高等钢筋混凝土结构

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1、高等钢筋混凝土结构主讲王吉忠参考书目1.R.Park&T.Pauly,《ReinforcedConcreteStructure》，1975.2.江见鲸等，《高等混凝土结构理论》，中国建筑工业出版社，2007.3.赵国藩，《高等钢筋混凝土结构学》，机械工业出版社，2005.4.周志祥，《高等钢筋混凝土结构》，人民交通出版社，2002.第一章设计方法1.1设计方法的发展容许应力法→极限强度法→极限状态法1.容许应力法（1930年以前）基本假定：（1）弹性假定。应力—应变关系服从虎克定律。（2）平截面假定。变形前的平截面变形后仍保持平面。（3）不考虑混凝土的抗拉作用。（4）钢筋与周围相接触

2、的混凝土的应变相等。设计原则：截面的最大应力达到容许应力时即告失效。要求使用荷载下钢筋和混凝土的应力都不超过相应的容许应力。对混凝土：[]cc对钢筋：[]ss容许应力：材料的容许应力取为它的极限强度或屈服强度的某个(按经验确定的)百分比值。例如，对于弯曲受压，可以取为混凝土园柱体强度的45%。[]f/k0.45fccc缺点：1）由于没有考虑非弹性应变，不能可靠地预测构件的极限强度。2）确切的荷载系数（极限荷载/使用荷载）是未知的，而且因结构而异。3）未考虑徐变影响，设计应力与实际应力差别很大，可能导致不安全因素。优点：1）设计简单。2）使用荷载下，变形、裂缝的容许值

3、容易确定。3）用于计算超静定结构（按线弹性理论考虑）比较方便。2.极限强度法（1930~1970年）设计原则：极限荷载下，构件截面达到极限（最大）强度（即混凝土达到极限（最大）强度，钢筋通常达到屈服强度）而失效。极限荷载：各种使用荷载乘以各自的荷载系数后的总和。荷载系数取值，通常对于静荷载取1.4，对于活荷载取1.7。极限强度：理想强度乘以承载能力降低系数。优点：1）荷载系数的选用更为合理。可以更确切地掌握荷载。如静荷载，可以采用较小的荷载系数；而对于不太有把握的荷载，如活荷载，就采用较大的荷载系数。2）考虑了混凝土应力－应变曲线的非线性、考虑了徐变。3）能更有效地利用高强度钢筋，

4、而且可以使截面高度较小的梁不设受压钢筋也能使用。4）有利于估计出结构的延性，对抗震有利。缺点：1）安全系数的确定仍然依赖经验。2）无法预计结构在使用荷载下的裂缝和挠度。当钢筋应力偏高或布置不当时，裂缝便可能很大。采用按极限强度设计时，一些高度较小的截面强度是可以通过的，而且应力比较高。而挠度便可能通不过、起控制作用。3.极限状态法（1970年以后）综合了容许应力法和极限强度法的优点。将概率论和可靠度理论应用到结构设计中，采用多系数设计表达式，把分项系数与可靠度联系起来，为规范使用值来衡量可靠度提供了可行的实用方法。极限状态法设计思想是：按极限状态进行设计，要求结构超过极限状态的失效

5、概率小于规定值[Pf]。从而使三种情况：1）极限荷载下的强度设计2）使用荷载下的挠度设计3）使用荷载下的裂缝宽度设计都得到较好的满足。国际上把处理可靠度的水平分为三个水准：水准Ⅰ——半概率方法；水准Ⅱ——近似概率法；水准Ⅲ——全概率法。目前世界范围处于水准Ⅱ，我国《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）已经以近似概率法为基础，在《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中又作了一些改进，在国际上处于先进水平。至于水准Ⅲ（全概率法）是完全基于概率论的结构整体优化设计方法，目前在基础数据的统计和可靠性的定量计算方面均不成熟，仍处于研究探索阶段。1.2结构可靠度的基本理论与计算方

6、法1．结构的功能要求结构的可靠性，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。规定的时间：设计使用年限。规定的条件：正常设计，正常施工，正常使用。预定功能：1）安全性：在正常施工和正常使用的条件下，结构应能承受可能出现的各种作用而不发生破坏；在偶然事件发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性。2）适用性：在正常使用时，具有良好的工作性能。3）耐久性：在正常维护下，结构应能在设计使用年限内满足各项功能要求。安全性、适用性和耐久性概括起来称为可靠性。2．结构的极限状态定义：整个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，此特定状态为该功能的极限状态。两

7、类极限状态：（1）承载能力极限状态表现特征：1）整体结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载；3）结构转变为机动体系；4）结构或构件丧失稳定。（2）正常使用极限状态表现特征：1）影响正常使用或外观的变形；2）影响正常使用或耐久性的局部损坏；3）影响正常使用的振动；4）影响正常使用的其他特定状态。3．结构可靠度定义：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。是结构