1、 第第10章章建筑結構：建筑結構：房屋建筑的空間受力骨架體系，由房屋建筑的空間受力骨架體系，由豎向承重結構、水豎向承重結構、水 平承重結構和下部結構組成。平承重結構和下部結構組成。建筑結構的功能：滿足使用和美觀的需求，并且抵御自然界建筑結構的功能：滿足使用和美觀的需求，并且抵御自然界 的各種作用的各種作用 建筑結構的分類：建筑結構的分類：（1 1）按用途：工業廠房結構和民用建筑結構；）按用途：工業廠房結構和民用建筑結構；（2 2）按體型和高度：單層結構、多層結構、高層結構和大跨結構；）按體型和高度：單層結構、多層結構、高層結構和大跨結構；（3 3）按材料：鋼筋混凝土結構、鋼結構、砌體結構、木結

2、構、薄膜）按材料：鋼筋混凝土結構、鋼結構、砌體結構、木結構、薄膜 充氣結構；充氣結構；（4 4）按主要結構型式：墻體結構、框架結構、筒體結構、拱結構、）按主要結構型式：墻體結構、框架結構、筒體結構、拱結構、 網架結構、空間薄壁結構。網架結構、空間薄壁結構。 混凝土結構：混凝土結構：素混凝土結構素混凝土結構 鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構 預應力混凝土結構預應力混凝土結構 鋼鋼- -混凝土組合結構混凝土組合結構 鋼骨混凝土結構鋼骨混凝土結構 鋼管混凝土結構鋼管混凝土結構 FRPFRP混凝土結構混凝土結構常用的混凝土建筑結構形式：常用的混凝土建筑結構形式：單層混凝土建筑結構單層混凝土建筑結構 多高層

3、混凝土建筑結構多高層混凝土建筑結構 大跨結構大跨結構1 1 基本建設工作程序基本建設工作程序 介入質監和監理工作介入質監和監理工作設計任務書設計任務書技術設計階段技術設計階段投資控制投資控制選址選址項目立項建議書項目立項建議書竣工驗收竣工驗收付諸施工過程付諸施工過程施工圖審查階段施工圖審查階段施工圖設計階段施工圖設計階段初步設計階段初步設計階段方案設計階段方案設計階段可行性研究報告可行性研究報告交付使用交付使用確定設計計劃確定設計計劃決算決算編制施工圖預算編制施工圖預算修正概算修正概算編制概算編制概算造價估算造價估算基本建設工作程序和內容基本建設工作程序和內容2 2 房屋建筑工程的設計階段房屋

4、建筑工程的設計階段（1）方案設計階（）方案設計階（scheme design）（2）初步設計階段（）初步設計階段（preliminary design）（3）技術設計階段（）技術設計階段（technical design）（4）施工圖設計階段（）施工圖設計階段（working drawing design）結構方案的確定：確定結構形式結構方案的確定：確定結構形式 確定結構體系確定結構體系 是結構設計中是結構設計中最重要最重要的一項工作，關系著結構設計成敗的的一項工作，關系著結構設計成敗的關鍵。關鍵。結構分析：結構分析：確定計算簡圖和分析方法確定計算簡圖和分析方法 進行荷載（作用）計算進行荷載（

5、作用）計算 結構內力分析結構內力分析 配筋計算，構造措施配筋計算，構造措施1 1 基本原則基本原則對混凝土結構，合理地確定對混凝土結構，合理地確定力學模型力學模型和選擇和選擇分析方法分析方法是提高設是提高設計質量、確保結構安全可靠的重要環節。計質量、確保結構安全可靠的重要環節。基本原則：基本原則： （1 1）按按建筑結構荷載規范建筑結構荷載規范(GB 50009-2010)及及建筑抗震設建筑抗震設 計規范計規范(GB 50011-2010)等等國家標準國家標準規定的作用（荷載）規定的作用（荷載） 及其組合，進行作用效應分析；及其組合，進行作用效應分析；1 1 基本原則基本原則（2 2）結構在施

6、工和使用期的結構在施工和使用期的不同階段不同階段有多種受力狀況時，應分有多種受力狀況時，應分 別進行結構分析；別進行結構分析；（3）結構分析所采用的計算圖形、邊界條件、荷載的取值與組）結構分析所采用的計算圖形、邊界條件、荷載的取值與組 合、材料性能的計算指標、初始應力和變形狀況等，應符合、材料性能的計算指標、初始應力和變形狀況等，應符 合合實際情況實際情況并有相應的并有相應的構造措施構造措施；（4）結構分析方法基于）結構分析方法基于三類基本方程三類基本方程：平衡方程、變形協調方：平衡方程、變形協調方 程和材料本構方程；程和材料本構方程；（5）宜根據結構類型、構件布置、材料性能和受力特點選擇合）

