工程结构(一)完整教学课件

工程结构（一）课程基本信息课程名称：工程结构(一)课程性质：必修考试形式：考试学分：2.5学时：45(2-16周)专业：工程管理（本科）本课程的主要功能本课程是工程管理专业的主干基础课，其功能：一、为后续建筑 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 、施工项目管理等课程奠定基础；二、为将来的工作奠定结构方面的知识和能力，如分析和处理实际施工过程中遇到的一般结构问题的能力、识读建筑结构施工图的能力等。2013年用教材混凝土结构基本原理本课程主要内容1概论(2学时）2钢筋和混凝土材料的基本性能(3学时)3结构设计基本原理(5学时)4受弯构件正截面的性能与设计(8学时)5受压构件正截面的性能与设计(9学时)6受拉构件正截面的性能与设计(3学时)7构件斜截面受剪性能与设计(5学时)8受扭构件扭曲截面性能与设计(4学时)9正常使用极限状态验算及耐久性设计(6学时)10预应力混凝土构件的性能与设计(0学时)合计45学时参考书 东南大学，天津大学，同济大学合编.混凝土结构（上）：混凝土结构设计原理.北京：中国建筑工业出版社，2012年1月.中华人民共和国国家标准.《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》.北京：中国建筑工业出版社，2012年5月.中华人民共和国国家标准.《混凝土结构设计规范（GB50010-2010）》.北京：中国建筑工业出版社，2011年5月.混凝土结构《混凝土结构设计原理》《混凝土结构设计》钢结构《钢结构设计原理》《钢结构设计》砌体结构《砌体结构》（包括原理和设计）钢-混凝土组合结构《组合结构设计原理》土木工程结构1概论本章主要内容： 混凝土结构的基本概念和特点混凝土结构的应用和发展本课程的主要特点和学习方法混凝土结构的定义及类型 以混凝土为主要材料制成的结构，并可以根据需要配置钢筋、预应力钢筋、钢骨、钢管等。 混凝土结构的主要类型1.1混凝土结构的基本概念和特点 素混凝土结构素混凝土基础1.1混凝土结构的基本概念和特点 钢筋混凝土结构钢筋混凝土梁1.1混凝土结构的基本概念和特点 预应力混凝土结构1.1混凝土结构的基本概念和特点预应力：在构件承受荷载之前，通过张拉钢筋等方法预先对结构施加压力，从而人为地造成一种与荷载作用下的应力状态相反的应力，借以抵消结构在使用时的一部分拉应力。 钢管混凝土结构1.1混凝土结构的基本概念和特点 钢骨（型钢）混凝土结构1.1混凝土结构的基本概念和特点 FRP(FiberReinforcedPolymer)混凝土结构1.1混凝土结构的基本概念和特点 钢－混凝土组合结构组合楼板1.1混凝土结构的基本概念和特点2.为什么会有混凝土结构？ 素混凝土梁的破坏特征断裂，承载力很低，脆性破坏 RC混凝土梁的破坏特征受拉钢筋先屈服，受压区混凝土最后被压坏，承载力较高，延性破坏1.1混凝土结构的基本概念和特点 素混凝土柱的破坏特征承载力和变形能力均较低，脆性破坏 RC混凝土柱的破坏特征承载力和变形能力均较高，延性破坏重要概念：优良结构应满足两个条件，承载力高，变形能力好（延性好）1.1混凝土结构的基本概念和特点 钢筋与混凝土两种材料共同工作的基础◇钢筋与混凝土之间存在着粘结力，使两者能协调变形，共同工作。粘结力是这两种不同性质的材料能够共同工作的基础。 ◇钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数很接近。钢材料为1.2×10-5，混凝土为（1.0~1.5）×10-5。避免两者间的粘结力遭到破坏。 ◇混凝土对钢筋起到了保护和固定作用，使钢筋不容易发生锈蚀和直接遭受火烧，提高了结构的耐久性和耐火性。1.1混凝土结构的基本概念和特点 混凝土结构的优点 就地取材 耐久性 耐火性 整体性 可模性 节约钢材 混凝土结构的缺点及改进 自重大：轻质高强混凝土 抗裂性差：预应力混凝土 需用模板：钢模板，预制构件（工业化） 施工复杂：预制装配式结构1.1混凝土结构的基本概念和特点 1824年，英国泥瓦匠JosephAspdin发明硅酸盐水泥 1848年，法国人朗波J.J.Lambot制造了第一只钢筋混凝土小船 1871~1875年，在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋 早期阶段（1850-1920）1.2混凝土结构的应用及发展 第二阶段（1920-1950） 预应力混凝土的应用 第三阶段（1950-1980） 高强材料的应用，先进施工方法的应用 第四阶段（1980-） 新结构体系在高层建筑中的应用 近代混凝土力学--混凝土结构非线性分析 以概率理论为基础的极限状态设计方法应用范围：建筑工程，桥梁工程，隧道与地下工程，水利工程，特种结构，高耸结构，1.2混凝土结构的应用及发展 混凝土结构1.2混凝土结构的应用及发展(1)迪拜塔(阿联酋迪拜)，高度818米钢筋混凝土筒中筒结构 混凝土结构1.2混凝土结构的应用及发展(2)上海中心，高度632米巨型框架-核心筒-伸臂桁架结构体系钢-混凝土组合结构主体结构580米。上海中心大厦的旋转、不对称的外部立面可使风载降低24%，减少大楼结构的风力负荷。 混凝土结构1.2混凝土结构的应用及发展(3)台北101大厦(中国台北)，2003年完工，508米六库怒江桥是当时国内跨度最大的预应力混凝土连续梁桥。 