结构设计原理_第二章__结构按极限状态法设计计算的原则(白底)
合集下载
结构设计原理第2章 结构极限状态计算
规定时间——对结构进行可靠度分析时，结合 结构使用期，考虑各种基本变量与时间关系所 取用的基准时间参数，即设计基准期。我国公 路桥梁结构的设计基准期为100年。 设计基准期≠使用寿命，当结构的使用年限超 过设计基准期时，表明它的失效概率可能增大， 不能保证其目标可靠度，但不等于结构丧失功 能甚至报废。通常使用寿命长，则设计基准期 就长，设计基准期小于寿命期。
R－抗力方面的基本变量组成的综合抗力；
S－作用效应方面的基本变量组成的综合效应。
2.
结构功能函数与可靠、失效、极限状态的对 应关系
Z=R–S>0：结构可靠 Z=R–S<0：结构失效
Z=R–S＝0：结构处于极限状态
结构可靠度设计的目的用功能函数表示，应满足
Z＝g（X1，X2，…，Xn）≥0或Z＝R－S ≥0
f
( )
。
－无量纲系数，称为结构可靠指标。 与
失效概率 Pf 有一一对应关系， 越大， Pf 越 小 ，结构越可靠。(表2-1)
2.1.5 目标可靠指标
定义：用作公路桥梁结构设计依据的可靠 指标。 确定方法：采用“校准法”并结合工程经 验和经济优化原则加以确定。 校准法——根据各基本变量的统计参数和 概率分布类型，运用可靠度的计算方法， 揭示以往规范隐含的可靠度，以此作为确 定目标可靠指标的依据。
采用近似概率极限状态设计法，设 计计算应满足承载能力和正常使用两类 极限状态的各项要求。
2.2.1 三种设计状况
持久状况
桥涵建成后承受自重、车辆荷载等 作用持续时间很长的状况。对应于桥梁 的使用阶段，必须进行承载能力极限状 态和正常使用极限状态的设计。
短暂状况
桥涵施工过程中承受临时性作用 （或荷载）的状况。对应于桥梁的施工 阶段，一般只进行承载能力极限状态计 算（以计算构件截面应力表达），必维护条件下，在规定 时间内，具有足够的耐久性，如不出现 过大的裂缝宽度，钢筋不锈蚀。（耐久 性）
第二章结构按极限状态法设计计算的原则
第二章结构按极限状态法设计计算的原则随着建筑结构的不断发展，为了确保结构的安全可靠，设计计算也越发重要。
借助极限状态法进行结构设计计算是目前最常用的方法之一、极限状态法是一种截然不同于传统弹性设计的方法，它主要关注结构在达到极限承载能力的情况下的行为。
结构按极限状态法设计计算的原则是建立在一些基本假设和设计要求的基础上的。
下面将详细介绍这些原则。
1.安全性原则：极限状态法设计的首要原则是确保结构在使用寿命内具有足够的安全性。
安全性可以通过控制结构的强度、刚度和稳定性来实现。
具体来说，设计计算应确保结构在达到极限荷载时能够满足规定的安全系数，例如承载力与荷载的比值大于1.52.效率原则：设计计算应该尽可能地高效。
这意味着设计应该在达到结构的最小重量和最小材料用量的同时满足强度和刚度要求。
为了实现这一目标，设计计算应优化结构的几何形状和材料配置。
3.统一性原则：设计计算应具有统一的标准和规范，以确保计算方法和结果的一致性。
这有助于提高设计计算的可靠性和可比性。
在设计计算中，应使用国家或地区制定的相关设计规范和标准。
4.精确性原则：设计计算应尽可能精确地预测结构的行为。
这需要考虑到结构的非线性特性、荷载的不确定性和材料的变异性等因素。
通过使用合适的分析模型和计算方法，可以提高设计计算的精确性。
5.可靠性原则：设计计算应具有适当的可靠性，即当计算结果被用于实际工程时，能够有效地保证结构的安全性。
为了实现这一点，设计计算应基于经验数据和合理的假设，同时考虑到结构的可靠度要求。
6.经济性原则：设计计算应尽可能经济。
这意味着设计计算应在满足结构安全性和性能要求的基础上，尽量减少结构的成本。
为了实现这一目标，设计计算应优化结构的构型、材料和施工方法等方面。
7.实用性原则：设计计算应具有实用性，即设计计算的方法和结果应对实际工程具有可操作性和可行性。
设计计算应提供实际可行的解决方案，并确保设计计算的结果易于理解和使用。
2结构按极限状态法设计计算的原则-文档资料
基本代表值。在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，材
料的强度标准值具有不小于95%的保证率。
2）材料强度的设计值fd
标准值除以材料性能分项系数
2
结构按极限状态法设计计算的原则
2.3 材料强度的取值
2.3.2 混凝土强度标准值和强度设计值
1）立方体抗压强度标准值fcu,k
