1、工程案例 圖圖1.1 1.1 結構破壞狀態示例結構破壞狀態示例(a)(a)雨篷傾斜；雨篷傾斜；(b)(b)簡支梁斷裂；簡支梁斷裂；(c)(c)連續梁變為機動體系；連續梁變為機動體系；(d)(d)柱子被壓曲柱子被壓曲模塊模塊1 1 結構設計標準結構設計標準【教學目標】 能力目標能力目標: : 根據工程結構可靠度設計標準的規定，學會荷載效應基本組合值、標準組合值、準永久組合值的計算； 知識目標知識目標: : 掌握建筑結構的功能要求、極限狀態、荷載效應、結構抗力的概念；掌握結構構件承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的設計表達式以及表達式中各符號所代表的含義；熟悉耐久性設計。 態度養成目標態度養成目標

2、: :培養遵循設計規范和認真負責的態度；培養對規范規定進行綜合分析和綜合運用的能力。課題課題1 1結構設計結構設計的基本要求的基本要求課題課題2 2荷載效應荷載效應與結構抗力與結構抗力 課題課題3 3概率極限概率極限狀態設計法狀態設計法 課題課題4 4 混凝土結構混凝土結構的耐久性設計的耐久性設計課題課題5 5砌體結構砌體結構 的耐久性規定的耐久性規定 一、結構的功能要求一、結構的功能要求 設計任何建筑物或構筑物，必須在其設計使用年限內，滿足以下各預定功能要求： 1、安全性要求安全性要求 即要求結構在正常施工和正常使用時,能承受可能出現的各種作用；在設計規定的偶然事件發生時和發生后，仍能保持必

3、需的整體穩定性，不致倒塌。 2、適用性要求適用性要求 要求結構在正常使用時保持良好的使用性能。如受彎構件在正常使用時不出現過大的撓度和過寬的裂縫，不妨礙使用。 3、耐久性要求耐久性要求 要求結構在正常維護下具有足夠的耐久性能，不發生銹蝕和風化現象。 4、耐火性要求耐火性要求 當發生火災時，在規定的時間內可保持足夠的承載力。 5、穩固性要求穩固性要求 當發生撞擊、爆炸、人為錯誤等偶然事件時，結構能保持必須的整體穩固性，不出現與起因不相稱的破壞結果，防止出現結構的連續倒塌。 課題1 結構設計的基本要求設計使用年限設計使用年限 指設計規定的結構或構件不需要大修即可按其預定目的使用的時期。換言之，設計

4、使用年限就是房屋建筑在正常設計、正常施工、正常使用和正常維護條件下所應達到的持久年限。房屋結構的設計使用年限應符合表1-12的規定。 課題1 結構設計的基本要求職業標準規定二、結構可靠性與可靠度二、結構可靠性與可靠度結構可靠性結構可靠性是指結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的能力。但是由于結構可靠性隨著各種作用、材料性質和幾何參數的變異而不同，結構完成預定能力的能力不能事先確定，只能用概率來描述。為此，引入結構可靠度的概念。結構可靠度結構可靠度是指結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率。規定的時間指設計使用年限；規定條件指正常設計、正常施工、正常使用和正常維護；預

5、定功能指結構的安全性、適用性和耐久性、耐火性和穩固性要求。結構的可靠度是結構可靠性的概率度量，即對結構可靠性的定量概述。結構的設計、施工和維護應使結構在規定的設計使用年限內以適當的可靠度且經濟的方式滿足規定的各項功能要求。當建筑結構的使用年限到達后，并不意味著結構立刻報廢不能使用了，而是說它的可靠性水平從此要逐漸降低了，在做結構鑒定及必要加固后，仍可繼續使用 課題1 結構設計的基本要求三、結構構件的極限狀態三、結構構件的極限狀態 整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求，此特定狀態稱為該功能的極限狀態。因此，極限狀態也可簡稱為臨界狀態，不超過這一狀態，結構處于安全

6、狀態，超過這一界限，則結構進入失效狀態。 （1 1）承載能力極限狀態。）承載能力極限狀態。這種極限狀態對應于結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續承載的變形。當結構或構件出現下列狀態之一時，即認為超過了承載能力極限狀態：結構構件或連接因超過材料強度而破壞，或因過度變形而不適于繼續承載；整個結構或其一部分作為剛體失去平衡； 結構轉變成機動體系；結構或結構構件喪失穩定； 結構因局部破壞而發生連續倒塌；地基喪失承載力而破壞； 結構或結構構件的疲勞破壞。（2 2）正常使用極限狀態。）正常使用極限狀態。這種極限狀態對應于結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值。當結構或結構構件出現下列狀態之一

