【文章內(nèi)容簡介】 重復荷載作用下：疲勞破壞二、鋼筋的物理力學性能：著重掌握熱軋鋼筋：（1）熱軋鋼筋：有明顯流幅→屈服平臺→屈服強度→→→附表26 （2）預應力鋼筋：無明顯流幅→無屈服平臺→極限抗拉強度→→→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：由于教材的問題，將課程調(diào)整，比較難以理解，所以一定要課下提前預習。第 4 次課 2 學時上次課復習：一、鋼筋的物理力學性能：著重掌握熱軋鋼筋：重點（1）熱軋鋼筋：有明顯流幅→屈服平臺→屈服強度→→→附表26（2）預應力鋼筋：無明顯流幅→無屈服平臺→極限抗拉強度→→→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)設計的一般原則和方法 ；教學要求：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)設計法 重 點：近似概率極限狀態(tài)設計方法難 點：近似概率極限狀態(tài)設計方法教學手段及教具：講授講授內(nèi)容及時間分配： 導入：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)設計規(guī)范》（GB50010—2002）《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068）《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》 顧祥林主編 同濟大學出版社第十章 按近似概率的極限狀態(tài)設計方法引入：前面講到，總的設計方法經(jīng)歷了三個階段，容許應力法→破除階段設計方法→近似概率極限狀態(tài)設計方法。近似概率極限狀態(tài)設計方法，是總的設計原則，因此在講述具體的構(gòu)件設計之前，必須先學習本知識的內(nèi)容。1. 學習本章主要從三個問題入手（1）什么是極限狀態(tài)？（2）什么是近似概率的極限狀態(tài)設計方法？（3）實用設計表達式？2. 本章的重點：實用表達式3. 感性分析：結(jié)構(gòu)工作，其實就是抗力R與荷載產(chǎn)生的效應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，當小于結(jié)構(gòu)可以承擔的范圍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，當大于結(jié)構(gòu)可以承擔的范圍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)正好可以承擔的范圍R，則結(jié)構(gòu)處于極限情況。則可以作如下推導：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可表示出來結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)，稱為功能函數(shù)?？梢奪的大小跟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（1）定義：凡能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原因稱為“作用”（2）分類：直接作用：又稱為荷載。荷載根據(jù)作用時間的長短和性質(zhì)：永久荷載：是指荷載的大小隨著時間推移不發(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：指一般情況不會發(fā)生，一旦發(fā)生便會產(chǎn)生嚴重性的后果，比如爆炸力等。荷載根據(jù)結(jié)構(gòu)的反應特點：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。動荷載：荷載作用的位置隨著時間而改變的情況，如吊車荷載、風荷載、地震等。永久荷載的標準值和永久荷載分項系數(shù)均可以通過《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：荷載標準值；荷載設計值永久荷載標準值：按結(jié)構(gòu)設計規(guī)定的尺寸和材料容重（可由《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》查得）平均值確定；永久荷載設計值：設計值＝恒荷載分項系數(shù)永久荷載標準值?？勺兒奢d代表值：標準值；設計值；組合值；準永久值；頻遇值。可變荷載標準值：荷載標準值可由設計基準值最大荷載概率分布的某一分位值確定?？勺兒奢d設計值：設計值＝可變荷載分項系數(shù)可變荷載標準值?？勺兒奢d準永久值：準永久值＝準永久系數(shù)可變荷載標準值；可變荷載頻遇值：頻遇值=頻遇值系數(shù)可變荷載標準值可變荷載組合值：組合值=組合值系數(shù)可變荷載標準值?？勺兒奢d的標準值和荷載分項系數(shù)（可變荷載分項系數(shù)、組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)、準永久值系數(shù)均可以查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中查到）（4）實例：河北科技大學新校區(qū)公共教學樓，請試利用規(guī)范確定樓面恒荷載標準值、樓面恒荷載設計值、樓面活荷載的組合值、樓面活荷載設計值、樓面活荷載的組合值、樓面活荷載的準永久值、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）材料強度設計值：材料強度標準值：混凝土強度標準值的保證率為95％，鋼筋強度保證率為97．