混凝土桥梁结构1.2混凝土结构的应用及发展 高性能混凝土(HighPerformanceConcrete)高强度、高耐久性、高流动性、高抗渗性 纤维增强混凝土（FibreReinforcedConcrete）在普通混凝土中掺入适当的各种纤维材料而形成,其抗拉、抗剪、抗折强度和抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗震和抗爆等性能均有较大提高.纤维材料有钢纤维、合成纤维、玻璃纤维和碳纤维等,碳纤维具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，已广泛用于建筑、桥梁结构的加固补强以及机场飞机跑道工程等。1.2混凝土结构的应用及发展 活性粉未混凝土（ReactivePowderConcrete,RPC）由骨料（级配良好的石英砂）、水泥、硅粉、高效减水剂以及一定量的纤维（如钢纤维等）等组成,是一种超高强度、超高韧性和高耐久性的超高性能混凝土,比普通混凝土和现有的高性能混凝土有质的飞跃。■工程化纤维增强水泥基复合材料（EngineeredCementitiousComposites，ECC）ECC具有类似于金属材料的拉伸强化现象，其极限拉应变可达到5~6%，与钢材的塑性变形能力几乎相近，是具有像金属一样变形的混凝土材料。ECC的抗压强度类似于混凝土，抗压弹性模量较低，但受压变形能力比普通混凝土大很多；其耐火性和耐久性也超过普通混凝土。1.2混凝土结构的应用及发展 混凝土结构设计步骤结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 （构件选型、结构布置等）↓↓计算简图，荷载计算，内力和变形分析↓↓构件截面承载力计算，变形和裂缝宽度控制↓↓构造措施■本课程内容—分两部分—《混凝土结构设计原理》■后继课程《混凝土结构设计》1.3课程特点与学习方法★应注意钢筋与混凝土两种材料自身的特点材料力学公式不能直接计算混凝土构件的承载力和变形；★计算方法是建立在理论研究与试验研究基础之上根据构件受力性能试验，研究其破坏机理和受力性能，建立物理和数学模型，并根据试验数据拟合出半理论半经验公式。学习时一定要深刻理解构件的破坏机理和受力性能，特别要注意构件计算方法的适用条件。1.3课程特点与学习方法1.3课程特点与学习方法★构件与结构设计是一个综合性问题除了进行构件承载力和变形计算外，还需构件的截面形式、材料选用及配筋构造等。 ★两种材料在强度和数量上存在一个合理的配比范围。 如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭配超过了这个范围，就会引起构件受力性能的改变，从而引起构件截面设计方法的改变，这是学习时必须注意的一个方面。★课程的实践性强，应注意对规范的理解和运用1.3课程特点与学习方法本章小结★混凝土结构充分发挥了钢筋和混凝土两种材料各自的优点。在混凝土中配置适量的钢筋后，可使构件的承载力大大提高，构件的受力性能也得到显著改善。 ★钢筋和混凝土共同工作的三个条件 钢筋与混凝土之间存在粘结力； 两种材料的温度线膨胀系数很接近； 混凝土对钢筋起保护作用。 ★混凝土结构优点，也存在一些缺点。本章小结 钢筋的材料性能 混凝土的材料性能 钢筋与混凝土的粘结2钢筋和混凝土材料的基本性能本章主要内容：2钢筋和混凝土材料的基本性能★材料性能（物理力学性能）钢筋的强度、变形性能混凝土的强度、变形性能钢筋与混凝土之间的粘结-滑移性能★重点混凝土的强度、变形性能★本章在本课程中的作用后续各章的基础 钢筋的成分、级别和种类 钢筋的强度和变形性能（重点） 混凝土结构对钢筋性能的要求2.1钢筋的基本性能主要成分：铁其他成分：碳、锰、硅、磷、硫等碳素钢：低碳钢（含碳量＜0.25%）；中碳钢（0.25%~0.6%）高碳钢（0.6%~1.4%）。含碳量高，强度高，延性差锰、硅、钛、钒：可提高钢材强度，保持一定的塑性2.1.1钢筋的分类 混凝土结构中的钢筋2.1.1钢筋的分类 钢筋的工程符号要记！（重要)普通钢筋一般为软钢；预应力筋一般为硬钢。 热轧钢筋的符号说明2.1.1钢筋的分类 热轧钢筋的外形2.1.1钢筋的分类 钢筋的应力－应变曲线（有明显流幅的钢筋,软钢）屈服下限 钢筋的两个强度指标:屈服强度和极限强度 屈服强度作为钢筋设计强度取值依据2.1.2钢筋的强度和变形 钢筋的应力－应变曲线（无明显流幅的钢筋,硬钢）条件屈服强度：取残余应变为0.2%所对应的应力2.1.2钢筋的强度和变形 钢筋的塑性性能2.1.2钢筋的强度和变形（1）延伸率：（2）冷弯性能：延伸率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。弯心直径越小，弯过的角度越大，冷弯性能越好，钢筋的塑性性能越好。最大力下的总伸长率普通钢筋及预应力筋在最大力下的总伸长率δgt应不小于附 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 5的规定的数值。2.1.2钢筋的强度和变形L0至少为100mm。2.1.2钢筋的强度和变形2.1.2钢筋的强度和变形钢筋的松弛：钢筋在多次重复荷载作用下发生脆性突然断裂的现象，主要影响因素是钢筋的疲劳应力幅。钢筋受力后在保持长度不变的情况下，应力随时间的增长而逐渐降低的现象。钢筋的疲劳：★软钢与硬钢的区别软钢：有明显的屈服平台、屈服强度，极限强度硬钢：只有极限强度，人为规定“条件屈服强度”★设计取值依据屈服强度（软钢）、条件屈服强度（硬钢）★钢筋的屈强比=屈服强度/极限强度≤0.8★钢筋的延性（ductility）钢筋在强度无显著降低情况下抵抗变形的能力（屈服后的变形能力）.软刚延性好，硬钢延性较差。★弹性模量：弹性极限以下应力-应变曲线的斜率2.1.2钢筋的强度和变形 冷拉 冷拉是在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过屈服强度即强化阶段中的某一应力值，然后卸载至零。