1设计基准期
小型水工建筑物设计基本知识—水工建筑物的安全级别与设计基准期
二、设计基准期
辨析 水工建筑物的使用年限达到或超过设计基准 期后，是不是一定要报废？
经过级别鉴定仍然可以使用的，经加固后仍然可以使用。
思考
水工建筑物结构的安全级别与水工建筑物级别是一样的吗？
严重性来确定，结构安全级别与其等级划分对应分级如下。
1 级水工建筑物
安全级别为一级
2、3级水工建筑物 安全级别为二级
4、5级水工建筑物 安全级别为三级
02
不同类型水工建筑物的设计基准期
二、设计基准期
设计基准期：水工建筑物在正常施工与运行的情况下，不失效地完成预定功
能的基本年限。 1 级永久性建筑物按100年考虑，其余永久水工建筑物按50年考虑; 临时建筑物按预定使用年限及可能滞后的时间确定; 特大型挡水建筑设计基准期应专门论证确定。
水工建筑物的安全级别
思考
1.重要建筑物要加强保护，怎样体现？ 2.产品有保质期，水工建筑物可有自己的“服务期限”？
主题：水工建筑物的安全级别
目 录
1 安全级别的划分 2 水工建筑的设计基准期
01
安全级别的概念
Байду номын сангаас
一、安全级别的概念
水工建筑物的安全级别，应根据水工建筑物的重要性和水工建筑物失事后果的
建筑结构设计中易混淆易疏忽的一些问题
11 结构布置沿两主轴方向抗侧力刚度不 应悬殊
对受力、抗震均不利 衡量办法：检查电算结果中，1）两个方向 的第一振型的周期是否接近；2）两个方向 的层间位移角是否接近。
12 参与振型数的确定
《建筑抗震设计规范》5.2.2条如不仔细阅 读，容易引起误导
针对仅考虑水平自由度的 平面“糖葫芦串”模型而 言
设计软件中，大多数使用3D计算模型。参 与振型数至少应达到十几阶以上。 评判标准：要求各方向上的质量参与系数 超过90%。 质量参与系数是各参与振型的有效质 量系数之和。
致同学们的12句话
1
结构的材料参数是随机的，所受外部作用是随 机的，几何尺寸也是随机的。结构的计算模型 实质上对应于一个名义的结构，充其量是一个 “平均”的结构。 数字仿真结果欲与试验结果对比时，材料参 数的取值，应直接取实测值，而不能用规范中 的给定值。规范值是经可靠度处理后的数据。 如果数字仿真结果与试验结果在各个方面十 分吻合，误差在百分之几以内，99%是造假的结 果。
6 结构自振周期折减
《高规》3.3.16条（强制性）规定，计算各振型地 震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙 体的刚度影响予以折减。
结构类型 框架 框架-剪力墙 剪力墙
折减系数 0.6~0.7 0.7~0.8 0.9~1.0
折减
未折减
7 内力计算结果不能直接用于截面 设计
直接应用 结构内力 计算结果 构件截面设计 或验算
耐久性、鉴定、加固 保护层厚度等
引伸
2 国家标准与行业规范某些条文不一致， 如何处理
行业规范、规程，地方标准可以严于国家 标准，而不能低于国家标准。更结合行业、 地方的实际。应按行业规范、规程，地方 标准执行。 如《抗震规范》和《高规》一些相关条文 规定不一致。对高层建筑的结构设计中， 应按《高规》执行。
设计使用年限与设计基准期
设计使用年限与设计基准期文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]设计使用年限和设计基准期不同时，结构设计的几个问题2010年12月15日星期三 17:261.首先要明确设计使用年限和设计基准期的概念。
设计使用年限(design working life)：设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限；设计基准期(design reference period)：为确定可变作用等的取值而选用的时间参数。
一般的建筑结构设计使用年限和设计基准期均为50年。
但是特殊的建筑设计使用年限可能不一样。
2.明确什么样的建筑设计使用年限不是50年。
安全等级为一级的建筑和标志性建筑设计使用年限为100年，桥梁也是。
临时建筑的设计使用年限少于50年。
这个是根据《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）和《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2001 ）确定的。
由此引出一个系数r0：结构重要性系数。