7、宜根據結構類型、構件布置、材料性能和受力特點選擇合 理的理的分析方法分析方法；（6）電算結果應經判斷和校核。）電算結果應經判斷和校核。線彈性分析方法線彈性分析方法考慮塑性內力重分布的分析方法考慮塑性內力重分布的分析方法塑性極限分析方法塑性極限分析方法非線性分析方法非線性分析方法試驗分析方法試驗分析方法2 2 各種分析方法各種分析方法建筑結構是房屋建筑的空間受力骨架體系，由建筑結構是房屋建筑的空間受力骨架體系，由豎向承重結構豎向承重結構、水平承重結構水平承重結構和和下部結構下部結構三部分組成。三部分組成。混凝土結構是指以普通混凝土為主制作的結構，是土木建筑中混凝土結構是指以普通混凝土為主制作的結

8、構，是土木建筑中應用最多的一種結構形式。應用最多的一種結構形式。建筑結構設計是在建筑結構設計是在可靠可靠與與經濟經濟之間選擇一種平衡，房屋建筑工之間選擇一種平衡，房屋建筑工程可分為方案設計、初步設計、技術設計和施工圖設計四個階程可分為方案設計、初步設計、技術設計和施工圖設計四個階段。段。混凝土結構設計中常用的計算方法有混凝土結構設計中常用的計算方法有線彈性分析方法線彈性分析方法、考慮塑考慮塑性內力重分布的分析方法性內力重分布的分析方法、塑性極限分析方法塑性極限分析方法、非線性分析方非線性分析方法法和和試驗分析方法試驗分析方法，應根據結構的重要性和使用要求、結構體，應根據結構的重要性和使用要求、

9、結構體系的特點、荷載（作用）狀況、要求的計算精度等系的特點、荷載（作用）狀況、要求的計算精度等合理選擇合理選擇。 實際作用在結構上的荷載大小具有不確定性，應視為隨機實際作用在結構上的荷載大小具有不確定性，應視為隨機變量，采用數理統計的方法處理變量，采用數理統計的方法處理 可變荷載的代表值：可變荷載的代表值：標準值、準永久值、頻遇值和組合值標準值、準永久值、頻遇值和組合值 永久荷載的代表值：永久荷載的代表值：標準值。標準值。 在結構設計基準期在結構設計基準期T中具有不被超越的概率為中具有不被超越的概率為pk的荷載。的荷載。 可變荷載的標準值可變荷載的標準值Qk荷載標準值實際上是結構在使用期間，在

10、正常情況下，荷載標準值實際上是結構在使用期間，在正常情況下，可能出現的具有一定保證率的偏大荷載值可能出現的具有一定保證率的偏大荷載值建筑結構荷載規范建筑結構荷載規范規定的荷載標準值，大部分仍沿規定的荷載標準值，大部分仍沿用或參照了傳統習慣的數值用或參照了傳統習慣的數值可變荷載的組合值可變荷載的組合值Qc 可變荷載的準永久值可變荷載的準永久值Qq 可變荷載的頻遇值可變荷載的頻遇值Qf 屋面水平投影面上的雪荷載標準值（屋面水平投影面上的雪荷載標準值（kN/m2）按下式計算：）按下式計算：Sk雪荷載標準值（雪荷載標準值（kN/m2）；）；ur屋面積雪分布系數；屋面積雪分布系數；S0基本雪壓，基本雪壓

11、，當地空曠平坦地面上根據氣象記錄資料當地空曠平坦地面上根據氣象記錄資料經統計得到的在結構使用期間（一般為經統計得到的在結構使用期間（一般為50年）可能出現的年）可能出現的最大雪壓值最大雪壓值。kr0SS 單跨雙坡屋面雪載分布單跨雙坡屋面雪載分布注意：注意：a.對于雙坡屋面，雪滑移一方面會使屋面形成不平衡的積雪對于雙坡屋面，雪滑移一方面會使屋面形成不平衡的積雪荷載分布，另一方面滑落的雪堆積在與坡面鄰接的較低屋面荷載分布，另一方面滑落的雪堆積在與坡面鄰接的較低屋面上，將引起很大的局部堆積雪荷載。上，將引起很大的局部堆積雪荷載。b.對于雙坡屋面，風作用一方面使總的屋面積雪減少，但爬對于雙坡屋面，風作