2.1.3钢筋的冷加工2.1.3钢筋的冷加工 钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶。经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台阶，这种现象称为冷拉时效硬化。冷拉钢筋仅能提高钢筋的抗拉屈服强度，抗压屈服强度将降低，冷拉钢筋不宜作为受压钢筋。焊接高温作用下，冷拉钢筋的冷拉强化效应完全丧失，故钢筋应先焊接再冷拉。 冷拔 冷拔一般是将小直径的热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具。 可同时提高抗拉和抗压强度。 冷加工目的是节约钢材和扩大钢筋的应用范围。 《混凝土规范》不提倡冷拉钢筋，已取消冷拔钢筋.2.1.3钢筋的冷加工 适当的屈强比≤0.8 足够的塑性HPB300：最大力下总伸长率不小于10.0%；HRB400~HRB500:不小于7.5%预应力筋：不小于3.5% 可焊性 与混凝土具有良好的粘结 耐久性 耐火性2.1.4钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求★简单受力状态下混凝土的强度立方体抗压强度(uniaxialcompressivecubestrength)轴心抗压强度(uniaxialcompressivestrength)轴心抗拉强度(uniaxialtensilestrength) ★复杂受力状态下混凝土的强度 双轴受力强度 三轴受力强度 剪压及剪拉强度2.2混凝土的基本性能—混凝土的强度 混凝土立方体抗压强度试验方法边长为150mm的标准立方体试块、在标准条件下养护28d或设计规定龄期后，以标准试验方法测得的破坏时的平均压应力为混凝土的立方体抗压强度。注：对掺加粉煤灰等时，试验龄期可适当延长，如60、90天等。立方体抗压强度标准值fcu,k按上述规定所测得的具有95%保证率的抗压强度称为混凝土的立方体抗压强度标准值。 混凝土强度等级《混凝土规范》规定：混凝土强度等级按立方体抗压强度标准值确定2.2.1混凝土的强度混凝土强度等级的分级按fcu,k划分为14级，即C15~C80，级差5MPa。符号C35C：立方体(Cube)35：立方体抗压强度标准值，单位N/mm2 当≤C50时，普通混凝土（normal-strengthconcrete） 当＞C50时，高强混凝土（high-strengthconcrete） fcu,k是混凝土各种强度指标的基本代表值2.2.1混凝土的强度 简单受力状态下混凝土的强度立方体抗压强度 混凝土受压破坏机理 骨料之间的微裂缝是内因 纵向受压破坏是横向拉裂造成的。2.2.1混凝土的强度* 影响因素分析材料组成：最主要因素，在材料组成一定时，还有下列因素 加载速度：加载速度快，微裂缝不能充分扩展，强度高 试验条件：试件上、下表面不涂油，横向变形受到约束，强度高 试件尺寸：尺寸大，内部缺陷相对较多，端部摩擦力影响相对较小，强度低 龄期：龄期长，试件强度高 2.2.1混凝土的强度轴心（棱柱体）抗压强度fc 采用棱柱体试件，能够反映混凝土的实际工作状态。 我国取150×150×300mm为标准试件，按与立方体试验相同的规定所得的平均应力值，为fc。 棱柱体高度取值的原因： 摆脱端部摩擦力的影响 试件不致失稳 立方体抗压强度与轴心抗压强度之间的关系2.2.1混凝土的强度* 棱柱体试件尺寸试件强度不受端部摩擦力和附加偏心距的影响。中间处于均匀受压状态。确定方法：对比试验2.2.1混凝土的强度 轴心抗压强度试验值 修正值 :棱柱体强度与立方体强度之比值，C50及以下取=0.76，对C80取=0.82，中间按线性规律变化取值； 为混凝土考虑脆性的折减系数，对C40取=1.00，对C80取=0.87，中间按线性规律变化取值； 0.88:考虑结构中混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异而采取的修正系数。2.2.1混凝土的强度 轴心抗拉强度ft 混凝土的抗拉强度远低于抗压强度 对于普通混凝土，抗拉强度约1/17-1/8的抗压强度 对于高强混凝土，抗拉强度约1/24-1/20的抗压强度 轴心抗拉强度的试验方法 直接受拉试验 劈裂试验 弯折试验2.2.1混凝土的强度* 轴心抗拉强度试验 直接受拉试验 直接受拉试验的缺点:容易引起偏拉破坏2.2.1混凝土的强度* 弯折试验 轴心抗拉强度试验 劈裂试验2.2.1混凝土的强度* 轴心抗拉强度试验 圆柱体劈裂试验2.2.1混凝土的强度 轴心抗拉强度与立方体抗压强度平均值之间的关系2.2.1混凝土的强度 复杂受力状态下混凝土的强度双轴应力状态 研究文献来源:H.Kupfer,H.K.Hilsdorf,H.Rusch,Behaviourofconcreteunderbiaxialstresses,ACIJ.66(1969)656-666. 研究方法方形板试件施加法向应力σ1施加法向应力σ2板处于平面应力状态2.2.1混凝土的强度* 复杂受力状态下混凝土的强度双轴应力状态双等拉双等压 双向受拉的破坏强度接近于单轴抗拉强度。 双向受压的破坏强度高于单轴抗压强度。 一拉一压的破坏强度低于相应的单轴受力强度。 双轴受压的强度最大值不是发生在双轴等压的情况下,而是发生在σ1/σ2≈0.5时。