第三章混凝土结构设计基本原则
混凝土结构设计原理陈建设第3版
混凝土结构设计原理陈建设第3版一、引言混凝土结构设计是建筑领域中，非常重要的一项工作。
在建筑物的建设中，混凝土结构设计起着至关重要的作用。
本文将根据陈建设所著的《混凝土结构设计原理》第三版，对混凝土结构设计的原理进行详细的阐述。
二、混凝土结构的基本原理1.混凝土的组成混凝土是由水泥、骨料、砂、水等原材料按一定比例混合而成的一种人工制品。
其中，水泥是混凝土中最主要的成分，它能够使混凝土硬化，并且提供混合物的粘合剂。
骨料和砂则是混凝土中填充的成分，它们能够提高混凝土的强度，并且增加混凝土的密度和稳定性。
水是混凝土中的溶剂，能够使混合物变得粘稠，便于加工和浇筑。
2.混凝土的强度混凝土的强度是指混凝土在承受压力或拉力时所能承受的最大力量。
混凝土的强度与其成分的比例、材料的质量、混合物的搅拌时间等因素有关。
一般来说，混凝土的强度越高，其承受外力的能力就越强。
3.混凝土的应变性混凝土的应变性是指混凝土在承受外力时所产生的变形程度。
混凝土的应变性与其强度、密度、韧性等因素有关。
一般来说，混凝土的应变性越小，其承受外力时的变形程度就越小。
4.混凝土的耐久性混凝土的耐久性是指混凝土在不同环境条件下的抗腐蚀能力和寿命。
混凝土的耐久性与其成分的质量、混合物的配比、加工方法等因素有关。
一般来说，混凝土的耐久性越强，其寿命就越长。
三、混凝土结构设计的基本原则1.静力平衡原则混凝土结构设计的第一个基本原则是静力平衡原则。
即在设计混凝土结构时，必须保证结构的每个部分都处于静力平衡状态。
这意味着任何一个部分都不能承受大于其自身强度的外力，否则就会导致结构的破坏。
2.合理布置受力构件混凝土结构设计的第二个基本原则是合理布置受力构件。
在设计混凝土结构时，必须合理布置受力构件，使结构的受力分布均匀，以提高结构的整体强度和稳定性。
3.满足使用要求混凝土结构设计的第三个基本原则是满足使用要求。
在设计混凝土结构时，必须考虑结构的使用要求，如承载能力、稳定性、耐久性等，以便满足结构的使用要求。
混凝土结构设计原理练习题
混凝土结构原理练习题温州大学瓯江学院20XX年第一章 概述一、选择题J-1 与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁承载能力 （ ）（A ）相同 （B ）提高许多 （C ）有所提高J-2 与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力 （ ）（A ）提高不多 （B ）提高许多 （C ）完全相同J-3 钢筋混凝土梁在正常使用荷载下（ ）（A ）通常是带裂缝工作的（B ）一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面（C ）一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽第二章 混凝土结构材料的物理力学性能一、选择题J-1 混凝土各种强度指标就其数值的大小比较，有 （ ）（A ）k cu f , >t f >c f >k t f , （B ）k cu f , >c f >k t f ,>t f （C ）k cu f , >c f >t f >k t f ,J-2 混凝土强度的基本指标是 （ ）（A ）立方体抗压强度标准值 （B ）轴心抗压强度设计值 （C ）轴心抗压强度标准值 （D ）立方体抗压强度平均值 J-5 混凝土的受压破坏（ ）（A ）取决于骨料抗压强度 （B ）取决于砂浆抗压强度 （C ）是裂缝累积并贯通造成的（D ）是粗骨料和砂浆强度已耗尽造成的J-6 混凝土双向受力时，何种情况下强度降低（ ）（A ）两向受压 （B ）双向受拉 （C ）一拉一压J-12 在钢筋混凝土轴心受压构件中混凝土的徐变将使（ ）（A）钢筋应力增大（B）混凝土应力增大（C）钢筋应力减小J-13 