C20-C80，以5MPa进级，共13级。
2.1.1 结构可靠性和可靠度
（1）结构的四大功能
2
结构按极限状态法设计计算的原则
2.1 概率极限状态设计法的基本概念
2.1.1 结构可靠性和可靠度
（2） 结构的三大性能 安全性、适用性和耐久性。 （3） 结构的可靠度 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成上述预 定功能的概率。
2
结构按极限状态法设计计算的原则
尺寸、配筋及构造要求。
设计计算方法的发展：
容许应力计算法 破坏阶段法 极限状态计算法
概率极限状态设计法：把影响结构可靠性的各种因素均视为随机
变量，以大量现场实测资料和实验数据为
基础，运用统计数学的方法，寻求各变量 的统计规律，确定结构的可靠度来度量结
2
结构按极限状态法设计计算的原则
2.1 概率极限状态设计法的基本概念
均值相比不可忽略的荷载。
3. 偶然荷载：在设计使用期内，不一定出现，但一旦出现，其值
很大且持续时间很短的荷载。
2
结构按极限状态法设计计算的原则
2.4 作用、作用的代表值和作用效应组合
2.4.2 作用的代表值
1）作用的标准值
基本代表值。最大概率分布的数值。
永久作用采用标准值作为代表值。可变作用也有代表值。
2.1 概率极限状态设计法的基本概念
料的强度标准值具有不小于95%的保证率。
2）材料强度的设计值fd
标准值除以材料性能分项系数
2
结构按极限状态法设计计算的原则
2.3 材料强度的取值
2.3.2 混凝土强度标准值和强度设计值
1）立方体抗压强度标准值fcu,k
C20-C80，以5MPa进级，共13级。
2.1.1 结构可靠性和可靠度
（1）结构的四大功能
2
结构按极限状态法设计计算的原则
2.1 概率极限状态设计法的基本概念
2.1.1 结构可靠性和可靠度
（2） 结构的三大性能 安全性、适用性和耐久性。 （3） 结构的可靠度 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成上述预 定功能的概率。
2
结构按极限状态法设计计算的原则
尺寸、配筋及构造要求。
设计计算方法的发展：
容许应力计算法 破坏阶段法 极限状态计算法
概率极限状态设计法：把影响结构可靠性的各种因素均视为随机
变量，以大量现场实测资料和实验数据为
基础，运用统计数学的方法，寻求各变量 的统计规律，确定结构的可靠度来度量结
2
结构按极限状态法设计计算的原则
2.1 概率极限状态设计法的基本概念
均值相比不可忽略的荷载。
3. 偶然荷载：在设计使用期内，不一定出现，但一旦出现，其值
很大且持续时间很短的荷载。
2
结构按极限状态法设计计算的原则
2.4 作用、作用的代表值和作用效应组合
2.4.2 作用的代表值
1）作用的标准值
基本代表值。最大概率分布的数值。
永久作用采用标准值作为代表值。可变作用也有代表值。
2.1 概率极限状态设计法的基本概念
第2章 结构按极限状态法设计计算的原则(新)
第2章结构按极限状态法设计计算的原则钢筋混凝土结构构件的“设计”是指在预定的作用及材料性能条件下，确定构件按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和构造要求。
自从19世纪末钢筋混凝土结构在土木建筑工程中出现以来，随着生产实践的经验积累和科学研究的不断深入，钢筋混凝土结构的设计理论在不断地发展和完善。
最早的钢筋混凝土结构设计理论，是采用以弹性理论为基础的容许应力计算法。
这种方法要求在规定的标准荷载作用下，按弹性理论计算得到的构件截面任一点的应力应不大于规定的容许应力，而容许应力是由材料强度除以安全系数求得的，安全系数则依据工程经验和主观判断来确定。
然而，由于钢筋混凝土并不是一种弹性匀质材料，而是表现出明显的塑性性能，因此，这种以弹性理论为基础的计算方法是不可能如实地反映构件截面破坏时的应力状态和正确地计算出结构构件的承载能力的。
20世纪30年代，前苏联首先提出了考虑钢筋混凝土塑性性能的破坏阶段计算方法。
它以充分考虑材料塑性性能的结构构件承载能力为基础，使按材料标准极限强度计算的承载能力必须大于计算的最大荷载产生的内力。
计算的最大荷载是由规定的标准荷载乘以单一的安全系数而得出的。
安全系数仍是依据工程经验和主观判断来确定。
随着对荷载和材料强度的变异性的进一步研究，前苏联在20世纪50年代又率先提出了极限状态计算法。