2.2.1混凝土的强度* 复杂受力状态下混凝土的强度三轴受压状态 侧向等压（常规三轴）的情况通过液体静压力对圆柱体试件施压 当侧向压力较高时,上式不再为线性关系,可采用蔡绍怀经验公式 当侧向压力较低时,对于普通混凝土2.2.1混凝土的强度* 复杂受力状态下混凝土的强度剪压或剪拉复合应力状态 试验结果 试验结论 随着拉应力的增加，混凝土抗剪强度降低； 随着压应力的增加，抗剪强度先增大、后减小； 达到轴心抗压强度时，抗剪强度为零；2.2.1混凝土的强度* 混凝土的变形★受力变形一次短期加载下的变形(重点)荷载长期作用下的变形（徐变）：重复荷载作用下的变形（疲劳性能）： ★体积变形 收缩变形：在结硬时体积缩小，是化学收缩，2年后稳定； 干湿变形：干缩湿涨； 温度变形：温度应力→裂缝 防止温度裂缝的构造措施2.2.2混凝土的变形性能1.单调短期加载下的变形性能轴心受压的应力-应变关系2.2.2混凝土的变形性能*应力-应变曲线特点oa段：即应力比≤0.3时，应力-应变关系接近于直线，故a点相当于混凝土的弹性极限。ab段：当应力比约为（0.3～0.8）时，应力-应变关系偏离直线，应变的增长速度比应力增长快，故b点称为临界应力点。 bc段：当应力比约为（0.8～1.0）时，应变增长速度进一步加快，应力-应变曲线的斜率急剧减小，混凝土内部微裂缝进入非稳定发展阶段。当应力到达c点时，混凝土发挥出受压时的最大承载能力，即轴心抗压强度（极限强度），相应的应变值称为峰值应变。 cd段：下降段，由滑移面上的摩擦咬合力和混凝土柱体的残余强度提供2.2.2混凝土的变形性能应力-应变曲线上三个特征点峰值应力：材料的最大承载力峰值应变：与峰值应力相应的应变极限压应变：试件破坏时的最大应变值 混凝土材料的延性 混凝土试件在强度没有显著降低情 况下承受变形的能力 混凝土强度越高，越大；越小； 材料的脆性越明显 问题：混凝土应力-应变曲线如何表达？→数学表达式2.2.2混凝土的变形性能 混凝土单轴受压应力-应变关系模型（本构模型）应力-应变关系模型是应力-应变曲线的数学表达式，可根据某一应变值求出相应的应力值。应用：承载力计算；混凝土结构非线性分析 本节给出的两个应力-应变关系模型，一般用于结构的非线性分析。 Hognestad模型（早期）上升段 下降段2.2.2混凝土的变形性能 《混凝土规范》规定的单轴受压应力-应变关系模型2.2.2混凝土的变形性能单轴应力-应变关系的数学模型----中国10规范dc为混凝土单轴受压损伤演化参数；ac为混凝土单轴受压应力-应变曲线下降段参数,查表确定。* 《混凝土规范》规定的单轴受拉应力-应变关系模型2.2.2混凝土的变形性能单轴应力-应变关系的数学模型----中国10规范dt为混凝土单轴受拉损伤演化参数；at为混凝土单轴受拉应力-应变曲线下降段参数。查表确定。* 混凝土在复合应力下的应力-应变关系三轴受压：随侧向压应力增加，纵向强度和变形能力均提高。侧向压力约束了混凝土横向变形，限制了横向膨胀和内部微裂缝的扩展。2.2.2混凝土的变形性能 螺旋箍筋约束圆柱体混凝土在接近混凝土单轴抗压强度之前，横向钢筋几乎不受力，混凝土基本不受约束。轴向压力大于单轴抗压强度时，轴向强度和变形能力均提高，横向钢筋越密，提高幅值越大。螺旋筋能使核心混凝土在侧向受到均匀连续的约束力，其效果较普通箍筋好，因而强度和延性的提高更为显著。 普通箍筋约束混凝土棱柱体柱2.2.2混凝土的变形性能2.混凝土在重复荷载作用下的变形性能 ★一次加载、卸载下的应力-应变曲线 总应变=弹性应变+弹性后效+残余应变 加载、卸载形成环状，其面积为加载、卸载过程中消耗的能量 卸载曲线在A点的切线与加载曲线在原点的切线平行2.2.2混凝土的变形性能 多次重复荷载作用下的应力-应变曲线当加载、卸载的最大压应力值不超过某个限值时，经多次重复后，混凝土加、卸载的应力-应变曲线呈直线变化，且此直线大致与第一次加载时的原点切线平行。当应力值超过一特定值之后，出现直线后就产生反向弯曲。应变越来越大，就会发生破坏，即疲劳破坏。该特定值就是混凝土的疲劳强度。2.2.2混凝土的变形性能 混凝土的弹性模量、剪变模量和泊松比★混凝土的变形模量初始弹性模量：过原点切线的斜率。切线模量：过某一点切线的斜率。割线模量：某一点与原点连线的斜率。 2.2.2混凝土的变形性能 混凝土弹性模量★初始弹性模量不易准确测定；多次重复加载、卸载后，应力-应变曲线变为直线，且与原点切线平行。★我国规范规定用下述方法测定混凝土弹性模量：将棱柱体试件加载至应力，重复加载、卸载各5次后，应力-应变曲线基本上趋于直线，将应力-应变曲线上与0.5N/mm2的应力差与相应的应变差的比值作为弹性模量。2.2.2混凝土的变形性能混凝土弹性模量与立方体抗压强度之间的关系 ★混凝土弹性模量是试验结果的试验平均值，保证率50%; ★弹性模量随立方体强度标准值非线性增长; ★混凝土受拉与受压弹性模量相同. 混凝土的泊松比 混凝土的剪变模量2.2.2混凝土的变形性能混凝土在荷载长期作用下的变形性能 徐变在不变的应力长期持续作用下，混凝土的变形随时间徐徐增长的现象称为混凝土的徐变。2.2.2混凝土的变形性能* 徐变的特点先快后慢，最后趋于稳定徐变的原因水泥凝胶体的黏性流动，使骨料应力增大混凝土中内部微裂缝的发展影响徐变的因素★应力的大小线性徐变，徐变与应力成正比非线性徐变，徐变增长速度比应力增长快徐变与时间曲线发散。2.2.2混凝土的变形性能* 影响徐变的因素★混凝土组成和配合比骨料多，徐变小；水泥用量和水灰比大（混凝土中凝胶体比重大），徐变大。★环境条件湿度低，温度高，徐变大（高温干燥下，砼水分逸失较多，转化为水泥结晶体的水泥浆少，凝胶体较多）；龄期短，徐变大。 注：徐变是受力变形，有应力存在就有徐变变形； 徐变方向与受力方向一致，有受拉、压徐变； 徐变随时间变化。