12、用一方面使總的屋面積雪減少，但爬坡風效應又會引起不平衡的屋面積雪荷載。坡風效應又會引起不平衡的屋面積雪荷載。式中式中 基本風壓值（基本風壓值（kN/m2），是以當地比較空曠平坦），是以當地比較空曠平坦地面上離地地面上離地10m高處統計所得的高處統計所得的50年一遇年一遇10分鐘平均最大風分鐘平均最大風速為標準確定的風壓值；速為標準確定的風壓值； 高度高度z處的風振系數；處的風振系數； 風壓高度變化系數；風壓高度變化系數； 風荷載體型系數。風荷載體型系數。 zzs0w垂直于建筑物表面上的風荷載標準值垂直于建筑物表面上的風荷載標準值 （kN/m2）按下式計算：）按下式計算： ks0 zzwwkw破

13、壞時可能產生后果的嚴重程度，我國將建筑結構分為三個安全等級：建筑結構的安全等級 GB50068-2001表1.0.8 劃分結構安全等級的依據主要是其用途對部分特殊構件可根據其重要程度作適當調整設計使用年限是指設計中規定的結構或構件不需要進行大修即可按其預定目的使用的時期。不等同于結構的壽命是計算結構可靠度所依據的年限通常按建筑結構可靠度設計統一標準GB50068-2010確定經主管部門批準后，也可按業主的要求確定各類工程結構的設計年限不應統一，如大壩、橋梁對于一般的建筑結構，設計使用年限為50年設計使用年限分類 GB50068-2010表1.0.5 類類別別設計使用年設計使用年限（年）限（年）

14、示示 例例15臨時性結構臨時性結構0.9225易于替換的結構構件易于替換的結構構件350普通房屋和構筑物普通房屋和構筑物1.04100紀念性建筑和特別重要紀念性建筑和特別重要的建筑結構的建筑結構1.1 結構設計需要滿足的基本要求是：使結構在內，在正常使用、維護條件下，應保持其，而不需進行大修加固。建筑結構應滿足的功能要求可概括為：、安全性應能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現的各種荷載、外加變形、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時）等所有可能的作用。a.在（如地震、爆炸）發生時和發生后，結構應能，不應或而造成生命財產的嚴重損失。 結構在正常使用期間，應具有良好的工作性能。如：不發生影響正

15、常使用的，不產生讓使用者感到不安的耐久性 結構在正常使用和正常維護條件下，應具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結構的承載力和剛度不應隨時間有過大的降低，不會導致結構在其預定的設計使用年限內。結構能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結構是“可靠”的或“有效”的。反之，則結構為“失效” 或“不可靠” 。區分結構“可靠”與“失效”的臨界工作狀態稱為“極限狀態”，它是結構開始失效的標志。承載能力極限狀態 結構或構件達到最大承載能力或達到不適于繼續承載的變形狀態，稱為承載能力極限狀態。具體包括：整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；結構構件或連接因超過材料強度而

16、破壞（包括疲勞破壞），或因過度變形而不適于繼續承載；結構轉變為機動體系；結構或結構構件喪失穩定（如壓屈等）；地基喪失承載能力而破壞（如失穩等）。 一旦超過承載能力極限狀態，結構或構件就 結構或構件達到正常使用或耐久性能中某項規定限度的狀態，稱為正常使用極限狀態。具體包括：影響正常使用或外觀的變形 （影響非結構構件、不安全感、不能正常使用等）；影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；影響正常使用的振動（不舒適）；影響正常使用的其他特定狀態。 一旦超過正常使用極限狀態，結構或構件就結構上的作用使結構產生的內力（如：彎矩M、軸力N、剪力V、扭矩T等）、撓度f 、裂縫寬度w等統稱為該作用的效應（

17、或荷載效應）某作用Q 的效應可表示為：S = S(Q)本節的S是結構上的全部作用引起的效應的總和。R是指整個結構或結構構件抵抗作用效應的能力，如受彎承載力Mu、受剪承載力Vu、允許撓度值flim、最大裂縫寬度限值wlim等。結構抗力是材料性能（強度、變形模量等物理力學性能）、幾何參數以及計算模式的函數。考慮到材料的變異性、構件幾何特征的不定性以及計算模式的不定性，由這些因素綜合而成的結構抗力是一個隨機變量。結構的抗力R可以寫作： R=R(fc， fy，A，h0，As，) 結構抗力R的計算方法這是本門課程的主要內容。 對于隨機變量S和R，結構構件的每一個截面滿足RS時，結構才是可靠的，否則為失效

