【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 重復(fù)荷載作用下：疲勞破壞二、鋼筋的物理力學(xué)性能：著重掌握熱軋鋼筋：（1）熱軋鋼筋：有明顯流幅→屈服平臺(tái)→屈服強(qiáng)度→→→附表26 （2）預(yù)應(yīng)力鋼筋：無(wú)明顯流幅→無(wú)屈服平臺(tái)→極限抗拉強(qiáng)度→→→附表26 （3）鋼筋的彈性模量：：特性三、粘結(jié)1．意義；2．組成；3．影響因素；4．構(gòu)造要求下課前需提醒內(nèi)容：由于教材的問(wèn)題，將課程調(diào)整，比較難以理解，所以一定要課下提前預(yù)習(xí)。第 4 次課 2 學(xué)時(shí)上次課復(fù)習(xí)：一、鋼筋的物理力學(xué)性能：著重掌握熱軋鋼筋：重點(diǎn)（1）熱軋鋼筋：有明顯流幅→屈服平臺(tái)→屈服強(qiáng)度→→→附表26（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋：無(wú)明顯流幅→無(wú)屈服平臺(tái)→極限抗拉強(qiáng)度→→→附表26（3）鋼筋的彈性模量：：特性二、粘結(jié)1．意義；2．組成；3．影響因素；4．構(gòu)造要求本次課題（或教材章節(jié)題目）：第十章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則和方法 ；教學(xué)要求：1 掌握結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)；2 掌握按近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 重 點(diǎn)：近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法難 點(diǎn)：近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法教學(xué)手段及教具：講授講授內(nèi)容及時(shí)間分配： 導(dǎo)入：5分鐘； 講授：80分鐘； 小結(jié)：3分鐘； 布置作業(yè)和課下內(nèi)容安排：2分鐘。課后作業(yè)課后思考題參考資料《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068）《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》 顧祥林主編 同濟(jì)大學(xué)出版社第十章 按近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法引入：前面講到，總的設(shè)計(jì)方法經(jīng)歷了三個(gè)階段，容許應(yīng)力法→破除階段設(shè)計(jì)方法→近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，是總的設(shè)計(jì)原則，因此在講述具體的構(gòu)件設(shè)計(jì)之前，必須先學(xué)習(xí)本知識(shí)的內(nèi)容。1. 學(xué)習(xí)本章主要從三個(gè)問(wèn)題入手（1）什么是極限狀態(tài)？（2）什么是近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法？（3）實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式？2. 本章的重點(diǎn)：實(shí)用表達(dá)式3. 感性分析：結(jié)構(gòu)工作，其實(shí)就是抗力R與荷載產(chǎn)生的效應(yīng)S共同作用有結(jié)果，因此可得以下結(jié)論：（1）若RS：外部荷載產(chǎn)生的影響S，當(dāng)小于結(jié)構(gòu)可以承擔(dān)的范圍R，則可以看出，結(jié)構(gòu)安全（2）若RS：外部荷載產(chǎn)生的影響S，當(dāng)大于結(jié)構(gòu)可以承擔(dān)的范圍R，則可以看出，結(jié)構(gòu)不安全（3）若R＝S：外部荷載產(chǎn)生的影響S，等于結(jié)構(gòu)正好可以承擔(dān)的范圍R，則結(jié)構(gòu)處于極限情況。則可以作如下推導(dǎo)：取Z=RS，（1）Z0: RS則，結(jié)構(gòu)安全；（2）Z0：RS，結(jié)構(gòu)不安全；（3）Z=0：R=S，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)則Z可表示出來(lái)結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)，稱(chēng)為功能函數(shù)?？梢?jiàn)Z的大小跟R和S相關(guān)。一、極限狀態(tài)1. 結(jié)構(gòu)上的作用及其效應(yīng)（1）定義：凡能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原因稱(chēng)為“作用”（2）分類(lèi)：直接作用：又稱(chēng)為荷載。荷載根據(jù)作用時(shí)間的長(zhǎng)短和性質(zhì)：永久荷載：是指荷載的大小隨著時(shí)間推移不發(fā)生變化或者變化較小可以忽略的荷載，包括結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的自重以及恒荷載；可變荷載：是指荷載的大小隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化，并且其變化不可以忽略的荷載。主要是指建筑上面所作用的活荷載；偶然荷載：指一般情況不會(huì)發(fā)生，一旦發(fā)生便會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重性的后果，比如爆炸力等。荷載根據(jù)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)：靜荷載：荷載作用的位置不發(fā)生改變的情況，如結(jié)構(gòu)自重、住宅或辦公樓的樓面活荷載等。動(dòng)荷載：荷載作用的位置隨著時(shí)間而改變的情況，如吊車(chē)荷載、風(fēng)荷載、地震等。永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值和永久荷載分項(xiàng)系數(shù)均可以通過(guò)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查到。