极限状态计算法是破坏阶段计算法的发展，它规定了结构的极限状态，并把单一安全系数改为三个分项系数，即荷载系数、材料系数和工作条件系数。
从而把不同的外荷载、不同的材料以及不同构件的受力性质等，都用不同的安全系数区别开来，使不同的构件具有比较一致的安全度，而部分荷载系数和材料系数基本上是根据统计资料用概率方法确定的。
因此，这种计算方法被称为半经验、半概率的“三系数”极限状态设计法。
我国原《公路桥规》（1985）采用的就是这种设计方法。
20世纪70年代以来，国际上以概率论和数理统计为基础的结构可靠度理论在土木工程领域逐步进入实用阶段。
2. 结构按极限状态设计法设计原则
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
应用方法： 1.校核法 β min ≥ [β ] ：用目标可靠指标校核结构构件的可靠指标 2.直接法——直接采用目标可靠指标进行结构构件截面设计 3.校准法 表 2-2（持久状况承载能力极限状态） 公路桥梁结构构件的目标可靠指标/相应的失效概率 结构 安全等级 一 级 二 级 三 级 构件破坏类型 延性破坏 4.7/1.30× 4.2/1.33× 3.7/1.08× -6 -5 -4 10 10 10 脆性破坏 5.2/9.96× 4.7/1.30× 4.2/1.33× -8 -6 -5 10 10 10 延性破坏——指结构构件有明显变形或其他预兆的破坏 脆性破坏——指结构构件无明显变形或其他预兆的破坏 偶然状况承载能力极限状态 ：目标可靠指标应符合 有关规范 （如抗震规范）的规定； 正常使用极限状态： 目标可靠指标可根据不同类型结构的特点 （相应的Pf ≤ 21.2%) 和工程经验确定；公路桥梁： β ≥ 0.8 表 2-3 公路桥涵结构的安全等级 安全等级 破坏后果 桥涵类型 结构重要性系数 一级 很严重 特大桥、重要大桥 1.1 二级 严重 大桥、中桥、重要小桥 1.0 三级 不严重 小桥、涵洞 0.9 《建筑结构可靠度设计统一标准》 （GB50068—2001）规定：结 构构件承载能力极限状态的可靠指标不应低于下表： 结构构件承载能力极限状态的目标可靠指标/相应的失效概率 结构 一 级 二 级 三 级
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
（3）采用防腐钢筋（体外力筋、无粘结力筋、环氧树脂钢 筋） ；加强构造钢筋、控制裂缝发展；加大混凝土保护层。 §2-3 材料强度的取值 一、材料强度的取值原则 在实践工程中， 按同一标准生产的钢筋或混凝土各批之间的 强度是有差异的。 1、材料强度的标准值 材料强度的标准值是根据材料强度概率分布的 0.05 分位值， 即具有 95%保证率的要求确定的。
第2章 结构按极限状态法设计的原则
2、破坏阶段设计法：从40年代开始，考虑了混凝土的塑性性能 ，它是以构件破坏时的承载力为准，使按材料标准强度计算得 到的承载力必须大于设计荷载产生的内力，同时采用单一安全 系数进行控制。 M 例如受弯构件： K = p ≥ [ K ] M Mp—按材料标准强度算得的破坏弯距；
b Ra
M P = R bx ( h0 − x 2)
可靠度——结构在规定的使用期限内（桥梁结构取100年），在 规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完 成预定结构功能的概率。可靠度是可靠性的数量描述。 结构可靠性越高，建设造价投资越大。 如何在结构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方法要解决 的问题。 设计人员可以根据具体工程的重要程度、使用环境和情况， 以及业主的要求，提高设计水准，增加结构的可靠度。
σ ≤ σL
w ≤ wL
f ≤ fL
正常使用极限状态计算以弹性或弹塑性理论为基础； 构件处于弹性工作阶段。
《桥规》有关本条的原文如下：
六、持久和短暂状况的应力计算（应力不超过规定的限值） 此时为使用阶段，构件处于弹性工作阶段。
1、按持久状况设计的预应力砼受弯构件计算下列3项应力：
（此项仅对预应力混凝土构件作计算要求） 正截面砼法向应力 受拉区钢筋的拉应力 斜截面砼的主压应力 计算规定：应力不超过规定的限值；计算时作用（荷载）取 标准值，汽车荷载考虑冲击系数；所有荷载分项系数取为1.0 ；预加力分项系数取为1.0。 该项计算属强度验算——作为承载能力计算的补充!