18、。可見，結構構件的工作狀態可以用作用效應S和結構抗力R的關系式來描述，當結構處于極限狀態時的表達式稱為極限狀態方程。極限狀態函數Z 結構的極限狀態函數可寫為： ZRSa. 由概率理論可知，由隨機變量S和R組合得到的變量ZRS也是隨機變量。 極限狀態函數Z可能出現以下三種情況：Z R S 0 （或 Z R S 0 （或 Z R S 0 （或= g（）是函數記號，稱為功能函數（performance function）。隨著結構設計所針對的對象不同，g（）可以是承載能力，也可以是變形或裂縫寬度等 。x1，x2，xn是影響相應結構功能的各種荷載效應以及材料強度、構件的幾何尺寸等。),(n321xxx

19、xgZ 例如，鋼筋混凝土簡支梁中，假定所討論的荷載效應S為跨中最大彎矩，則： 其中，導致荷載效應S 隨機性的因素有：恒荷載 g與構件尺寸、材料容重等有關，其離散性一般不大（其變異系數約0.07）；活荷載 q（樓面活荷載、雪荷載）的最大值是隨時間、位置而變化的，具有明顯的隨機性；計算模型，如計算跨度 l、理想鉸結支座、彈性假定等與實際結構的差異；荷載效應S 的隨機性主要由活荷載 q的隨機性質形成。2lqg81M)( 鋼筋混凝土梁的正截面抗力R為： 其中，導致抗力R隨機性的因素有：材料強度 fy 和 fc 的離散性，這是造成抗力R隨機性的主要原因；截面尺寸h0和 b 的施工誤差（包括構件外形尺寸和

20、鋼筋位置的偏差）；a.計算抗力R時，對混凝土和鋼筋的應力應變關系、計算方法等進行簡化。)(0csyu，bhfAfRM 鑒于抗力R 和荷載效應S 的隨機性，故滿足MMu并不一定保證鋼筋混凝土結構安全、可靠。傳統的容許應力設計方法不適于鋼筋混凝土結構容許應力設計方法容許應力設計法的特點安全系數 K 是一個大于1.0的數值；K 越大，結構安全度就越高，而這兩者均受混凝土塑性性質的影響，容許應力法是不能反映塑性性質的；a.為取得安全可靠與經濟合理的均衡，選取了一個憑經驗確定的安全系數。Kf安全系數材料強度容許應力設計法不適于混凝土結構的原因材料力學中研究的是單一材料、線彈性、簡單結構，而實際工程結構遠

21、比線彈性復雜；以鋼筋混凝土梁的受彎為例，一方面需確定其極限受彎承載力；另一方面又需確定帶裂縫工作階段的受力情況；在容許應力設計法中，結構中一點達到容許應力即認為結構失效，這就無法統一上述兩方面的要求，可見容許應力設計方法難以考慮結構功能的多樣性要求；由于安全系數K主要是憑經驗確定，缺乏充分的科學依據，故設計往往偏于保守而不經濟。破損階段法雖然考慮了材料的塑性, 但仍同容許應力法一樣采用了憑經驗確定的單一安全系數, 因此缺乏科學性極限狀態設計方法是適合鋼筋混凝土結構材料、受力特征的科學方法 實際結構除要求對承載力極限狀態進行設計外，還包括撓度和裂縫寬度（適用性）的極限狀態設計。以承載力極限狀態為

22、例，針對荷載、材料的不同變異性，極限狀態設計方法不再采用單一的安全系數，而采用如下的多系數表達式： 在上述表達式中：（1）材料強度 fck 和 fsk 是根據統計回歸后按一定保證率取其下分位值。（2）荷載標準值 Qk 也盡可能根據各種荷載的統計資料，按一定保證率取其上分位值。 （3）荷載分項系數 kQi 、材料強度分項系數 kc 和 ks 的確定均可根據不同荷載、材料強度的變異大小取不同的分項系數。（4）上述各分項系數可在統計回歸分析的基礎上，結合目標可靠指標b，經可靠度分析并考慮工程經驗和國家的技術經濟政策的影響來綜合確定。)()(0ssskcckikQi，hbAkfkfRQkS結構的可靠性