間接作用：混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)的差異沉降、地震等引起結(jié)構(gòu)外中變形或約束的原因。（3）荷載代表值：永久荷載的代表值：荷載標(biāo)準(zhǔn)值；荷載設(shè)計(jì)值永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的尺寸和材料容重（可由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》查得）平均值確定；永久荷載設(shè)計(jì)值：設(shè)計(jì)值＝恒荷載分項(xiàng)系數(shù)永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值?？勺兒奢d代表值：標(biāo)準(zhǔn)值；設(shè)計(jì)值；組合值；準(zhǔn)永久值；頻遇值?？勺兒奢d標(biāo)準(zhǔn)值：荷載標(biāo)準(zhǔn)值可由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)值最大荷載概率分布的某一分位值確定?？勺兒奢d設(shè)計(jì)值：設(shè)計(jì)值＝可變荷載分項(xiàng)系數(shù)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值?？勺兒奢d準(zhǔn)永久值：準(zhǔn)永久值＝準(zhǔn)永久系數(shù)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值；可變荷載頻遇值：頻遇值=頻遇值系數(shù)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載組合值：組合值=組合值系數(shù)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值。可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值和荷載分項(xiàng)系數(shù)（可變荷載分項(xiàng)系數(shù)、組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)、準(zhǔn)永久值系數(shù)均可以查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中查到）（4）實(shí)例：河北科技大學(xué)新校區(qū)公共教學(xué)樓，請(qǐng)?jiān)嚴(yán)靡?guī)范確定樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值、樓面恒荷載設(shè)計(jì)值、樓面活荷載的組合值、樓面活荷載設(shè)計(jì)值、樓面活荷載的組合值、樓面活荷載的準(zhǔn)永久值、樓面活荷載的頻遇值。樓面的構(gòu)造層次如下圖所示：（補(bǔ)充圖形）2. 結(jié)構(gòu)的抗力R：結(jié)構(gòu)抗力是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力。如構(gòu)件的承載力、剛度等，用只R表示。（1）影響因素：材料性能的不定性；構(gòu)件幾何參數(shù)的不定性。（2）材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的保證率為95％，鋼筋強(qiáng)度保證率為97．75％材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值247?；炷敛牧戏猪?xiàng)系數(shù) 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值247。鋼筋筋材料分項(xiàng)系數(shù)材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的材料分項(xiàng)系數(shù)均可以查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》得到。3. 極限狀態(tài)：（1）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件需滿(mǎn)足的功能要求：安全性：建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種荷載和變形，在偶然事件（如地震、爆炸等）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后保持必須的整體穩(wěn)定，不致發(fā)生倒塌。適用性：結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中應(yīng)具有良好的工作性。耐久性：結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下，應(yīng)有足夠的耐久性，完好使用到規(guī)定的年限，即設(shè)計(jì)使用年限。（2）極限狀態(tài)：定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指定的某一功能要求，這個(gè)特定狀態(tài)稱(chēng)為該功能的極限狀態(tài)。分類(lèi)：可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)：當(dāng)超過(guò)某一特定狀態(tài)無(wú)法滿(mǎn)足安全性的功能要求，這個(gè)特定狀態(tài)屬于承載能力極限狀態(tài)。包括以下幾個(gè)方面：材料強(qiáng)度不足；疲勞破壞；過(guò)大塑性變形不易繼續(xù)加載；喪失穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)。正常使用極限狀態(tài)：當(dāng)超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿(mǎn)足適用性和耐久性的功能要求，這個(gè)特定狀態(tài)屬于正常使用極限狀態(tài)。包括以下幾個(gè)方面：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大的振幅；過(guò)大的變形；過(guò)寬裂縫；局部損壞或振動(dòng)。注意此處舉身邊的實(shí)例讓學(xué)生進(jìn)行判斷：（1）教室的墻壁上面出現(xiàn)很寬的裂縫，屬于哪種極限狀態(tài)？（2）某建筑物倒塌屬于哪種極限狀態(tài)？4. 功能函數(shù)與極限狀態(tài)方程：功能函數(shù)Z=RS，此方程稱(chēng)為極限狀態(tài)方程?？