承载能力极限状态的荷载效应内力
四按正常使用极限状态计算1验算特点
S SGk SQ1k
2、荷载效应的标准组合和准永久组合
（1）标准组合
n
S SGk SQ1k ciSQik i2
（2）准永久组合
1.承载力极限状态：结构或构件丧失承载能力或不能继续承载 的状态；其主要表现为： （1）整个结构或其中的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、过
大的滑移)； （2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏)，
或因过度的塑性变形而不适于继续承载(如受弯构件中的少 筋梁)； （3）结构转变为机动体系(如超静定结构由于某些截面的屈服， 使结构成为几何可变体系)； （4）结构或构件丧失稳定(如细长柱达到临界荷载发生压屈)。
用阶段一般要求不出现裂缝；三级为正常使用阶段允许出 现裂缝，但要控制裂缝宽度。具体要求是： 对裂缝控制等级为一级的构件，要求按荷载效应的标准组 合进行计算时，构件受拉边缘混凝土不宜出现拉应力
wmax
具体要求是： 对裂缝控制等级为一级的构件，要求按荷载效应的标准组
合进行计算时，构件受拉边缘混凝土不宜出现拉应力 对裂缝控制等级为二级的构件，要求按荷载效应的准永久
§3.2极限状态设计方法
一、影响结构可靠性的因素 1.作用效应：包括由荷载产生的各种效应。 （1）荷载的分类 a.永久荷载：在设计基准期内大小、方向、作用点及形式 不随时间变化，或者其变化可忽略不计，通常称为恒载； b.可变荷载：在设计基准期内大小、方向、作用点及形式 等任意因素随时间变化，通常称为活载； c.偶然荷载：在设计基准期内一般不出现，一旦出现，其 值很大且持续时间很短。
混凝土结构原理第3章按近似概率理论的极限状态设计法
ψ q Qk
Quasi-permanent Value
可变荷载的最大值并非长期作用于结构之上， 可变荷载的最大值并非长期作用于结构之上，在考虑荷载长期 最大值并非长期作用于结构之上 标准值进行折减。 效应组合时，应对其标准值进行折减 效应组合时，应对其标准值进行折减。荷载的准永久值指可变 荷载在结构设计基准期内经常作用的那部分荷载 经常作用的那部分荷载。 荷载在结构设计基准期内经常作用的那部分荷载。Ψq—准永久 准永久 值系数
ψ f Qk
对可变荷载，在设计基准期内， 对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较源自 比率或超越频率为规定频率的荷载值
二、结构的功能要求
1、结构的安全等级 、 （1）确定原则：根据破坏后果的严重性； ）确定原则：根据破坏后果的严重性； （2）等级标准：表3-1。 ）等级标准： 。
建筑结构的安全等级
1、结构的可靠性与可靠度
◆ 结构的可靠性 reliability
■
可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称 安全性、 可靠性
指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下（正常设 指结构在规定的使用期限内， 在规定的条件下（ 正常施工、正常使用和维护） 计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的能 力。 ◆ 结构的可靠度 指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下（正常设计、 指结构在规定的使用期限内，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。 正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的概率。
S = S GK + S Q1 K + ∑ ψ Ci S QiK
i=2
n
荷载的长期组合：持久状况下， 荷载的长期组合：持久状况下，可变荷载中长期作用的那部 分荷载（即荷载的准永久值）的效应与永久荷载的效应的组 分荷载（即荷载的准永久值） 合。
工程结构荷载与可靠度设计原理知识点
工程结构荷载与可靠度设计原理知识点荷载：由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力，如重力、土压力、水压力、风压力。
效应：结构的内力、位移、变形、应力、应变、裂缝、速度、加速度等。
作用：将能使结构产生效应的各种因素称为作用。
直接作用：直接作用在各种结构上的各种荷载。