7、時，即認為超過了正常使用極限狀態：影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；影響正常使用的振動；影響正常使用的其它特定狀態。規范對結構的各種極限狀態其標志及限值均有明確的規定。結規范對結構的各種極限狀態其標志及限值均有明確的規定。結構設計時，應對不同極限狀態分別進行計算與驗算；當某一極限構設計時，應對不同極限狀態分別進行計算與驗算；當某一極限狀態的計算或驗算起控制作用時，可僅對該極限狀態進行計算或狀態的計算或驗算起控制作用時，可僅對該極限狀態進行計算或驗算。驗算。四、設計狀況與極限狀態設計四、設計狀況與極限狀態設計1.設計狀況：（1）持久設計狀況，適用于結構使用時

8、的正常情況；（2）短暫設計狀況，適用于結構出現的臨時情況，包括結構施工和維修時的情況；（3）偶然設計狀況，適用于結構出現的異常情況，包括結構遭受火災、爆炸、撞擊時的情況；（4）地震設計狀況，適用于結構遭受地震時的情況，在抗震設防地區必須考慮地震設計狀況。 2.設計狀況與極限狀態設計：（1）對四種設計狀況，均應進行承載能力極限狀態設計；（2）對持久設計狀況，尚應進行正常使用極限狀態設計；（3）對短暫設計狀況和地震設計狀況，可根據需要進行正常使用極限狀態設計；（4）對偶然設計狀況，可不進行正常使用極限狀態設計課題2 荷載效應與結構抗力一、荷載與荷載效應一、荷載與荷載效應 1 1、作用（、作用（F

9、F） 作用是指施加在結構上的集中或分布力以及引起結構外加變形或約束變形因素的總稱。 直接作用（前者），即通常所說的荷載，如結構自重、樓面人群，屋面的雪荷 載等。 間接作用（后者），如地震、地基沉降、混凝土收縮及溫度等因素。 永久作用 作用按隨時間變化分類 可變作用 偶然作用課題2 荷載效應與結構抗力一、荷載與荷載效應一、荷載與荷載效應 2 2、荷載、荷載 按照其作用時間和性質不同按照其作用時間和性質不同 （1 1）永久荷載）永久荷載：也稱恒荷載，在結構使用期間內，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調的并能趨于限值的荷載。如結構自重、土壓力、預應力等。對應于作用就是

10、永久作用 （2 2）可變荷載：）可變荷載：也稱活荷載，在結構使用期間內，其值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可以忽略不計的荷載。如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載、施工和檢修荷載及欄桿水平荷載等。對應于作用就是可變作用。 （3 3）偶然荷載：）偶然荷載：在結構使用期間內不一定出現，一旦出現，其值很大且持續時間很短的荷載。如爆炸力、撞擊力等。對應于作用就是偶然作用。 3 3、荷載的代表值、荷載的代表值 進行建筑結構設計時，對于不同的荷載和不同的設計情況，應采用不同的代表值。 荷載代表值荷載代表值 設計中用以驗算極限狀態所采用的荷載量值，包括標準值、組合值、頻遇值和準永

11、久值。 標準值標準值 荷載的基本代表值，為設計基準期內最大荷載統計分布的特征值(例如均值、眾值、中值或某個分位值)。 設計基準期設計基準期 為確定可變荷載代表值而選用的時間參數，房屋建筑結構的設計基準期為50年。 永久荷載的代表值。永久荷載的代表值。對于永久荷載而言，只有一個代表值，這就是它的標準值，用大寫符號Gk (小寫符號gk）表示。永久荷載標準值，對于結構自重，可按結構構件的設計尺寸與材料單位體積（或單位面積）的自重計算確定。我國GB5009-2012建筑結構荷載規范附錄給出了常用材料和構建的自重，使用時可查用。對于某些自重變異較大的材料構件（如現場制作的保溫材料、混凝土薄壁構件等），自

12、重的標準值應根據對結構的不利狀態，取上限值或下限值。3 3、荷載的代表值、荷載的代表值對于可變荷載而言，應根據設計要求，分別取如下不同的荷載值作為其代表值。1 1）標準值）標準值 2）組合值）組合值 當結構承受兩種或兩種以上可變荷載，考慮到這兩種或兩種以上可變荷載同時達到最大值的可能性較小，因此，除主導荷載（產生最大效應的荷載）仍可以其標準值為代表值外，其他伴隨荷載可以將它們的標準值乘以一個小于或等于1的荷載組合系數。這種將可變荷載標準值乘以荷載組合系數以后的數值，稱為可變荷載的組合值。因此，可可變荷載的組合值是當結構承受兩種或兩種以上可變荷載時的代表值。變荷載的組合值是當結構承受兩種或兩種以

13、上可變荷載時的代表值。荷載規范對組合值得定義為：對可變荷載，使組合后的荷載效應在設計基準期內的超越概率，能與該荷載單獨出現時的相應概率趨于一致的荷載值；或使組合后的結構具有統一規定的可靠指標的荷載值。 3）頻遇值）頻遇值 對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間為規定的較小比率或超越頻率為規定頻率的荷載值，稱為可變荷載的頻遇值。可變荷載的頻遇值為可變荷載的標準值乘以荷載頻遇值系數。 4）準永久值）準永久值 對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間約為設計基準期一半的荷載值，稱為該可變荷載的準永久值。可變荷載的準永久值為可變荷載標準值乘以荷載準永久值系數。 4 4、作用效應（、作用效應（S