1、容许应力设计方法
容许应力法是以弹性理论为基础的方法，采用材料力学公式 计算。其设计思想是：在规定的标准荷载作用下，按弹性理论 计算得到的构件截面应力应不大于规定的材料容许应力。 容许应力——材料的屈服强度除以适当的安全系数。 材料强度 f 设计表达式：σ ≤ [σ ] = = 安全系数 K 安全系数 K 是一个大于1.0的数值；
第二章 结构按极限状态法设计原则
γ
Rc
c
,
γ
Rs
s
)
二、正常使用极限状计算原则 设计计算理论基础：弹性理论或弹性性理论。 设计计算理论基础：弹性理论或弹性性理论 。 正常使用极限状态的计算主要进行下列三个 方面的验算： 1．限制应力 σd ≤σ2 2．短期荷载下的变形 fd ≤ fc 3．各种荷载组合作用下的裂缝宽度
σd ≤σc
4 结构的失效概率与可靠指标 （1）作用 作用是指结构产生内力、变形、应力、 应变的所有原因。 ①直接作用 系指施加在结构上的集中荷载和 分布荷载。 ②间接作用 指引起结构外加变形和约束变形 的因素。如地震，基础沉降，混凝土收缩，温度 变化等。
（2）作用效应（s） 作用作用于结构构件 ）作用效应（s 上，在结构内产生的内力和变形。 (3) 结构抗力（R） 指结构构件承受内力 结构抗力（R 和变形的能力。 （4）结构极限状态方程 Z=g(R,S)=R-S=0 Z=g(R,S)=R-
第三节 材料的设计强度与荷载效应组合
一、材料的设计强度 1．钢筋的设计强度
b Rg = σ s度 棱柱体抗压强度平均值 与立方体抗压强度平均值近似为：
Ra = 0.7 R
（2）混凝土的抗拉强度
Rl = 0.232 R 2 / 3
二、荷载效应组合
（一）荷载的分类 1 ． 永久荷载：在设计使用期内 ， 其值不随时间 永久荷载：在设计使用期内， 变化， 或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载 。 变化 ， 或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。 2 ． 可变荷载：在设计使用期内 ， 其值随时间变 可变荷载：在设计使用期内， 化 ， 且其变化与平均值相比不可忽略的荷载 。 按 且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。 其对桥函结构的影响程度， 其对桥函结构的影响程度 ， 又分为基本可变荷载 （活载）和其它可变荷载。 活载）和其它可变荷载。 3. 偶然荷载：在设计使用期内， 不一定出现， 偶然荷载：在设计使用期内 ， 不一定出现 ， 但一旦出现， 但一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载
结构按极限状态法设计计算的原则
表2-1所列公路桥梁结构的设计使用年限是在总结以往实 践经验，考虑设计、施工和维护的难易程度，以及结构一旦 失效所造成的经济损失和对社会、环境的影响基础上确定的。
公路桥梁结构的设计基准期统一取100年。
13
2.1.2 结构的极限状态
1）结构工作状态与极限状态 结构在使用期间的工作情况，称为结构的工作状态。 当结构能够满足各项功能要求而良好地工作时，称为 结构“可靠”，反之则称结构“失效”。结构工作状态是 处于可靠还是失效的标志用“极限状态”来衡量。 当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能 满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功 能的极限状态。
4
（3）极限状态法——不使结构超越某种规定的极限 状态的设计方法。
半概率设计法 近似概率设计法 全概率设计法
5
2.1 概率极限状态设计法的概念
2.1.1 结构的功能要求与可靠性
1）结构的功能要求 工程结构设计的基本目标是在一定的经济条件下，使 设计的结构在预订的使用年限内能够可靠地完成各项规定 的功能要求，做到安全可靠、适用耐久和经济合理。
图2-3 可靠指标β与平均值mZ 关系图
结构可靠度既可用失效 概率Pf来描述和度量，也可 用β来描述和度量，工程上 目前常用β表示结构的可靠 程度，并称之为结构的
1）用作公路桥梁结构设计依据的可靠指标，称为目 标可靠指标。它主要是采用“校准法”并结合工程经验 和经济优化原则加以确定的。
6
2.1.1 结构的功能要求与可靠性
（1）安全性——在正常施工和正常使用情况下，结构 能够承受可能出现的各种作用（指直接施加于结构上的荷 载及间接施加于结构的、引起结构产生外加变形或约束变 形的原因）。
在偶然事件（如地震、撞击等）发生时和发生后，结 构产生局部损坏，但不致出现整体破坏和连续倒塌，仍然 保持必须的整体稳定性。
