《钢筋混凝土》 第三章按近似概率理论的极限状态设计法.pdf

第三章 按近似概率理论的 极限状态设计法 ◆ 工程结构的设计需要保证安全可靠、经济合理 ◆ 由于实际工程结构中存在多种不确定性 ◆ 结构设计方法就是研究工程设计中的各种不确定 性问题，取得安全可靠与经济合理之间的均衡 ◆容许应力设计方法 材料强度 f σ=≤ σ[ ] 安全系数 K ◆ 安全系数K 是一个大于1.0的数值 ◆ ◆K 越大，结构安全度就越高，同时结构材料用量也越多 ◆ ◆ 为取得安全可靠与经济合理的均衡，在综合考虑各种不 ◆ 确定性因素影响后，可选取一个合适的安全系数。 ◆ 材料力学中研究的是：单一材料、线弹性、简 ◆ 单结构 ◆实际工程结构远比它复杂 ◆ ◆ 如钢筋混凝土梁的受弯，从安全角度考虑，需 ◆ 要确定其极限受弯承载力； ◆ 而为控制正常使用阶段的裂缝和挠度变形，需 ◆ 要确定带裂缝工作阶段的受力情况。 ◆ 采用容许应力设计方法，无法统一这两方面的 ◆ 要求。 ◆ 因此，首先根据工程结构需要满足实际使用的各 ◆ 种要求（结构的功能），对安全可靠有更具体的科 学定义 ◆ 另一方面，需要尽可能详细了解结构在不同情况 ◆ 下（施工、使用、破坏）可能受到的各种外界影响 的大小和变化情况 ◆ 外界影响：各种荷载、温度变化、沉降、收缩徐 ◆ 变、地震、侵蚀、冻融等 ◆ 以及结构尺寸、材料强度等的变异情况，以便科 ◆ 学合理的选定结构可靠度。 第一节 极限状态 一、结构上的作用 ◎直接作用：荷载 ◎间接作用：混凝土的收缩、温度变化、基础的差 异沉降、地震等 作用在结构上并使结构产生内力（如弯矩、剪力、 轴向力、扭矩等）、变形、裂缝等作用称为作用效 应或荷载效应。 ◎荷载的分类 按作用时间的长短和性质，荷载分为三类： 1.永久荷载 在结构设计使用年限内，其值不随时间 而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或 其变化是单调的，并能趋于限值的荷载。 2.可变荷载 在结构设计使用期内其值随时间而变 化，其变化与平均值不可忽略的荷载。 3.偶然荷载 在结构设计使用期内不一定出现，但一 旦出现其值很大且作用时间很短的荷载。 ◎荷载的标准值 1.定义 将荷载视为随机变量，采用数理统计的方法加以处 理而得到的具有一定概率的最大荷载值 2.确定 a.结构的自重可根据结构的设计尺寸和材料的重力密 度确定； b.可变荷载常与时间有关，在缺少大量统计材料的条 件下，可近似按随机变量来考虑。 二、结构的功能要求 1. 结构的安全等级 破坏后的影响程 安全等级 建筑物的类型 度 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 2. 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。 3. 结构的功能 ◆ 安全性 ◆ ◎ 结构在预定的使用期间内（一般为50年），应能承受在 正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形 （如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如温度和 收缩变形受到约束时）等的作用。 ◎ 在偶