14、S）與荷載效應（）與荷載效應（S S） 由作用引起的結構或構件的反應稱為作用效應，通常用由作用引起的結構或構件的反應稱為作用效應，通常用S S來表示。如對鋼筋來表示。如對鋼筋混凝土結構而言，結構上的作用使結構產生內力與變形，還可能使之出現裂混凝土結構而言，結構上的作用使結構產生內力與變形，還可能使之出現裂縫，這些都是作用效應，是作用在結構上的反應。縫，這些都是作用效應，是作用在結構上的反應。由荷載引起的結構或構件的反應稱為荷載效應。由荷載引起的結構或構件的反應稱為荷載效應。二、結構抗力（二、結構抗力（R R） 結構或結構構件承受作用效應的能力稱為結構抗力。例如結構構件承載力（軸力、剪力、彎矩、

15、扭矩）、變形（剛度）、抗裂等，都統稱為結構的抗力。 影響結構抗力的主要因素影響結構抗力的主要因素材料性能和構件的幾何尺寸及計算的精確性等。 由于材質及生產工藝等因素的影響，構件的制作誤差及施工安裝誤差等的存在，構件幾何參數和強度、變形也將存在差別，加之計算公式的不精確和理論上的假定，這些都導致結構抗力具有隨機性。一、概率極限狀態設計原理一、概率極限狀態設計原理 建筑結構在規定的時間內，在規定的條件下，要完成預定的功能，就要考慮作用效應作用效應和結構抗力結構抗力這兩個相互獨立的隨機變量，為此引入結構的功能函數： Z=g（R,S）=R-S 式中， Z結構的功能函數。 當Z0（RS）時，結構處于可靠

16、狀態； 當Z0(RS)時，結構處于失效狀態； 當Z=0（R=S）時，結構處于極限狀態。 式式Z=gZ=g（R,SR,S）=R-S=0=R-S=0稱為極限狀態方程稱為極限狀態方程課題3 概率極限狀態設計法圖圖1.2 1.2 功能概率密度分布功能概率密度分布 結構能夠完成預定功能的概率，稱為可靠概率spsp反之，稱為失效概率 1.0sfpp統計特征值，平均值為22zRS標準差為 由圖1.2可知 ZZ則 ：22()RSzzRSzRS 為使結構構件即安全可靠又經濟合理，必須確定一個公眾能夠接受的結構構件失效概率或可靠指標，此值分別稱為允許失效概率pf或目標可靠指標，要求pfpf或，并盡量接近。 我國規

17、定房屋建筑結構構件持久設計狀況承載能力極限狀態設計的可靠指標，不應小于表1-4的規定。 房屋建筑結構構件持久設計狀況正常使用極限狀態設計的可靠指標，根據其可逆程度取01.5。破壞類型破壞類型安全等級安全等級一級一級二級二級三級三級延性破壞延性破壞3.73.22.7脆性破壞脆性破壞4.23.73.2表表1-4 1-4 房屋結構構件的可靠指標房屋結構構件的可靠指標 工程結構可靠性設計統一標準(GB50153-2008)采用以概率論為基礎的以分項系數表達的極限狀態設計方法。二、概率極限狀態設計方法二、概率極限狀態設計方法（1）房屋建筑結構的安全等級和結構重要性系數）房屋建筑結構的安全等級和結構重要性

18、系數工程結構設計時，根據結構破壞可能產生的后果（危及人的生命、造成經濟損失、對社會或環境產生影響等）的嚴重性，采用不同的安全等級。根據建筑結構破壞后果的嚴重程度，建筑結構劃分為3個安全等級，設計時應根據具體情況按照表1-5的規定選用相應的安全等級。表表1-5 1-5 建筑結構的安全等級建筑結構的安全等級安全等級安全等級破壞后果破壞后果建筑物類型建筑物類型一級一級很嚴重：對人的生命、經濟、社會或環境影很嚴重：對人的生命、經濟、社會或環境影響很大響很大大型的公共建筑等大型的公共建筑等二級二級嚴重：對人的生命、經濟、社會或環境影響嚴重：對人的生命、經濟、社會或環境影響較大較大普通的住宅和辦公樓等普通

19、的住宅和辦公樓等三級三級不嚴重：對人的生命、經濟、社會或環境影不嚴重：對人的生命、經濟、社會或環境影響較小響較小小型的或臨時性貯存建小型的或臨時性貯存建筑等筑等（1）房屋建筑結構的安全等級和結構重要性系數）房屋建筑結構的安全等級和結構重要性系數對應于房屋建筑結構的安全等級，房屋建筑的結構重要性系數，不應小于表1-6的規定。表表1-6 1-6 房屋建筑的結構重要性系數房屋建筑的結構重要性系數結構重要性結構重要性系數系數對持久設計狀況和短暫設計狀況對持久設計狀況和短暫設計狀況對偶然設計狀況和地震設計狀對偶然設計狀況和地震設計狀況況 安全等級安全等級一級一級二級二級三級三級1.11.11.01.00

