【正文】 單一的安全系數(shù)，而采用的多系數(shù)表達(dá)， )()( 0??? ， hbAkfkfMqkMssskcckuikqi◎ 材料強(qiáng)度 fck 和 fsk 是根據(jù)統(tǒng)計(jì)后按一定保證率取其下限分位值，反映的材料強(qiáng)度的變異性。 ◎ 但 安全系數(shù) K仍然 憑經(jīng)驗(yàn)確定， ◎ 沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求的問題。 ◆ 容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法 kf?? ][??◎ 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能不是彈性的； ◎ 結(jié)構(gòu)中一點(diǎn)達(dá)到容許應(yīng)力，結(jié)構(gòu)即認(rèn)為失效； ◎ 沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求； ◎ 安全系數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，缺乏科學(xué)依據(jù)。 ? 材料強(qiáng)度 fy 和 fc 的離散 ? 截面尺寸 h0和 b 的施工誤差 ? 應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系參數(shù) k1 和 k2 uMM ?不一定安全（可靠） 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 由于結(jié)構(gòu)工程中的不確定性，為取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的均衡，在設(shè)計(jì)中需要考慮這些不確定性的影響。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) 極限狀態(tài) 方程 S R 可靠 S—— 荷載效應(yīng) 結(jié)構(gòu)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(chǎn)生的效應(yīng)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(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)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 結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容 本課程的主要內(nèi)容 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示： Z=RS 對應(yīng)的： Z=RS0 時(shí) ， 結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)； Z=RS=0時(shí) ， 結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)； Z=RS0時(shí) ， 結(jié)構(gòu)處于失效 （ 破壞 ） 狀態(tài) 。 ◆ 區(qū)分結(jié)構(gòu)“ 可靠 ”與“ 失效 ”的臨界工作狀態(tài)稱為 “ 極限狀態(tài) ” 表 4 . 1 鋼筋混凝土簡支梁的可靠、失效和極限狀態(tài)概念結(jié)構(gòu)的功能 可靠 極限狀態(tài) 失效安全性 受彎承載力 M MuM = MuM Mu適用性 撓度變形 f [ f ] f = [ f ] f [ f ]耐久性 裂縫寬度 wm a x [ wm a x] wm a x= [ wm a x] wm a x [ wm a x]第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 承載力能力極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài) ， 結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的安全性功能要求 ◆ 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力 （ 包括疲勞 ） ◆ 結(jié)構(gòu)整體或其中一部分作為剛體失去平衡 （ 如傾覆 、 滑移 ） ◆ 結(jié)構(gòu)塑性變形過大而不適于繼續(xù)使用 ◆ 結(jié)構(gòu)形成幾何可變體系 （ 超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸 ） ◆ 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定 （ 如細(xì)長受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn) ） 極限狀態(tài) 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài) ， 結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的適用性和耐久性的功能要求 。 ■ 經(jīng)濟(jì)的概念不僅包括第一次建設(shè)費(fèi)用 ， 還應(yīng)考慮維修 ， 損失及修復(fù)的費(fèi)用 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài) ◆ 結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠”的或“有效”的。 ■ 規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)方法 ， 是這種均衡的最低限度 ， 也是國家法律 。 ■ 如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡 ， 就是設(shè)計(jì)方法要解決的問題 。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) ◆ 結(jié)構(gòu)的可靠性 ■ 可靠性 ——安全性 、 適用性和耐久性的總稱 ■ 就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi) （ 設(shè)計(jì)工作壽命 =50年 ） ，在規(guī)定的條件下 （ 正常設(shè)計(jì) 、 正常施工 、 正常使用和維護(hù) ） ，完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力 。 ◆ 耐久性 ◎ 如（ wmax≤[ wmax]） ◎ 結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) ◆ 適用性 ◎ 如 （ f ≤[ f ]） ◎ 結(jié)構(gòu)在正常使用期間 ， 具有良好的工作性能 。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) 3. 結(jié)構(gòu)的功能 ◆ 安全性 ◎ 如 （ M≤Mu） ◎ 結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi) （ 一般為 50年 ） ， 應(yīng)能承受在正常施工 、 正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載 、 外加變形（ 如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降 ） 、 約束變形 （ 如溫度和收縮變形受到約束時(shí) ） 等的作用 。 一般建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為 50年 。 極限狀態(tài) 2. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需要進(jìn)行大修即可按達(dá)到其預(yù)定功能的使用時(shí)期 。 極限狀態(tài) ◎ 荷載的標(biāo)準(zhǔn)值 將荷載視為隨機(jī)變量 ， 采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法加以處理而得到的具有一定概率的最大荷載值 ； ， 在缺少大量統(tǒng)計(jì)材料的條件下 ，可近似按隨機(jī)變量來考慮； 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) 167。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn) ， 但一旦出現(xiàn)其值很大且作用時(shí)間很短的荷載 。 極限狀態(tài) ◎ 荷載的分類 按作用時(shí)間的長短和性質(zhì) ， 荷載分為三類： 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi) ， 其值不隨時(shí)間而變化 ，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì) ， 或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載 。 極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)上的作用 ◎ 直接作用 ：荷載 ◎ 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 作用在結(jié)構(gòu)上并使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力 （ 如彎矩 、 剪力 、 軸向力 、扭矩等 ） 、 變形 、 裂縫等作用稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng) 。