安全等级为一级的建筑结构，r0不小于1.1；临时建筑为0.9。
3.设计使用年限和设计基准期不同时，对可变荷载应考虑另外一个系数rL：结构设计使用年限调整系数。
这个可以参考《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）第8.2.4条的条文说明，解释很详细清楚。
rL仅针对可变荷载，对永久荷载和偶然荷载不适用。
但是《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）认为此系数仅针对不包含地震作用的荷载效应基本组合的可变荷载。
笔者认为并不合理。
笔者认为对于包含有可变荷载的所以荷载效应组合均应考虑rL，甚至地震作用下，重力荷载代表值里的活荷载一项也应考虑rL。
《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）中，对设计使用年限为100年的结构，rL取1.1。
4.当建筑结构需要进行抗震设计时，还需要考虑第三个系数rRE，此时r0已经不适用了。
荷载结构设计与方法课后思考题答案(白国良)
第一章1。
工程结构的基本功能是什么？①能为人类生活和生产提供良好的服务，满足人类使用要求，审美要求的结构空间和实体②承受和低于结构服役过程中可能出现的各种环境作用2。
说明直接作用和间接作用的区别①直接作用直接以力的不同集结形式作用于结构，包括结构的自重，行人及车辆的自重，各种物品及设备的紫红，风压力，土压力，雪压力，水压力，冻胀力,积灰荷载德不孤，这一类作用通常也称为荷载②间接作用不直接以力的某种集结形式出现，而是引起结构的振动，约束变形或外加变形,但也能使结构产生内力或变形等效应,包括温度变化，材料的收缩和膨胀变形。
地基不均匀沉降、地震、焊接等。
3.什么是作用效应？作用在结构上产生的内力和变形称为作用效应4.作用有哪些类型?①按随时间变化分类:永久作用、可变作用、偶然作用②按随空间变化分类：固定作用、自由作用③按结构的反应特点分类：静态作用、动态作用5。
永久作用、可变作用主要是指哪些荷载永久作用指在设计基准期内作用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、水位不变的水压力、预加压力、地基变形、钢材焊接、混凝土收缩变形等。
可变作用指在设计基准期内作用随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略的作用。
如结构施工过程中的人员和物体重力、车辆重力、吊车荷载、服役结构中的人越和设备重力、风荷载、雪荷载、冰荷载、波浪荷载、水位变化的水压力、温度变化等。
6.我国结构设计方法是怎样演变的？容许应力法,破损阶段法,极限状态设计法和概率极限状态设计四个阶段。
7。
何为概率极限状态设计法？是以概率论为基础，视作用效应和影响结构拉力的主要因素为随机变量，根据统计分析确定可靠概率来度量结构可靠性的结构设计法。
第二章自重:指组成结构的材料自身重量产生的重力,属于永久作用。
土的自重应力：颗粒间压力在土体中引起的应力。
雪压：是指单位面积上的积雪重量。
基本雪压：是指当地空旷平坦地面上根据气象资料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。
(整理)沥青路面设计指标计算
新建路面结构设计指标与要求一、设计要素1 设计基准期应符合下表规定。
路面设计基准期注： 砌块路面采用混凝土预制块时，设计基准期为10 年，采用石材为20 年。
2 标准轴载应符合下列规定：路面设计应以双轮组单轴载100kN 为标准轴载, 以BZZ-100 表示。
标准轴载的计算参数应符合下表的规定。
标准轴载计算参数设计交通量的计算应将不同轴载的各种车辆换算成BZZ-100 标准轴载的当量轴次。
大型公交车比例较高的道路或公交专用道的设计，可根据实际情况，经论证选用适当的轴载和计算参数。
3 沥青路面轴载换算和设计交通量应符合下列规定： 1) 沥青路面以设计弯沉值、沥青层剪应力和沥青层层底拉应变为设计指标时, 各 种轴载换算成标准轴载P 的当量轴次N a 应按下式计算：∑==ki i i pp n c c 135.421a )(N 式中：N a ——以设计弯沉值、沥青层剪应力和沥青层层底拉应变为设计指标时的当量轴次（次/d ）；i n ——被换算车型的各级轴载作用次数（次/d ）；P ——标准轴载（kN ）；P i ——被换算车型的各级轴载（kN ）；C 1——被换算车型的轴数系数；C 2——被换算车型的轮组系数, 双轮组为1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38； K ——被换算车型的轴载级别。