混凝土的水灰比越大，水泥用量越多，则徐变及收缩值（）（A）增大（B）减少（C）基本不变J-15 变形钢筋与混凝土间的粘结能力（）（A）比光面钢筋略有提高（B）取决于钢筋的直径大小（C）主要是钢筋表面凸出的肋的作用Y－8 混凝土在复杂应力状态下强度降低的是（）(A) 三向受压(B) 两向受压（C）一拉一压Y－10 混凝土的徐变，下列叙述不正确的是（）(A)徐变是在长期不变荷载作用下，混凝土的变形随时间的延长而增长的现象(B)持续应力的大小対徐变有重要影响(C)徐变対结构的影响，多数情况下时不利的(D)水灰比和水泥用量越大，徐变越小Y－12 对于无明显屈服点的钢筋，其强度标准值取值的依据是（）(A)最大应变对应的应力(B)极限抗拉强度(C)0.9倍极限强度(D)条件屈服强度Y－14 钢筋的力学性能指标包括：(1) 极限抗拉强度；（2）屈服点；（3）伸长率；（4）冷弯试验，其中检验塑性的指标是（）(A)极限抗拉强度(B)极限抗拉强度和伸长率(C)极限抗拉强度和伸长率(D)伸长率和冷弯试验Y－40 在其它条件相同的情况下，同一混凝土试块在双向受压状态下所测得的抗压强度极限比单向受压状态下所测得的抗压强度极限值高的主要原因是（）(A)双向受压时的外压力比单向受压时多(B)双向受压时混凝土的横向变形受约束(C)双向受压时的纵向压缩变形比单向受压时小Y－46 混凝土保护层厚度是指（）(A)外排纵筋的外表面至混凝土外表面的距离(B)箍筋的外表面至混凝土外表面的距离(C)外排纵筋的内表面至混凝土外表面的距离G-1碳素钢的含碳量越高，则其（）(A)强度越高，延性越高(B)强度越低，延性越高(C)强度越高，延性越低(D)强度越低，延性越低G-2钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求不包括（）(A)强度(B)塑性(C)与混凝土的粘结力(D)耐火性G-3混凝土的侧向约束压应力提高了混凝土的（）(A)抗压强度(B)延性(C)抗拉强度(D)抗压强度和延性G-4减小混凝土徐变的措施是（）(A)加大水泥用量，提高养护时的温度和湿度(B)加大骨料用量，提高养护时的温度，降低养护时的湿度(C)延迟加载时的龄期，降低养护时的湿度和温度(D)减小水泥用量，提高养护时的温度和湿度L-1 《混凝土结构设计规范》中混凝土强度的基本代表值是。
混凝土结构的设计方法
混凝土结构的重要性
混凝土结构是现代建筑中最为常见的结构形式之一，其广泛应用于住宅、办公楼、厂房、桥梁等各类 建筑和土木工程中。混凝土结构的广泛应用主要得益于其优良的力学性能和耐久性，能够满足现代建 筑对安全、经济和美观的要求。
离散单元法的优点在于能够考虑混凝 土材料的非线性特性和破坏机制，适 用于进行混凝土结构的抗震、抗爆和 倒塌分析。
05 混凝土结构的优化设计
结构尺寸优化
总结词
通过调整混凝土结构的尺寸参数，以达到最 优的性能和成本。
详细描述
结构尺寸优化主要考虑梁、柱、板等构件的 尺寸参数，如截面高度、宽度和厚度等，以
塑性极限分析方法
总结词
基于塑性理论的分析方法，适用于结构达到极限承载能力的情况。
详细描述
塑性极限分析方法考虑了混凝土材料的塑性特性，即材料在达到屈服点后发生不可逆的变形。这种方法适用于结 构达到极限承载能力的情况，能够确定结构的最大承载力和安全储备。
结构动力分析方法
总结词
考虑结构动态特性的分析方法，适用于分析 结构的动力响应和地震作用下的行为。
混凝土结构的设计方法
目录
• 混凝土结构概述 • 混凝土结构设计的基本原则 • 混凝土结构的分析方法 • 混凝土结构的计算方法 • 混凝土结构的优化设计 • 混凝土结构的抗震设计
01 混凝土结构概述
混凝土结构的定义与特点
混凝土结构是一种以混凝土为主要材料的建筑结构，通过将混凝土浇筑或预制构 件拼装而成。混凝土结构具有较高的抗压强度、良好的耐久性和防火性能，同时 施工方便、成本较低，广泛应用于各类建筑和土木工程中。
