第三章：混凝土结构设计基本原则
混凝土结构设计原理陈建设第3版
混凝土结构设计原理陈建设第3版一、引言混凝土结构设计是建筑领域中，非常重要的一项工作。
在建筑物的建设中，混凝土结构设计起着至关重要的作用。
本文将根据陈建设所著的《混凝土结构设计原理》第三版，对混凝土结构设计的原理进行详细的阐述。
二、混凝土结构的基本原理1.混凝土的组成混凝土是由水泥、骨料、砂、水等原材料按一定比例混合而成的一种人工制品。
其中，水泥是混凝土中最主要的成分，它能够使混凝土硬化，并且提供混合物的粘合剂。
骨料和砂则是混凝土中填充的成分，它们能够提高混凝土的强度，并且增加混凝土的密度和稳定性。
水是混凝土中的溶剂，能够使混合物变得粘稠，便于加工和浇筑。
2.混凝土的强度混凝土的强度是指混凝土在承受压力或拉力时所能承受的最大力量。
混凝土的强度与其成分的比例、材料的质量、混合物的搅拌时间等因素有关。
一般来说，混凝土的强度越高，其承受外力的能力就越强。
3.混凝土的应变性混凝土的应变性是指混凝土在承受外力时所产生的变形程度。
混凝土的应变性与其强度、密度、韧性等因素有关。
一般来说，混凝土的应变性越小，其承受外力时的变形程度就越小。
4.混凝土的耐久性混凝土的耐久性是指混凝土在不同环境条件下的抗腐蚀能力和寿命。
混凝土的耐久性与其成分的质量、混合物的配比、加工方法等因素有关。
一般来说，混凝土的耐久性越强，其寿命就越长。
三、混凝土结构设计的基本原则1.静力平衡原则混凝土结构设计的第一个基本原则是静力平衡原则。
即在设计混凝土结构时，必须保证结构的每个部分都处于静力平衡状态。
这意味着任何一个部分都不能承受大于其自身强度的外力，否则就会导致结构的破坏。
2.合理布置受力构件混凝土结构设计的第二个基本原则是合理布置受力构件。
在设计混凝土结构时，必须合理布置受力构件，使结构的受力分布均匀，以提高结构的整体强度和稳定性。
3.满足使用要求混凝土结构设计的第三个基本原则是满足使用要求。
在设计混凝土结构时，必须考虑结构的使用要求，如承载能力、稳定性、耐久性等，以便满足结构的使用要求。
混凝土结构设计原理练习题
混凝土结构原理练习题温州大学瓯江学院20XX年第一章 概述一、选择题J-1 与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁承载能力 （ ）（A ）相同 （B ）提高许多 （C ）有所提高J-2 与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力 （ ）（A ）提高不多 （B ）提高许多 （C ）完全相同J-3 钢筋混凝土梁在正常使用荷载下（ ）（A ）通常是带裂缝工作的（B ）一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面（C ）一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽第二章 混凝土结构材料的物理力学性能一、选择题J-1 混凝土各种强度指标就其数值的大小比较，有 （ ）（A ）k cu f , >t f >c f >k t f , （B ）k cu f , >c f >k t f ,>t f （C ）k cu f , >c f >t f >k t f ,J-2 混凝土强度的基本指标是 （ ）（A ）立方体抗压强度标准值 （B ）轴心抗压强度设计值 （C ）轴心抗压强度标准值 （D ）立方体抗压强度平均值 J-5 混凝土的受压破坏（ ）（A ）取决于骨料抗压强度 （B ）取决于砂浆抗压强度 （C ）是裂缝累积并贯通造成的（D ）是粗骨料和砂浆强度已耗尽造成的J-6 混凝土双向受力时，何种情况下强度降低（ ）（A ）两向受压 （B ）双向受拉 （C ）一拉一压J-12 在钢筋混凝土轴心受压构件中混凝土的徐变将使（ ）（A）钢筋应力增大（B）混凝土应力增大（C）钢筋应力减小J-13 混凝土的水灰比越大，水泥用量越多，则徐变及收缩值（）（A）增大（B）减少（C）基本不变J-15 变形钢筋与混凝土间的粘结能力（）（A）比光面钢筋略有提高（B）取决于钢筋的直径大小（C）主要是钢筋表面凸出的肋的作用Y－8 混凝土在复杂应力状态下强度降低的是（）(A) 三向受压(B) 两向受压（C）一拉一压Y－10 混凝土的徐变，下列叙述不正确的是（）(A)徐变是在长期不变荷载作用下，混凝土的变形随时间的延长而增长的现象(B)持续应力的大小対徐变有重要影响(C)徐变対结构的影响，多数情况下时不利的(D)水灰比和水泥用量越大，徐变越小Y－12 