钢筋混凝土课后答案沈蒲生第三版.docx
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钢筋混凝土课后答案沈蒲生第三版
混凝土结构设计原理第三版复习思考题及整理
中南大学混凝土结构设计基本原理第三版课后思考题答案
0-1:
钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料,它们为什么能结合在一起工作?
答:
其主要原因是:
①混凝土结硬后,能与钢筋牢固的粘结在一起,相互传递内力。
粘结力是两种性质不同的材料能共同工作的基础。
②钢筋的线膨胀系数为1.2×10-5C-1,混凝土的线膨胀系数为1.0×10-5~1.5×10-5C-1,二者的数值相近。
因此,当温度变化时,钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。
第一单元
1-1混凝土结构对钢筋性能有什么要求?
各项要求指标能达到什么目的?
答:
1强度高,强度系指钢筋的屈服强度和极限强度。
采用较高强度的钢筋可以节省钢筋,获得较好的经济效益。
2塑性好,钢筋混凝土结构要求钢筋在断裂前有足够的的变形,能给人以破坏的预兆。
因此,钢筋的塑性应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。
3可焊性好,在很多情况下,钢筋的接长和钢筋的钢筋之间的链接需通过焊接,因此,要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形,保证焊接后的接头性能良好。
4与混凝土的粘结锚固性能好,为了使钢筋的强度能够充分的被利用和保证钢筋与混凝土共同作用,二者之间应有足够的粘结力。
1-2钢筋冷拉和冷拔的抗压、抗拉强度都能提高吗?
为什么?
答:
冷拉能提高抗拉强度却不能提高抗压强度,冷拉是使热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度,然后卸载,在卸载的过程中钢筋产生残余变形,停留一段时间再进行张拉,屈服点会有所提高,从而提高抗拉强度,在冷拉过程中有塑性变化,所以不能提高抗压强度。
冷拨可以同时提高钢筋的抗拉和抗压强度,冷拨是将钢筋用强力拔过比其径小的硬质合金拔丝模,钢筋受到纵向拉力和横向压力作用,内部结构发生变化,截面变小,而长度增加,因此抗拉抗压增强。
1-3①混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件,在(20±3)℃的温度和相对湿度为90%以上的潮湿空气中养护28d,按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度确定的。
②混凝土的轴心抗压强度标准值fck是根据以150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件,在与立方体标准试件相同的养护条件下,按照棱柱体试件试验测得的具有95%保证率的抗压强度确定的。
③混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk是采用直接轴心抗拉试验直接测试或通过圆柱体或立方体的劈裂试验间接测试,测得的具有95%保证率的轴心抗拉强度。
④由于棱柱体标准试件比立方体标准试件的高度大,试验机压板与试件之间的摩擦力对棱柱体试件高度中部的横向变形的约束影响比对立方体试件的小,所以棱柱体试件的抗压强度比立方体的强度值小,故fck低于fcu,k。
⑤轴心抗拉强度标准值ftk与立方体抗压强度标准值fcu,k之间的关系为:
。
⑥轴心抗压强度标准值fck与立方体抗压强度标准值fcu,k之间的关系为:
。
1-4:
影响混凝土的抗压强度的因素有哪些?