梢钥闯鯶跟很多因素有關(guān)，表示為Ｚ＝ｇ（ｘ２，ｘ２，…ｘｎ）Ｒ——結(jié)構(gòu)抗力，Ｓ——作用效應(yīng)。當(dāng)Z＞0時(shí)，Ｒ＞Ｓ結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)當(dāng)Z＝0對(duì)，Ｒ＝Ｓ結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)當(dāng)Z＜0時(shí)，Ｒ＜Ｓ結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)二、近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法：以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)稱(chēng)為概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，又稱(chēng)為近似概率法。此法是以結(jié)構(gòu)的失效概率或可靠指標(biāo)來(lái)度量結(jié)構(gòu)的可靠度。：功能要求、設(shè)計(jì)使用年限→可靠性→可靠度→概率范圍→→→→→分項(xiàng)系數(shù)（1）設(shè)計(jì)使用年限：指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用時(shí)期，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下所應(yīng)達(dá)到的使用年限。臨時(shí)性建筑：5年易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件：25年一般工業(yè)與民用建筑：50年紀(jì)念性和特別重要的建筑物：100年（2）結(jié)構(gòu)的可靠性：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力。（3）結(jié)構(gòu)的可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，常用可靠概率來(lái)表示。（4）結(jié)構(gòu)的失效概率和可靠指標(biāo)：概率密度曲線：由于作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R都是隨機(jī)變量，因此函數(shù)R和S應(yīng)該均符合正態(tài)分布，假設(shè)二者線性相關(guān)，曲線如下圖所示：分析：平均值、：對(duì)稱(chēng)軸；標(biāo)準(zhǔn)差、：決定曲線的平坦與陡峭陰影交叉區(qū)域：RS→交叉曲線面積→。功能函數(shù)曲線：如下圖所示 陰影部分的面積即為失效概率：平均值↑→對(duì)稱(chēng)軸右移→陰影面積減小→↓；標(biāo)準(zhǔn)差↑→功能函數(shù)曲線變平坦→陰影面積變大→↑?？偟膩?lái)說(shuō)，↑,↓→與一一對(duì)應(yīng)。即保證可靠指標(biāo)，便可保證結(jié)構(gòu)一定的可靠性。（5）結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo):結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的可靠度?？煽慷仁菍?duì)結(jié)構(gòu)可靠性的一種定量描述，亦即概率度量。只要保證了，即可保定結(jié)構(gòu)一定的可靠性要求。注意安全等級(jí)的要求：等級(jí)越高，則其重要性越大，可靠度要求越高，則越大。破壞形態(tài)影響：脆性破壞相對(duì)延性破壞后果比較嚴(yán)重，因此目標(biāo)可靠指標(biāo)，延性破壞脆性破壞。：（1）指導(dǎo)思想：已求出，但如何在設(shè)計(jì)中反應(yīng)出來(lái)？精確計(jì)算存在以下問(wèn)題：考慮的因素較多，工作量大；統(tǒng)計(jì)資料不足；不按正態(tài)分布，且較為復(fù)雜；考慮設(shè)計(jì)的方便問(wèn)題（2）規(guī)范規(guī)定：《建筑結(jié)構(gòu)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)際設(shè)計(jì)表達(dá)式，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，引入分項(xiàng)系數(shù)、這兩個(gè)分項(xiàng)系數(shù)從分離出來(lái)，完全等效于。（3）實(shí)用表達(dá)式：即以近似概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。、:由反算出來(lái)，與其完全等效。具體值參看《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》:是由功能函數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差得到，所以由近似概率的方法得到。本次課總結(jié)：主要是理解1. 什么是極限狀態(tài)？（1） 作用的定義及分類(lèi)（2） 作用效應(yīng)的代表值、抗力的代表值（重點(diǎn)）（3） 極限狀態(tài)的定義（4） 極限狀態(tài)的分類(lèi)2. 什么是以近似概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法（1） 近似概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的思路（2） 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的表達(dá)式（重點(diǎn)）課后分析：此部分內(nèi)容難于理解，宜放慢速度，具體的公式推導(dǎo)不必講解，關(guān)鍵是講清極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的思路。第 5 次課 2 學(xué)時(shí)上次課復(fù)習(xí)：主要講了兩個(gè)問(wèn)題1. 什么是極限狀態(tài)？（1） 作用的定義及分類(lèi)（2） 作用效應(yīng)的代表值、抗力的代表值（重點(diǎn)，要求會(huì)查規(guī)范求得）（3） 極限狀態(tài)的定義（4） 極限狀態(tài)的分類(lèi)2. 