对于无明显屈服点的钢筋，其强度标准值取值的依据是（）(A)最大应变对应的应力(B)极限抗拉强度(C)0.9倍极限强度(D)条件屈服强度Y－14 钢筋的力学性能指标包括：(1) 极限抗拉强度；（2）屈服点；（3）伸长率；（4）冷弯试验，其中检验塑性的指标是（）(A)极限抗拉强度(B)极限抗拉强度和伸长率(C)极限抗拉强度和伸长率(D)伸长率和冷弯试验Y－40 在其它条件相同的情况下，同一混凝土试块在双向受压状态下所测得的抗压强度极限比单向受压状态下所测得的抗压强度极限值高的主要原因是（）(A)双向受压时的外压力比单向受压时多(B)双向受压时混凝土的横向变形受约束(C)双向受压时的纵向压缩变形比单向受压时小Y－46 混凝土保护层厚度是指（）(A)外排纵筋的外表面至混凝土外表面的距离(B)箍筋的外表面至混凝土外表面的距离(C)外排纵筋的内表面至混凝土外表面的距离G-1碳素钢的含碳量越高，则其（）(A)强度越高，延性越高(B)强度越低，延性越高(C)强度越高，延性越低(D)强度越低，延性越低G-2钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求不包括（）(A)强度(B)塑性(C)与混凝土的粘结力(D)耐火性G-3混凝土的侧向约束压应力提高了混凝土的（）(A)抗压强度(B)延性(C)抗拉强度(D)抗压强度和延性G-4减小混凝土徐变的措施是（）(A)加大水泥用量，提高养护时的温度和湿度(B)加大骨料用量，提高养护时的温度，降低养护时的湿度(C)延迟加载时的龄期，降低养护时的湿度和温度(D)减小水泥用量，提高养护时的温度和湿度L-1 《混凝土结构设计规范》中混凝土强度的基本代表值是。
混凝土结构设计的基本原则
混凝土结构设计的基本原则混凝土结构设计是建筑工程中的重要组成部分，其设计质量直接影响到建筑物的安全性和稳定性。
在进行混凝土结构设计时，需要遵循一些基本原则，以确保结构的强度、稳定性和耐久性。
本文将就混凝土结构设计的基本原则进行探讨，希望对相关领域的专业人士和学习者有所帮助。
1. 结构安全性第一原则在进行混凝土结构设计时，首要考虑的是结构的安全性。
结构的安全性是指结构在规定使用条件下，能够承受预定荷载而不发生破坏的能力。
因此，在设计过程中需要对结构的受力情况、荷载作用和内力分布进行充分分析，保证结构能够满足安全性的要求。
2. 结构稳定性原则结构的稳定性是指结构在外部作用下不会发生失稳或破坏的能力。
为了确保结构的稳定性，设计时需要考虑结构的整体稳定性、构件连接的可靠性以及荷载的合理传递等因素。
只有保证了结构的稳定性，才能有效地提高结构的使用寿命。
3. 结构耐久性原则混凝土结构设计需要考虑结构的耐久性，即结构在规定使用条件下能够保持长期稳定和安全的能力。
为了提高结构的耐久性，设计时需要选择合适的混凝土配合比、保证混凝土质量，以及对结构进行有效的防护和维护。
只有确保了结构的耐久性，才能延长结构的使用寿命。
4. 结构经济性原则在进行混凝土结构设计时，还需要考虑结构的经济性。
结构的经济性是指以最少的材料和成本，满足结构设计、使用和维护的要求。
设计时需要合理选择结构形式、尺寸和截面，使结构在满足强度和稳定性的前提下，尽可能减少结构的材料消耗和建造成本。
5. 结构美观性原则最后一个原则是结构的美观性。
美观的结构设计可以提升建筑物的整体形象和观感，增强建筑的文化内涵和审美价值。
因此，在进行混凝土结构设计时，也需要考虑结构的外观设计和装饰，使结构既满足功能需求，又具有艺术性和美观性。
综上所述，混凝土结构设计的基本原则包括安全性、稳定性、耐久性、经济性和美观性等方面。
只有充分考虑这些原则，才能设计出安全、稳定、耐久、经济、美观的混凝土结构，为建筑工程的发展和进步作出贡献。
《混凝土结构设计原理》 教案大纲
《混凝土结构设计原理》教案大纲第一章：混凝土结构的基本概念1.1 混凝土结构的定义1.2 混凝土结构的分类1.3 混凝土结构的特点及应用范围1.4 混凝土结构设计的基本原则第二章：混凝土的基本性质2.1 混凝土的组成及材料性质2.2 混凝土的力学性能2.3 混凝土的耐久性2.4 混凝土的变形性能第三章：混凝土结构的受力分析3.1 概述3.2 单向板受力分析3.3 双向板受力分析3.4 梁、柱和节点受力分析3.5 框架结构受力分析第四章：混凝土结构的承载力计算4.1 概述4.2 抗拉、抗压承载力计算4.3 抗弯、抗剪承载力计算4.4 疲劳承载力计算4.5 极限状态设计方法第五章：混凝土结构的变形与裂缝控制5.1 混凝土结构的变形控制5.2 