间接作用：能够引起结构内力，变形效应的非直接作用因素，如地震、温度变化、基础不均匀沉降。
作用的分类：随时间的变异分：永久作用、可变作用、偶然作用。
随空间位置的变异：固定作用、可变作用。
结构的反应分类：静态作用、动态作用。
注：1.严格意义上讲，只有直接作用才能称为荷载。
2.土压力、风压力和水压力是荷载，由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力也是荷载。
3.按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降为间接作用。
4.直接作用和间接作用都能引起结构效应。
雪荷载：单位面积地面上积雪的自重。
基本雪压：指当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。
（基本雪压是针对地面上的积雪荷载定义的）雪重度是一个随时间和空间变化的量。
最大雪深和最大雪重度不同时出现。
屋面血压影响因素:风、屋面形式、屋面散热。
汽车荷载：包括车辆荷载和车道荷载。
汽车荷载：考虑车的排列方式，以集中荷载形式作用于车轴位置。
车道荷载：不考虑车的排列方式，等效为均布荷载。
公路桥涵上的车辆荷载有车列荷载和车道荷载两种形式。
风压：当以一定速度向前运动遇到阻碍时，对阻碍物产生的压力。
基本风压：按规定的高度、地貌、时距、等量测的风速所确定的风压称为基本风压。
基本风压规定：1.标准高度：10m2.地貌:空旷平坦3.公称风速时距：10min4.最大风速的样本时间：1年5.基本风速的重现期：一般为几十年横向风风力系数：注：1.我国现行《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012规定基本风压的标准高度为10m。
2.地面越粗糙，风速变化越慢，梯度风高度越高；反之，风速变化越快，梯度风高度越小。
荷载效应及地震作用效应组合仅供参考
8 荷载效应效应组合本设计所应用到的用于承载能力极限状态下的内力组合公式如下： ①无地震时，由可变荷载效应操纵的组合： G GK Q Q QK W W WK S S S S γψγψγ=++式中 S —结构构件荷载效应组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值； r G 、r Q 、r W —永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数；ΨQ 、ΨW —楼面活荷载和风荷载的组合系数，当为第一可变荷载时取1。
S GK 、S Qk 、S Wk —永久荷载、楼面荷载和风荷载效应标准值。
②无地震时，由永久荷载效应操纵的组合(依照《建筑结构荷载标准》GB 50009-2001[2]第条注3，水平风荷载不参与组合。
但2006版标准中取消了此注，即水平风荷载参与组合，当风荷载效应不大时也可忽略之。
)：？G GK Q Q QK S S S γψγ=+③有地震时，即重力荷载与水平地震作用的组合：G GE Eh Ehk S S S γγ=+式中 S —结构构件荷载效应与地震作用效应组合的设计值； r G 、r Eh —重力荷载、水平地震作用的分项系数； S GE 、S Eh —重力荷载代表值、水平地震作用标准值。
用于正常利用极限状态下的内力组合(标准组合)公式如下：？ GK Q QK W WK S S S S ψψ=++操纵截面及最不利内力类型构件的操纵截面框架梁的操纵截面是支座截面和跨中截面。
在支座截面处，一样产生最大负弯矩(max M -)和最大剪力(max V )(水平荷载作用下还有正弯矩产生，故也要注意组合可能显现的正弯矩）；跨间截面那么是最大正弯矩(max M +)作用途(也要注意组合可能显现的负弯矩)。
因此，框架梁的最不利内力为：梁端截面：max M +、max M -、max V梁跨间截面：max M +由于内力分析的结果是轴线位置处的内力，而梁支座截面的最不利位置应是柱边缘处，因此，在求该处的最不利内力时，应依照梁轴线处的弯矩和剪力计算出柱边缘处梁截面的弯矩和剪力，即：/2M M Vb '=-/2V V qb '=-式中 M '—柱边缘处梁截面的弯矩标准值；V '—柱边缘处梁截面的剪力标准值； M —梁柱中线交点处的弯矩标准值；V —与M 相应的梁柱中线交点处的剪力标准值；b —柱截面高度；q —梁单位长度的均布荷载标准值。
第十讲极限状态、荷载效应组合
对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值 中取最不利值确定：