20、.90.91.01.00 （2）材料強度的分項系數和設計值）材料強度的分項系數和設計值 材料強度設計值等于材料強度標準值除以材料的分項系數。 （3）荷載的分項系數和設計值）荷載的分項系數和設計值荷載的設計值等于荷載的標準值乘以荷載的分項系數。混凝土結構極限狀態計算混凝土結構極限狀態計算 根據GB50153-2008工程結構可靠性設計統一標準所確定的原則，GB500102010混凝土結構設計規范采用以概率理論為基礎的極限狀以概率理論為基礎的極限狀態設計方法，以可靠指標度量結構構件的可靠度，采用分項系數的設計表達態設計方法，以可靠指標度量結構構件的可靠度，采用分項系數的設計表達式進行設計。式進行設

21、計。混凝土結構的安全等級安全等級和設計使用年限設計使用年限應符合現行國家標準工程結構可靠性設計統一標準GB50153 的規定。混凝土結構中各類結構構件的混凝土結構中各類結構構件的安全等級，宜與整個結構的安全等級相同。安全等級，宜與整個結構的安全等級相同。對其中部分結構構件的安全等級，可根據其重要程度適當調整。對于結構中重要構件和關鍵傳力部位，宜適當提高其安全等級。 1 1、承載能力極限狀態、承載能力極限狀態 （1 1）混凝土結構的承載能力極限狀態計算應包括的內容：）混凝土結構的承載能力極限狀態計算應包括的內容： 結構構件應進行承載力（包括失穩）計算；結構構件應進行承載力（包括失穩）計算； 直接

22、承受重復荷載的構件應進行疲勞驗算；直接承受重復荷載的構件應進行疲勞驗算； 有抗震設防要求時，應進行抗震承載力計算；有抗震設防要求時，應進行抗震承載力計算； 必要時尚應進行結構的傾覆、滑移、漂浮驗算；必要時尚應進行結構的傾覆、滑移、漂浮驗算； 對于可能遭受偶然作用，且倒塌可引起嚴重后果的重要結構，宜進對于可能遭受偶然作用，且倒塌可引起嚴重后果的重要結構，宜進行防連續倒塌設計。行防連續倒塌設計。（2 2）承載能力極限狀態設計表達式）承載能力極限狀態設計表達式 對持久設計狀況、暫短設計狀況和地震設計狀況，當用對持久設計狀況、暫短設計狀況和地震設計狀況，當用內力的形式內力的形式表表達時，結構構件應采用

23、下列承載能力極限狀態設計表達式：達時，結構構件應采用下列承載能力極限狀態設計表達式： 承載能力極限狀態下作用組合的效應設計值S，對持久設計狀況和暫短設計狀況按作用的基本組合計算。建筑結構荷載規范規定：對于基本組合基本組合，荷載效應組合的設計值應從由可變荷載效應控制的組合和由永久荷載效應控制的兩組組合中取最不利值確定。 1）由可變荷載效應控制的組合設計值表達式為2）由永久荷載效應控制的組合設計值表達式為 11112mnGjGjkQLQ kQiLiciQikjiSSSS 11mnGjGjkQiLiciQikjiSSS 對于基本組合的荷載分項系數，應按下列規定采用：永久荷載的分項系數 當其效應對結構

24、不利時對由可變荷載效應控制的組合，應取1.2；對由永久荷載效應控制的組合，應取1.35； 當其效應對結構有利時的組合，應取1.0。可變荷載的分項系數一般情況，應取1.4；對標準值大于4kNm2的工業房屋樓面結構的活荷載，應取1.3。對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算，荷載的分項系數應按有關的結構設計規范的規定采用。3）基本組合的荷載分項系數）基本組合的荷載分項系數4）可變荷載考慮設計使用年限的調整系數）可變荷載考慮設計使用年限的調整系數L應用案例應用案例1-11-1能力訓練項目：荷載效應組合值的計算能力訓練項目：荷載效應組合值的計算1.某簡支梁，計算跨度04lm，承受均布荷載為永久荷載，其標準值為

25、3000/kgN m，跨中承受集中荷載為可變荷載，其標準值為 1000kFN。結構的安全等級為二級。求由可變荷載效應控制和由永久荷載效應控制的梁跨中截面的彎矩設計值。 2.如圖1.3所示為某懸臂外伸梁，跨度 6lABm，伸臂的外挑長度 2aBCm截面尺寸 250500b hmmmm，承受永久荷載標準值 20/kgkN m，可變荷載標準值 10/kqkN m。組合值系數 0.7c試計算：（1）AB跨中的最大彎矩設計值。（2）B支座截面處的最大彎矩設計值。結構的安全等級為二級。圖圖1.3 1.3 結構計算簡圖結構計算簡圖應用案例應用案例1-21-22 2、正常使用極限狀態驗算、正常使用極限狀態驗算