混凝土结构设计的基本原则
混凝土结构设计的基本原则混凝土结构设计是建筑工程中的重要组成部分，其设计质量直接影响到建筑物的安全性和稳定性。
在进行混凝土结构设计时，需要遵循一些基本原则，以确保结构的强度、稳定性和耐久性。
本文将就混凝土结构设计的基本原则进行探讨，希望对相关领域的专业人士和学习者有所帮助。
1. 结构安全性第一原则在进行混凝土结构设计时，首要考虑的是结构的安全性。
结构的安全性是指结构在规定使用条件下，能够承受预定荷载而不发生破坏的能力。
因此，在设计过程中需要对结构的受力情况、荷载作用和内力分布进行充分分析，保证结构能够满足安全性的要求。
2. 结构稳定性原则结构的稳定性是指结构在外部作用下不会发生失稳或破坏的能力。
为了确保结构的稳定性，设计时需要考虑结构的整体稳定性、构件连接的可靠性以及荷载的合理传递等因素。
只有保证了结构的稳定性，才能有效地提高结构的使用寿命。
3. 结构耐久性原则混凝土结构设计需要考虑结构的耐久性，即结构在规定使用条件下能够保持长期稳定和安全的能力。
为了提高结构的耐久性，设计时需要选择合适的混凝土配合比、保证混凝土质量，以及对结构进行有效的防护和维护。
只有确保了结构的耐久性，才能延长结构的使用寿命。
4. 结构经济性原则在进行混凝土结构设计时，还需要考虑结构的经济性。
结构的经济性是指以最少的材料和成本，满足结构设计、使用和维护的要求。
设计时需要合理选择结构形式、尺寸和截面，使结构在满足强度和稳定性的前提下，尽可能减少结构的材料消耗和建造成本。
5. 结构美观性原则最后一个原则是结构的美观性。
美观的结构设计可以提升建筑物的整体形象和观感，增强建筑的文化内涵和审美价值。
因此，在进行混凝土结构设计时，也需要考虑结构的外观设计和装饰，使结构既满足功能需求，又具有艺术性和美观性。
综上所述，混凝土结构设计的基本原则包括安全性、稳定性、耐久性、经济性和美观性等方面。
只有充分考虑这些原则，才能设计出安全、稳定、耐久、经济、美观的混凝土结构，为建筑工程的发展和进步作出贡献。
《混凝土结构设计原理》 教案大纲
《混凝土结构设计原理》教案大纲第一章：混凝土结构的基本概念1.1 混凝土结构的定义1.2 混凝土结构的分类1.3 混凝土结构的特点及应用范围1.4 混凝土结构设计的基本原则第二章：混凝土的基本性质2.1 混凝土的组成及材料性质2.2 混凝土的力学性能2.3 混凝土的耐久性2.4 混凝土的变形性能第三章：混凝土结构的受力分析3.1 概述3.2 单向板受力分析3.3 双向板受力分析3.4 梁、柱和节点受力分析3.5 框架结构受力分析第四章：混凝土结构的承载力计算4.1 概述4.2 抗拉、抗压承载力计算4.3 抗弯、抗剪承载力计算4.4 疲劳承载力计算4.5 极限状态设计方法第五章：混凝土结构的变形与裂缝控制5.1 混凝土结构的变形控制5.2 混凝土结构的裂缝控制5.3 钢筋的锚固、焊接与连接5.4 混凝土结构的施工缝处理第六章：混凝土结构的稳定性分析6.1 结构稳定性的基本概念6.2 压弯构件的稳定性分析6.3 受拉构件的稳定性分析6.4 钢筋混凝土构件的稳定性分析6.5 稳定性校核与提高稳定性的措施第七章：混凝土结构的抗震设计7.1 抗震设计的基本概念7.2 地震作用及地震反应7.3 抗震设计原则与要求7.4 混凝土结构的抗震设计方法7.5 抗震设计实例分析第八章：混凝土结构的耐久性设计8.1 耐久性的基本概念8.2 混凝土的侵蚀与碳化8.3 钢筋的腐蚀与防护8.4 混凝土结构的耐久性设计方法8.5 耐久性设计实例分析第九章：混凝土结构的设计实例9.1 工业与民用建筑混凝土结构设计实例9.2 桥梁混凝土结构设计实例9.3 港口与水利混凝土结构设计实例9.4 高层建筑混凝土结构设计实例9.5 特殊环境下的混凝土结构设计实例第十章：混凝土结构设计的软件应用10.1 结构设计软件的基本功能10.2 常见结构设计软件介绍10.3 混凝土结构设计软件操作实例10.4 结构设计软件在工程中的应用与优势10.5 结构设计软件的发展趋势与展望重点解析第一章：混凝土结构的基本概念重点：混凝土结构的定义、分类、特点及应用范围。