基本组合
可变荷载效应控制的组合
永久荷载效应控制的组合
荷载组合的效应设计值 荷载分项系数
组合值系数
S
m
S
S
正常使用极限状态： 1)影响正常使用或外观的变形； 2)影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）； 3）影响正常使用的振动； 4）影响正常使用的其他特定状态。
6.6.2 荷载效应的设计值
荷载设计值：荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
目的：考虑荷载的变异性对结构或构件的影响；
保证极限状态时，结构的可靠性。 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现 的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别 进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利的效应组 合进行设计。
1)结构或结构的一部分作为刚体失去平衡； 2)结构、结构构件或其连接因超过材料强度而破坏，
或因过 度的塑性变形而不能继续承载；
3)结构转变为机动体系； 4）结构或结构构件丧失稳定 5）地基丧失承载能力而破坏。
2、正常使用极限状态： 是指对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项
限值的状态。它表明了结构的适用性和耐久性。 当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了
频遇值系数
准永久值系数 （3）准永久组合
S
Sm
S
n
S
d j1 Gjk
f 1 Q1K i2 qi QiK
S
Sm
n
S
d j1 Gjk i1 qi QiK
荷载 风 雪
6容许应力法和承载能力极限状态法在钢结构设计中的区别
容许应力法和概率（极限状态）设计法在钢结构设计中的应用中铁五局集团公司经营开发部肖炳忠内容提要本文简要介绍了容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率（极限状态）设计法四个结构设计理论，并且列出了我们经常用的容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式和参数选用，通过对上述两种方法参数的比较，总结出我们在工程施工中临时结构设计的实用办法和注意事项，以期望提高广大现场施工技术人员的设计水平的目的。
1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。
2、四种结构设计理论简述、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。
材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。
、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。
这表现在用多系数取代单一系数，从而避免了单一系数笼统含混的缺点。
荷载组合和内力调整的先后顺序-规范-SATWE-ETABS
荷载组合和内力调整的先后顺序01——规范规定(2011-09-27 20:54:54)转载▼分类：土木标签：荷载组合内力调整前后顺序分析内力设计内力组合内力杂谈规范的作用效应组合，一般建立在线弹性分析叠加原理基础上。
高规JGJ 3-2010在第5.6节《荷载组合和地震作用组合的效应》正文和条文说明中首次将线形叠加予以明确，以符合《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的有关规定，区分线形分析和非线性分析的不同效应组合状况。
常规情况下，荷载效应组合仍以【线弹性分析叠加类型】为主，上述假定已成为中国绝大部分规范和教材解释荷载效应的默认前提条件。
另一方面，中国规范对结构总体地震作用工作性能、地震剪力分担及构件内力调整等内容做了详细规定，并且在结构分析之前需对【结构体系相关属性】进行定义，使荷载组合（实为“荷载效应组合”）时必须注意规范的这些内力调整，并且要关注调整的前后顺序。
一、非线性作用效应组合查《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008第 8.2.4条：对持久设计状况和短暂设计状况，应采用作用的基本组合。
