建筑结构的功能要求和极限状态
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混凝土结构基本计算原则
本章提要： 本章主要介绍我国现行规范所采用的以概率理 论为基础的极限状态设计方法的基本概念。讲述概 率极限状态设计表达式其内涵和应用；给出了混凝 土结构耐久性的规定。
第一节 建筑结构的功能要求和极限状态 第二节 结构上的作用与作用效应S 第三节 结构抗力R 第四节 概率极限状态设计法 第五节、混凝土结构的耐久性
按极限状态设计时材料强度和荷载取值
永久荷载
可变荷载
偶然荷载
A
7
第二节 结构上的作用与作用效应S
三、荷载的代表值 《建筑结构荷载规范》对不同功能设计的荷载
给予了相应的规定量值，这种量值，称为荷载的 代表值。
几种荷载的代表值
标 准 值 —— 由《建筑结构荷载规范》(p387)给出
可变荷载准永久值 = 可变荷载标准值×ψq
可变荷载频遇值 = 可变荷载标准值×ψf
A
12
第四节 概率极限状态设计法
2、正常使用极限状态设计表达式：
S C
S___正常使用极限状态的荷载效应(变形\裂缝宽度等)组 合设计值
C___结构构件达到正常使用要求的规定限值
正常使用极限状态计算主要进行变形验算p388和裂缝控制 验算。P389
如：屋盖楼盖及楼梯构件，当长度小于7m时，挠度限制为 1/200；钢筋混凝土结构环境类别为一类，裂缝控制等级为 三级，即0.3mm（or 0.4mm;年平均湿度<60%时）
可变荷载组合值 =可变荷载标准值×ψc
A
8
第三节 结构抗力R
一、结构抗力概念
表示结构或结构构件承受和抵抗荷载效应的能 力，用R表示。如承载力、刚度、抗裂度等
二、结构构件的材料强度 材料强度标准值是结构设计时采用的材
料性能的基本代表值，以材料强度概率分布 的某一分位值来确定。
三、材料强度的设计值
材料强度的设计值用于承载力计算时的
A
1
第一节பைடு நூலகம்建筑结构的功能要求和极限状态
一、建筑结构的功能要求 建筑结构设计的目的： 使结构在正常施工和正常使用的条件 下，满足各项预定的功能要求，并取得最 佳的经济效果。 建筑结构功能要求主要包括： 安全性 适用性 耐久性
A
2
第一节 建筑结构的功能要求和极限状态 二、结构的极限状态
结构或结构的一部分超过某一特定的状 态就不能满足设计规定的某一功能要求。
极限状态分类 承载能力极限状态 正常使用极限状态
A
3
例题 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状
态概念
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
可靠
极限状态
失效
安全性 受弯承载力 适用性 挠度变形
M < Mu f < [f]
M = Mu f = [f]
M > Mu f > [f]
耐久性 裂缝宽度 wmax< [wmax] wmax= [wmax] wmax> [wmax]
A
13
标准组合： 频遇组合：
n
SkSGkSQ1k S ci Qik i2
n
Sf SGk f1SQ1k S qi Qik
i2
仅适用于荷载效 应为线性的情况
准永久组合：Sq SGk n S qi Qik i1
A
14
第四节 概率极限状态设计法
A
15
A
16
A
17
A
18
第五节、混凝土结构的耐久性
不能完成预定功能的概率
可靠指标β：Z R S
Z
R2 S2
A
10
第四节 概率极限状态设计法
三、建筑结构的安全等级和目标可靠指标 《建筑结构可靠度设计统一标准》根据建
筑结构破坏后果的严重程度，将建筑结构划 为三个安全等级：
表2-2 结构的安全等级划分
结构安 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 设计使用年限
重要建筑物 一般建筑物 次要建筑物
100年及以上 50年
5年及以下
A
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荷载效应组合的设计值 应从下列组合中取最不利值确定：
n
由可变荷载效应控制组合 SGSG kQ 1SQ 1k S Q i ci Q ik i2
由永久荷载效应控制组合
n
SGSGk S Qi ci Qik i1
1、按随时间的变异分类
可变荷载
永久荷载
偶然荷载
2、按随空间位置的变异分类 固定荷载
3、按结构的反应特点分类
自由荷载 静态荷载
动态荷载
A
6
第二二、节结构结上构的上荷的载作效用应与作用效应S S
荷载效应是结构由于各种作用引起的内 力和变形的总称，用S表示。 三、荷载代表值 《建筑结构荷载规范》将荷载分为三类：
一、混凝土结构的耐久性 在正常维护的条件下，预计使用时期内和
指定的工作环境中能保证结构满足既定功能要
求的性能 。
影响耐久性因素主要两个方面： 混凝土耐久性 钢筋锈蚀
A
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第五节、混凝土结构的耐久性
二、混凝土结构耐久性设计规定 1、混凝土结构的使用环境的分类 《混凝土结构设计规范》混凝土结构使用环 境分为五大类，作为耐久性设计的主要依据 ；