答:
实验方法、实验尺寸、混凝土抗压实验室,加载速度对立方体抗压强度也有影响。
1-5简述混凝土在单轴短期加载下的应力~应变关系特点。
答:
一般用标准棱柱体或圆柱体试件测定混凝土受压时的应力应变曲线。
轴心受压混凝土典型的应力应变曲线如图,各个特征阶段的特点如下。
混凝土轴心受压时的应力应变曲线
1)应力σ≤0.3fcsh
当荷载较小时,即σ≤0.3fcsh,曲线近似是直线(图2-3中OA段),A点相当于混凝土的弹性极限。
此阶段中混凝土的变形主要取决于骨料和水泥石的弹性变形。
2)应力0.3fcsh<σ≤0.8fcsh
随着荷载的增加,当应力约为(0.3~0.8)fcsh,曲线明显偏离直线,应变增长比应力快,混凝土表现出越来越明显的弹塑性。
3)应力0.8fcsh<σ≤1.0fcsh
随着荷载进一步增加,当应力约为(0.8~1.0)fcsh,曲线进一步弯曲,应变增长速度进一步加快,表明混凝土的应力增量不大,而塑性变形却相当大。
此阶段中混凝土内部微裂缝虽有所发展,但处于稳定状态,故b点称为临界应力点,相应的应力相当于混凝土的条件屈服强度。
曲线上的峰值应力C点,极限强度fcsh,相应的峰值应变为ε0。
4)超过峰值应力后
超过C点以后,曲线进入下降段,试件的承载力随应变增长逐渐减小,这种现象为应变软化。
1-6“钢筋在混凝土构件内,钢筋和混凝土随时都有粘结力”这一论述正确不?
答:
不正确,因为粘结力是在钢筋和混凝土之间有相对变形的条件下产生的。
1-7.简述混凝土三轴受压强度的概念。
答:
三轴受压试验是侧向等压σ2=σ3=σr的三轴受压,即所谓常规三轴。
试验时先通过液体静压力对混凝土圆柱体施加径向等压应力,然后对试件施加纵向压应力直到破坏。
在这种受力状态下,试件由于侧压限制,其内部裂缝的产生和发展受到阻碍,因此当侧向压力增大时,破坏时的轴向抗压强度相应地增大。
根据试验结果分析,三轴受力时混凝土纵向抗压强度为
fcc′=fc′+βσr
式中:
fcc′——混凝土三轴受压时沿圆柱体纵轴的轴心抗压强度;
fc′——混凝土的单轴圆柱体轴心抗压强度;
β——系数,一般普通混凝土取4;
σr——侧向压应力。
1-8影响混凝土的收缩和徐变的因素有哪些?
答:
混凝土的组成和配合比是影响徐变的内在因素。
养护及使用条件下的温度是影响徐变的环境因素。
混凝土的应力条件是影响徐变的非常重要的因素。
干燥失水是引起收缩的重要因素,所以构件的养护条件、使用环境的温度及影响混凝土水分保持的因素都对收缩有影响,水泥用量越多,水灰比越大,收缩越大,骨料的级配越好,弹性模量越大,收缩越小,构件的体积和表面积比值越大的收缩越小。
1-9混凝土的收缩和徐变有什么区别和联系?
答:
在荷载保持不变的情况下随时间而增长的变形称为徐变,徐变不一定体积减小,混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩。
混凝土的组成和配合比对徐变和收缩的影响是相同的,混凝土的徐变和收缩都会使预应力结构中产生应力。
1-10什么叫混凝土徐变?
混凝土徐变对结构有什么影响?
答:
在不变的应力长期持续作用下,混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。
徐变对钢筋混凝土结构的影响既有有利方面又有不利方面。
有利影响,在某种情况下,徐变有利于防止结构物裂缝形成;有利于结构或构件的内力重分布,减少应力集中现象及减少温度应力等。
不利影响,由于混凝土的徐变使构件变形增大;在预应力混凝土构件中,徐变会导致预应力损失;徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大,故而使受弯构件挠度增加,使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低。
1-11钢筋和混凝土之间的粘结力是怎样产生的?
答:
钢筋和混凝土有相对变形(滑移),就会在钢筋和混凝土交界上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力,这种力为钢筋和混凝土的粘结力。
1-13伸入支座的锚固长度是越长,粘结强度是否就越高?
为什么?
答:
不是,伸入支座的锚固长度有一个极限值。
在这个极限值内,锚固的长度越长,粘结的强度越高,超过了这个极限,锚固长度增大,粘结强度也不会变大。
钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的?