当轴间距大于3m 时, 应按一个单独的轴载计算；当轴间距小于3m 时,双轴或多轴的轴数系数应按下式计算：C 1=1＋1.2（m -1）式中：m ——轴数。
2) 沥青路面当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时, 各种轴载换算成标准轴载P 的当量轴次N s 应按下式计算：∑==ki i i p p n c c 18'2's )(N 1式中： N s ——以半刚性基层的拉应力为设计指标时的当量轴次（次/d ）；'1c ——被换算车型的轴数系数；'2c ——被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。
部分公路工程结构的设计使用年限(设计基准期)
总站提供
>400
二级
沥青ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ凝土
12
>200
热拌沥青碎石
沥青贯入式
10
100～200
三级
乳化沥青碎石
沥青表面处治
8
10～100
四级
泥结、水结碎石
级配碎(砾)石
半整齐石块路面
5
≤10
粒料改善土
2、水泥混凝土路面
公路等级
设计基准期
目标可靠度%
高速
30
95
一级
90
二级
20
85
三级、四级
80
3、公路桥涵结构
设计基准期为100年
部分公路工程结构的设计使用年限（设计基准期）
为掌握公路工程设计使用周期，评价设计使用期内的工程质量状况，我们查阅了有关规范数据，提供如下，仅为参考。新的规范已不再用设计年限表达，改为设计基准期。
1、沥青类等柔性路面
公路等级
面层类型
设计年限（年）
设计年限内累计标准轴次万次/一车道
高速、一级
沥青混凝土
15
公路桥涵设计通用规范2015
公路桥涵设计通用规范JTGD60-20151总则1.0.1为规范公路桥涵设计，按照安全、耐久、适用、环保、经济和美观的原则，制定本规范。
1.0.2本规范适用于新建和改建各等级公路桥涵的设计。
1.0.3公路桥涵结构的设计基准期为100年。
1.0.4公路桥涵主体结构和可更换部件的设计使用年限不应低于表1.0.4的规定。
1.0.5特大、大、中、小桥及涵洞按单孔跨径或多孔跨径总长分类规定见表1.0.5。
注：1.单孔跨径系指标准跨径。
2.梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长；拱式桥为两端桥台内起拱线间的距离；其他形式桥梁为桥面系行车道长度。
3.管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少，均称为涵洞。
4.标准跨径：梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘间距为准；拱式桥和涵洞以净跨径为准。
1.0.6公路桥涵应进行抗风、抗震、抗撞等减灾防灾设计。
1.0.7公路桥涵设计应满足环境保护和资源节约的有关要求。
1.0.8公路桥涵设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家和行业现行有关标准的规定。
2术语和符号2.1术语2.1.1设计基准期designreferenceperiod为确定可变作用等的取值而选用的时间参数。
2.1.2设计使用年限designworking/servicelife在正常设计、正常施工、正常使用和正常养护条件下，桥涵结构或结构构件不需进行大修或更换，即可按其预定目的使用的年限。
2.1.3极限状态limitstates整个结构或结构的一部分超过某—特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。
2.1.4承载能力极限状态ultimatelimitstates对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形的状态。
2.1.5正常使用极限状态serviceabilitylimitstates对应于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的状态。
荷载与结构设计方法《期末考试复习题》