26、 QiKcinkS2 (1) (1)混凝土結構構件應根據其使用功能及外觀要求，按下列規定進行正常混凝土結構構件應根據其使用功能及外觀要求，按下列規定進行正常使用極限狀態驗算：使用極限狀態驗算： 1）對需要控制變形的構件，應進行變形驗算；）對需要控制變形的構件，應進行變形驗算； 2）對不允許出現裂縫的構件，應進行混凝土拉應力驗算；）對不允許出現裂縫的構件，應進行混凝土拉應力驗算； 3）對允許出現裂縫的構件，應進行受力裂縫寬度驗算；）對允許出現裂縫的構件，應進行受力裂縫寬度驗算； 4）對有舒適度要求的樓蓋結構，應進行豎向自振頻率驗算）對有舒適度要求的樓蓋結構，應進行豎向自振頻率驗算。 (2) (2

27、) 正常使用極限狀態設計表達式正常使用極限狀態設計表達式 對于正常使用極限狀態，鋼筋混凝土構件、預應力混凝土構件應分別按對于正常使用極限狀態，鋼筋混凝土構件、預應力混凝土構件應分別按荷荷載的準永久組合并考慮長期作用的影響或標準組合并考慮長期作用的影響載的準永久組合并考慮長期作用的影響或標準組合并考慮長期作用的影響，采，采用下列極限狀態設計表達式進行驗算：用下列極限狀態設計表達式進行驗算：QiKcinkS2 1 1）荷載效應組合）荷載效應組合在計算正常使用極限狀態的荷載組合效應值在計算正常使用極限狀態的荷載組合效應值S S時，須首先確定荷載效應的時，須首先確定荷載效應的標準組合、頻遇組合和準永久

28、組合。標準組合、頻遇組合和準永久組合。QiKcinkS2QiKcinkS2應用案例應用案例1-31-3 2）變形驗算鋼筋混凝土受彎構件的最大撓度應按荷載的準永久組合荷載的準永久組合，預應力混凝土受彎構件的最大撓度應按荷載的標準組合，并均考慮荷載長期作用的影并均考慮荷載長期作用的影響進行計算響進行計算，其計算值不應超過表1-8規定的撓度限值，即表表1-8 1-8 受彎構件的撓度限值受彎構件的撓度限值構件類型構件類型撓度限值撓度限值吊車梁吊車梁手動吊車手動吊車l0/500電動吊車電動吊車l0/600屋蓋、樓蓋屋蓋、樓蓋及樓梯構件及樓梯構件當當l0 7m時時l0/200 (l0/250)當當7m l

29、0 9m時時l0/250 (l0/300)當當l0 9m時時l0/300 (l0/400) 3）裂縫控制驗算結構構件正截面的受力裂縫控制等級分為三級。在直接作用下，結構構件的裂縫控制等級劃分及要求應符合下列規定：表表1-91-9 結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限值（結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限值（mm）環境類別環境類別鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構預應力混凝土結構預應力混凝土結構裂縫控制等級裂縫控制等級裂縫控制等裂縫控制等級級一一三級三級0.30（0.40）三級三級0.20二二a0.200.10二二b二級二級三三a、三、三b一級一級limwlimw表表1-91-9中環境類別按

30、表中環境類別按表1-101-10確定，嚴寒和寒冷的劃分如表確定，嚴寒和寒冷的劃分如表1-111-11所示。所示。 環境類別環境類別條件條件一一室內干燥環境；無侵蝕性靜水浸沒環境室內干燥環境；無侵蝕性靜水浸沒環境二二a a室內潮濕環境；非嚴寒和非寒冷地區的露天環境；室內潮濕環境；非嚴寒和非寒冷地區的露天環境；非嚴寒和非寒冷地區與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境；非嚴寒和非寒冷地區與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境；嚴寒和寒冷地區的冰凍線以下與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境嚴寒和寒冷地區的冰凍線以下與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境b b干濕交替環境；水位頻繁變動環境；嚴寒和寒冷地區的露天環境；

31、干濕交替環境；水位頻繁變動環境；嚴寒和寒冷地區的露天環境；嚴寒和寒冷地區的冰凍線以上與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境嚴寒和寒冷地區的冰凍線以上與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境三三a a嚴寒和寒冷地區冬季水位變動區環境；受除冰鹽影響環境；海風環境嚴寒和寒冷地區冬季水位變動區環境；受除冰鹽影響環境；海風環境三三b b鹽漬土環境；受除冰鹽影響環境；海岸環境鹽漬土環境；受除冰鹽影響環境；海岸環境四四海水環境海水環境五五受人為或自然的侵蝕性物質影響的環境受人為或自然的侵蝕性物質影響的環境表表1-101-10混凝土結構的環境類混凝土結構的環境類別別表表1-11 1-11 嚴寒和寒冷的劃分嚴寒和寒冷的劃