答:
试验表明,钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力,由四部分组成:
(1)化学胶结力:
混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力,来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化,取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度。
当钢筋受力后变形,发生局部滑移后,粘着力就丧失了。
(2)摩擦力:
混凝土收缩后,将钢筋紧紧地握裹住而产生的力,当钢筋和混凝土产生相对滑移时,在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。
它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。
钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙,则摩擦力越大。
(3)机械咬合力:
钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力,即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力,取决于混凝土的抗剪强度。
变形钢筋的横肋会产生这种咬合力,它的咬合作用往往很大,是变形钢筋粘结力的主要来源,是锚固作用的主要成份。
(4)钢筋端部的锚固力:
一般是用在钢筋端部弯钩、弯折,在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。
各种粘结力中,化学胶结力较小;光面钢筋以摩擦力为主;变形钢筋以机械咬合力为主。
第1章绪论
思考题
1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是:
受拉钢筋屈服,受压区混凝土被压碎,破坏前变形较大,有明显预兆,属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中,利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱,钢筋的抗拉能力很强的特点,用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力,钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力,即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载,直到受拉钢筋达到屈服强度以后,荷载再略有增加,受压区混凝土被压碎,梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力,且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近,当温度变化时,不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结,从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
1.2钢筋混凝土结构的优点有:
1)经济性好,材料性能得到合理利用;2)可模性好;3)耐久性和耐火性好,维护费用低;4)整体性好,且通过合适的配筋,可获得较好的延性;5)刚度大,阻尼大;6)就地取材。
缺点有:
1)自重大;2)抗裂性差;3)承载力有限;4)施工复杂;5)加固困难。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能
2.2混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值确定的。
我国新《规范》规定的混凝土强度等级有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80,共14个等级。
2.3根据约束原理,要提高混凝土的抗压强度,就要对混凝土的横向变形加以约束,从而限制混凝土内部微裂缝的发展。
因此,工程上通常采用沿方形钢筋混凝土短柱高度方向环向设置密排矩形箍筋的方法来约束混凝土,然后沿柱四周支模板,浇筑混凝土保护层,以此改善钢筋混凝土短柱的受力性能,达到提高混凝土的抗压强度和延性的目的。
2.4单向受力状态下,混凝土的强度与水泥强度等级、水灰比有很大关系,骨料的性质、混凝土的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件及混凝土的龄期也不同程度地影响混凝土的强度。
混凝土轴心受压应力—应变曲线包括上升段和下降段两个部分。
上升段可分为三段,从加载至比例极限点A为第1阶段,此时,混凝土的变形主要是弹性变形,应力—应变关系接近直线;超过A点进入第2阶段,至临界点B,此阶段为混凝土裂缝稳定扩展阶段;此后直至峰点C为第3阶段,此阶段为裂缝快速发展的不稳定阶段,峰点C相应的峰值应力通常作为混凝土棱柱体的抗压强度fc,相应的峰值应变一般在0.0015~0.0025之间波动,通常取0.002。