机密★启用前大连理工大学网络教育学院2018年秋《荷载与结构设计方法》期末考试复习题☆注意事项：本复习题满分共：400分。
一、单项选择题（本大题共24小题，每小题3分,共72分）1、以下几项中属于间接作用的是（）.A．土压力B．离心力C．地震D．风压力答案：C2、我国基本雪压分布图是按照（)一遇的重现期确定的。
A．10年B．30年C．50年D．100年答案：C3、一般而言，震中距越大，烈度越（)。
A．低B．高C．没有影响D．不确定答案：A4、对于常见的永久荷载、楼面活荷载、风荷载、雪荷载、公路及桥梁人群荷载等,一般采用（)荷载模型。
A．平稳二项随机过程B．滤过泊松过程C．泊松过程D．正态分布答案：A5、对水泥混凝土路面，其几何参数的不定性主要指面板厚度的（）。
A．不确定性B．变异性C．差异性D．确定性答案:B6、结构构件或连接因材料强度被超过而破坏属于哪个极限状态范畴（）.A．强度极限状态B．正常使用极限状态C．稳定极限状态D．承载能力极限状态答案:D7、一般情况下，地下室外墙所受的土压力为（）。
A．主动土压力B．被动土压力C．静止土压力D．不能确定答案：C8、在相同基本风压和高度的前提下，( ）地理环境下的风压最小。
A．海岸、湖岸、海岛地区B．中小城镇C．大城市中心D．大城市市郊答案：C9、影响地震反应谱的因素不包括（）。
A．场地条件B．地震烈度C．震级大小D．以上答案都不对答案：B10、根据正常生产条件下结构构件几何尺寸实测数据，进行统计分析时,当实测数据不足，几何参数的概率分布类型可采用（)。
A．正态分布B．泊松分布C．指数分布D．对数分布答案：A11、结构在规定时间内和规定条件下，完成预定功能的概率相同时，可靠指标越大，结构的可靠程度( ）。
A．越低B．越高C．不变D．视情况而定答案：B12、现行结构设计规范普遍采用的是（）。
A．分项系数设计表达式B．概率可靠度的直接设计方法C．单一系数设计表达式D．容许应力法答案：A13、我国建筑结构荷载规范规定的基本风压的地貌为( ）。
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1设计基准期：机构设计所采用的荷载统计参数、与时间有关的材料性能取值，都需要选定一个时间参数，它就是设计基准期。
我国所采用的设计基准期为50年
2结构的可靠性是指结构在规定的时间内、在规定的条件下完成预定功能的能力。
这种能力既取决于结构的作用和作用效应，也取决于结构的抗力；结构的可靠度是对结构可靠性的定量描述，即结构在规定的时间内、在规定的条件下完成预定功能的概率。
3高厚比：墙体高度和厚度的比值，还与墙体长度砌体材料有关，限制高厚比是为了保证墙体的稳定性。
4极限状态：整个机构或者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，此特定的状态称为该功能的极限状态
5保护层厚度：混凝土构件中起到保护钢筋避免钢筋直接裸露的那一部分混凝土，从混凝土表面到最外层钢筋直径外边缘之间的最小距离。
6混凝土的徐变：混凝土受压后除产生瞬时压应变外，在维持其应力不变的情况下，其应变随时间而增长，这种现象叫做混凝土的徐变。
混凝土的收缩：混凝土在空气中硬化是体积变小的现象称为混凝土的收缩。
7砌体结构：是指用由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构，是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。
8圈梁：在墙体内沿水平方向同一标高设置的封闭状钢筋混凝土梁或钢筋砖带称为圈梁。
过梁：放在门窗等等洞口上的一根横梁，称为过梁，常设置于门窗洞口或其他洞口的顶部，以承受洞口顶面以上的砌体自重及一定范围内的上层梁、板荷载。
挑梁：一端挑出另一端嵌固于墙体内的钢筋混凝土梁称为挑梁。
9伸长率：是指试件拉断后原标距的伸长值与原标距的比值；冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲时产生塑性变形的能力。
塑性是指钢材破坏前产生变形的能力；剪跨比是指构件截面弯矩与减力和有效高度乘积的比值。
10屈服长度：
1. 板中分布钢筋的作用是什么？除固定受力钢筋的位置外，还可抵抗混凝土因温度变化及收缩产生的拉应力，并且将荷载均匀分布给受力钢筋。
2.钢筋混凝土结构受弯构件正截面承载力计算有哪些基本假定？基本假定：1、平截面假定2、不考虑混凝土的抗拉强度3、已知混凝土受压的应力与应变曲线和钢筋的应力与应变曲线