2.2.2混凝土的变形性能 徐变对结构的影响（研究徐变的意义）1）使钢筋混凝土构件截面产生内力重分布：混凝土应力减小，钢筋应力增大。 2）使受弯构件和偏压构件的变形加大：徐变使截面受压区变形增大，引起受弯构件挠度增大，偏压构件偏心距增大。 3）使预应力混凝土构件产生预应力损失：预压力使混凝土产生徐变，构件缩短，引起预应力损失。2.2.2混凝土的变形性能徐变：s，c 混凝土的收缩 混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。使结构产生收缩裂缝，引起预应力损失。 混凝土的膨胀 混凝土的温度变形 温度变化会使混凝土热胀冷缩，在结构中产生温度应力，甚至会使构件开裂以至于损坏。 混凝土在水中结硬时体积会膨胀，称为混凝土的膨胀。2.2.2混凝土的变形性能 干湿变形：由于环境湿度的变化而表现为干缩湿涨。收缩：钢筋受压，混凝土受拉* 粘结应力的概念及特点 粘结破坏机理及影响因素 钢筋的锚固2.3钢筋与混凝土的粘结 粘结应力(粘结力) 钢筋与混凝土接触面上所产生的沿钢筋纵向的剪应力。 粘结强度 粘结失效（钢筋被拔出或混凝土被劈裂）时的平均粘结应力。2.3粘结应力的概念和特点* 粘结应力分类锚固粘结应力：钢筋伸入支座，负弯矩钢筋在某处截断---钢筋的锚固长度和延伸长度局部粘结应力：裂缝附近的局部粘结应力---裂缝宽度和变形计算2.3粘结应力的概念和特点 锚固粘结应力fy悬臂梁的纵筋锚固 裂缝附近的局部粘结应力2.3粘结应力的概念和特点 粘结应力的特点 粘结应力分布的中心拔出试验2.3粘结应力的概念和特点* 光圆钢筋的粘结破坏 粘结力的组成化学胶着力：混凝土中水泥凝胶体与钢筋表面的化学胶着力；占的比例较小。摩擦力：钢筋与混凝土接触面间的摩擦力机械咬合力：钢筋表面粗糙不平的机械咬合力2.3粘结应力的概念和特点◆光圆钢筋的粘结作用，在出现相对滑移前主要取决于化学胶着力，发生滑移后则由摩擦力和机械咬合力提供。◆光圆钢筋拔出试验的破坏形态，主要为钢筋从混凝土中被拔出的剪切破坏，其破坏面就是钢筋与混凝土的接触面。* 变形钢筋的粘结破坏 粘结力的组成仍为化学胶着力、摩擦力、机械咬合力，但主要为机械咬合力。2.3粘结应力的概念和特点 劈裂式破坏的条件:钢筋外围砼薄而且没有环向箍筋 刮犁式破坏的条件:钢筋外围砼厚或有环向箍筋约束变形钢筋处的挤压力和内部裂缝* 影响粘结强度的因素 混凝土强度:粘结强度大致与混凝土抗拉强度成线性关系 保护层厚度和钢筋净间距：二者越大，粘结强度越高 钢筋的外形：变形钢筋粘结强度高 横向配筋：提供侧向约束，延缓或阻止劈裂裂缝发展 受力状态：重复荷载或反复荷载使粘结强度退化 浇注混凝土时钢筋所处位置：水平钢筋下方的混凝土由于下沉，水分、气泡的溢出，混凝土并不与钢筋紧密接触。比竖向钢筋粘结强度低。2.3粘结应力的概念和特点* 钢筋的锚固设计锚固长度，搭接长度，延伸长度钢筋的锚固和连接的实质是粘结问题 ★钢筋锚固：通过混凝土中钢筋埋置段或机械措施，将钢筋所受力传递给混凝土，使钢筋埋置于混凝土而不被拔出。 锚固是钢筋如何将力传给混凝土的问题 直钢筋的锚固 带弯钩、弯折钢筋的锚固 机械锚固 2.3粘结应力的概念和特点（a）90°弯钩（b）135°弯钩（c）一侧贴焊锚筋（d）两侧贴焊锚筋（e）穿孔塞焊锚板（f）螺栓锚头2.3粘结应力的概念和特点★锚固设计原理 强度极限状态 主要适用于直钢筋的锚固问题 刚度极限状态 主要适用于带弯钩和弯折钢筋的锚固问题2.3粘结应力的概念和特点*★受拉钢筋的基本锚固长度 临界锚固长度lacr 受拉钢筋的基本锚固长度lab 受压钢筋的锚固长度可取受拉钢筋锚固长度的0.7倍2.3粘结应力的概念和特点*★受拉钢筋的锚固长度2.3粘结应力的概念和特点锚固长度的修正系数ζa对带肋钢筋，当直径大于25mm时，应取1.10，当钢筋表面有环氧树脂涂层时，应取1.25；当锚固区的混凝土保护层大于钢筋直径的3倍且配有箍筋时，可取0.80。当钢筋在施工过程中易受扰动（如滑模施工）时，应取1.10；当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时，如有充分依据和可靠措施，其锚固长度可乘以设计计算面积与实际配筋面积的比值。2.3粘结应力的概念和特点 连接机理 钢筋的连接是两根钢筋之间如何传力的问题绑扎搭接；机械连接；焊接一根钢筋的力→通过粘结力传给混凝土→通过粘结力传给另一根钢筋两根钢筋之间斜向挤压力，径向分量使外围混凝土产生横向拉应力，纵向分量使混凝土产生剪切作用，剪切滑移破坏。 2.3粘结应力的概念和特点 钢筋的连接（绑扎搭接） 搭接长度ll=zla 任何情况下,ll不应小于300mm 搭接接头连接区段的长度为1.3ll 凡搭接接头中点位于该连接区段内的搭接接头均属于同一连接区段. 绑扎搭接传力机理是钢筋与混凝土之间的粘结锚固作用。 受拉钢筋搭接接头处的粘结强度低于钢筋锚固状态的粘结强度，其搭接长度应大于锚固长度。 受压搭接的搭接长度小于受拉搭接长度。2.3粘结应力的概念和特点*钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3，凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段。2.3粘结应力的概念和特点 纵向钢筋搭接接头面积百分率（%） ≤25% 50 100 1.2 1.4 1.6 受拉钢筋搭接接头处的粘结强度低于钢筋锚固状态的粘结强度，其搭接长度应大于锚固长度。 受压搭接的搭接长度小于受拉搭接长度。 任何情况下,ll不应小于300mm。 受压钢筋的搭接长度不应小于受拉钢筋搭接长度的0.7倍，且不应小于200mm。