75％材料強度設計值：混凝土強度設計值=混凝土強度標準值247。混凝土材料分項系數(shù) 鋼筋抗拉強度設計值=鋼筋強度標準值247。鋼筋筋材料分項系數(shù)材料的強度標準值和相應的材料分項系數(shù)均可以查《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》得到。3. 極限狀態(tài)：（1）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件需滿足的功能要求：安全性：建筑結(jié)構(gòu)應能承受正常施工和正常使用時可能出現(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)在正常使用過程中應具有良好的工作性。耐久性：結(jié)構(gòu)在正常維護條件下，應有足夠的耐久性，完好使用到規(guī)定的年限，即設計使用年限。（2）極限狀態(tài)：定義：整個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計指定的某一功能要求，這個特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。分類：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)：當超過某一特定狀態(tài)無法滿足安全性的功能要求，這個特定狀態(tài)屬于承載能力極限狀態(tài)。包括以下幾個方面：材料強度不足；疲勞破壞；過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構(gòu)。正常使用極限狀態(tài)：當超過某一特定狀態(tài)就不能滿足適用性和耐久性的功能要求，這個特定狀態(tài)屬于正常使用極限狀態(tài)。包括以下幾個方面：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生過大的振幅；過大的變形；過寬裂縫；局部損壞或振動。注意此處舉身邊的實例讓學生進行判斷：（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，此方程稱為極限狀態(tài)方程。可以看出Z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。當Z＞0時，Ｒ＞Ｓ結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)當Z＝0對，Ｒ＝Ｓ結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)當Z＜0時，Ｒ＜Ｓ結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)二、近似概率的極限狀態(tài)設計方法：以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，簡稱為概率極限狀態(tài)設計法，又稱為近似概率法。此法是以結(jié)構(gòu)的失效概率或可靠指標來度量結(jié)構(gòu)的可靠度。：功能要求、設計使用年限→可靠性→可靠度→概率范圍→→→→→分項系數(shù)（1）設計使用年限：指設計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不需進行大修即可按其預定目的使用時期，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下所應達到的使用年限。臨時性建筑：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)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力。（3）結(jié)構(gòu)的可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率。結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，常用可靠概率來表示。（4）結(jié)構(gòu)的失效概率和可靠指標：概率密度曲線：由于作用效應S和結(jié)構(gòu)抗力R都是隨機變量，因此函數(shù)R和S應該均符合正態(tài)分布，假設二者線性相關(guān)，曲線如下圖所示：分析：平均值、：對稱軸；標準差、：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↑→對稱軸右移→陰影面積減小→↓；標準差↑→功能函數(shù)曲線變平坦→陰影面積變大→↑?？偟膩碚f，↑,↓→與一一對應。即保證可靠指標，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:結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度?？煽慷仁菍Y(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。注意安全等級的要求：等級越高，則其重要性越大，可靠度要求越高，則越大。破壞形態(tài)影響：脆性破壞相對延性破壞后果比較嚴重，因此目標可靠指標，延性破壞脆性破壞。：（1）指導思想：已求出，但如何在設計中反應出來？