3.梁受力的三个阶段：阶段一：弹性工作阶段，标志：荷载逐渐增加后，受拉区混凝土塑性变形发展，拉应力图形呈曲线分布。
当荷载增加到使受拉混凝土边缘纤维拉应变达到混凝土极限拉应变时，混凝土将开裂，受拉混凝土应力达到混凝土抗拉强度二，带裂缝工作阶段，标志：在开裂截面，受拉混凝土逐渐退出工作，拉力主要由钢筋承担，随着荷载的增大，裂缝向受压区方向延伸，中和轴上升，裂缝宽度加大，新裂缝逐渐出现，混凝土的塑性变形有所发展，压应力图形呈曲线形分布，当荷载增加到使钢筋应力达到屈服强度时标志着第二阶段的结束三，破坏阶段，标志：随着受拉钢筋的屈服，裂缝急剧开展，宽度变大，构件挠度大大增加，出现破坏前的预兆，由于中和轴高度上升，混凝土受压区高度不断缩小，当受压区混凝土边缘纤维达到极限压应变时，受压混凝土压碎，构件完全破坏，第三阶段结束
4.梁正截面破坏类型：一，适筋破坏，其破坏特征是：受拉钢筋首先屈服，随着受拉钢筋塑性变形的发展，受压混凝土边缘纤维达到极限压应变，混凝土压碎，二，超筋破坏破坏特征：破坏是受拉钢筋不会屈服，破坏是因混凝土受压边缘达到极限压应变、混凝土被压碎而引起，发生这种破坏时，受拉区混凝土裂缝不明显，破坏前无明显预兆，是一种脆性破坏，三，少筋破坏，受拉区钢筋一旦开裂，则裂缝处的钢筋拉应力迅速达到屈服强度并进入强化段，甚至钢筋被拉断，受拉区混凝土裂缝很宽，构件挠度很大，而受压混凝土并未达到极限压应变
6.斜截面破坏类型受弯构件斜截面剪切破坏的主要形态有斜压、剪压和斜拉破坏三种。
1. 当剪力相比弯矩较大时，主压应力起主导作用易发生斜压破坏，其特点是混凝土被斜向压坏，箍筋应力达不到屈服强度;
2. 当弯剪区弯矩相比剪力较大时，主拉应力起主导作用易发生斜拉破坏，破坏时箍筋应力在混凝土开裂后急剧增加并被拉断，梁被斜向拉裂成两部分，破坏过程快速突然;
3. 剪压破坏时箍筋在混凝土开裂后首先达到屈服，然后剪压区混凝土被压坏，破坏时钢筋和混凝土的强度均有较充分利用。
7.影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？答：（1）剪跨比的影响，随着剪跨比的增加，抗剪承载力逐渐降低；（2）混凝土的抗压强度的影响，当剪跨比一定时，随着混凝土强度的提高，抗剪承载力增加；（3）纵筋配筋率的影响，随着纵筋配筋率的增加，抗剪承载力略有增加；（4）箍筋的配箍率及箍筋强度的影响，随着箍筋的配箍率及箍筋强度的增加，抗剪承载力增加
8.计算位置：在进行受弯构件正截面承载力计算时，其计算位置是弯矩最大处的截面，在计算斜截面的受剪承载力时，其计算位置应按下列规定采用：1支座边缘处的截面2受拉区弯起钢筋弯起点处的截面3箍筋间距或截面面积改变处的截面4腹板改变处的截面
9.大小偏心受压的破坏特点：大偏心受压破坏：受拉钢筋首先达到屈服，然后是受压钢筋达到屈服，最后由于受压区混凝土压碎而导致构件破坏，因为破坏是从受拉区开始的，故这种破坏也叫做受拉破坏；小偏心受压特征：破坏都是由受压区混凝土压碎引起的，离纵向力较近一侧的钢筋受压屈服，而另一侧的钢筋无论是受压还是受拉，均达不到屈服强度，破坏无明显预兆，混凝土强度越高，破坏越突然。
由于破坏是由受压区开始的，故这种破坏也称为受压破坏。
10.P-114轴心压力和弯矩的相关曲线N-M曲线
11.预应力：在混凝土构件承受使用荷载前的制作阶段，预先对试用阶段的受拉区施加压应力，即采用预应力混凝土，这种构件称为混凝土构件
12.预应力混凝土构件的受力特征：1构件的抗裂性得到提高2预应力的大小可以根据需要调整3在使用荷载作用下，预应力混凝土构件基本上处于弹性阶段4施加预应力对构件正截面承载力无明显增加
13.引起预应力损失的原因？1、直线预应力筋的预应力损失多为锚具变形和预应力筋内缩2、预应力筋与孔道壁之间的摩擦3、混凝土加热养护时预应力筋与承受拉力的设备之间的温差14、预应力筋应力松弛5、混凝土收缩、徐变引起受拉区和受拉区纵向预应力钢筋损失6、螺旋式应力钢筋作配筋的环形构件，主要是因为混凝土的局部挤压
15
预应力损失的组合先张法构件后张法构件
混凝土预压前损失σ
1l +σ
3l
+σ
4l
σ
1l
+σ
2l
混凝土预压后损失σ
5lσ4l+ σ5l+σ6l
14.影响砌体抗压强度的主要因素有哪些？1.块材和砂浆的强度等级2.砂浆的弹性模量和流动性（和易性）3.块材高度和块材外形4.砌筑质量
9.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。