混凝土结构的裂缝控制5.3 钢筋的锚固、焊接与连接5.4 混凝土结构的施工缝处理第六章：混凝土结构的稳定性分析6.1 结构稳定性的基本概念6.2 压弯构件的稳定性分析6.3 受拉构件的稳定性分析6.4 钢筋混凝土构件的稳定性分析6.5 稳定性校核与提高稳定性的措施第七章：混凝土结构的抗震设计7.1 抗震设计的基本概念7.2 地震作用及地震反应7.3 抗震设计原则与要求7.4 混凝土结构的抗震设计方法7.5 抗震设计实例分析第八章：混凝土结构的耐久性设计8.1 耐久性的基本概念8.2 混凝土的侵蚀与碳化8.3 钢筋的腐蚀与防护8.4 混凝土结构的耐久性设计方法8.5 耐久性设计实例分析第九章：混凝土结构的设计实例9.1 工业与民用建筑混凝土结构设计实例9.2 桥梁混凝土结构设计实例9.3 港口与水利混凝土结构设计实例9.4 高层建筑混凝土结构设计实例9.5 特殊环境下的混凝土结构设计实例第十章：混凝土结构设计的软件应用10.1 结构设计软件的基本功能10.2 常见结构设计软件介绍10.3 混凝土结构设计软件操作实例10.4 结构设计软件在工程中的应用与优势10.5 结构设计软件的发展趋势与展望重点解析第一章：混凝土结构的基本概念重点：混凝土结构的定义、分类、特点及应用范围。
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
混凝土结构及砌体结构-第三章混凝土结构的设计原则
第3章 混凝土结构的设计原则
可变荷载的代表值
◎可变荷载组合值 当几种荷载进行组合时，需作适当调整，其中最大荷载 取标准值，其他伴随的荷载采用小于1.0的组合值系数乘以相 应的标准值来表达其荷载代表值，这种经调整后的伴随可变 荷载，称为可变荷载的组合值。 ◎可变荷载频遇值 结构上时而出现的较大荷载的代表值之一，是该可变荷 载标准值和荷载的频遇值系数的乘积。 ◎可变荷载的准永久值 结构上经常作用的可变荷载的代表值之一，是该可变荷 载标准值和荷载的准永久值系数的乘积。
第3章 混凝土结构的设计原则
结构的设计使用年限
结构的设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不 需要进行大修即可按达到其预定功能的使用时期。
设计年限可按《建筑结构可靠度设计统一标准》确定， 也可经过主管部门的批准按业主的要求确定。一般建筑结构 的设计使用年限为50年。 注意：区别建筑物的设计使用年限与建筑物的使用寿命。
荷载效应组合
1.基本组合
（1）可变荷载控制：
S G SGk Q1SQ1k γQi ci SQi k
i 2
n
（2）永久荷载控制
S G SGk γQi ci SQi k
i 2
n
2.简化组合（略）
第3章 混凝土结构的设计原则
3.3.4 按正常使用极限状态计算 S C
M < Mu f < [f]
M = Mu f = [f]
M > Mu f > [f]
wmax< [wmax] wmax= [wmax] wmax> [wmax]
第3章 混凝土结构的设计原则
承载力能力极限状态
超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求
混凝土结构设计
混凝土结构设计混凝土结构设计在现代建筑领域中扮演着重要的角色。
它涉及到使用混凝土作为主要结构材料来支撑建筑物的力学性能和安全性。
本文将介绍混凝土结构设计的基本原理和关键要素。
一、混凝土的力学性能混凝土是一种由水泥、骨料、粉煤灰和水按一定比例混合而成的材料。
它具有较高的抗压强度和耐久性，是一种常用的结构材料。
混凝土的力学性能取决于其材料组成、配合比和养护条件。
在混凝土结构设计中，需要确定混凝土的拌和比例、强度等参数，以确保结构的稳定性和安全性。
二、混凝土结构设计的基本原则混凝土结构设计需要遵循一些基本原则，以保证结构的强度和稳定性。
首先，设计师需要根据建筑物的用途、荷载和变形的要求来确定结构的形式。
其次，应根据混凝土的力学性能和耐久性要求选择合适的混凝土等级。
此外，在设计过程中还要考虑结构的变形、温度和抗震性能等因素。
三、关键设计要素1. 强度设计: 强度设计是混凝土结构设计中的一个关键要素。
根据结构的荷载要求和安全系数，设计师需要确定混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等参数。
强度设计旨在确保结构在设计寿命内能够承受各种荷载的作用。
2. 变形设计: 变形设计是指考虑结构受力引起的变形和裂缝问题。
混凝土在受加载时会发生变形，设计师需要通过控制结构的刚度和变形来保证其使用性能和外观。