1、基本组合的效应设计值可按下式确定：注：在作用组合的效应函数S(•)中，符号“∑”和“+”均表示组合，即同时考虑所有作用对结构的共同影响，而不表示代数相加。
2、当作用与作用效应按线性关系考虑时，基本组合的效应设计值可按下式计算：注1.对持久设计状况和短暂设计状况，也可根据需要分别给出作用组合的效应设计值；2.可根据需要，从作用的分项系数中将反映作用效应模型不定性的系数γsd分离出来。
高规JGJ 3-2010条文说明：第5.6.1条和5.6.3条均适应于【作用和作用效应】呈【线性关系】的情况。
如果结构上的作用和作用效应不能以线性关系表述，则作用组合的效应应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的有关规定。
二、常规荷载组合【线形关系】2.1 规范规定以高规JGJ 3-2010为例。
承载力极限状态设计时,作用效应的基本组合
承载力极限状态设计时,作用效应的基本组合
在结构设计时，极限状态设计是一种常用的设计方法，其中承载力极限状态是指结构或构件能够承受的最大荷载或内力，超过这一极限状态可能会导致结构失效或破坏。
在承载力极限状态设计时，需要考虑各种作用效应，这些效应是由各种可能出现的荷载组合而成的。
承载力极限状态设计时，作用效应的基本组合指的是将各种可能出现的荷载以一定的方式组合在一起，用于评估结构在承载力极限状态下的安全性和稳定性。
这些组合包括了基本组合和偶然组合。
以下是承载力极限状态设计时，作用效应的基本组合的一些示例：
1.恒载与活载的组合：这种组合考虑了结构长期承受的恒定荷载（如结构自
重、装修重量等）和可变荷载（如人员、设备、风、雪等）的共同作用。
2.恒载与地震作用的组合：这种组合考虑了结构自重等恒定荷载和地震作用
（地震产生的动态荷载）的共同作用。
3.不同工况下的组合：根据结构在不同使用工况下的受力情况，可以将各种
可能的荷载组合在一起，如施工工况、使用工况、检修工况等。
4.不同地震烈度下的组合：根据地震烈度的不同，可以将不同烈度下的地震
作用与恒载、活载等进行组合。
总结来说，承载力极限状态设计时，作用效应的基本组合是指在结构设计时，将各种可能出现的荷载以一定的方式组合在一起，用于评估结构在承载力极限状态下的安全性和稳定性。
这些组合包括了基本组合和偶然组合，通过合理地选择和确定这些组合，可以确保结构的安全性和稳定性。
- 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)。
任务1 了解结构设计原则
工作任务：
查阅相关资料，解释下列名词： （1）结构的功能 （2）结构极限状态 （3）混凝土结构的耐久性 （4）结构安全等级 ( 5 ) 结构重要性系数
3.1.1 建筑结构的功能要求
1.安全性 建筑结构在其设计使用年限内应能够承受可能 出现的各种作用。且在设计规定的偶然事件发生时及 发生后，结构应能保持必需的整体稳定性，不致倒塌。 2.适用性 建筑结构在其设计使用年限内应能满足预定的 使用要求，有良好的工作性能，其变形、裂缝或振动 等性能均不超过规定的限度等。 3.耐久性 建筑结构在其设计使用年限内应有足够的耐久 性。例如保护层厚度不得过薄、裂缝不得过宽而引起 钢筋锈蚀等。
效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少； 5)在使用过程中应有定期维护措施。
(3)对于设计寿命为100年且处于二类和三类环境中的混凝 土结构应采取专门有效的措施。
(4)严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗 冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求。 (5)有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合 有关标准的要求。 (6)三类环境中的结构构件，其受力钢筋宜采用环氧涂层 带肋钢筋；对预应力锚具及连接器应有专门防护措施。 (7)四类和五类环境中的混凝土结构，其耐久性要求应符 合有关标准的规定。 对临时性混凝土结构，可不考虑混凝土的耐久性要求。
由于混凝土表面暴露在大气中，特别是长期受到外
界温、湿度等不良气候环境的影响，以及长期受到有害 物质的侵蚀，随时间增长而出现混凝土碳化、开裂，钢 筋锈蚀等现象使材料的耐久性降低。因此，混凝土结构 在进行承载能力和正常使用极限状态设计的同时还应根 据结构所处的环境类别、结构的重要性和使用年限进行 耐久性设计。