2.3粘结应力的概念和特点小结●钢筋的强度和变形屈服强度（条件屈服强度），极限强度，延伸率，冷弯性能●混凝土的强度和变形单轴受力强度：立方体抗压强度，轴心抗压强度，轴心抗拉强度复杂受力强度：三轴强度，二轴受力强度，剪压和剪拉强度受力变形：一次短期加载变形；徐变变形；重复加载变形体积变形：收缩变形；温度变形●钢筋与混凝土的粘结锚固长度，搭接长度，延伸长度2.3粘结应力的概念和特点3结构设计基本原理本章主要内容： 结构可靠度及设计方法 荷载和材料强度标准值 概率极限状态设计法3结构设计基本原理要点 作用于结构上的荷载取值结构构件自重；外部作用（活荷载、风荷载、雪荷载、地震作用等） 材料强度取值钢筋强度；混凝土强度 结构设计方法荷载值、材料强度值确定后→如何设计，保证结构具有适当的可靠度 地位和作用：总原则（纲领）→预期的可靠度（难点）适用于所有结构和构件：《建筑结构可靠度设计统一标准》结构上的作用和作用效应★作用：使结构或构件产生内力和变形的各种原因 直接作用（荷载）：以力的形式直接作用于结构上 间接作用：以变形的形式作用在结构上★作用按时间变异的分类永久作用G：其值不随时间变化（恒载）可变作用Q：其值随时间变化（活荷载）偶然作用：量值很大且持续时间很短的作用★作用效应S（effectofanaction）由作用产生的内力和变形（轴力、剪力、弯矩、扭矩、变形、裂缝等）作用效应S是随机变量或随机过程3.1.1结构上的作用、作用效应及结构抗力2.结构抗力R（resistance）★整个结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载能力、刚度及抗裂能力等。★影响因素 材料性能（强度、变形模量等） 几何参数（构件尺寸等） 计算模式的精确性（构件抗力计算模型）★结构抗力R是随机变量3.设计基准期T（designreferenceperiod）为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数，《建筑结构可靠度设计统一标准》规定为50年.3.1.1结构上的作用、作用效应及结构抗力1.结构设计的基本要求 满足使用功能：结构的预定功能要求安全性（safetyclass）：不发生构件破坏或结构倒塌适用性（serviceability）:变形和裂缝宽度不超限耐久性（durability）：结构材料的风化、腐蚀和老化不超过一定限度经济问题在现有技术的基础上，以最经济的手段获得预定功能要求合理地解决结构可靠与经济之间的矛盾3.1.2结构的预定功能及结构可靠度2.结构的可靠度 结构的可靠性 结构的安全性、适用性和耐久性总称结构的可靠性。 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。（定性描述） 结构可靠度 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。 是可靠性的概率度量。（定量描述）3.1.2结构的预定功能及结构可靠度 规定的时间：设计使用年限（designworkinglife）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。设计使用年限、设计基准期、使用寿命(耐久年限)等概念之间的区别。 规定的条件正常设计、正常施工、正常使用3.1.2结构的预定功能及结构可靠度 结构的安全等级(safetyclass) 安全等级根据结构破坏可能产生的后果，即危及人的生命、造成的经济损失、产生社会影响等的严重程度确定。 建筑物中各类结构构件的安全等级宜与整个结构的安全等级相同，但允许对部分结构构件根据其重要程度和综合效益进行适当的调整。 用安全等级区分结构的可靠度《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的建筑结构安全等级3.1.3结构的安全等级 安全等级 破坏后果 建筑物类型 一级 很严重 重要的房屋 二级 严重 一般的房屋 三级 不严重 次要的房屋 混凝土结构构件设计计算方法的演变 容许应力法特点：计算简单；未考虑材料的塑性；经验的安全系数按破坏阶段的设计方法特点：考虑材料塑性，计算结果较准确；经验的安全系数多系数极限状态设计法特点：较全面地考虑了主要因素；不能计算结构的可靠度3.1.4混凝土结构构件设计计算方法 概率极限状态设计法 水准I—半概率法把可以统计的因素（荷载值和材料强度值等）用概率方法加以处理，无统计资料的因素用经验系数处理。对结构的可靠度还不能做出定量的估计。TJ10-74基本上属于此法。 水准Ⅱ—近似概率法将结构抗力和荷载效应作为随机变量，按给定的概率分布估算失效概率或可靠指标，采用平均值和标准差两个统计参数，对设计表达式进行线性化处理，称为“一次二阶矩法”，是一种实用的近似概率计算法。 水准Ⅲ—全概率法3.1.4混凝土结构构件设计计算方法小结结构上的作用、作用效应结构的抗力设计基准期；设计使用年限；实际寿命结构可靠性，结构可靠度结构的安全等级概率极限状态设计法影响结构可靠度的主要因素（荷载值、材料强度值等）用概率的方法确定；结构的工作状态取“极限状态”。 3.1结构可靠度及设计方法 荷载标准值的确定 材料强度标准值的确定 各种强度值之间的关系3.2荷载和材料强度的取值 荷载的统计特性 永久荷载G是随机变量；永久荷载G符合正态分布 可变荷载Q是随机变量；楼面活荷载、风荷载和雪荷载符合极值I型分布 荷载标准值结构在使用期间，在正常情况下，可能出现的具有一定保证率（assurancefactor）的偏大荷载值。