 其混凝土应符合表1-2的规定。 (2)一类环境中，设计使用年限为100年的结构混凝土应符 合下列规定： 1)混凝土强度等级不应低于C30；预应力混凝土结构的最 低混凝土强度等级为C40； 2)混凝土中氯离子含量不得超过水泥重量的0.06％； 3)宜使用非碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，混凝土中 的碱含量不得超过3.0kg／m3； 4)混凝土保护层厚度应按相应的规定增加40％；当采取有
项目三 结构荷载与内力分析
任务1 了解结构设计原则
工作任务：
查阅相关资料，解释下列名词： （1）结构的功能 （2）结构极限状态 （3）混凝土结构的耐久性 （4）结构安全等级 ( 5 ) 结构重要性系数

3.1.1 建筑结构的功能要求
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1.安全性 建筑结构在其设计使用年限内应能够承受可能 出现的各种作用。且在设计规定的偶然事件发生时及 发生后，结构应能保持必需的整体稳定性，不致倒塌。 2.适用性 建筑结构在其设计使用年限内应能满足预定的 使用要求，有良好的工作性能，其变形、裂缝或振动 等性能均不超过规定的限度等。 3.耐久性 建筑结构在其设计使用年限内应有足够的耐久 性。例如保护层厚度不得过薄、裂缝不得过宽而引起 钢筋锈蚀等。
3.1.3 结构上的作用F、作用效应S、结构抗力R

结构上的作用——施加在结构上的集中力或分布力（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）。 作用效应——由于直接作用或间接作用作用于结构构件上， 在结构内产生的内力和变形(如轴力、弯矩、剪力、扭矩、 挠度、转角和裂缝等)。 结构抗力——结构或结构构件承受内力和变形的能力(如构 件的承载能力、刚度等)。
由于混凝土表面暴露在大气中，特别是长期受到外
界温、湿度等不良气候环境的影响，以及长期受到有害 物质的侵蚀，随时间增长而出现混凝土碳化、开裂，钢 筋锈蚀等现象使材料的耐久性降低。因此，混凝土结构 在进行承载能力和正常使用极限状态设计的同时还应根 据结构所处的环境类别、结构的重要性和使用年限进行 耐久性设计。
表1-2
结构混凝土耐久性的基本规定
环境类别 一 二 a b
最大水灰 比 0.65 0.60 0.55
最小水泥 用量（㎏ /m³ ） 225 250 275
混凝土强 度等级不 小于 C20 C25 C30
氯离子含 量不大于 （% ） 1.0 0.3 0.2
碱含量不 大于（㎏ /m³ ） 不限制 3.0 3.0
效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少； 5)在使用过程中应有定期维护措施。
(3)对于设计寿命为100年且处于二类和三类环境中的混凝 土结构应采取专门有效的措施。
(4)严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗 冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求。 (5)有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合 有关标准的要求。 (6)三类环境中的结构构件，其受力钢筋宜采用环氧涂层 带肋钢筋；对预应力锚具及连接器应有专门防护措施。 (7)四类和五类环境中的混凝土结构，其耐久性要求应符 合有关标准的规定。 对临时性混凝土结构，可不考虑混凝土的耐久性要求。
3.1.2 结构的极限状态

结构的极限状态是指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。 《建筑结构可靠度设计统一标准》将结构的极限状态分 为两类：承载能力极限状态及正常使用极限状态。


承载能力极限状态 ——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。 (1) 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡，如雨篷 压重不足而倾覆、烟囱抗风不足而倾倒、挡土墙抗滑不 足在土压力作用下而整体滑移等。 (2) 结构构件或其连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳 破坏)，如轴心受压构件中混凝土达到了轴心抗压强度、 构件的钢筋因锚固长度不足而被拔出等；或因变形过大 而不适于继续承受荷载。 (3) 结构转变为机动体系，如构件发生三铰共线而形成机 动体系，丧失承载能力。 (4) 结构或构件丧失稳定，如细长柱到达临界荷载后压屈 失稳而破坏。
三
0.5
300
C30
0.1
3.0
3.1.6 结构的安全等级
* 建筑结构的安全等级在进行建筑结构的设计时，应根据结构 破坏可能产生的各种后果(危及人的生命、造成经济损失、产 生社会影响等)的严重性，采用不同的安全等级。
任务2 了解荷载的类型及荷载传递路径
混凝土结构的耐久性按结构所处环境和设计使用年 限进行设计。 结构的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预定目的使用的时期 。
表1-1
环境类别 一
混凝土结构的使用环境类别
说 明
室内正常环境：无侵蚀性介质、无高温高湿影响、不与土 层直接接触的环境
a
二 b
室内潮湿环境：非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵 蚀性得水或土直接接触的环境 严寒和寒冷地区得露天环境、与无侵蚀性得水或土壤直接 接触的环境

正常使用极限状态 ——结构或结构构件达到正常使用或耐久 性能的某项规定限值。 (1) 影响正常使用或外观的变形，如吊车梁变形过大导致吊车 不能正常行驶、梁挠度过大影响外观等。 (2) 影响正常使用或耐久性能的局部损坏，如水池池壁开裂漏 水不能正常使用、如裂缝过宽导致钢筋锈蚀等。 (3) 影响正常使用的振动，如由于机器振动而导致结构的振幅 超过按正常使用要求所规定的限位等。 (4) 影响正常使用的其它特定状态，如相对沉降量过大等。