此外，应采取一些措施来减少混凝土的收缩和膨胀引起的变形。
3. 温度设计: 温度变化也会对混凝土结构产生影响。
设计师需要根据结构的材料性能和环境条件来考虑温度应力和变形。
常见的处理方法包括使用伸缩缝、设置隔热层和保温措施等。
4. 抗震设计: 抗震设计是混凝土结构设计中的重要环节。
地震是建筑物受到的主要外力之一，设计师需要通过合理的结构布置、加强节点和采用抗震构造措施等来提高结构的抗震能力。
四、混凝土结构设计的步骤混凝土结构设计的一般步骤包括以下几个方面：确定建筑物的功能和荷载条件；选择合适的结构类型和材料；进行整体结构计算和参数确定；绘制结构草图和详图；进行材料和施工方案选择；最后进行施工监管和质量控制等。
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。
混凝土结构设计的基本原则
混凝土结构设计的基本原则一、引言混凝土结构是建筑工程中最常见的结构形式之一，其广泛应用得益于其优良的性能和施工便捷性。
混凝土结构设计的基本原则是建立在混凝土本身的性质和特点上的，因此深入了解混凝土的物理和力学性质对于混凝土结构设计至关重要。
本文将详细介绍混凝土结构设计的基本原则，包括混凝土的物理和力学性质、混凝土结构设计的基本原则、混凝土结构设计的基本流程、混凝土结构设计的注意事项等方面。
二、混凝土的物理和力学性质混凝土是由水泥、砂、碎石和水等原材料按一定比例混合而成的一种人造材料。
混凝土的物理和力学性质受多种因素影响，如含水量、材料的性质、配合比等。
1.含水量混凝土的含水量对其物理和力学性质有着重要影响。
水分过多会导致混凝土的强度下降、抗裂性能变差，同时也会影响混凝土的耐久性。
因此，在混凝土的制作过程中，需要控制好水泥的用量和水的加入量，以保证混凝土的质量。
2.材料的性质混凝土中的水泥、砂、碎石等原材料的性质也会直接影响混凝土的物理和力学性质。
水泥的类型、强度等参数会影响混凝土的强度和耐久性；砂和碎石的粒径和形状也会影响混凝土的强度和抗裂性能。
3.配合比混凝土的配合比是指混凝土中各种原材料的比例关系。
不同的配合比会影响混凝土的强度、抗裂性能、耐久性等。
因此，在混凝土的设计过程中，需要根据具体情况确定合理的配合比。
三、混凝土结构设计的基本原则混凝土结构设计的基本原则是在满足强度、稳定性、耐久性、经济性和施工便捷性等要求的基础上，尽可能地发挥混凝土材料的性能。
具体来说，混凝土结构设计的基本原则包括以下几点：1.强度原则混凝土结构的强度是保证其正常使用的前提。
因此，混凝土结构设计需要根据不同的受力情况和使用要求，合理确定混凝土的强度等级和配合比，以保证结构的强度和稳定性。
2.耐久性原则混凝土结构的耐久性是保证其长期使用的关键。
因此，在混凝土结构设计过程中，需要考虑结构的使用环境、材料的耐久性等因素，合理选择材料和设计结构，以保证结构的耐久性。
混凝土结构设计基本原理
混凝土结构设计基本原理
第三章
三、受弯构件正截面的破坏形式
（一）适筋破坏
特点： 1、受拉区纵向受拉钢筋先屈服，然后受压区混凝土被 压碎； 2、破坏有明显的预兆，延性破坏； 3、钢筋和混凝土的强度都得到了充分利用。
(b) p
p
混凝土结构设计基本原理
第三章
（二）超筋破坏
限制相对受压区高度
混凝土结构设计基本原理
第三章 钢筋混凝土受弯构件 正截面承载力计算
混凝土结构设计基本原理
本章重点
第三章
➢了解配筋率对受弯构件破坏特征的影响和 适筋受弯构件在各个阶段的受力特点；
➢ 掌握单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截 面承载力的计算方法；
➢ 熟悉受弯构件的延性和正截面构造要求。
混凝土结构设计基本原理
受力钢筋屈服，钢筋应力达到屈服强度 fy
fy As
Ⅱa
混凝土结构设计基本原理
第三章
（三）第Ⅲ阶段－受力钢筋屈服至破坏阶段
(e)
M
fy As
Ⅲ
受拉钢筋屈服后，荷载可稍许增加，但挠度 急剧增长，荷载挠度关系曲线出现第二个明 显转折点。
受拉钢筋应力保持不变，应变持续增长。
裂缝迅速开展，中和轴进一步上移，受压区 高度进一步减小。
受压区混凝土压应力迅速增大。受压区混凝 土塑性特征更充分，应力图形更丰满。
混凝土结构设计基本原理
第三章
Ⅲa阶段－受压区混凝土达到极限压应变状态
cu
(f)
Mu
fy As
Ⅲa
z
受压区边缘混凝土达到极限压应变 cu ，梁受
压区两侧及顶面出现纵向裂缝，混凝土完全 被压碎，截面发生破坏。
