【文章內容簡介】 （ 正常設計 、 正常施工 、 正常使用和維護 ） ，完成預定結構功能的能力 。 ■ 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 ， 就是設計方法要解決的問題 。 ■ 顯然這種可靠與經濟的均衡受到多方面的影響 ， 如國家經濟實力 、 設計工作壽命 、 維護和修復等 。 ■ 規(guī)范規(guī)定的設計方法 ， 是這種均衡的最低限度 ， 也是國家法律 。 ■ 設計人員可以根據具體工程的重要程度 、 使用環(huán)境和情況以及業(yè)主的要求 ， 提高設計水準 ， 增加結構的可靠度 。 ■ 經濟的概念不僅包括第一次建設費用 ， 還應考慮維修 ， 損失及修復的費用 。 一、 結構功能的極限狀態(tài) ◆ 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 “ 不可靠 ” 或 “ 失效 ” 。 ◆ 區(qū)分結構 “ 可靠 ” 與 “ 失效 ” 的臨界工作狀態(tài)稱為 “ 極限狀態(tài) ” 表 1 鋼筋混凝土簡支梁的可靠、失效和極限狀態(tài)概念 結構的功能 可靠 極限狀態(tài) 失效 安全性 受彎承載力 M M u M = M u M M u 適用性 撓度變形 f [f ] f = [f] f [f] 耐久性 裂縫寬度 w m a x [w m a x ] w m a x = [w m a x ] w m a x [w m a x ] 承載力能力極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài) ， 結構就不能滿足預定的安全性功能要求 。 ◆ 結構或構件達到最大承載力 （ 包括疲勞 ） ◆ 結構整體或其中一部分作為剛體失去平衡 （ 如傾覆 、 滑移 ） ◆ 結構塑性變形過大而不適于繼續(xù)使用 ◆ 結構形成幾何可變體系 （ 超靜定結構中出現足夠多塑性鉸 ） ◆ 結構或構件喪失穩(wěn)定 （ 如細長受壓構件的壓曲失穩(wěn) ） 正常使用極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài) ， 結構就不能滿足預定的適用性和耐久性的功能要求 。 ◆ 過大的變形 、 側移 （ 影響非結構構件 、 不安全感 、 不能正常使用 （ 吊車 ） 等 ） ； ◆ 過大的裂縫 （ 鋼筋銹蝕 、 不安全感 、 漏水等 ） ； ◆ 過大的振動 （ 不舒適 ） ； ◆ 其他正常使用要求 。 二、極限狀態(tài)方程 S—— 荷載效應 結構上的各種作用（如荷載、不均勻沉降、溫度變形、收縮變形、地震等）產生的效應總和（ 如彎矩 M、軸力 N、剪力V、扭矩 T、撓度 f、裂縫寬度 w 等） S = S(Q) R——結構抗力 結構抵抗作用效應的能力，如受彎承載力 Mu、受剪承載力 Vu、容許撓度 [f]、容許裂縫寬度 [w] R = R(fc, fy, A, h0, As, …) S = R 極限狀態(tài) S R 失效 S R 可靠 ◆ 極限狀態(tài)設計法 以相應于結構各種功能要求的極限狀態(tài)作為結構設計依據的設計方法，稱為 極限狀態(tài)設計法 。 除要求對承載力 （安全性） 極限狀態(tài)進行設計外，還包括撓度（適用性） 和裂縫寬度 （耐久性） 的極限狀態(tài)的設計。 對于承載力極限狀態(tài)，針對荷載、材料的不同變異性，不再采用單一的安全系數，而采用多系數表達 0( ) ( )ykckq i i k u scyffM k q M A b hkk??? ， ， ， ， ，◎ 材料強度 fck 和 fyk 是根據統(tǒng)計后按一定保證率取其下限分位值 ， 反映的材料強度的變異性 。 ◎ 荷載值 qik 也盡可能根據各種荷載的統(tǒng)計資料 ， 按一定保證率取其上限分位值 。 ◎ 荷載系數 kqi ， 材料強度系數 kc 和 ky 仍按經驗確定 ， 但對于不同荷載的變異大小 ， 可取不同的荷載系數 。 167。 作用效應標準值 Sk ◆ 作用效應 S的不確定性就主要取決于結構上作用 Q的不確定性 QCS ??11GQS C G C Q? ? ? ? ?★ 永久荷載 G ★ 可變荷載 Q ★ 偶然荷載（作用） ◆ 不同的荷載，其變異情況不同。根據統(tǒng)計分析可以確定一個具有一定保證率（如 95%）的上限荷載分位值，該特征值稱為荷載標準值（符號 Gk， Qik）。 ◆ 按荷載標準值確定的荷載效應，稱為荷載效應標準值 Sk ◆ 有多個可變荷載同時作用的情況，考慮到它們同時達到標準值的可能性較小，考慮荷載組合系數 ?， 112nk G k Q k Q i Q i i kiS C G C Q C Q??? ? ? ? ? ? ??結構抗力標準值 Rk 0()k c k y k sR R f f A b h??， ， ， ， ，fck、 fyk分別為混凝土和鋼筋的強度標準值，截面尺寸 b、 h0和配筋 As取設計值。 實用設計表達式 ?0 S ? R 式中 S ––– 內力組合設計值 ?0 ––– 結構構件的重要性系數， 對一、二、三級分別取 , , R ––– 結構構件的承載力設計值 R = R( ) = R(fc , fy , ?k ,… ) 承載能力極限狀態(tài)設計表達式 內力組合設計值 ?