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1、第三章第三章 结构设计基本原理结构设计基本原理 知识点知识点1、作用：施加在结构上的集中荷载或分布荷载，以及引起结构外加变形或约束变形的原因，如荷载、不均匀沉降、温度变形、收缩变形、地震等。作用的变化和不确定性使其具有随机性。2、作用效应：指结构上的作用引起的效应。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，是作用的函数。由于作用的不确定性，结构参数和统计时间的不确定性，作用效应具有随机性。3、结构抗力：指结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力 Mu、受剪承载力 Vu、容许挠度f、容许裂缝宽度w。结构抗力是材料强度和结构尺寸的函数，由于材料参数、结构参数和计算模式的不确定性，结构抗
2、力具有随机性。4、混凝土结构的功能要求结构设计的目的是要科学的解决结构的可靠与经济之间的矛盾，力求以最经济的造价，以适当的可靠度满足各种预定功能，有安全性，适用性和耐久性三方面的要求。5、结构的可靠性结构能够满足安全性、适用性和耐久性总称为结构是可靠的，结构的可靠性是指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50 年），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能力。6、结构的可靠度指结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。7、结构的安全性是指结构在预定的使用期间内，一般为 50 年，应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、强迫变形（如超静
3、定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）等的作用。在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。在火灾发生时，在规定的时间可保持足够的承载力。8、结构的适用性结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。9、结构的耐久性结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性
4、，降低使用寿命。10、结构的可靠指标结构的可靠指标是度量结构可靠度的一种指标，公式为是：ZZ。11、设计可靠指标设计规范所规定的、作为设计结构或结构构件时所应达到的可靠指标，称为设计可靠指标。12、目标设计可靠指标设计规范所规定的作为结构设计或结构构件设计时所应达到的可靠指标，称为设计可靠指标，它是根据设计要求达到的结构可靠度而定的，所以又称为目标可靠指标。一般根据多年的工程经验和规范要用校准法反演计算确定。13、建筑物安全等级结构设计时，根据房屋的重要性，采用不同的可靠度设计水准，按照破坏后果的严重程度，混凝土结构设计统一标准把建筑物分为三级：（1）破坏后果很严重的重要建筑物为一级；（2）破
5、坏后果严重的一般工业与民用建筑为二级；（3）破坏后果不严重的次要建筑物为三级。14、延性破坏：结构或构件在破坏前有明显变形或其他预兆的破坏类型成为延性破坏。15、脆性破坏：结构或构件在破坏前无明显变形或其他预兆的破坏类型称为脆性破坏。16、分项系数：为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在设计表达式中采用的系数。荷载分项系数是联系设计值与标准值的系数，荷载效应设计值=荷载效应标准值分项系数；材料强度设计值=材料强度标准值/分项系数。17、荷载标准值：是结构在使用期间、在正常情况下可能遇到的具有一定保证率的偏大荷载值。它是荷载的基本代表值。18、荷载设计值：荷载分项系数与荷载标准值的乘积。19、材
6、料强度标准值：材料强度标准值是指由标准试件按标准实验方法经数理统计概率分布规定的分位数确定具有一定保证率的强度值。20、材料强度设计值材料强度设计值是指为了保证结构设计可靠度的设计时所用材料强度值。材料强度设计值=材料强度标准值/分项系数。21、结构的极限状态结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“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（如承载力，变形，裂缝宽度等超过某一限值）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。极限状态实质上
7、是区分结构可靠和失效的界限。分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。22、结构的功能函数结构的功能函数一般列为 Z=R-S，Z 大于零，说明结构的抗力大于作用效应，结构是可靠的，Z 小于零，说明结构抗力不足以抵抗作用效应，结构失效，当 Z=g（R，S）=0 时，结构处于极限状态。这只是最简单的形式，实际上功能函数是一个含有很多变量的复杂函数。23、承载能力极限状态承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏、发生不适用于继续承载的变形或因结构局部破坏而引发的连续倒塌。是结构或结构构件达到允许的最大承载功能的状态。其中结构构件由于塑性变形而使其几何形状发生显著改变，虽未达到最
8、大承载能力，但已丧失其使用功能，故也属于承载能力极限状态。24、正常使用极限状态正常使用极限状态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。正常使用极限状态主要考虑有关结构适用性和耐久性的功能，对财产和生命的威胁较小。25、承载能力极限状态包括：结构或构件达到最大承载力（包括疲劳破坏）；结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移破坏）：结构塑性变形过大而不适于继续使用，如少筋梁破坏:；结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）；结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）；地基丧失承载力而破坏结构因局部破坏发生连续倒塌。26、正常使用极限状态包括：过大的变形、
9、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）；过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；过大的振动（不舒适）。影响正常使用的其他特定状态，如沉降量过大。27、结构的失效概率结构不能够完成预定功能的概率 Pf。28、概率极限状态设计法用概率分析方法按照极限状态定量分析结构的可靠性的设计方法。29、结构上的作用分类结构上的作用按时间的变异可分为三类：（1）永久作用在十几所考虑的时间内永久存在且其量值变化与平均值相比可以忽略不计的作用，或其变化是单调的并能趋于限值的作用。（2）可变作用再设计使用年限内其量值随时间变化，且其变化平均值相比不可忽略的作用。（3）偶然作用再设计使用年限内不一定
10、出现，而以点出现其量值很大且持续时间很短的作用。30、结构的设计状况（1）持久设计状况。在结构使用过程中一定出现，其持续期很长的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。如房屋结构承受家具和正常人员荷载的状况。（2）短暂设计状况。在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续时间很短的状况。如结构施工和维修时承受堆料和施工荷载的状况。（3）偶然设计状况。在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况。如结构遭受火灾、爆炸、撞击等作用状况。（4）地震设计状况。结构使用过程中遭受地震作用时的状况。31、可变荷载的频遇值是指在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率
11、为规定频率的荷载值。即在结构上较频繁出现且量值较大的荷载值，但总小于荷载标准值（如一般住宅、办公楼建筑的楼面均布活荷载频遇值为 0.50.6 的标准值）32、可变荷载的准永久值可变荷载的准永久值是指在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值，即在设计基准期内经常作用的荷载值（接近于永久荷载）。33、承载力极限状态设计表达式承载力极限状态设计表达式的一般公式为 0S R式中S 内力组合设计值;0 结构构件的重要性系数，对一、二、三级分别取 1.1,1.0,0.9;R 结构构件的承载力设计值。内力组合值 S 有两种组合方式：包括基本组合和偶然组合。基本组合使用设计值，恒载分项系数为 1.3，活载分项系数为 1.5。偶然组合使用标准值，既要进行承载力极限状态设计，又要进行偶然事件发生后受损结构整体稳定性的验算。34、正常使用极限状态设计表达式结构或构件在持续荷载作用下，其裂缝和变形会随时间的推移而发展，因此讨论其荷载组合时应考虑短期效应、频遇效应和长期效应的组合。分别考虑荷载的标准组合：即所有荷载作用在结构上的标准组合；主导可变荷载的频遇值组合；还有作用时间超过一定时间的长期荷载的准永久组合。