下降段亦可分为三段,在峰点C以后,裂缝迅速发展,内部结构的整体受到愈来愈严重的破坏,应力—应变曲线向下弯曲,直到凹向发生改变,曲线出现拐点D;超过“拐点”,随着变形的增加,曲线逐渐凸向应变轴方向发展,此段曲线中曲率最大的一点称为收敛点E;从“收敛点”开始以后直至F点的曲线称为收敛段,这时贯通的主裂缝已很宽,混凝土最终被破坏。
常用的表示混凝土单轴向受压应力—应变曲线的数学模型有两种,第一种为美国E.Hognestad建议的模型:
上升段为二次抛物线,下降段为斜直线;第二种为德国Rusch建议的模型:
上升段采用二次抛物线,下降段采用水平直线。
2.5连接混凝土受压应力—应变曲线的原点至曲线任一点处割线的斜率,即为混凝土的变形模量。
在混凝土受压应力—应变曲线的原点作一切线,其斜率即为混凝土的弹性模量。
2.6混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为疲劳破坏。
当混凝土试件的加载应力小于混凝土疲劳强度时,其加载卸载应力—应变曲线形成一个环形,在多次加载卸载作用下,应力—应变环越来越密合,经过多次重复,这个曲线就密合成一条直线。
当混凝土试件的加载应力大于混凝土疲劳强度时,混凝土应力—应变曲线开始凸向应力轴,在重复荷载过程中逐渐变成直线,再经过多次重复加卸载后,其应力—应变曲线由凸向应力轴而逐渐凸向应变轴,以致加卸载不能形成封闭环,且应力—应变曲线倾角不断减小。
2.7结构或材料承受的荷载或应力不变,而应变或变形随时间增长的现象称为徐变。
徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响,它会使构件的变形增加,在钢筋混凝土截面中引起应力重分布的现象,在预应力混凝土结构中会造成预应力损失。
影响混凝土徐变的主要因素有:
1)时间参数;2)混凝土的应力大小;3)加载时混凝土的龄期;4)混凝土的组成成分;5)混凝土的制作方法及养护条件;6)构件的形状及尺寸;7)钢筋的存在等。
减少徐变的方法有:
1)减小混凝土的水泥用量和水灰比;2)采用较坚硬的骨料;3)养护时尽量保持高温高湿,使水泥水化作用充分;4)受到荷载作用后所处的环境尽量温度低、湿度高。
2.8当养护不好以及混凝土构件的四周受约束从而阻止混凝土收缩时,会使混凝土构件表面出现收缩裂缝;当混凝土构件处于完全自由状态时,它产生的收缩只会引起构件的缩短而不会产生裂缝。
影响混凝土收缩的主要因素有:
1)水泥的品种;2)水泥的用量;3)骨料的性质;4)养护条件;5)混凝土制作方法;6)使用环境;7)构件的体积与表面积的比值。
减少收缩的方法有:
1)采用低强度水泥;2)控制水泥用量和水灰比;3)采用较坚硬的骨料;4)在混凝土结硬过程中及使用环境下尽量保持高温高湿;5)浇筑混凝土时尽量保证混凝土浇捣密实;6)增大构件体表比。
2.9软钢的应力—应变曲线有明显的屈服点和流幅,而硬钢则没有。
对于软钢,取屈服下限作为钢筋的屈服强度;对于硬钢,取极限抗拉强度σb的85%作为条件屈服点,取条件屈服点作为钢筋的屈服强度。
热轧钢筋按强度可分为HPB235级(Ⅰ级,符号)、HRB335级(Ⅱ级,符号)、HRB400级(Ⅲ级,符号)和RRB400级(余热处理Ⅲ级,符号R)四种类型。
常用的钢筋应力—应变曲线的数学模型有以下三种:
1)描述完全弹塑性的双直线模型;2)描述完全弹塑性加硬化的三折线模型;3)描述弹塑性的双斜线模型。
2.10钢筋主要有热轧钢筋、高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋等多种形式。
钢筋冷加工的方法有冷拉和冷拔。
冷拉可提高钢筋的抗拉强度,但冷拉后钢筋的塑性有所降低。
冷拔可同时提高钢筋的抗拉及抗压强度,但塑性降低很多。
2.12钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生剪应力,通常把这种剪应力称为钢筋和混凝土之间的粘结力。
影响钢筋与混凝土粘结强度的主要因素有:
混凝土强度、保护层厚度及钢筋净间距、横向配筋及侧向压应力、钢筋表面形状以及浇筑混凝土时钢筋的位置等。
保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力的构造措施有:
1)对不同等级的混凝土和钢筋,要保证最小搭接长度和锚固长度;2)为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结,必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求;3)在钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋;4)为了保证足够的粘结在钢筋端部应设置弯钩。
此外,对高度较大的混凝土构件应分层浇注或二次浇捣,另外,对于锈蚀钢筋,一般除重锈钢筋外,可不必除锈。
第二单元
2-1什么是结构上的作用?
荷载属于哪种作用?
作用效应与荷载效应有什么区别?
答:
结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力,以及引起结构外加变形或约束变形的各种因素,荷载属于直接作用,直接作用或间接作用在结构上,由此在结构内产生内力和变形,成为作用效应
2-2什么是结构抗力?