混凝土结构设计[第三章多层框架结构]山东大学期末考试知识点复习
![混凝土结构设计[第三章多层框架结构]山东大学期末考试知识点复习](https://img.taocdn.com/s3/m/c7b59dd06f1aff00bed51eb6.png)
第三章多层框架结构1．框架结构布置框架结构应在纵、横两个方向或多个斜交方向布置形成空间框架结构。
单跨框架的耗能能力较弱，超静定次数较少，一旦柱子出现塑性铰，出现连续倒塌的可能很大，所以不宜采用单跨框架。
由于框架在纵、横两个方向都承受很大的水平力，因此应做成刚接框架结构，保证尽可能多次超静定。
相应地，为了保证纵、横两方向都有足够的承载力和刚度，框架宜采用方形、圆形、多边形或接近方形的布置方案，使两个方向和刚度都相近。
框架梁、柱轴线宜在同一个竖向平面内，尽量避免梁布置在柱的一侧，防止产生过大的偏心弯矩。
2．框架结构分类混凝土框架结构按施工方法不同分为现浇式、装配式和装配整体式。
现浇式框架结构的整体性强、抗震性能好，缺点是现场施工的工作量大、工期长、需要大量的模板。
装配式框架结构的整体性较差、抗震能力弱，但它的施工速度快、效率高，可实现标准化、工厂化和机械化生产。
装配整体式框架兼有现浇式框架和装配式框架的优点，但是节点区现场浇筑混凝土施工比较复杂。
3．框架结构承重方案按楼面竖向荷载传递路线的不同，承重框架的布置有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重等几种(图13—1)。
横向框架承重方案是在横向布置承重梁而纵向往往布置较小的连系梁，这种方案比较有利于房屋室内的采光和通风。
纵向框架承重方案是在纵向布置框架承重梁，在横向布置连系梁，这种方案有利于设备管线的穿行，并可获得较高的室内净高，但是它的横向抗侧刚度较差，且进深尺寸受预制板长度的限制。
当楼面有较大荷载或楼面有较大开洞时一般采用纵横向框架混合承重方案，这种方案设计成双向梁柱抗侧力体系使框架结构具有很好的空间刚度和整体性。
4．计算单元的确定及荷载分配一般情况下，框架是一个空间受力体系，当框架间距相同、荷载相等、截面尺寸一样时，可取出一榀框架，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行计算分析(图13-2c、d)，取出来的平面框架承受图13—2(b)阴影范围内的水平荷载，竖向荷载则按楼盖结构的布置方案确定。
3章 混凝土结构设计的基本原则
第三节
结构的可靠度和极限状态方程
一、作用效应和结构抗力 任何结构或结构构件中都存在对立的两个方面：作用效应 S 和结构抗力 R。如何保证结 构抗力 R 大于作用效应 S 是结构设计中必须解决的问题。 （一）作用和作用效应 结构上的作用有直接作用和间接作用两种。直接作用是指施加在结构上的荷载，如恒荷 载、活荷载、风荷载和雪荷载等。间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的其他作用， 如地基沉降、混凝土收缩、温度变化和地震等。 作用效应 S 是指作用对结构产生的效应，如内力、变形和裂缝等。 1．作用的分类 结构上的作用，可按下列性质分类。 （1）按随时间的变异分类。 1）永久作用在设计基准期内，其值不随时间变化或变化与平均值相比可以忽略不计。例 如，结构自重、土压力、预加应力等。 2） 可变作用在设计基准期内， 其值随时间变化， 且其变化与平均值相比不可忽略。 例如，
（3-3） （3-4）
fc fck / c
式中 fs、fc——分别为钢筋强度设计值和混凝土强度设计值； fsk、fck——分别为钢筋强度标准值和混凝土强度标准值；
s、c——分别为钢筋材料分项系数和混凝土材料分项系数。