直接作用 间接作用
极限状态
结构的安全等级 结构的功能要求 使用年限
建筑结构的功能
极限状态
承载能力极限状态 正常使用极限状态
按近似概率论的 极限状态设计法
极限状态方程（Z=R-S）
按近似概率论的 极限状态设计法
结构的可靠度 失效概率
实用设计表达式
分项系数 承载能力极限状态设计表达式 正常使用极限状态设计表达式
A
20
第五节、混凝土结构的耐久性
A
21
第五节、混凝土结构的耐久性 二、混凝土结构耐久性设计规定
2、设计使用年限与耐久性等级的划分 混凝土规范把设计使用年限与耐久性结合，将
设计使用年限（耐久性）划分为四类；
A
22
第五节、混凝土结构的耐久性 3、结构耐久性对混凝土的要求
A
23
[本章小结]
结构上的作用
材料强度的代表值 。P27(式2-5)
fc
f ck c
fy
f yk s
A
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第四节 概率极限状态设计法
一、功能函数与极限状态方程
用来描述结构构件完成 预定功能状态的函数称为功 能函数Z:
Zg R ,S R S
二、结构的可靠度与失效概率
可靠概率Ps
结构能完成预定功能的概率
失效概率Pf（见下页表格）
A
4
第二节 结构上的作用与作用效应S
一、结构上的作用与荷载 1、作用与荷载的定义 直接施加在结构上的力及引起结构变形 的原因统称为“作用”。 荷载的分类和荷载效应 《建筑结构可靠度设计统一标准》将结 构上的荷载作如下分类：
A
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第二节 结构上的作用与作用效应S
一、结构上的作用与荷载
2、荷载的分类和荷载效应
本章提要： 本章主要介绍我国现行规范所采用的以概率理 论为基础的极限状态设计方法的基本概念。讲述概 率极限状态设计表达式其内涵和应用；给出了混凝 土结构耐久性的规定。
第一节 建筑结构的功能要求和极限状态 第二节 结构上的作用与作用效应S 第三节 结构抗力R 第四节 概率极限状态设计法 第五节、混凝土结构的耐久性
按极限状态设计时材料强度和荷载取值
永久荷载
可变荷载
偶然荷载
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第二节 结构上的作用与作用效应S
三、荷载的代表值 《建筑结构荷载规范》对不同功能设计的荷载
给予了相应的规定量值，这种量值，称为荷载的 代表值。
几种荷载的代表值
标 准 值 —— 由《建筑结构荷载规范》(p387)给出
可变荷载准永久值 = 可变荷载标准值×ψq
可变荷载频遇值 = 可变荷载标准值×ψf
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第四节 概率极限状态设计法
2、正常使用极限状态设计表达式：
S C
S___正常使用极限状态的荷载效应(变形\裂缝宽度等)组 合设计值
C___结构构件达到正常使用要求的规定限值
正常使用极限状态计算主要进行变形验算p388和裂缝控制 验算。P389
如：屋盖楼盖及楼梯构件，当长度小于7m时，挠度限制为 1/200；钢筋混凝土结构环境类别为一类，裂缝控制等级为 三级，即0.3mm（or 0.4mm;年平均湿度<60%时）
可变荷载组合值 =可变荷载标准值×ψc
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第三节 结构抗力R
一、结构抗力概念
表示结构或结构构件承受和抵抗荷载效应的能 力，用R表示。如承载力、刚度、抗裂度等
二、结构构件的材料强度 材料强度标准值是结构设计时采用的材
料性能的基本代表值，以材料强度概率分布 的某一分位值来确定。
三、材料强度的设计值
材料强度的设计值用于承载力计算时的
A
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第一节பைடு நூலகம்建筑结构的功能要求和极限状态
一、建筑结构的功能要求 建筑结构设计的目的： 使结构在正常施工和正常使用的条件 下，满足各项预定的功能要求，并取得最 佳的经济效果。 建筑结构功能要求主要包括： 安全性 适用性 耐久性
A
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第一节 建筑结构的功能要求和极限状态 二、结构的极限状态
结构或结构的一部分超过某一特定的状 态就不能满足设计规定的某一功能要求。
极限状态分类 承载能力极限状态 正常使用极限状态
A
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例题 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状
态概念
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
可靠
极限状态
失效
安全性 受弯承载力 适用性 挠度变形
M < Mu f < [f]
M = Mu f = [f]
M > Mu f > [f]