什么是以近似概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法（1） 近似概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的思路（2） 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的表達(dá)式（重點(diǎn)）本次課題（或教材章節(jié)題目）：第十章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則和方法 教學(xué)要求：熟練掌握以近似概率為基礎(chǔ)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式重 點(diǎn)：近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的實(shí)用表達(dá)式難 點(diǎn)：近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的實(shí)用表達(dá)式教學(xué)手段及教具：多媒體和板書(shū)講授內(nèi)容及時(shí)間分配： 導(dǎo)入：5分鐘； 講授：75分鐘； 小結(jié)：5分鐘； 布置作業(yè)和課下內(nèi)容安排：5分鐘。課后作業(yè)思考題，課后布置的作業(yè)參考資料《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068）《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》 顧祥林主編 同濟(jì)大學(xué)出版社167。 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式上次課內(nèi)容簡(jiǎn)要回顧：黑板上書(shū)寫(xiě)1. 什么是極限狀態(tài)？（1） 作用的定義及分類(lèi)（2） 作用效應(yīng)的代表值、抗力的代表值（重點(diǎn)，要求會(huì)查規(guī)范求得）（3） 極限狀態(tài)的定義（4） 極限狀態(tài)的分類(lèi)2. 什么是以近似概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法（1） 近似概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的思路（2） 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的表達(dá)式（重點(diǎn)）引入：上次課我們主要講解了兩個(gè)問(wèn)題：（1）什么是極限狀態(tài)？（2）什么是以近似概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法？并最終得到極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的表達(dá)式是S≤R。上次課同時(shí)我們已經(jīng)講解了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗力代表值，也學(xué)習(xí)了單個(gè)荷載效應(yīng)的代表值的確定，但是我們需思考以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）結(jié)構(gòu)和構(gòu)件均是多種荷載共同作用，那么多種荷載共同作用產(chǎn)生的荷載效應(yīng)如何確定呢？（2）前面說(shuō)過(guò)有兩種極限狀態(tài)，那他們對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)時(shí)有什么差別呢？一、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的分類(lèi)：：安全性，要求較高。：適用性；耐久性，要求較低。思考問(wèn)題：對(duì)于二者的可靠性要求高低的不同，在設(shè)計(jì)表達(dá)S≤R如何體現(xiàn)出來(lái)呢？二、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式：安全性，要求較高引入材料分項(xiàng)系數(shù)和荷載分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)值（1）表達(dá)式：Z≥0（引入結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)）（其中，）（2）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：多種荷載共同作用下的荷載效應(yīng)組合值考慮如何組合進(jìn)行求解：基本組合：所有情況均必須考慮，荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值應(yīng)從下列組合值中最不利確定：可變荷載效應(yīng)控制的組合：永久荷載效應(yīng)控制的組合：注意其中各字母的含義及取值，參閱《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》：：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為一、二、：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)。當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，且由永久荷載效應(yīng)控制的荷載效應(yīng)組合，；當(dāng)永久荷載對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，且由可變荷載效應(yīng)控制的荷載效應(yīng)組合，；當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)。：活荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)。當(dāng)為工業(yè)樓面，且超過(guò)時(shí)。、：永久荷載、可變荷載產(chǎn)生的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。偶然組合：對(duì)于比較重要的建筑才考慮偶然組合。（3）實(shí)例應(yīng)用：某民用建筑中簡(jiǎn)支梁跨度為6m，截面尺寸為，同時(shí)承受活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，求梁跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值，支座的最大剪力設(shè)計(jì)值。（先