（2）钢筋的强度标准值和设计值。 根据上述原则，钢筋强度标准值是按下述方法确定的。对有明显流幅的热轧钢筋，采用 国家标准中规定的屈服强度标准值（废品限值） ；对无明显流幅的钢筋，采用国家标准中规定 的极限抗拉强度。 钢筋材料分项系数s 的取值如下： 延性较好的热轧钢筋， s 取 1.1； 但对新投产的 500MPa 级钢筋，s 取 1.15；延性稍差的预应力钢筋，s 取 1.2。 钢筋抗压强度设计值 f y 取与抗拉强度设计值 fy 相同。 这是由于构件中混凝土受到箍筋的 约束，实际极限受压应变增大，受压钢筋可达到屈服。 （3）混凝土的强度等级、强度标准值和强度设计值。 1）混凝土的强度等级。混凝土强度等级（fcu,k）是指按照标准方法制作和养护的、边长 为 150mm 的立方体试件，在 28d 龄期或规定龄期，用标准试验方法测得的具有 95%保证率 的抗压强度，即
第三章：混凝土结构设计基本原则
第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能要求3.1.1 混凝土结构的组成与作用•骨架•构件3.1.2 结构上的作用、结构抗力•按时间的变异分布：永久作用、可变作用、偶然作用•按随空间位置的变异分类：固定作用、可动作用•按结构的反应分类：静态作用、动态作用•结构或结构构件承受内力和变形的能力称为结构抗力R作用直接作用：间接作用：按时间分永久作用：可变作用：按位置分固定作用可动作用按反应分静态作用动态作用荷载温度应力、基础沉降，地震作用自重，土压力楼面活荷载、风荷载、雪荷载作用效应S•结构由于各种原因，引起内力和变形称为作用效应。
内力：轴力、弯矩、剪力、扭矩；变形：挠度、转角、裂缝。
•作用效应取决于作用的方式及结构或构件的几何尺寸及支承条件。
简支梁在跨中一集中荷载作用下跨中弯矩lP M 41=•例：简支梁在均布荷载作用下跨中弯矩S = cQc –––荷载效应系数Q –––荷载•作用效应具有随机性q M 281=281l l 41c结构的抗力R•结构抗力是指结构或构件承受作用效应的能力。
•结构抗力的影响因素：材料性能的不确定性材料几何参数的不确定性计算模式的不确定性•结构的抗力具有随机性。
3.1.3 结构的功能要求安全性、适用性、耐久性安全性：结构在正常施工和使用时应能承受可能出现的各种荷载及外部作用，以及在偶然事件发生时及发生后能保持必需的整体稳定性。
适用性：结构在正常使用时有良好的工作性能。
耐久性：结构在正常维护下，材料性能虽随时间变化，但仍能满足预定功能要求。
3.1.4 结构的可靠性与安全等级3.2 结构极限状态3.2.1 极限状态的定义：是结构或其构件能够满足前述某一功能要求的临界状态。
超过这一界限，结构或其构件就不能满足设计规定的该项功能要求而进入失效状态。
极限状态的分类：承载能力极限状态正常使用极限状态极限状态的表现形式：(承)：刚体失去平衡，材料强度不足，结构转变为机构，失稳(正)：过大的变形，影响正常使用或耐久性能的局部损坏，过大的振动3.2.2 极限状态分类结构或构件能否完成预定功能与结构的荷载效应S与结构的抗力R有关。
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第3章混凝土结构基本计算原则
1. 结构设计的目的，就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够具有足够可靠性的前提下，完成全部功能的要求。
（√）
2. 结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构可靠，反之则称为结构失效。
（√）
3. 一般将结构的极限状态分为三类：承载能力极限状态、正常使用极限状态和“使用安全”极限状态。
（X）
4. 结构的安全性、适用性和耐久性通称为结构的可靠性。
（√）