影响结构抗力的主要因素有哪些?
答:
结构抗力是指整个结构成结构件承受作用效应的能力,影响结构抗力的
主要因素有材料性能(强度,变形模量等),Mɑ参数和计算模式的精确性。
2-3什么是材料强度标准值和材料强度设计值?
从概率的意义来看他们是如何取值的?
答:
钢筋和混凝土的强度标注值是钢筋混凝土结构的极限状态,设计时采用的材料强度基本代表值,材料强度设计值是材料强度的标准值除以材料性能各项系数的值ƒk=μƒ-ασƒ
2-4什么是结构的极限状态?
极限状态分为几类?
各有什么标志和限值?
答:
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就无法满足设计规定的某一功能要求,次特定状态称为改功能的极限状态。
分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。
当结构成构件出现下列状态之一时,应认为超过了承载能力的极限状态:
1)结构构件或连接固所受的应力超过材料强度而破坏,或固过度变形而不适于继续承载
2)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡
3)结构转变为机动体系
4)结构成表构件丧失稳定
5)地基丧失承载能力而破坏
当结构成构件出现下列状态之一时,应认为超过了正常使用极限状态:
1)影响正常使用或外观变形
2)影响正常使用的耐久性的局部损失
3)影响正常使用的震动
4)相对沉降量过大等影响正常使用的其他特定状态
2-5说明承载能力极限状态,设计表达式中各符号意义,并分析该表达式是如何保证结构可靠度的。
答:
Υ0S<=R
R=R(fC,fs,ak)=R(fck/rc*fsk/rs*ak)
Υ0→结构重要性系数
S→承载能力极限状态的荷载效应组合设计值
R→结构构件的承载力设计值
R()→结构构件的承载力函数
fC,fs→混凝土,钢筋的强度设计值
fck,fsk→混凝土,钢筋的强度标准值
rc,rs→混凝土,钢筋的强度材料分项系数
ak→Mɑ参数标准值
2.7什么是失效概率?
设么是可靠指标?
二者有何联系?
Z=R-S<0(即构件失效)出现的概率即为失效概率pf,可靠概率ps=1-pf,目标可靠指标就是使结构在按承载能力极限状态设计时其完成预定功能的概率不低于某一允许的水平时的可靠指标。
可靠指标β与失效概率pf之间有一一对应的关系,它们都可以用来衡量结构可靠度。
可靠指标β可按公式β=μz/σz=(μR-μS)/确定。
我国“规范”采用的概率极限状态设计法是一种近似方法,因为其中用到的概率统计特征值只有平均值和均方差,并非实际的概率分布,并且在分离导出分项系数时还作了一些假定,运算中采用了一些近似的处理方法,因而计算结果是近似的,所以只能称为近似概率设计法。
安全等级:
表示房屋的重要性程度
设计状况:
以不同的设计要求,区别对待结构在建造和使用过程中所承受的作用和所处环境,作为结构设计选定体系、设计值、设计方法、可靠度水准要求等的依据
设计基准期:
设计基准期,是为确定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数,它不等同于设计使用年限。
设计使用年限:
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
目标可靠指标:
经过对构件的分析并考虑材料性能等因素,我国对一般结构所规定的、作为设计依据的可靠指标,称为目标可靠指标[β]
3.1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称为结构的可靠性。
它包含安全性、适用性、耐久性三个功能要求。
结构超过承载能力极限状态后就不能满足安全性的要求;结构超过正常使用极限状态后就不能保证适用性和耐久性的功能要求。
建筑结构安全等级是根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否来划分的。
3.2所有能使结构产生内力或变形的原因统称为作用,荷载则为“作用”中的一种,属于直接作用,其特点是以力的形式出现的。
影响结构可靠性的因素有:
1)设计使用年限;2)设计、施工、使用及维护的条件;3)完成预定功能的能力。
结构构件的抗力与构件的几何尺寸、配筋情况、混凝土和钢筋的强度等级等因素有关。