32、分分區名稱分區名稱最冷月平均溫度最冷月平均溫度/ /0 0C C日平均溫度不高于日平均溫度不高于5 50 0C C的天數的天數嚴寒地區嚴寒地區寒冷地區寒冷地區-10-10 0 09090 145145砌體結構極限狀態計算砌體結構極限狀態計算 GB50017-2011砌體結構設計規范采用了以概率論為基礎的極限狀態設計方法，以可靠指標度量結構構件的可靠度，采用分項系數的設計表達式進行設計。 砌體結構除應按承載能力極限狀態設計外，還應滿足正常使用極限狀態的要求。根據砌體結構的特點，砌體結構正常使用極限狀態的要求，一般情況下可由相應的構造措施構造措施保證，只需對砌體結構進行承載力極限狀態驗算即可。砌體

33、結構極限狀態計算砌體結構極限狀態計算 砌體結構按承載能力極限狀態設計時，應按下列公式中最不利組合進行計算：012(1.21.4)( ,.)nGKLQ KLQCiQiKkiSSSR f i01(1.351.4)( ,.)nGKLQiKkiSSRCif砌體結構極限狀態計算砌體結構極限狀態計算 當砌體結構作為一個剛體，需驗算整體穩定性時，如傾覆、滑移、漂浮等，應按下列公式中最不利組合進行驗算：02112(1.21.4)nG KLQ KLQiKG KiSSSS 0211(1.351.4)nG KLQiKG KiSSS Ci式中式中 起有利作用的永久荷載標準值的效應；起有利作用的永久荷載標準值的效應；

34、起不利作用的永久荷載標準值的效應；起不利作用的永久荷載標準值的效應； 鋼結構極限狀態計算鋼結構極限狀態計算 鋼結構設計有兩種設計方法，即容許應力法容許應力法和以概率論為基礎的極限概率論為基礎的極限狀態設計法。狀態設計法。現行鋼結構設計規范除疲勞計算疲勞計算外，均采用以概率論為基礎的極限狀態設計法，用分項系數的設計表達式進行計算。（1）容許應力法是一種傳統的設計方法，為保證結構在一定使用條件下連續、安全、正常地工作，它用一個總的安全系數來考慮實際工作和設計計算的差異，即將鋼材可以使用的最大強度（如屈服強度）除以一個籠統的安全系數，作為結構計算時容許達到的最大應力容許應力，其表達式為： yfk （

35、2 2）以概率論為基礎的極限狀態設計法）以概率論為基礎的極限狀態設計法 鋼結構的安全等級和設計使用年限應符合現行國家標準建筑結構可靠性設計統一標準GB50068和工程結構可靠度性設計統一標準GB50153的規定。一般工業與民用建筑鋼結構的安全等級應取為二級，其他特殊建筑鋼結構的安全等級應根據具體情況另行確定。建筑物中各類結構構件的安全等級，宜與整個結構的安全等級相同。對其中部分結構構件的安全等級可進行調整，但不得低于三級。 鋼結構應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行設計：鋼結構應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行設計： 1）承載能力極限狀態包括：承載能力極限狀態包括：構件或連接的強

36、度破壞、疲勞破壞、脆性斷裂、因過度變形而不適用于繼續承載，結構或構件喪失穩定、結構轉變為機動體系和結構傾覆； 2）正常使用極限狀態包括：正常使用極限狀態包括：影響結構、構件或非結構構件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動，影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括混凝土裂縫）。 按承載能力極限狀態承載能力極限狀態設計鋼結構時，應考慮荷載效應的基本組合荷載效應的基本組合，必要時尚應考慮荷載效應的偶然組合。按正常使用極限狀態正常使用極限狀態設計鋼結構時，應考慮荷載效應的標準組合標準組合，對鋼與混凝土組合梁，尚應考慮準永久組合。 計算結構或構件的強度、穩定性以及連接的強度計算結構或構件的強度、穩定性

37、以及連接的強度時，應采用荷載設計值荷載設計值（荷載標準值乘以荷載分項系數）；計算疲勞和正常使用極限狀態的變形疲勞和正常使用極限狀態的變形時，應采用荷載標準值荷載標準值。 對于直接承受動力荷載直接承受動力荷載的結構：在計算強度和穩定性強度和穩定性時，動力荷載設計值應乘以動力系數乘以動力系數；在計算疲勞和變形疲勞和變形時，動力荷載標準值不乘動力系數不乘動力系數。 設計鋼結構時，荷載的標準值、荷載分項系數、荷載組合系數、動力荷載的動力系數等，應按建筑結構荷載規范的規定采用。 一、耐久性與主要影響因素一、耐久性與主要影響因素 1耐久性耐久性 混凝土結構的耐久性是指在設計使用年限內，在正常維護條件下，必