混凝土凝土结构设计规范GB50010_2024
混凝土凝土结构设计规范GB50010_2024该标准主要包含以下内容：
1.结构设计基本原则：包括荷载的计算、荷载组合、抗震设防要求、
结构可靠性等方面的规定。
其中，抗震设防要求是该标准的重要内容之一，要求根据地震烈度、场地类别和使用性质确定地震分组和基本振动周期，
并根据地震烈度和结构类别确定地震设计分别系数。
2.混凝土结构材料的要求：包括水泥、矿物掺合料、骨料、混凝土和
钢筋的性能要求。
这些要求旨在确保混凝土结构的强度、耐久性和稳定性。
3.结构设计方法：包括等效受力设计法和极限状态设计法。
等效受力
设计法适用于一般建筑和一般构件，要求荷载的计算和抗力的计算时按照
抗弯承载力、剪力承载力和轴力承载力进行。
极限状态设计法适用于重要
建筑和重要构件，要求在极限状态下满足强度、刚度和稳定性要求。
4.结构构件设计规定：包括柱、梁、板、墙、楼梯、桁架等各类结构
构件的设计要求。
这些要求涉及截面尺寸、配筋、构造类型、受力性能和
构造安装等方面。
5.易损性构件设计：要求在设计中考虑易损性构件（如脆弱构件、敏
感构件等）的受力性能和抗震能力等要求，以减少地震灾害对建筑物的影响。
6.结构施工和验收规范：包括混凝土浇筑、钢筋安装、模板施工、预
应力等方面的施工要求和验收标准，以确保施工质量和结构的安全可靠。
7.工程抗震设防级别与抗震设防烈度：根据工程的性质和等级确定抗
震设防水平，以及根据地震烈度区划确定抗震设防烈度。
混凝土结构设计规范
混凝土结构设计规范一、引言二、材料与试验（一）混凝土材料：混凝土应按照国家标准进行配制，包括水泥、骨料、掺合料、水和掺水剂等材料的使用和配比。
（二）混凝土试验：混凝土应按照规定的试验方法进行试验，包括强度试验、抗渗试验、收缩试验等，以确定混凝土的性能和适用范围。
三、结构设计基本原则（一）强度设计：混凝土结构的承载力应满足设计要求，并根据强度等级进行设计。
（二）稳定性设计：混凝土结构的稳定性应满足设计要求，并根据结构形式和使用条件进行设计。
（三）耐久性设计：混凝土结构应具有良好的耐久性，考虑到环境因素、使用条件和保护措施等进行设计。
四、结构设计计算（一）荷载计算：混凝土结构应根据设计要求对荷载进行计算，包括恒载、活载和地震荷载等。
（二）构件设计：混凝土构件应根据荷载计算结果进行设计，包括梁、柱、板、墙等构件的尺寸、配筋和截面形式等。
（三）节点设计：混凝土节点应满足强度和稳定性要求，包括连接件的选择和构造的设计。
五、施工工艺与质量控制（一）施工工艺：混凝土的浇筑、养护和抹灰工艺等应按照规范和标准进行，确保施工质量。
（二）质量控制：施工过程中应进行质量控制，包括原材料的检验、施工现场的管理和工序的验收等。
六、验收与验收标准（一）验收程序：混凝土结构完成后进行验收，包括结构构件的检查和试验。
（二）验收标准：混凝土结构的验收标准应按照规范和标准进行，包括结构的外观和尺寸、强度和稳定性等指标。
七、施工质量事故和处理措施（一）施工质量事故：施工过程中出现的施工质量事故应及时处理和记录，包括混凝土脱落、裂缝和变形等。
（二）处理措施：施工质量事故出现后应采取相应的处理措施，包括修复、加固和更换等。
八、设计应注意的问题（一）设计参数的选取：混凝土结构的设计参数应根据具体情况进行选择，包括强度等级、初始应力和构件尺寸等。
（二）设计常见问题：混凝土结构设计中常见的问题包括受力性能不足、尺寸设置不合理和施工工艺缺陷等。
九、结语。
第3章 混凝土结构设计的基本原则
第3章混凝土结构设计的基本原则3.1 混凝土结构设计理论的发展最早的钢筋混凝土结构设计理论是采用以弹性理论为基础的容许应力计算法。
这种方法要求在规定的标准荷载作用下，按弹性理论计算的应力不大于规定的容许应力。
容许应力系由材料强度除以安全系数求得，安全系数则根据经验和主观判断来确定。
由于钢筋混凝土并不是一种弹性材料，而是有着明显的塑性性能，因此，这种以弹性理论为基础的计算方法不能如实地反映构件截面的应力状态。
20世纪30年代出现了考虑钢筋混凝土塑性性能的破坏阶段计算方法。
这种方法以考虑了材料塑性性能的结构构件承载力为基础，要求按材料平均强度计算的承载力必须大于计算的最大荷载产生的内力。
计算的最大荷载是由规定的标准荷载乘以单一的安全系数而得出的，安全系数仍是根据经验和主观判断来确定。
在20世纪50年代提出了极限状态计算法。
极限状态计算法是破坏阶段计算法的发展，它规定了结构的极限状态，并把单一安全系数改为三个分项系数，即荷载系数、材料系数和工作条件系数，故又称为“三系数法”。