混凝土结构的耐久性按结构所处环境和设计使用年 限进行设计。 结构的设计使用年限是指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 。
表1-1
环境类别 一
混凝土结构的使用环境类别
说 明
室内正常环境：无侵蚀性介质、无高温高湿影响、不与土 层直接接触的环境
a
二 b
室内潮湿环境：非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵 蚀性得水或土直接接触的环境 严寒和寒冷地区得露天环境、与无侵蚀性得水或土壤直接 接触的环境
表1-2
结构混凝土耐久性的基本规定
环境类别 一 二 a b
最大水灰 比 0.65 0.60 0.55
最小水泥 用量（㎏ /m³ ） 225 250 275
混凝土强 度等级不 小于 C20 C25 C30
氯离子含 量不大于 （% ） 1.0 0.3 0.2
碱含量不 大于（㎏ /m³ ） 不限制 3.0 3.0
正常使用极限状态 ——结构或结构构件达到正常使用或耐久 性能的某项规定限值。 (1) 影响正常使用或外观的变形，如吊车梁变形过大导致吊车 不能正常行驶、梁挠度过大影响外观等。 (2) 影响正常使用或耐久性能的局部损坏，如水池池壁开裂漏 水不能正常使用、如裂缝过宽导致钢筋锈蚀等。 (3) 影响正常使用的振动，如由于机器振动而导致结构的振幅 超过按正常使用要求所规定的限位等。 (4) 影响正常使用的其它特定状态，如相对沉降量过大等。
3.1.3 结构上的作用F、作用效应S、结构抗力R
结构上的作用——施加在构上的集中力或分布力（直接作 用，也称为荷载）和引起结构外加变形或约束变形的原因 （间接作用）。 作用效应——由于直接作用或间接作用作用于结构构件上， 在结构内产生的内力和变形(如轴力、弯矩、剪力、扭矩、 挠度、转角和裂缝等)。 结构抗力——结构或结构构件承受内力和变形的能力(如构 件的承载能力、刚度等)。
*结构上的作用、作用效应、结构抗力均是随机变量
3.1.4 结构的极限状态方程
1 结构极限状态方程可写为： Z=R—S=0
式中： S-作用效应； R-结构 抗力 当Z＞0时， 结构处于可靠 状态，
当Z＝0时， 结构处于极限 状态，
当Z＜0时， 结构处于失效 状态。
3.1.5 混凝土结构的耐久性规定
3.1.2 结构的极限状态
结构的极限状态是指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 状态称为该功能的极限状态。 《建筑结构可靠度设计统一标准》将结构的极限状态分 为两类：承载能力极限状态及正常使用极限状态。
承载能力极限状态 ——结构或结构构件达到最大承载能 力或不适于继续承载的变形。 (1) 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡，如雨篷 压重不足而倾覆、烟囱抗风不足而倾倒、挡土墙抗滑不 足在土压力作用下而整体滑移等。 (2) 结构构件或其连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳 破坏)，如轴心受压构件中混凝土达到了轴心抗压强度、 构件的钢筋因锚固长度不足而被拔出等；或因变形过大 而不适于继续承受荷载。 (3) 结构转变为机动体系，如构件发生三铰共线而形成机 动体系，丧失承载能力。 (4) 结构或构件丧失稳定，如细长柱到达临界荷载后压屈 失稳而破坏。
三
0.5
300
C30
0.1
3.0
3.1.6 结构的安全等级
* 建筑结构的安全等级在进行建筑结构的设计时，应根据结构 破坏可能产生的各种后果(危及人的生命、造成经济损失、产 生社会影响等)的严重性，采用不同的安全等级。
任务2 了解荷载的类型及荷载传递路径
三
四
使用除冰盐的环境：严寒及寒冷地区冬季水位变动的环境； 滨海室外环境
海水环境 受人或自然的侵蚀性物质影响得环境
五
混凝土结构的耐久性应符合下列要求：
(1)一类、二类和三类环境中，设计使用年限为50年的结构， 其混凝土应符合表1-2的规定。 (2)一类环境中，设计使用年限为100年的结构混凝土应符 合下列规定： 1)混凝土强度等级不应低于C30；预应力混凝土结构的最 低混凝土强度等级为C40； 2)混凝土中氯离子含量不得超过水泥重量的0.06％； 3)宜使用非碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，混凝土中 的碱含量不得超过3.0kg／m3； 4)混凝土保护层厚度应按相应的规定增加40％；当采取有