38、須滿足正常使用的功能要求，而不需進行維修加固。 混凝土結構的耐久性設計主要根據結構的環境類別結構的環境類別和設計使用年限設計使用年限進行，同時還要考慮對混混凝土材料的基本要求凝土材料的基本要求。在我國，采用滿足耐久性規定的方法進行耐久性設計，實質上是針對影響耐久性能的主要因素提出相應的對策。 2影響耐久性能的主要因素影響耐久性能的主要因素 主要有內部和外部兩個方面。 內部因素內部因素 主要有混凝土的強度、密實性、水泥用量、水灰比、氯離子及堿 含量、外加劑用量、保護層厚度等； 外部因素外部因素 主要是環境條件，包括溫度、濕度、CO2含量、侵蝕性介質等出現耐久性能下降的問題，往往是內、外部因素綜合

39、作用的結果。此外，設計不周、施工質量差或使用中維修不當等也會影響耐久性能。課題4 混凝土結構耐久性設計 二、耐久性設計二、耐久性設計 1 1耐久性設計的目的和內容耐久性設計的目的和內容 耐久性設計的目的耐久性設計的目的 要求在規定的設計使用年限內，混凝土結構應能在自然和人為環境的化學和物理作用下，不出現無法接受的承載力減小、使用功能和不能接受的外觀破損等耐久性問題。所出現的問題通過正常的維護即可解決，而不需付出很高的代價。 對臨時性混凝土結構和大體積混凝土的內部可以不考慮耐久性設計。 耐久性設計的內容耐久性設計的內容 混凝土結構應根據結構的使用環境類別和設計使用年限進行設計。耐久性設計包括下列

40、內容： （1）確定結構所處的環境類別；）確定結構所處的環境類別； （2）提出對混凝土材料的耐久性要求；）提出對混凝土材料的耐久性要求； （3）確定構件中鋼筋的混凝土保護層厚度；）確定構件中鋼筋的混凝土保護層厚度； （4）不同環境條件下的耐久性技術措施；）不同環境條件下的耐久性技術措施； （5）提出結構使用階段的檢測與維護要求。）提出結構使用階段的檢測與維護要求。2 2混凝土結構設計使用年限和使用環境類別混凝土結構設計使用年限和使用環境類別 類別 設計使用年限年 示 例l 5 臨時性結構2 25 易于替換的結構構件3 50 普通房屋和構筑物4 100 紀念性建筑和特別重要的建筑結構表表1-12

41、1-12 設計使用年限設計使用年限表表1-91-9中環境類別按表中環境類別按表1-101-10確定，嚴寒和寒冷的劃分如表確定，嚴寒和寒冷的劃分如表1-111-11所示。所示。 環境類別環境類別條件條件一一室內干燥環境；無侵蝕性靜水浸沒環境室內干燥環境；無侵蝕性靜水浸沒環境二二a a室內潮濕環境；非嚴寒和非寒冷地區的露天環境；室內潮濕環境；非嚴寒和非寒冷地區的露天環境；非嚴寒和非寒冷地區與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境；非嚴寒和非寒冷地區與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境；嚴寒和寒冷地區的冰凍線以下與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境嚴寒和寒冷地區的冰凍線以下與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境b

42、 b干濕交替環境；水位頻繁變動環境；嚴寒和寒冷地區的露天環境；干濕交替環境；水位頻繁變動環境；嚴寒和寒冷地區的露天環境；嚴寒和寒冷地區的冰凍線以上與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境嚴寒和寒冷地區的冰凍線以上與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境三三a a嚴寒和寒冷地區冬季水位變動區環境；受除冰鹽影響環境；海風環境嚴寒和寒冷地區冬季水位變動區環境；受除冰鹽影響環境；海風環境三三b b鹽漬土環境；受除冰鹽影響環境；海岸環境鹽漬土環境；受除冰鹽影響環境；海岸環境四四海水環境海水環境五五受人為或自然的侵蝕性物質影響的環境受人為或自然的侵蝕性物質影響的環境表表1-101-10混凝土結構的環境類別混凝土結構的

43、環境類別3 3、保證耐久性的技術措施及構造要求、保證耐久性的技術措施及構造要求 結構設計技術措施結構設計技術措施 （1)未經技術鑒定及設計許可，不能改變結構的使用環境，不得改變結構的用途。 （2)對于結構中使用環境較差的構件，宜設計成可更換或易更換的構件。 （3)宜根據環境類別，規定維護措施及檢查年限；對重要的結構，宜在與使用環境類別相同的適當位置設置供耐久性檢查的專用構件。 （4)對于暴露在侵蝕性環境中的結構構件，其受力鋼筋可采用環氧涂層帶肋鋼筋，預應力筋應有防護措施。在此情況下宜采用高強度等級的混凝土。對混凝土材料的要求對混凝土材料的要求 用于一、二和三類環境中設計使用年限為50年的混凝土