原结构设计原理_第二章__结构按极限状态法设计计算的原则(白底)
2.1.1 结构功能要求和极限状态 2. 作用类型 永久作用：
是指在设计基准期内其量值不随时间变化，或其 变化与平均值相比可以忽略不计的作用，如结构自重、 土压力、预加应力等
可变作用：
作
用
是指在设计基准期内其量值随时间变化，且其变 化与平均值相比不可忽略的作用，如人群荷载、车辆 活荷载、风荷载、雪荷载、和温度变化等。
第二章
结构按极限状态法设计 的原则
概率极限状态设计法的基本概念 我国公路桥涵设计规范的计算原则 作用的代表值和作用效应组合 材料强度的取值
设计的含义：
指在预定的作用和材料性能的条件下，确定构件按 功能要求所需要的截面尺寸、配筋和构造。
设计一个结构要考虑的内容很多。 假设有一栋房屋需要你设计，你需要思考哪些问 题呢？
2.0 结构设计理论的发展 •设计方法
半经验半概率法
近似概率法
允许应 力设计 法
材料力学的方法
破坏阶 段设计 法
按经验法确定安 全系数
极限状 态设计 法
全概率法 生命全过程设 计法
f [ ] k
Mu M K
M ( k qi qik ) f ck f sk M u ( ， ，As，b，h0， ) kc k s
设计使用年限≠设计基准期≠实际寿命或耐久年限
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
2.1.1 结构功能要求和极限状态 4. 极限状态的分类 • 承载能力极限状态
结构或构件达到最大承载力，疲劳破坏或不适于继续承载的变 形状态称为承载能力极限状态。超过该极限状态，结构就不能满足 预定的安全性功能要求，主要包括： ① 结构或构件达到最大承载力(包括疲劳)。 ② 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、滑移)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
2.0 结构设计理论的发展
•设计方法
半经验半概率法
允许应力 设计法
材料力学的方法
[ ] f
k
破坏阶段 设计法
按经验法确定安 全系数
M Mu K
极限状态 设计法
近似概率法
全概率法 生命全过程设 计法
M ( kqiqik )
Mu
(
fck kc
，f sk ks
① 结构或构件达到最大承载力(包括疲劳)。 ② 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、滑移)。 ③ 结构塑性变形过大而不适于继续使用。 ④ 结构形成几何可变体系(超静定结构中出现足够多的塑性铰)。 ⑤ 结构或构件丧失稳定(如细长受压构件的压曲失稳)。
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
3. 结构极限状态的概念
结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构为“可靠”或“有效”。
反之，则结构为“不可靠”或“失效”。区分结构“可靠”与“失效”的
临界工作状态称为“极限状态”，即整个结构或结构的一部分超过某一特
定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态即为该功能的极
限状态。举例如下表。
② 过大的裂缝，这往往会导致钢筋锈蚀、给人不安全感或导致房 屋漏水等。
③ 过大的振动，这往往会给人不舒适感。 ④ 其他正常使用要求。
• “破坏——安全”极限状态
条件极限状态：偶然作用下允许结构局部损坏，但仍能部分承载。如桥 梁抗震或防撞要求。
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
问：结构达到哪种极限状态损失大？哪种极限状态被 超越的概率应该很低？
，As，b，h0，)
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
2.1 概率极限状态设计法的基本概念
2.1.1 结构功能要求和极限状态
1. 作结用构：上的作用与作用效应
指施加在结构或构件上的力，以及引起结构外 加变形或约束变形的原因。
作用效应S：
是指由结构上的作用引起的结构或构件的内力 (如轴力、剪力、弯矩、扭矩等)和变形(如挠度、侧 移、裂缝等)。当作用为集中力或分布力时，其效 应可称为荷载效应。
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
可变作用本原则
2.1.1 结构功能要求和极限状态 2. 结构的功能要求
① 安全性
② 适用性
③ 耐久性
三项统称为 可靠性
• 设计基准期：在进行结构可靠性分析时， 考虑持久设计状况下