三系数法把不同的材料和不同的荷载用不同的系数区别开来，使不同的构件具有比较一致的可靠度，部分荷载系数和材料系数是根据统计资料用概率的方法确定的。
我国1966年颁布的《钢筋混凝土结构设计规范》BJG 21—66即采用这一方法，1974年颁布的《钢筋混凝土结构设计规范》TJ10—74亦是采用极限状态计算法，但在承载力计算中采用了半经验、半统计的单一安全系数。
在总结我国的试验研究、工程实践经验和学习国外科技成果的基础上，我国于2001年颁布的修订本《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068—2001采用了以概率论为基础的极限状态设计法，使我国的建筑结构设计基本原则更趋合理。
目前，国际上将概率方法按精确程度不同分为三个水准：半概率法、近似概率法、全概率法。
（1）水准I——半概率法。
对影响结构可靠度的某些参数，如荷载值和材料强度值等，用数理统计进行分析，并与工程经验相结合，引入某些经验系数。
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
混凝土结构设计电子教案
混凝土结构设计电子教案第一章：混凝土结构基本概念1.1 混凝土结构的定义1.2 混凝土结构的分类1.3 混凝土结构的特点1.4 混凝土结构的应用范围第二章：混凝土材料性质2.1 混凝土的组成2.2 混凝土的力学性能2.3 混凝土的耐久性2.4 混凝土的配合比设计第三章：混凝土结构设计原理3.1 结构设计的基本原则3.2 结构内力分析3.3 结构截面设计3.4 结构稳定性分析第四章：混凝土梁设计4.1 梁的设计要求4.2 梁的抗弯设计4.3 梁的抗剪设计4.4 梁的抗扭设计第五章：混凝土柱设计5.1 柱的设计要求5.2 柱的抗压设计5.3 柱的抗剪设计5.4 柱的稳定性设计第六章：混凝土剪力墙设计6.1 剪力墙的设计要求6.2 剪力墙的受力分析6.3 剪力墙的尺寸设计6.4 剪力墙的构造要求第七章：混凝土框架设计7.1 框架的设计要求7.2 框架的受力分析7.3 框架的梁柱设计7.4 框架的节点设计第八章：混凝土结构抗震设计8.1 抗震设计的基本原则8.2 结构的地震作用8.3 结构的抗震等级8.4 结构的抗震措施第九章：混凝土结构施工技术9.1 混凝土的浇筑与养护9.2 钢筋的加工与安装9.3 预应力混凝土施工9.4 混凝土结构的质量控制第十章：混凝土结构案例分析10.1 案例一：高层住宅混凝土结构设计10.2 案例二：桥梁混凝土结构设计10.3 案例三：工业建筑混凝土结构设计10.4 案例四：复杂条件下混凝土结构设计第十一章：混凝土结构的经济性分析11.1 结构经济性的重要性11.2 成本分析与控制11.3 结构优化方法11.4 生命周期成本分析第十二章：混凝土结构的维护与检测12.1 结构维护的基本内容12.2 结构检测的方法与技术12.3 结构健康状况评估12.4 结构维修与加固策略第十三章：混凝土结构的抗震加固13.1 抗震加固的必要性13.2 抗震加固技术概述13.3 常用抗震加固方法13.4 抗震加固设计实例第十四章：混凝土结构的安全性与规范14.1 结构安全性的概念14.2 相关设计规范简介14.3 结构安全性评估14.4 结构设计中的风险分析第十五章：混凝土结构设计的未来发展趋势15.1 可持续发展与绿色建筑15.2 智能材料与结构15.3 高性能混凝土的应用15.4 结构设计与施工的创新技术重点和难点解析本教案涵盖了混凝土结构设计的基本概念、材料性质、设计原理、构件设计、抗震设计、施工技术、案例分析、经济性分析、维护检测、抗震加固、安全规范以及未来发展趋势等多个方面。
《混凝土结构》课程笔记
《混凝土结构》课程笔记第一章绪论1.1 混凝土结构的概念混凝土结构是现代建筑工程中广泛采用的一种结构形式，它主要是由混凝土和钢筋（或其他形式的加固材料）组成的。
混凝土是一种由水泥、砂、石子和水混合而成的坚硬材料，它在凝固后能够承受巨大的压力。
钢筋则具有良好的抗拉性能，将钢筋嵌入混凝土中，可以有效地弥补混凝土抗拉强度低的不足，使结构能够同时承受压力和拉力。
1.2 混凝土结构的特点1. 耐久性好：混凝土结构能够在多种环境条件下保持较长时间的稳定性，对酸碱、盐雾、冻融等有较好的抵抗力。
2. 可塑性高：混凝土在凝固前具有良好的流动性，可以根据模板的形状浇注成各种复杂的结构。
3. 耐火性好：混凝土是一种不燃材料，能够在高温下保持结构完整性，提供必要的安全保障。
4. 抗震性强：混凝土结构通过合理的配筋设计，能够在地震发生时吸收和分散能量，减少结构破坏。