23、是指結構在（設計使用年限），在（正常設計、正常施工、正常使用和維護），。鑒于荷載效應S和抗力R的隨機性，結構是否可靠應屬于概率的范疇，即應該用結構完成其預定功能的概率(可靠概率)是否達到到某種程度, 或不能完成的概率(失效概率)是否小到某一公認并可接受的程度來評價結構的可靠性。結構可靠性越高，建設造價投資越大。如何在結構可靠與經濟之間取得均衡，是結構設計方法要解決的問題。 建筑結構可靠度設計統一標準GB50068-2001定義結構的可靠度是：。可見，。可靠與經濟的均衡受多方面影響，如國家經濟實力、設計工作壽命、維護和修復等；經濟的概念不僅包括第一次建設費用，還應考慮維修、損壞及修復的費用；設計

24、人員可以根據具體工程的重要程度、使用環境和情況、以及業主的要求，提高設計水準，增加結構的可靠度；規范規定的設計方法是實現兩者均衡的最低限度，目前仍是國家法律。 由于隨機變量的離散性，S和R的概率密度曲線有重疊區，即有構件抗拉R小于荷載效應S的情況；重疊區的大小與抗力的均值mR、效應的均值mS、抗力的均方差sR、效應的均方差sS都有關系；若mRmS越大、或sR、sS越小，則重疊區的越小，即結構的失效概率越低；因此，提高結構的抗力R，減小外部作用的效應S，降低R和S的離散程度，都可以提高結構的可靠度。 保證結構可靠就是要保證RS。但由于實際結構中荷載效應S和結構抗力R的隨機性，要絕對地保證R總大于

25、S是不可能的。為了科學地定量表示結構可靠性的大小，采用概率方法是較合理的。 假定荷載效應S和結構抗力R都是服從的隨機變量，mS 和mR 分別為S和R的均值，sS 和sR 分別為標準差，則S和R的概率密度曲線如下圖所示。 的特點是一條單峰曲線；有一個最高點，以此點的橫坐標為中心，對稱地向兩邊單調下降；在最高點兩側各一倍標準差處曲線上有一個拐點，然后各以橫坐標為漸近線趨向于正負無窮大。返回 由于S和R的隨機性，在結構或構件中，即使將抗力R大幅度提高，結構在某些情況下仍然可能失效（即R仍然有可能小于S），只是可能性大小不同而已。這種可能性的大小用概率來表示就是。S、R的分布規律與失效概率的關系如下：

26、正常的結構中，效應的均值mS 明顯小于抗力的均值mR ；除多數情況下R大于S外，由于S和R的離散性，在S與R的重疊區域仍會出現R小于S 的情況；重疊區域的大小反映了抗力R與效應S之間的概率關系，即結構的失效概率，它與mS 、mR 以及sS 、sR 的值有關。a.加大均值之差（mR mS），或減小標準差（ sS 、sR ）都可以使失效概率降低 。 由失效概率的含義可知，RS0 的概率就是結構構件的失效概率（記為Pf ，）。因此，失效概率可表示為： 當失效概率Pf 小于某個值時，即可認為結構設計是可靠的。該失效概率限值稱為容許失效概率Pf 。失效概率越小，表示結構可靠性越大。因此，可以用失效概率來

27、定量表示結構可靠性的大小。可靠概率Ps1Pf ，即結構在設計工作壽命內，在正常的條件下，完成預定功能的概率。)(fSRPP如前所述，結構的功能函數Z可寫為 Z = RS根據概率理論的知識，由正態分布隨機變量S和R經線性組合形成的隨機變量Z也服從正態分布，功能函數Z的概率密度分布曲線可以用圖3-3表示。結構功能函數ZRS0 的概率就是結構構件的失效概率。因此，圖3-3中Z0事件的概率（如圖中陰影部分所示）即為結構的失效概率Pf ，其值亦可記為：d） ZRS0的概率即為結構的可靠概率，記為Ps ，顯然有Pf Ps1。0f)()0()(dZZfZPSRPP返回 用失效概率Pf 度量結構可靠性具有明確

28、的物理意義，能較好地反映問題的本質，但通過積分計算失效概率Pf 比較復雜。采用可靠指標的方法則可方便地取得同樣的效果。由圖3-3可知，失效概率Pf 與z和z的大小有關。a)失效概率Pf 與b之間有一一對應的關系。因此，b與失效概率同樣可以用作衡量結構可靠度的指標，b稱為b。01ZRSff22ZRS( )Pf Z dZ P 返回可靠指標b的計算除與變量Z的均值和標準差有關外，還與變量的概率分布類型有關。因此應當注意，按下式： 計算可靠指標b的前提是隨機變量S和R服從正態分布，且隨機變量Z為S和R的線性組合。當上述條件不滿足時，采用其它方法可以得到類似結果，具體的表達式有所不同。b值2.73.23

