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第二章 混凝土结构设计方法 Design Methods of Concrete Structures §2.1 结构可靠度 §2.2 荷载和材料强度 §2.3 极限状态设计法 §2.4 极限状态设计表达式 § 结构上的作用、作用效应和结构抗力； § 荷载和材料强度取值； § 可靠度理论——结构设计方法的理论基础； § 极限状态设计法——规范推荐的设计方法； 本章知识要点 §2.1 结构可靠度（reliability degrees） 2.1.1 结构上的作用、作用效应及结构抗力 (action、action effect、resistance) 第2章 混凝土结构设计方法 1. 结构上的作用和作用效应 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，如恒荷载等）和引起结构外加变形或约束变形的原因（间接作用，如温度变化、基础沉降等）。 ⑴ 按随时间的变异分类： 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；如自重，土压力、预压力等。 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、风荷载、雪荷载等。 偶然作用—在设计基准期内出现或不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用；如地震、爆炸、撞击等。 第2章 混凝土结构设计方法 结构抗力 — 结构或结构构件承受作用效应（内力和变形）的能力（如构件的承载能力、刚度等）。 结构上的作用、作用效应、结构抗力均是随机变量。 2. 结构抗力 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 设计基准期—为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。我国GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的设计基准期为50年。 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。 结构的功能要求 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。 2.1.2 结构的预定功能及结构可靠度 (required performance functions and Reliability Degrees of Structures) 第2章 混凝土结构设计方法 结构可靠性—结构在规定的时间内（即设计使用年限），在规定的条件下（结构正常的设计、施工、使用和维修条件），完成预定功能（如承载力、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性和动力性能等）的能力。 第2章 混凝土结构设计方法 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，即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。 “结构的可靠性是安全性、适用性和耐久性的统一”。 设计使用年限(design working life) ： 定义：为设计规定的结构或构件不需要进行大修加固即可按其预定目的使用的时期。 设计使用年限是房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所能达到的使用年限，如达不到这一年限，意味着在设计、施工、使用和维护的某一环节出现了非正常情况。所谓正常维护包括必要的检测、防护及维修。 类别 设计使用年限（年） 示例 1 5 临时性建筑 2 25 易于替换的结构构件 3 50 普通房屋和构筑物 4 100 纪念性建筑和特别重要的建筑结构 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。 2.1.3 结构的安全等级 (safety classes of structures) 第2章 混凝土结构设计方法 安全等级 破坏后果 建筑物类型 一级 很严重 重要的房屋 二级 严重 一般的房屋 三级 不严重 次要的房屋 §2.2 荷载和材料强度（loads and material strengths ） 2.2.1 荷载标准值得确定 第2章 混凝土结构设计方法 1. 荷载的统计特性 ⑴ 永久荷载G 在结构设计基准期内，其值随时间因素的变化不大，或其变化与其平均值相比可以忽略的荷载，如自重，通常称为恒荷载。永久荷载这一随机变量符合正态分布。 ⑵可变荷载Q 在结构设计基准期内，其值随时间变化，且其变化与其平均值相比不可以忽略的荷载，如楼面活荷载