各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数。
福岛第一核电站
核反应堆的最大使用年 限在30到40年之间 2011年3月，日本福岛 第一核电站度过了40岁 的生日
日本福岛第一核电站还会继续服务10年 1号反应堆能正常运行60年之久
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
设计使用年限≠设计基准期
设计使用年限：设计规定的结构或结构构件 不需进行大修即可按其预定目的使用的时期， 即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。
结构的功能
可靠
极限状态
失效
安全性 适用性
受弯承载力 挠度变形
M < Mu f < [f]
M =Mu f=[f]
M > Mu f > [f]
耐久性
结构设计原理
裂缝宽度
wmax< [wmax]
wmax= [wmax]
wmax> [wmax]
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
设计使用年限≠实际寿命或耐久年限
用 活荷载、风荷载、雪荷载、和温度变化等。
偶然作用：
是指在设计基准期内不一定出现，而一旦出现
其量很大且持续时间很短，如地震、爆炸、船只撞 击等。
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
作用、作用代表值和作用效应组合
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
湘西凤凰拱桥垮塌前照片
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
湘西凤凰拱桥 垮塌照片
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
2001年9月11日纽约世贸中 心北楼遭客机撞击后，另 一架联航175航班撞向南楼
前的瞬间
110层的双子塔从被撞到倒塌仅1小时43分
南楼倒塌瞬间
结构设计原理
熊熊燃烧的纽约世贸大厦 第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
第二章 结构按极限状态法设计 的原则
概率极限状态设计法的基本概念 我国公路桥涵设计规范的计算原则
作用的代表值和作用效应组合 材料强度的取值
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
设计的含义：
指在预定的作用和材料性能的条件下，确定构件 按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和构造。 设计一个结构要考虑的内容很多。 假设有一栋房屋需要你设计，你需要思考哪些问 题呢？
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
2.1.1 结构功能要求和极限状态
2. 作用类型
永久作用：
是指在设计基准期内其量值不随时间变化，或其
变化与平均值相比可以忽略不计的作用，如结构自重、 土压力、预加应力等
可变作用：
作
是指在设计基准期内其量值随时间变化，且其变
化与平均值相比不可忽略的作用，如人群荷载、车辆
超过结构承载能力极限状态将导致人身伤亡和经 济损失，为此，在设计时应控制出现承载能力极限状 态的概率，使其处于很低的水平。
当结构超过正常使用极限状态时，虽然它已不能 满足适用性和耐久性功能要求，但结构并没有破坏， 不会导致人身伤亡。因此，出现正常使用极限状态的 概率允许大于承载能力极限状态出现率的概率。
设计基准期：确定可变作用及与时间有关的 材料性能等取值而选用的时间参数。
设计使用年限≠设计基准期≠实际寿命或耐久年限
结构设计原理
第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则
结构极限状态
• 承载能力极限状态
结构或构件达到最大承载力，疲劳破坏或不适于继续承载的变 形状态称为承载能力极限状态。超过该极限状态，结构就不能满足预 定的安全性功能要求，主要包括：
2.1.1 结构功能要求和极限状态
4. 极限状态的分类
• 正常使用极限状态
结构或构件达到正常使用或耐久性的某项限值规定，称为正常 使用极限状态。超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和 耐久性的功能要求。主要包括：
① 过大的变形、侧移，这往往会导致非结构构件受力破坏、会给 人不安全感或导致结构不能正常使用(如吊车梁)等。