29、.74.2Pf3.471036.871041.081051.331062S2RSR為了保證結構完成某預定功能的可靠度不低于某一設定的水平，在承載能力極限狀態設計中，應對不同的情況下的與容許失效概率Pf相對應的目標可靠指標b作出規定（即工程結構中允許的最小可靠指標b取值）。影響b取值的因素有：破壞類型延性破壞脆性破壞結構構件的安全等級重要的、一般的、次要的建筑，安全等級分別為一、二、三級 確定了目標可靠指標b（或失效概率Pf）的取值，并知道可靠指標b（或失效概率Pf）的計算方法之后，采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法時，承載力計算的基本要求可以表達為：破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.

30、73.22.7脆性破壞4.23.73.2 ff或PP采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法時，承載力計算的基本要求可以表達為： 為簡化計算，同時也尊重過去的設計習慣，我國仍然采取作用效應S與結構抗力R的實用簡便的形式來表達對失效概率（或可靠指標）的基本要求：在上式中，S和R均采用標準值以及相應的“分項系數”來表示，且隱含于實用設計表達式中的分項系數需按照目標可靠指標和工程經驗來確定，它起著反映目標可靠指標的等價作用。 ff或PPRS Sk f(S) ， f (R)S ， RRkSk f(S) ， f (R)S ， RRkRS 0 以可變荷載效應控制的組合為例，作用效應設計值S的具體表達式為：荷

31、載分項系數gS由多個分項系數（1）組合而成荷載標準值（Gk，Qik）具有一定保證率（如95%）的上分位荷載值荷載效應系數C，如承受均布荷載簡支梁跨中彎矩的當多個可變荷載同時作用時，它們皆達到標準值的可能性較小引入荷載組合值系數cj按荷載標準值確定的荷載效應，稱為荷載效應標準值SkkSSS SkGiGikQ11Q1kQjcjQj11nPPLLjkijS S S S S S82lC 以承載能力極限狀態為例，結構抗力設計值R的具體表達式為：結構抗力分項系數gR由兩個材料分項系數gC （1）和gS （1）組成fck、fsk 分別為混凝土和鋼筋的強度標準值將材料強度標準值分別除以相應的材料分項系數，其目

32、的是為了充分考慮材料強度的離散性和施工中不可避免的偏差帶來的不利影響Rk為結構抗力標準值RkRR ,b,h,Af,fRRR0ssskcckRk 按進行設計時，應考慮、（一般情況下不需考慮）。其中作用效應的基本組合又包括和兩種形式。0GiGikQ11Q1kQjcjQj11ckskkcskcs,(, ,)nPPLLjkij S S S SffRaR f f acksk0GiGikQjcjQjk11cs,nPPLkijff S S SRa永久荷載的標準值；Q1k最大的一個可變荷載（即各可變荷載中產生效 應最大者）的標準值；Qik其余可變荷載的標準值；gG 永久荷載分項系數。當其效應對結構不利時：對由

33、可變荷載效應效應控制的組合，gG取1.2；對由永久荷載效應效應控制的組合，gG取1.35；當永久荷載效應對結構有利時：gG一般情況下取1.0；對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算，gG應取0.9。gQ1 、gQi 主要可變荷載、其它可變荷載分項系數一般情況下應取1.4；對標準值大于4kN/m2的工業房屋樓面結構的活荷載應取1.3。g0 結構構件的重要性系數與安全等級對應，安全等級為一級、二級和三級的結構構件，其重要性系數g0分別取為1.1、1.0、0.9；同一建筑物內的各種結構構件，一般宜采用與整個結構相同的安全等級；如果提高某一結構構件的安全等級所需額外費用很少，又能減輕整個結構的破壞，可將該結構構

34、件的安全等級提高一級；相反，如果某一結構構件的破壞并不影響整個結構或其它結構構件，則可將其降低一級。但一切構件的安全等級在各個階段均不得低于三級。 必要時應考慮。 對于偶然組合，內力組合設計值按下列規定：偶然荷載的代表值（representative value）不乘分項系數a.與偶然荷載同時出現的其他荷載可根據觀測資料和工程經驗采用適當的代表值，具體參見相關規范的要求（如建筑抗震設計規范） 建筑結構荷載規范GB50009-2001規定，對于一般排架、框架結構，基本組合可以采用簡化規則并按下列組合值中取最不利值確定：a. 仍按非簡化情況采用k11Q1QkGGQCGCSniiiiQCGCS1kQ