耐久性 裂缝宽度 wmax< [wmax] wmax= [wmax] wmax> [wmax]
A
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标准组合： 频遇组合：
n
SkSGkSQ1k S ci Qik i2
n
Sf SGk f1SQ1k S qi Qik
i2
仅适用于荷载效 应为线性的情况
准永久组合：Sq SGk n S qi Qik i1
A
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第四节 概率极限状态设计法
A
15
A
16
A
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A
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第五节、混凝土结构的耐久性
不能完成预定功能的概率
可靠指标β：Z R S
Z
R2 S2
A
10
第四节 概率极限状态设计法
三、建筑结构的安全等级和目标可靠指标 《建筑结构可靠度设计统一标准》根据建
筑结构破坏后果的严重程度，将建筑结构划 为三个安全等级：
表2-2 结构的安全等级划分
结构安 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 设计使用年限
重要建筑物 一般建筑物 次要建筑物
100年及以上 50年
5年及以下
A
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荷载效应组合的设计值 应从下列组合中取最不利值确定：
n
由可变荷载效应控制组合 SGSG kQ 1SQ 1k S Q i ci Q ik i2
由永久荷载效应控制组合
n
SGSGk S Qi ci Qik i1
1、按随时间的变异分类
可变荷载
永久荷载
偶然荷载
2、按随空间位置的变异分类 固定荷载
3、按结构的反应特点分类
自由荷载 静态荷载
动态荷载
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第二二、节结构结上构的上荷的载作效用应与作用效应S S
荷载效应是结构由于各种作用引起的内 力和变形的总称，用S表示。 三、荷载代表值 《建筑结构荷载规范》将荷载分为三类：
一、混凝土结构的耐久性 在正常维护的条件下，预计使用时期内和
指定的工作环境中能保证结构满足既定功能要
求的性能 。
影响耐久性因素主要两个方面： 混凝土耐久性 钢筋锈蚀
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第五节、混凝土结构的耐久性
二、混凝土结构耐久性设计规定 1、混凝土结构的使用环境的分类 《混凝土结构设计规范》混凝土结构使用环 境分为五大类，作为耐久性设计的主要依据 ；
直接作用 间接作用
极限状态
结构的安全等级 结构的功能要求 使用年限
建筑结构的功能
极限状态
承载能力极限状态 正常使用极限状态
按近似概率论的 极限状态设计法
极限状态方程（Z=R-S）
按近似概率论的 极限状态设计法
结构的可靠度 失效概率
实用设计表达式
分项系数 承载能力极限状态设计表达式 正常使用极限状态设计表达式
A
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第五节、混凝土结构的耐久性
A
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第五节、混凝土结构的耐久性 二、混凝土结构耐久性设计规定
2、设计使用年限与耐久性等级的划分 混凝土规范把设计使用年限与耐久性结合，将
设计使用年限（耐久性）划分为四类；
A
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第五节、混凝土结构的耐久性 3、结构耐久性对混凝土的要求
A
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[本章小结]
结构上的作用
材料强度的代表值 。P27(式2-5)
fc
f ck c
fy
f yk s
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第四节 概率极限状态设计法
一、功能函数与极限状态方程
用来描述结构构件完成 预定功能状态的函数称为功 能函数Z:
Zg R ,S R S
二、结构的可靠度与失效概率
可靠概率Ps
结构能完成预定功能的概率
失效概率Pf（见下页表格）
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第二节 结构上的作用与作用效应S
一、结构上的作用与荷载 1、作用与荷载的定义 直接施加在结构上的力及引起结构变形 的原因统称为“作用”。 荷载的分类和荷载效应 《建筑结构可靠度设计统一标准》将结 构上的荷载作如下分类：
A
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第二节 结构上的作用与作用效应S
一、结构上的作用与荷载
2、荷载的分类和荷载效应