第二章 钢筋砼结构设计计算原理(第二讲)

第二章 钢筋砼结构设计计算原理

一、结构的功能要求与极限状态 二、作用与抗力 三、荷载与材料强度取值

四、结构的可靠度五、水工混凝土结构设计规范的实用表达式

第一节、结构设计的极限状态

(一)、结构的功能要求与极限状态

结 构 的 功 能 要 求

安全性

1.

适用性

耐久性

(1)安全性。要求结构在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作 用而不发生破坏，并且在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持 必需的整体稳定性。 (2)适用性。要求结构在正常使用时能满足正常的使用要求，具有良好的工 作性能，不发生影响正常使用的过大变形和振幅，不产生过宽的裂缝。 (3)耐久性。在正常使用和正常维护条件下，结构在规定的使用期限内满足 安全和使用功能要求，不出现钢筋严重锈蚀和混凝土严重碳化。

安全性、适用性、耐久性统称为结构的可靠性。 结构可靠性越高，建设造价投资越大。

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。

概念

结 构 的 极 限 状 态

承载能力 极限状态

2.

对应几种情况

正常使用 极限状态

概 念 对应几种情况

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。结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极 限状态。

结构或构件达到最大承载能力，或达到不适于继续承载 的变形的极限状态，称承载能力极限状态。当结构或构件出现

下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：(1)整个结构或结构的一部分失去刚体平衡，如挡土墙的滑 移等； (2)结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破 坏),或因过度变形而不适于继续承载；

(3)结构或结构构件丧失稳定，如柱压曲等；(4)整个结构或结构的一部分转变为机动体系。

承载能力极限状态的作用： a.承载能力极限状态是判别结构或构件是否满足安全性功 能要求的标准，因此，所有结构和构件必须按承载能力 极限状态进行计算，并保证有足够的可靠度； b.必要时尚应进行结构的抗倾、抗滑及抗浮验算； c.对需要抗震设防的结构，尚应进行结构的抗震承载能力 计算。

结构或构件达到使用功能上允许的某一规定限值的极限状 态，称正常使用极限状态。当结构或构件出现下列状态之一 时，即认为超过了正常使用极限状态： (1)影响结构正常使用或外观的变形；

(2)对运行人员、设备、仪表等有不良影响的振动；(3)对结构外形、耐久性以及防渗结构抗渗能力有不良影 响的局部损坏；

(4)影响正常使用的其他特定状态。

正常实用极限状态的作用： 对使用上需控制变形值的结构构件，应进行变形验算；

对使用上要求不允许开裂或控制裂缝开展宽度的结构构件，应进行抗裂或裂缝宽度验算。 结构设计通常先按承载能力极限状态设计结构构件，然后 按正常使用极限状态进行验算。

(二)、作用与抗力作用概念 概念

效应概念 作用及作 用效应按性质分类

直接作用间接作用 永久荷载

随时间变异 概 念

可变荷载偶然荷载

抗力不定性