35、QkGG9.0niiiiiQCGCS1kQQckGG0ksksssRmkfkf正常使用極限狀態和承載能力極限狀態對應著結構的兩個不同的工作階段，因而要采用不同的荷載效應組合進行驗算與計算。即使荷載保持不變，由于混凝土的徐變等特性，裂縫和變形將隨著時間的推移而發展。因此在討論裂縫和變形時，應考慮時間效應。結構構件的適用性、耐久性不如安全性那樣重要，因此，正常使用極限狀態的可靠度要求可在承載能力極限狀的基礎上適當降低，故所有分項系數按1.0取值，同時也不考慮結構重要性系數g0。根據不同要求，進行正常使用極限狀態設計時，需考慮荷載短期作用（即荷載的標準組合、荷載的頻遇組合）和荷載長期作用（或短期效應

36、組合并考慮長期效應組合的影響，即荷載的準永久組合）下構件的變形、裂縫寬度驗算，以保證變形、裂縫、應力等計算值不超過相應的規定限值。 用于用數理統計的方法找出在設計使用年限內各類荷載最大值的概率分布規律，結合對結構的可靠性要求和技術經濟條件，選取大體具有95%保證率的上分位荷載值，作為設計各類結構時所取用的荷載標準值，其值等于該荷載的統計平均值加1.645倍標準差。標準值是可變荷載的基本代表值，其它代表值可由標準值乘以相應的系數得到 兩種或兩種以上的可變荷載同時作用時，標準值乘以組合值系數（yc1）后的值 對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間約為設計基準期一半的荷載值稱為準永久值。 在設計

37、使用年限內，可變荷載等于或超過某荷載值的時間占設計使用年限約一半的那個荷載值可視為持續作用的荷載值，并將其作為該可變荷載的準永久值。它等于該可變荷載的標準值乘以相應的準永久值系數yq（ yc） 對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間為規定的較小比率或超越頻率為規定頻率的荷載值稱為頻遇值。d. 在設計使用年限內，可變荷載等于或超過某個荷載值的總時間占設計使用年限大約0.1（或按次數確定）的那個荷載值可被視為頻繁出現的荷載值，并將其作為該可變荷載的頻遇值。它等于該可變荷載的標準值乘以相應的頻遇值系數yf（yc，yq，該系數可在建筑結構荷載規范中查得） 用于一個極限狀態被超越時結構將產生嚴重的永

38、久性損害的情況 用于一個極限狀態被超越時將產生局部損害、較大變形或短暫振動的情況GkQ1kcjk11PQjiiSSSSSGkf1Q1kqjk11PQjiiSSSSSCS 用于荷載長期效應是決定性因素的情況以上各式中符號的含義 可變荷載組合值系數； 可變荷載的頻遇值系數； 可變荷載的準永久值系數。Gkqjk11PQjiiSSSSci1fqi 式中：f 構件在荷載短期作用下產生的最大撓度，并考慮荷載 長期作用的影響。其計算方法在第九章中給出。 flim規范給出的撓度限值。 在普通混凝土結構中，通常是裂縫控制等級為三級的構件，其裂縫寬度驗算的基本表達式為： 式中：wmax在荷載標準組合作用下，考慮長

39、期作用影響所得的 裂縫寬度最大值。 wlim規范給出的最大裂縫寬度限值。limff limmaxww注：表中l0為構件的計算跨度；表中括號內的數值適用于使用上對撓度有較高要求的構件；如果構件制作時預先起拱，且使用上也允許，則在驗算撓度時，可將計算所得的撓度值減去起拱值；對預應力混凝土構件，尚可減去預加力所產生的反拱值；1.計算懸臂構件的撓度限值時，其計算跨度l0按實際懸臂長度的2倍取用。構 件 類 型撓 度 限 值吊車梁：手動吊車 電動吊車l0/500l0/600屋蓋、樓蓋及樓梯構件： 當l07m時 當7ml09m時 當l09m時l0/200（l0/250）l0/250（l0/300）l0/3

40、00（l0/400）返回結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值 注：表中的規定適用于采用熱軋鋼筋的鋼筋混凝土構件和采用預應力鋼絲，鋼絞線及熱處理鋼筋的預應力混凝土構件；當采用其他類別的鋼絲或鋼筋時，其裂縫控制要求可按專門標準確定；對處于年平均相對濕度小于60%地區一類環境下的受彎構件，其最大裂縫寬度限值可采用括號內的數值；1.環境類別鋼筋混凝土結構預應力混凝土結構裂縫控制等級wlim(mm)裂縫控制等級wlim(mm)一三0.3（0.4）三0.2二三0.2二三三0.2一返回 材料強度隨著材質、加工工藝、加載方式、環境、尺寸等因素而變化。例如，按同一標準生產的鋼材或混凝土，各批之間的強度是經常