3.2.1荷载标准值的确定 正态分布永久荷载x(kN/m3)概率密度p(x) 概率密度函数p(x) 概率密度函数的性质3.2.1荷载标准值的确定 极值I型分布 概率密度函数p(x) 概率密度函数的性质活荷载x概率密度p(x)3.2.1荷载标准值的确定 荷载标准值 荷载标准值是建筑结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值。 如果荷载符合正态分布，具有95%的保证率的标准值Pk为mPPkPk=mP+1.645sP3.2.1荷载标准值的确定 荷载标准值 永久荷载标准值Gk：可按结构设计规定的尺寸和《荷载规范》规定的材料容重平均值确定，一般相当于永久荷载概率分布的平均值。 办公楼、住宅楼面均布活荷载标准值Qk均为2.0kN/m2。 风荷载标准值是由基本风压乘以风压高度变化系数、风载体型系数和风振系数确定的。 雪荷载标准值是由建筑物所在地的基本雪压乘以屋面积雪分布系数确定的。注：上述荷载标准值可由《建筑结构荷载规范》查取；各种可变荷载标准值的保证率不同。3.2.1荷载标准值的确定 材料强度的变异性及统计特性 钢筋屈服强度的概率分布基本符合正态分布。 混凝土立方体抗压强度的实测值也符合正态分布。 材料强度标准值 钢筋和混凝土的强度标准值fk=mf-asf。偏低值 a为与材料实际强度f低于fK的概率有关的保证率系数。3.2.2材料强度标准值的确定 钢筋的强度标准值 对于热轧钢筋，废品限值相当于屈服强度平均值减去2倍标准差，即a=2，保证率为97.73%。《混凝土规范》规定的钢筋强度标准值具有不小于95%保证率。热轧钢筋强度标准值(N/mm2)3.2.2材料强度标准值的确定 种类 符号 d/mm fyK 热轧钢筋 HPB300 A 6~22 300 HRB335/HRBF335 B/BF 6~50 335 HRB400/HRBF400/RRB400 C/CF/CR 6~50 400 HRB500/HRBF500 C/CR 6~50 500 混凝土的强度标准值 《混凝土规范》规定的混凝土的强度标准值为具有95%保证率的强度值。 立方体抗压强度标准值fcu,k3.2.2材料强度标准值的确定 《混凝土规范》中的混凝土强度标准值规定 强度种类 混凝土强度等级 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 fck 10.0 13.4 16.7 20.1 23.4 26.8 29.6 32.4 35.5 38.5 41.5 44.5 47.4 50.2 ftk 1.27 1.54 1.78 2.01 2.20 2.39 2.51 2.64 2.74 2.85 2.93 2.99 3.05 3.11 混凝土强度标准值(N/mm2)小结重要思想：荷载取具有一定保证率的偏大荷载值（不取最大值）材料强度取具有一定保证率的偏小强度值（不取最小值）。安全与经济的统一；适当的可靠度荷载标准值：按《荷载规范》查取；各种荷载的保证率不一致（统计资料不完备，工程经验）材料强度标准值：均具有大于或等95%的保证率（钢筋强度保证率为97.78%；混凝土强度保证率95%）3.2荷载和材料强度的取值 承载能力与正常使用极限状态 结构可靠度的计算 概率极限状态设计法3.3概率极限状态设计法 结构的极限状态 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，此特定状态称为该功能的极限状态。 极限状态实质上是区分结构可靠与失效的界限。 结构的极限状态分类 承载能力极限状态安全性极限状态。主要是破坏（强度）极限状态 正常使用极限状态适用性和耐久性极限状态。主要是变形和裂缝宽度极限状态3.3.1结构的极限状态 承载能力极限状态（安全性）★3点：结构或构件达到最大承载能力（强度破坏）；达到不适于继续承载的变形；或因结构局部破坏而引发的连续倒塌。★标志和限值 结构构件出现强度破坏（最主要的承载能力问题） 结构或构件作为刚体失去平衡（如倾覆等） 结构转变为机动体系 结构或构件丧失稳定（如压屈等） 地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）对于任何承载的结构或构件，都需要按承载能力极限状态进行设计。3.3.1结构的极限状态 正常使用极限状态（适用性和耐久性）★两点：结构或构件达到适用性和耐久性极限状态★标志和限值 结构变形或振幅达到某一限值； 不允许出现裂缝的构件，混凝土应力超过混凝土的抗拉强度； 允许出现裂缝的构件，裂缝宽度超过某一限值； 其他特定状态，如相对沉降量过大等。注意： 两类极限状态中，通常进行承载能力极限状态的计算，然后按正常使用极限状态进行变形、裂缝宽度或抗裂验算。 两类极限状态中，均有变形限值，但量值不同，应注意区分。3.3.1结构的极限状态 结构的设计状况 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。房屋结构承受家具和正常人员荷载的状况 短暂设计状况：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。结构施工和维修时承受堆料和施工荷载的状况 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。结构遭受火灾、爆炸、撞击、罕遇地震等作用的状况 地震设计状况：结构遭受地震时的情况。 以上4种状况均应进行承载能力极限状态设计 对偶然设计状况，允许主要承重结构因出现设计规定的偶然事件而局部破坏，但其剩余部分具有在一段时间内不发生连续倒塌的可靠度；可不进行正常使用极限状态设计； 对持久设计状况，尚应进行正常使用极限状态设计； 对短暂设计状况和地震设计状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。