5. 施工方便：混凝土结构施工技术成熟，可以现场浇筑，也可以预制构件，便于大规模生产和安装。
6. 经济性：混凝土材料来源广泛，成本相对较低，且施工过程中能耗较低，具有较好的经济性。
1.3 混凝土结构的发展混凝土结构的发展可以追溯到古罗马时期，当时的工程师们就已经使用天然混凝土建造了一些著名的建筑。
19世纪末，随着钢铁工业的发展，钢筋被引入混凝土结构中，形成了现代意义上的钢筋混凝土结构。
20世纪初，预应力技术的出现进一步提升了混凝土结构的性能，使得建造更大跨度和更高层级的建筑成为可能。
1.4 混凝土结构的应用混凝土结构在现代工程建设中有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：- 房屋建筑：混凝土框架结构、剪力墙结构等被广泛应用于多层和高层建筑中。
- 道路桥梁：混凝土桥墩、梁、板等构件是桥梁工程中的重要组成部分。
- 隧道工程：混凝土衬砌为隧道提供了结构支持和防水功能。
- 水坝工程：混凝土重力坝、拱坝等结构用于水库的蓄水和发电。
- 海洋工程：混凝土结构在海港、码头、防波堤等海洋工程中发挥着重要作用。
第三章钢筋混凝土结构设计原理
直接作用 差异沉降、地震等引起结构外加
变形或约束的原因。
结构上的作用使结构产生的内力、变形、裂缝等通称为作用效 应或荷载效应S 。Action (Load) Effect
结构承受内力和变形的能力（如构件的承载能力、裂缝和变形 限值等）称为结构抗力R，取决于材料的强度、截面尺寸及计 算模式等。 Resistant
b. 正常使用极限状态 Serviceability Limit State 结构或构件达到影响正常使用或耐久性能的某项规定限值的
状态。 ◆ 过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正
常使用（吊车）等）；
◆ 过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；
◆ 过大的振动（影响使用、不舒适）；
◆ 局部损坏。
Mu
1
d
fy
As
h0
0.5
f y As
fc
b
a.材料强度 fy 和 fc 的离散 b.截面尺寸h0和 b 的施工误差
c. d的随机性
虽然设计 保证
M Mu
不一定安全（可靠）!
二. 荷载效应S和结构抗力R
定义：使结构产生内力或变形的原因称为“作用”。
作 直接作用
荷载
用
分
类
混凝土收缩、温度变化、基础的
试验结果 m fc 0.76 m fcu 实际构件 m fc 0.88 0.76 m fcu 0.67 m fcu
轴心抗压强度标准值fck
假定
fck m fc (1 1.645 fc )
0.67m fcu (1 1.645 fc )
0.67
f cuk
1 1.645
fcu
(1 1.645
fc
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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。
由此可采用结构的功能函数来描述结Z = R –S构完成预定功能的状况。
因抗力R和S均具有随机性，所以只能用功能函数Z的概率来描述。
Z > 0，即R>S结构可靠可靠概率有多大？Z = 0，即R=S 结构处于极限状态。
Z < 0，失效概率有多大?即R<S结构失效3.3随机变量的统计特征3.3.1 随机变量及其概率分布222)(exp 21)(σμσπ--=x x f 正态分布的概率密度函数3.3.2 结构主要荷载于抗力参数的分布•荷载：永久荷载、民用建筑露面活荷载、风荷载•结构抗力K G设计计算原则：采用以概率论为基础的极限状态设计法，保证设计结构的失效概率足够小，或可靠概率足够大。
结构的可靠性：结构的安全性、适用性、耐久性之总和。
3.4概率极限状态设计法3.4.1结构的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。
《规范》规定：所有结构构件均应进行承载力计算，对某些构件还需进行变形和裂缝宽度的验算。
结构或构件能否完成预定功能与结构的作用效应S与结构的抗力R有关。
由此可采用结构的功能函数来描述结Z = R –S构完成预定功能的状况。
因抗力R和S均具有随机性，所以只能用功能函数Z的概率来描述。
Z > 0，即R>S结构可靠可靠概率有多大？Z = 0，即R=S 结构处于极限状态。