41、變化的，即使是同一爐鋼軋成的鋼筋或同一次攪拌而得的混凝土試件，按同一方法在同一試驗機上進行試驗，所測定的強度也不會完全相同。 根據統計資料，鋼筋強度的概率分布符合 根據統計資料，鋼筋強度的概率分布基本符合 如下圖所示，是正態分布曲線的平均值,即曲線峰值處的橫坐標；是正態分布曲線的標準差,值越大則數據越分散,曲線就越扁平,值越小則數據越集中,曲線就越高窄。 如假定正態分布曲線與橫坐標所包圍的面積為1，則在各坐標點之間所包圍的面積可從圖中算出。 如果知道事件位于任意區間（a，b）內，則它出現的概率p（aXb）可用X1=a和X2=b的直線與正態分布曲線所包圍的面積來確定。事件落在（，m）區間的概率為

42、50%，亦即事件大于m的保證率50%；事件落在（， ms）區間的概率為15.87%，亦即事件大于ms的保證率為84.13%；事件落在（， m2s）區間的概率為2.28%，亦即事件大于m2s的保證率為97.72%；同理,可推出事件落在（ （， m1.645s）區間的概率為5%，亦即事件大于m1.645s的保證率為95%。返回 下表列出了某工廠所生產的一批1645根HRB335，根據這些數據可以算出鋼筋的平均強度mf，和標準差sf 。組限（N/mm2）組中平均值 （N/mm2）頻數累計頻數頻率累計頻率357.5367.5362.515150.00910.0091367.5377.5372.5759

43、00.04560.0547377.5387.5382.52703600.16410.2188387.5397.5392.53857450.2340.4528397.5407.5402.540811530.2480.7008407.5417.5412.526014130.15810.8589417.5427.5422.515015630.09120.9501iximnmfii sf 反映的是離散程度，愈大，表明隨機變量（鋼筋強度）分布愈分散，即離散性愈大。sf 愈小，則離散性愈小。 根據統計數據可以繪出直方圖，這個直方圖具有三個特點：中間高，兩邊低。頻數或頻率的分布以平均值為中心，兩邊大體上呈對

44、稱分布。因頻數總和等于統計總數，所以頻率的總和為100，也即等于1。a. 這三個特點也正是概率正態分布曲線所具有的特點，即可以用正態分布曲線來代替直方圖。)N/mm(13.40012fiiiixfxmn)N/mm(67.15122f2ffiiiixfxmn返回返回返回 對試驗資料進行統計回歸分析得出了材料強度的概率分布曲線后，規范規定，材料強度的標準值應按具有不小于95的保證率的要求來確定，即要有95以上的材料強度大于標準值。 由正態分布曲線可知，在fk右側曲線與橫軸包圍的面積即為整個曲線包圍面積的95%，于是fk的表達式為： 對鋼材：ffk645. 1fffk2f鋼筋抗拉強度標準值取國家冶金

45、局標準規定的作為鋼筋強度的標準值其中，熱軋鋼筋的fyk按屈服強度確定，無明顯流幅的鋼筋的fptk按極限抗拉強度確定混凝土立方體抗壓強度標準值 fcu, k取平均值減1.645倍標準差軸心抗壓強度標準值、軸心抗拉強度標準值相應換算注：熱軋鋼筋直徑d系指公稱直徑；1.當采用直徑大于40mm的鋼筋時，應有可靠的工程經驗。種類符號d(mm)fyk熱軋鋼筋HPB300(Q235)1820300HRB335(20MnSi) 2 650335HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)3650400RRB400(K20MnSi)3R840400預應力鋼筋強度標準值（N/mm2）注：鋼絞線直徑d系指鋼絞線外接圓直徑，即現行國家標準預應力混凝土用鋼絞線GB/T5224中的公稱直徑Dg，鋼絲和熱處理鋼筋的直徑d均指公稱直徑；1.消除應力光面鋼絲直徑d為49mm，消除應力螺旋肋鋼絲直徑d為48mm。返回種類符號d(mm)fptk鋼絞線131S8.6、10.81860、1720、157012.91720、1570179.5、11.1、12.7186015.21860、1720消除應力鋼絲光面螺旋肋1P1H4、51