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結(jié) 混凝土與鋼筋的粘結(jié) ◆ 基本錨固長度 鋼筋的基本錨固長度取決于鋼筋的強(qiáng)度及混凝土抗拉強(qiáng)度，并與鋼筋的外形有關(guān)。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結(jié) 混凝土與鋼筋的粘結(jié) ◆ 鋼筋的搭接 鋼筋搭接的原則是：接頭應(yīng)設(shè)置在受力較小處，同一根鋼筋上應(yīng)盡量少設(shè)接頭，機(jī)械連接接頭能產(chǎn)生較牢固的連接力，應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械連接。 Ｆ .澆筑混凝土?xí)r鋼筋所處的位置也會(huì)影響粘結(jié)強(qiáng)度。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結(jié) 混凝土與鋼筋的粘結(jié) 影響粘結(jié)的因素 Ｄ .橫向鋼筋可以限制混凝土內(nèi)部裂縫的發(fā)展，提高粘結(jié)強(qiáng)度。 Ｂ .變形鋼筋能夠提高粘結(jié)強(qiáng)度。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結(jié) 混凝土與鋼筋的粘結(jié) ◆ 不同強(qiáng)度混凝土的粘結(jié)應(yīng)力和相對滑移的關(guān)系 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結(jié) 混凝土與鋼筋的粘結(jié) 影響粘結(jié)的因素 影響鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的因素很多，主要有混凝土強(qiáng)度 、 保護(hù)層厚度 及 鋼筋凈間距 、 橫向配筋 及 側(cè)向壓應(yīng)力 ，以及 澆筑混凝土?xí)r鋼筋的位置等。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結(jié) 混凝土與鋼筋的粘結(jié) ◆ 變形鋼筋與混凝土之間的機(jī)械咬合作用主要是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。 （３）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用力（咬合力）。一般很小，僅在受力階段的局部無滑移區(qū)域起作用，當(dāng)接觸面發(fā)生相對滑移時(shí)，該力即消失。 4） 與混凝土的粘結(jié)力 ：要求鋼筋與混凝土之間有足夠的粘結(jié)力 ， 以保證兩者共同工作 。 2） 塑性 ：要求鋼筋應(yīng)有足夠的變形能力 。 ?e殘余變形 er彈性變形 ee 鋼筋的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 一般可采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系 yyysfEee?eee????? fy ey1 Es 鋼筋的彈性模量 (N/mm2)種 類 E sHPB235 級鋼筋 105H R B 3 35 級鋼筋、 H R B 400 級鋼筋、 RR B 400 級鋼筋、熱處理鋼筋 105消除應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲 105鋼絞線 105 鋼筋的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 ◆ 無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋 a%? fua點(diǎn)：比例極限，約為 a點(diǎn)前：應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系為線彈性 a點(diǎn)后：應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點(diǎn) 強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo) ——條件屈服點(diǎn) 殘余應(yīng)變?yōu)?%所對應(yīng)的應(yīng)力 《 規(guī)范 》 取 ? = fu 鋼筋的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 1） 強(qiáng)度 ：要求鋼筋有足夠的強(qiáng)度和適宜的強(qiáng)屈比 (極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值 )。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。 鋼筋的物理力學(xué)性能 ? e 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 鋼筋的強(qiáng)度與變形 ◆ 有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋 a’ a b c d e fu a180。 熱處理鋼筋 是將 Ⅳ 級鋼筋通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強(qiáng)度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。 冷加工鋼筋 是由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。 鋼筋的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 鋼絲 ， 中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為 800~1200MPa，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的為 1470 ~1860MPa； 延伸率 d10=6%， d100=~4%；鋼絲的直徑 3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑 ~ mm。 RRB400級 (Ⅳ 級 )鋼筋 強(qiáng)度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋， 一般冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋。 混凝土的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土 混凝土在荷載重復(fù)作用下的 應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 混凝土的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 鋼筋的物理力學(xué)性能 鋼筋的物理力學(xué)性能 熱軋鋼筋、中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋 D —公稱直徑 A — 3 股鋼絞線量測尺寸鋼絞線圖 21 常用鋼筋形式刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 鋼筋的物理力學(xué)性能 熱軋鋼筋的分類 HPB235級 、 HRB335級 、 HRB400級 、 RRB400級 屈服強(qiáng)度 fyk（ 標(biāo)準(zhǔn)值 =鋼材廢品限值，保證率 %）HPB235級 ： fyk = 235 N/mm2 HRB335級 ： fyk = 335 N/mm2 HRB400級 、 RRB400級 ： fyk = 400 N/mm2 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 HPB235級 (Ⅰ 級 )鋼筋多為光面鋼筋 ， 多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋。 ◆ 影響因素 施加荷載時(shí)的應(yīng)力大小是影響應(yīng)力 應(yīng)變曲線不同的發(fā)展和變化的關(guān)鍵因素，即混凝土的疲勞強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。 混凝土的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土 混凝土在荷載重復(fù)作用下的變形（疲勞變形） ◆ 疲勞強(qiáng)度 混凝土的疲勞強(qiáng)度由疲勞試驗(yàn)測定。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（ 20~35） %。 環(huán)境影響 包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。骨料 (aggregate)的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小?？梢曰謴?fù)，稱為 彈性后效 或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變 ecr39。再經(jīng)過一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變 eel39。由于混凝土彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變 eel39。 隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長，前 4個(gè)月徐變增長較快， 6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（ 70~80） %，以后增長逐漸緩慢， 2~3年后趨于穩(wěn)定。 混凝土的徐變特性主要與時(shí)間參數(shù)有關(guān)。