Z < 0，失效概率有多大?即R<S结构失效•结构的效应S 及结构的抗力R 均符合正态分布，因此结构的功能函数也符合正态分布。
如图：图中Z <0部分(阴影)面积即为失效概率P f2-1f z (Z )p fσzβσzμz Z•P f 计算复杂，但(由图看出)均值μZ 向右移P f 减小，可靠度加大。
令ZZ σμβ=β越大，P f 越小，结构越可靠。
故称为可靠度指标。
β3.4.2结构目标可靠度在确定结构的可靠指标β时，应该使结构的失效概率降低到人们可以接受的程度，做到既安全可靠又经济合理。
《统一标准》规定：β≥[ β][ β]的取值与构件的破坏类型及结构的重要性有关。
γ0 S ≤R式中S –––内力组合设计值γ0 –––结构构件的重要性系数，对一、二、三级分别取1.1, 1.0, 0.9 R –––结构构件的承载力设计值R = R ( ·) = R (f c , f s , αk ,… )3.4.3实用设计表达式3.4.3.1 承载能力极限状态设计表达式内力组合设计值基本组合：∑=++=n i i ci Qi Qi Q c γQ c G c S 2kk 1Q11Q k G G ψγγ…2－5式中γG –––永久荷载分项系数。
有利时取1.0，不利时取1.2G G –––永久荷载标准值。
由数理统计分析按一定保证率确定的值，可根据荷载规范取值。
一般情况取γQ =1.4，当楼面活荷载标准值大于4kN/m 2，取γQ =1.3Q ik –––活荷载标准值。
c G , c Q1, c Qi ,–––永久荷载及活荷载的作用效应系数ψci –––第i个可变荷载的组合系数无风1.0有风0.6γQi –––活荷载分项系数。
由数理统计分析按一定保证率确定的值。
(95%保证率)结构构件的承载力设计值R = R ( ·) = R (f c , f s , αk ,… )是由材料强度的标准值f ck 除以砼材料分项系数γc >1.0所得。
f c –––混凝土材料强度设计值。
f ck 是由数理统计分析且具有95%的保证率的材料强度。
是由钢材强度的标准值f sk 除以材料分项系数( s >1.0)求得。
•结构构件的抗力应根据截面的受力状态不同用相应的计算模型确定。
f s –––钢材强度设计值。
f sk 是由数理统计且具有95%保证率的材料强度。
，用结构的失效概率Pf 来衡量结构的可靠度概念十分明确，用可靠指标β表示与P一一对应关系更容易为人们接受。
在f实用表达式中，是由结构的破坏形态和安全等级与工程经验校准确定的分项等效来满足可靠度指标要求的。
γ,γQ,γs,γc,中隐含着可靠度指标β。
G3.4.3.2 正常使用极限状态设计表达式•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•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和的组合。
短期效应长期效应变形及裂缝宽度的验算变形验算f f lim式中f–––受弯构件按荷载短期效应组合并考虑长期效应组合影响计算的最大挠度。
f lim–––《规范》允许挠度裂缝验算《规范》按使用阶段对结构构件裂缝的不同要求，将裂缝控制等级分为三级：一级：严格要求不裂，使用阶段不允许出现拉应力。
二级：一般要求不裂，使用阶段允许出现拉应力，但应作限制。
三级：允许开裂，应验算裂缝宽度w max w lim•荷载的标准组合S k ：∑=++=ni i ci S S S S 2kQ Q1k Gk s ψ•荷载的准永久组合S q ：∑=+=ni i qi l S S S 1kQ Gk ψ式中，ψqi –––第i 个可变荷载的准永久值系数可变荷载标准值可变荷载的准永久值=qi ψ例：一简支梁，跨度为6米，作用于上的均布荷载，恒载标准值g k =3kN/m ，分项系数γG =1.2，活荷载标准值q k =6kN/m ，分布系数γQ =1.4，分别计算梁跨中截面弯矩的基本效应组合、短期效应组合和长期效应组合(活荷载准永久系数ψqi =0.4)解：基本效应组合(内力组合设计值)2k Q k G )(81)(l q g M S γγ+=m kN 546)64.132.1(812⋅=⨯⨯+⨯=荷载短期效应组合：2k k s s )(81)(l q g M S +=荷载长期效应组合：m kN 3.246)64.03(812⋅=⨯⨯+=m kN 5.406)63(812⋅=⨯+=2k qi k )(81)(l q g M S l l ψ+=3.4.5荷载的代表值✷荷载的标准值✷荷载的准永久值✷荷载的频遇值✷可变荷载的组合值3.5 混凝土结构设计方法的演变。