精確計算存在以下問題：考慮的因素較多，工作量大；統(tǒng)計資料不足；不按正態(tài)分布，且較為復雜；考慮設計的方便問題（2）規(guī)范規(guī)定：《建筑結(jié)構(gòu)統(tǒng)一標準》實際設計表達式，采用數(shù)理統(tǒng)計方法，引入分項系數(shù)、這兩個分項系數(shù)從分離出來，完全等效于。（3）實用表達式：即以近似概率為基礎的極限狀態(tài)設計方法。、:由反算出來，與其完全等效。具體值參看《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》:是由功能函數(shù)的平均值和標準差得到，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（2） 作用效應的代表值、抗力的代表值（重點）（3） 極限狀態(tài)的定義（4） 極限狀態(tài)的分類2. 什么是以近似概率為基礎的極限狀態(tài)設計方法（1） 近似概率為基礎的極限狀態(tài)設計方法的思路（2） 極限狀態(tài)設計方法的表達式（重點）課后分析：此部分內(nèi)容難于理解，宜放慢速度，具體的公式推導不必講解，關(guān)鍵是講清極限狀態(tài)設計方法的思路。第 5 次課 2 學時上次課復習：主要講了兩個問題1. 什么是極限狀態(tài)？（1） 作用的定義及分類（2） 作用效應的代表值、抗力的代表值（重點，要求會查規(guī)范求得）（3） 極限狀態(tài)的定義（4） 極限狀態(tài)的分類2. 什么是以近似概率為基礎的極限狀態(tài)設計方法（1） 近似概率為基礎的極限狀態(tài)設計方法的思路（2） 極限狀態(tài)設計方法的表達式（重點）本次課題（或教材章節(jié)題目）：第十章 混凝土結(jié)構(gòu)設計的一般原則和方法 教學要求：熟練掌握以近似概率為基礎極限狀態(tài)設計方法的實用設計表達式重 點：近似概率極限狀態(tài)設計方法的實用表達式難 點：近似概率極限狀態(tài)設計方法的實用表達式教學手段及教具：多媒體和板書講授內(nèi)容及時間分配： 導入：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)設計規(guī)范》（GB50010—2002）《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068）《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》 顧祥林主編 同濟大學出版社167。 極限狀態(tài)設計方法的實用設計表達式上次課內(nèi)容簡要回顧：黑板上書寫1. 什么是極限狀態(tài)？（1） 作用的定義及分類（2） 作用效應的代表值、抗力的代表值（重點，要求會查規(guī)范求得）（3） 極限狀態(tài)的定義（4） 極限狀態(tài)的分類2. 什么是以近似概率為基礎的極限狀態(tài)設計方法（1） 近似概率為基礎的極限狀態(tài)設計方法的思路（2） 極限狀態(tài)設計方法的表達式（重點）引入：上次課我們主要講解了兩個問題：（1）什么是極限狀態(tài)？（2）什么是以近似概率為基礎的極限狀態(tài)設計方法？并最終得到極限狀態(tài)設計方法的表達式是S≤R。上次課同時我們已經(jīng)講解了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗力代表值，也學習了單個荷載效應的代表值的確定，但是我們需思考以下幾個問題：（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)生的荷載效應如何確定呢？（2）前面說過有兩種極限狀態(tài)，那他們對應設計時有什么差別呢？一、極限狀態(tài)設計方法的分類：：安全性，要求較高。：適用性；耐久性，要求較低。思考問題：對于二者的可靠性要求高低的不同，在設計表達S≤R如何體現(xiàn)出來呢？二、極限狀態(tài)設計方法的實用設計表達式：安全性，要求較高引入材料分項系數(shù)和荷載分項系數(shù)設計值（1）表達式：Z≥0（引入結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)）（其中，）（2）《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》規(guī)定：多種荷載共同作用下的荷載效應組合值考慮如何組合進行求解：基本組合：所有情況均必須考慮，荷載效應的設計值應從下列組合值中最不利確定：可變荷載效應控制的組合：永久荷載效應控制的組合：注意其中各字母的含義及取值，參閱《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(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)的安全等級為一、二、：永久荷載分項系數(shù)。當永久荷載效應對結(jié)構(gòu)不利時，且由永久荷載效應控制的荷載效應組合，；當永久荷載對結(jié)構(gòu)不利時，且由可變荷載效應控制的荷載效應組合，；當永久荷載效應對結(jié)構(gòu)有利時。：活荷載效應分項系數(shù)。當為工業(yè)樓面，且超過時。、：永久荷載、可變荷載產(chǎn)生的荷載效應標準值。偶然組合：對于比較重要的建筑才考慮偶然組合。（3）實例應用：某民用建筑中簡支梁跨度為6m，截面尺寸為，同時承受活荷載標準值為，求梁跨中最大彎矩設計值，支座的最大剪力設計值。（先