44、結構，應控制最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量以及最大堿含量，符合表1-13的要求。表表1-131-13混凝土結構材料的耐久性基本要求混凝土結構材料的耐久性基本要求環境類別環境類別最大水膠比最大水膠比最低混凝土強最低混凝土強度度最大氯離最大氯離子含量子含量( () )最大堿含量最大堿含量(kg(kgm3)m3)一一0.650.65C20C200.30.3不限制不限制二二a aO O5555C25C250.20.23.03.0二二b b0.500.50（O O5555）C30C30（C25C25）O.15O.15三三a a0.450.45（O O5050）C35C35（C30

45、C30）O.15O.15三三b b0.400.40C40C40O.10O.10 施工要求施工要求 混凝土的耐久性主要取決于它的密實性，除應滿足上述對混凝土材料的要求外，還應高度重視混凝土的施工質量，控制商品混凝土的各個環節，加強對混凝土的養護，防止過早受荷等。 混凝土保護層最小厚度混凝土保護層最小厚度 混凝土保護層最小厚度是從保證鋼筋與混凝土共同工作，滿足對受力鋼筋的有效錨固以及保證耐久性的要求為依據的。 檢測與維護要求檢測與維護要求 （1）建立定期檢測、維修制度； （2）設計中可更換的混凝土構件應按規定更換； （3）構件表面的保護層，應按規定維護或更換； （4）結構出現可見的耐久性缺陷時，應

46、及時進行處理。 砌體結構的耐久性應根據環境類別和設計使用年限進行設計砌體結構的耐久性應根據環境類別和設計使用年限進行設計環境類別環境類別 條條 件件 1 1 正常居住及辦公建筑的內部干燥環境正常居住及辦公建筑的內部干燥環境 2 2 潮濕的室內或室外環境，包括與無侵蝕性土和水接觸的環境潮濕的室內或室外環境，包括與無侵蝕性土和水接觸的環境 3 3 嚴寒和使用化冰鹽的潮濕環境嚴寒和使用化冰鹽的潮濕環境( (室內或室外室內或室外) ) 4 4 與海水直接接觸的環境，或處于濱海地區的鹽飽和的氣體環境與海水直接接觸的環境，或處于濱海地區的鹽飽和的氣體環境 5 5 有化學侵蝕的氣體、液體或固態形式的環境，包

47、括有侵蝕性土有化學侵蝕的氣體、液體或固態形式的環境，包括有侵蝕性土壤的環境壤的環境課題4 砌體結構耐久性規定1.5.1 砌體結構的環境類別的劃分砌體結構的環境類別的劃分1.5.2 1.5.2 砌體結構耐久性規定砌體結構耐久性規定1.1.鋼筋鋼筋當設計使用年限為當設計使用年限為5050年時，砌體中鋼筋的耐久性選擇應符合表年時，砌體中鋼筋的耐久性選擇應符合表1-151-15的規定。的規定。環境類別環境類別鋼筋種類和最低保護要求鋼筋種類和最低保護要求 位于砂漿中的鋼筋位于砂漿中的鋼筋 位于灌孔混凝土中的鋼筋位于灌孔混凝土中的鋼筋 1 1 普通鋼筋普通鋼筋 普通鋼筋普通鋼筋 2 2 重鍍鋅或有等效保護

48、的鋼筋重鍍鋅或有等效保護的鋼筋 當采用混凝土灌孔時，可為普通當采用混凝土灌孔時，可為普通鋼筋；當采用砂漿灌孔時應為重鍍鋼筋；當采用砂漿灌孔時應為重鍍鋅或有等效保護的鋼筋鋅或有等效保護的鋼筋 3 3 不銹鋼或有等效保護的鋼筋不銹鋼或有等效保護的鋼筋 重鍍鋅或有等效保護的鋼筋重鍍鋅或有等效保護的鋼筋 4 4和和5 5 不銹鋼或等效保護的鋼筋不銹鋼或等效保護的鋼筋 不銹鋼或等效保護的鋼筋不銹鋼或等效保護的鋼筋2.2.保護層保護層設計使用年限為50年時，砌體中鋼筋的保護層厚度，應符合下列規定： （1）配筋砌體中鋼筋的最小混凝土保護層應符合表1-16的規定； （2）灰縫中鋼筋外露砂漿保護層的厚度不應小于15mm； （3）所有鋼筋端部均應有與對應鋼筋的環境類別條件相同的保護層厚度； （4）對填實的夾心墻或特別的墻體構造，鋼筋的最小保護層厚度，應符合下列規定： 用于環境類別1時，應取20mm厚砂漿或灌孔混凝土與鋼筋直徑較大者； 用于環境類別2時，應取20mm厚灌孔混凝土與鋼筋直徑較大者； 采用重鍍鋅鋼筋時，應取20mm厚砂漿或灌孔混凝土與鋼筋直徑較大者； 采用不銹