5. 结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类：永久作用（恒载）、可变作用和偶然作用。
（√）
1. 当结构的功能函数Z>0时，结构处于（ C ）
A失效状态B极限状态C可靠状态D不能确定
2. 当结构的功能函数Z＜0时，结构处于（ A ）
A．失效状态B．极限状态C．可靠状态D．不能确定
3. 在钢筋混凝土构件的正常使用极限状态设计中，荷载和材料强度分别采用( B )
A 标准值和设计值
B 标准值和标准值
C 设计值和标准值
D 设计值和设计值
4. 承载能力权限状态下结构处于失效状态时，其功能函数Z（ C ）。
A 大于零
B 等于零
C 小于零
D 以上说法都不正确。
5．下列荷载不属于可变荷载的是（）。
D
A 雪荷载
B 风荷载
C 楼面活荷载
D 爆炸
6．建筑物在使用年限达到其设计使用年限后( )。
B
A应立即停止使用B可继续使用但可靠度减小
C可继续使用且可靠度不变D房屋即达到其使用寿命
7. 下列各项中能达到承载力使用极限状态（） A
A轴心受压柱因达到临界荷载而丧失稳定性。
B影响外观的变形。
C令人不适的振动。
D影响耐久性能的局部损坏。
1. 什么是结构可靠性？什么是结构可靠度?
答：结构在规定的设计基准使用期内和规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维修），完成预定功能的能力，称为结构可靠性。
结构在规定时间内与规定条件下完成预定功能的概率，称为结构可靠度。
2. 结构构件的极限状态是指什么？
答：整个结构或构件超过某一特定状态时（如达极限承载能力、失稳、变形过大、裂缝过宽等）就不能满足设计规定的某一功能要求，这种特定状态就称为该功能的极限状态。
按功能要求，结构极限状态可分为：承载能力极限状态和正常使用极限状态。
3. 承载能力极限状态与正常使用极限状态要求有何不同?
答：（1）承载能力极限状态标志结构已达到最大承载能力或达到不能继续承载的变形。
若超过这一极限状态后，结构或构件就不能满足预定的安全功能要求。
承载能力极限状态时每一个结构或构件必须进行设计和计算，必要时还应作倾覆和滑移验算。
（2）正常使用极限状态标志结构或构件已达到影响正常使用和耐久性的某项规定的限值，若超过这一限值，就认为不能满足适用性和耐久性的功能要求。
构件的正常使用极限状态时在构件承载能力极限状态进行设计后，再来对有使用限值要求的构件进行验算的，以使所设计的结构和构件满足所预定功能的要求。
4. 什么是结构上的作用？作用的分类有哪些？
答：结构的作用是指结构在施工期间和使用期间要承受的各种作用（即使结构产生内利和变形的所有的原因）。
结构的作用按形式分为两类：直接作用、间接作用。
结构的作用按其随时间的变异性和出现的可能性不同，可分为三类：永久作用、可变作用、偶然作用。
5. 什么是荷载标准值、荷载准永久值、荷载设计值？是怎样确定的？
答：（1）荷载标准设计值是指结构在其使用期间正常情况下可能出现的最大荷载。
按随机变量95%保证率的统计特征值确定，详见《建筑结构荷载规范（GB50009-2001）》。
（2）荷载准永久值是指可变荷载在结构设计基准使用期内经常遇到或超过的荷载值。
取可变荷载标准值乘以荷载准永久系数，详见《建筑结构荷载规范（GB50009-2001）》。
（3）荷载设计值是指荷载标准值与荷载分项系数的乘积。
6．结构抗力是指什么？包括哪些因素？
答：结构抗力是指整个结构或构件所能承受内力和变形的能力。
包括的因素的有：材料的强度、构件的几何特性。
7．什么是材料强度标准值、材料强度设计值？如何确定的？
答：材料强度标准值按不小于95%的保证率来确定其标准值。
即：, 1.645cu k cu cu f μσ=-。
材料强度标准值除以材料分项系数，即为材料强度设计值。
钢筋材料强度的分项系数s γ取1.1～1.2，混凝土材料强度的分项系数c γ为1.4。