基本組合： ?????niiciQiQi QcγQcGcS2kk1Q11QkGG ???式中 ?G ––– 永久荷載分項系數。有利時取 ， 不利時取 。 Gk ––– 永久荷載標準值，根據荷載規(guī)范取值。 一般情況取 ?Q =， 當樓面活荷載標準值大于 4kN/m2， 取 ?Q = Qik ––– 活荷載標準值。 cG, cQ1, cQi, ––– 永久荷載及活荷載的作用效應系數 ?ci ––– 第 i個可變荷載的組合系數 無風 有風 ?Qi ––– 活荷載分項系數。 結構構件的承載力設計值 R = R( ) = R(fc , fy , ?k ,… ) 是由材料強度的標準值 fck除以砼材料分項系數 ?c 。 fc ––– 混凝土材料強度設計值。 fck是由數理統(tǒng)計分析且具有 95%的保證率的材料強度。 是由鋼材強度的標準值 fyk除以材料分項系數 (?s )求得。 ?結構構件的抗力應根據截面的受力狀態(tài)不同用相應的計算模型確定。 fy ––– 鋼材強度設計值。 fyk是由數理統(tǒng)計且具有 95%保證率的材料強度。 ?結構或構件超過正常使用極限狀態(tài)時所造成的財產和生命損失要小于超過承載力極限狀態(tài)的后果 ，故其可靠度指標要低一些 。 在荷載效應及結構抗力計算中均 。 采用標準值 ?結構或構件在持荷作用下，其裂縫和變形會隨時間的推移而發(fā)展，因此討論其荷載組合時應考慮 和 的組合。 短期效應 長期效應 正常使用極限狀態(tài)設計表達式 變形及裂縫寬度的驗算 ? 變形驗算 式中 f ––– 受彎構件按荷載短期效應組合并考慮長期效應組合影響計算的最大撓度。 flim––– 《 規(guī)范 》 允許撓度 。 f ? flim ? 裂縫驗算 《 規(guī)范 》 按使用階段對結構構件裂縫的不同要求，將裂縫控制等級分為三級： 一級： 嚴格要求不裂，使用階段不允許出現拉應力。 二級： 一般要求不裂，使用階段允許出現拉應力，但應作限制。 三級： 允許開裂，應驗算裂縫寬度： wmax ? wlim 3. 3. 5 結構構件應根據結構類別和本規(guī)范表 3 . 5. 2 條規(guī)定的環(huán)境類別，按表 3. 4 . 5 的規(guī)定選用不同的裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值l im?。 表 結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限值（ mm ） 鋼筋混凝土 結構 預應力混凝土結構 環(huán)境類別 裂縫控制等級 l i m? 裂縫控制等級 l i m? 一 0. 30 （ 0. 40 ） 0. 20 二 a 三級 0. 10 二 b 二級 — 三 a 、三 b 三級 0. 20 一級 — ? 荷載效應組合值 1. 標準組合： 主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產生嚴重的永久性損壞的情況。 2. 頻遇組合： 主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產生局部損壞、較大變形或短暫震動等的情況。 3. 準永久組合： 主要用于當長期效應是決定性因素的一些情況。 kQ2 cQ 1 kGk ini i SSSS ????? ?kQ2 qQ 1 kf1Gk ini i SSSS ????? ??kQ1 qGk ini i SSS ???? ?第四節(jié) 鋼筋混凝土受彎構件 正截面承載力計算 受彎構件： 同時受到彎矩 M和剪力 V共同作用 , 而 軸力 N可以忽略的構件 。 p p l l l M pl V p ? 受彎構件截面類型：梁、板 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( f ) ( g ) 建筑工程中常用受彎構件截面類型：梁、板 橋涵工程中常用受彎構件截面類型：梁、板 (a ) ( b ) (c)( d ) ( e ) (f)(g ) (h)梁板結構 擋土墻板 梁式橋 受彎構件的 主要破壞形態(tài) : 沿彎矩最大的截面破壞，破壞截面與構件的軸線垂直 沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截面破壞，破壞截面與構件的軸線斜交 受彎構件的 配筋形式 彎起鋼筋 箍筋 P P 剪力引起的斜裂縫 彎矩引起的垂直裂縫 架立筋 縱筋 一、 梁板結構的一般構造 與構件的計算軸線相垂直的截面稱為 正截面 。 結構和構件要滿足 承載能力極限狀態(tài) 和 正常使用極限狀態(tài) 的要求 。 梁 、 板正截面受彎承載力計算就是從滿足承載能力極限狀態(tài)出發(fā)的 ， 即要求滿足 M≤Mu 式中的 M是受彎構件正截面的彎矩設計值 ， 它是由結構上的作用所產生的 內力設計值 ； Mu是受彎構件正截面受彎承載力的設計值 ， 它是由正截面上材料所產生的 抗力 。 （ 1） 截面形狀 梁 、 板常用矩形 、 T形 、 I字形 、 槽形 、 空心板和倒 L形梁等對稱和不對稱截面 。 (2) 梁、板的截面尺寸 ? 1)矩形截面梁的高寬比 h/b一般取 ～ ； T形截面梁的 h/b一般取 ～ (此處 b為梁肋寬 )。 矩形截面的寬度或 T形截面的肋寬b一般取為 1 150、 (180)