由于材料强度的离散性、构件截面尺寸的施工误差及简化计算时由于近似处理某些系数的误差,使得结构构件的抗力具有不确定的性质,所以抗力是一个随机变量。
3.3整个结构或构件的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求,这个特定状态称为该功能的极限状态。
结构的极限状态可分为两类,一类是承载能力极限状态,即结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态。
另一类是正常使用极限状态,即结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限值的状态。
3.4建筑结构应该满足安全性、适用性和耐久性的功能要求。
结构的设计工作寿命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,它可按《建筑结构可靠度设计统一标准》确定,业主可提出要求,经主管部门批准,也可按业主的要求确定。
结构超过其设计工作寿命并不意味着不能再使用,只是其完成预定功能的能力越来越差了。
3.5正态分布概率密度曲线主要有平均值μ和标准差σ两个数字特征。
μ越大,表示曲线离纵轴越远;σ越大,表示数据越分散,曲线扁而平;反之,则数据越集中,曲线高而窄。
正态分布概率密度曲线的主要特点是曲线呈钟形,并以x=μ为对称轴呈对称分布,峰点横座标为平均值μ,峰点两侧μ±σ处各有一个反弯点,且曲线以x轴为渐近线。
3.6P(x>x0)=1-P(x≤x0)=1-。
3.7保证结构可靠的概率称为保证率,如95%、97.73%。
结构的可靠度就是结构可靠性的概率度量。
结构的可靠指标β=μz/σz,它和失效概率一样可作为衡量结构可靠度的一个指标。
我国《建筑结构设计统一标准》定义结构可靠度是结构在设计工作寿命内,在正常条件下,完成预定功能的概率。
3.8设R表示结构构件抗力,S表示荷载效应,Z=R-S就是结构的功能函数。
整个结构或构件的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求,这个特定状态就是该功能的极限状态。
Z>0表示结构处于可靠状态;Z<0表示结构处于失效(破坏)状态;Z=0表示结构达到极限状态。
3.9Z=R-S<0(即构件失效)出现的概率即为失效概率pf,可靠概率ps=1-pf,目标可靠指标就是使结构在按承载能力极限状态设计时其完成预定功能的概率不低于某一允许的水平时的可靠指标。
可靠指标β与失效概率pf之间有一一对应的关系,它们都可以用来衡量结构可靠度。
可靠指标β可按公式β=μz/σz=(μR-μS)/确定。
我国“规范”采用的概率极限状态设计法是一种近似方法,因为其中用到的概率统计特征值只有平均值和均方差,并非实际的概率分布,并且在分离导出分项系数时还作了一些假定,运算中采用了一些近似的处理方法,因而计算结果是近似的,所以只能称为近似概率设计法。
3.10我国“规范”承载力极限状态设计表达式如下:
1)对由可变荷载效应控制的组合,其表达式一般形式为:
2)对由永久荷载效应控制的组合,其表达式一般形式为:
式中,——结构构件的重要性系数,与安全等级对应,对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件不应小于1.1;对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件不应小于1.0;对安全等级为三级或设计使用年限为5年及以下的结构构件不应小于0.9;在抗震设计中,不考虑结构构件的重要性系数;
Gk——永久荷载标准值;
Q1k——最大的一个可变荷载的标准值;
Qik——其余可变荷载的标准值;
、、——永久荷载、可变荷载的分项系数,当永久荷载效应对结构不利时,对由可变荷载效应控制的组合一般取1.2;对由永久荷载效应控制的组合一般取1.35,当永久荷载效应对结构有利时,取=1.0;可变荷载的分项系数、一般取1.4;
CG、CQ1、CQi——分别为永久荷载、第一种可变荷载、其他可变荷载的荷载效应系数,即由荷载求出荷载效应(如荷载引出的弯矩、剪力、轴力和变形等)须乘的系数;
——可变荷载组合值系数。
不等式右侧为结构承载力,用承载力函数R(…)表示,表明其为混凝土和钢筋强度标准值(fCk、fSk)、分项系数(、)、几何尺寸标准值