3.3.2结构的设计状况 结构的“工作状态”结构在使用期间的工作情况称为“工作状态”，可用功能函数描述。 结构的功能函数Z的一般表达式 Z=g(X1,X2,…,Xn) 结构极限状态方程的一般表达式 Z=g(X1,X2,…,Xn)=0 只包含两个变量的功能函数 Z=g(R,S)=R–S 只包含两个变量的结构极限状态方程 Z=g(R,S)=R–S=03.3.3结构的功能函数和极限状态方程 用功能函数Z判别结构的工作状态当Z>0时，结构处于可靠状态；当Z<0时，结构处于失效状态；当Z=0时，结构处于极限状态。 结构的失效概率 结构功能函数Z=R-S<0的概率 称为结构构件的失效概率。 功能函数Z=R-S服从正态分布，，。结构的失效概率可直接通过Z<0的概率来表达： 3.3.4结构可靠度的计算 结构的失效概率pfpf=P(Z=R-S<0)3.3.4结构可靠度的计算 结构的失效概率pf(R,S均服从正态分布)3.3.4结构可靠度的计算 结构构件的可靠指标b 失效概率计算复杂，故引入可靠指标b来评价结构的可靠性。 b越大，失效概率就越小，即结构越可靠，故b称为可靠指标。3.3.4结构可靠度的计算结构构件的可靠指标当仅有作用效应和结构抗力两个基本变量且均按正态分布时 当基本变量不按正态分布时，用当量正态分布的平均值和标准差代入上式计算。例如，当荷载效应和结构抗力均服从对数正态分布时3.3.4结构可靠度的计算 可靠指标与失效概率的对应关系3.3.4结构可靠度的计算 b 1.0 1.5 2.0 2.5 pf 1.59×10-1　　　 6.68×10-2 2.28×10-2 6.21×10-3 b 2.7 3.2 3.7 4.2 pf 3.50×10-3　　　 6.90×10-4 1.10×10-4 1.30×10-5 设计可靠指标[b] 定义: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，它是根据设计所要求达到的结构可靠度而取定的，所以又称为目标可靠指标（targetreliabilityindex）。 《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的可靠指标结构构件承载能力极限状态的设计可靠指标3.3.4结构可靠度的计算 破坏类型 安全等级 一级 二级 三级 延性破坏 3.7 3.2 2.7 脆性破坏 4.2 3.7 3.2承载能力极限状态的可靠指标延性破坏：结构破坏前有明显的变形或其他预兆。其危害小，其危害小，相对低一些。脆性破坏：结构破坏前没有明显的变形或其他预兆。其危害大，相对高一些。结构安全等级高，相对高一些。正常使用极限状态的可靠指标可逆极限状态：产生超越状态的作用被移去后，将不再保持超越状态；[]=0不可逆极限状态：产生超越状态的作用被移去后，仍将永久保持超越状态。[]=1.5当结构可逆程度处于二者之间时，取0~1.5之间的值。3.3.4结构可靠度的计算 承载能力极限状态设计表达式 正常使用极限状态设计表达式 荷载与材料分项系数及材料强度设计值3.4结构极限状态设计表达式提要 直接按概率极限状态设计法进行设计，计算工作量大。对于大量的一般结构，没有必要，需寻求简化方法。 承载能力极限状态设计表达式 通过调整作用效应分项系数、材料分项系数等，使按设计表达式设计的结构或构件，其可靠指标与设计可靠指标最接近. 正常使用极限状态设计表达式 按作用效应标准值（频遇值、准永久值）、材料强度标准值计算 重要思想方法：复杂问题→复杂（精细）方法→简化表达式 ↑ 目标可靠指标3.4结构极限状态设计表达式 基本表达式 按荷载效应的基本组合(或偶然组合)，采用下列极限状态设计表达式： ：结构构件的抗力模型不定性系数：对静力设计取1.0，不确定性较大的结构构件根据具体情况取大于1.0的数值；对于抗震设计，采用承载力抗震调整系数代替的表达形式； S：承载能力极限状态下作用组合的效应设计值； R：结构构件的抗力设计值。3.4.1承载能力极限状态设计表达式 ：结构重要性系数，在持久、短暂设计状况下，对安全等级分别一级、二级、三级的构件分别不应小于1.1、1.0、0.9.（对地震设计状况取1.0。） 基本组合由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合 3.4.1承载能力极限状态设计表达式荷载分项系数理由：荷载标准值是偏大值，仍有可能超载。确定原则：给定荷载标准值，找出一组荷载分项系数，按设计构件，计算相应的可靠指标，其中按所得的可靠指标与目标可靠指标最接近。取值：:当永久荷载效应对结构不利时：可变荷载效应控制，取1.2；永久荷载效应控制的组合取1.35。当永久荷载效应对结构有利时(如抗浮验算），取1.0。:一般取1.4；对工业建筑楼面结构，当活荷载标准值大于4kN/m2时，取1.3。3.4.1承载能力极限状态设计表达式 荷载设计值 荷载分项系数与荷载标准值的乘积。 荷载组合值系数yci 考虑各可变荷载最大值在同一时刻出现的概率很小，若设计中仍采用各荷载效应设计值叠加，则可能造成结构可靠度不一致，因而必须对可变荷载设计值再乘以调整系数，即荷载组合值系数。 荷载组合值 可变荷载标准值乘以荷载组合值系数。3.4.1承载能力极限状态设计表达式 材料分项系数gc，gs 为了考虑材料的离散性和施工中不可避免的偏差带来的不利影响，再将材料强度标准值除以一个大于1的系数，这个系数叫材料分项系数。 确定钢筋和混凝土材料分项系数时，对于具有统计资料的材料，按设计可靠指标[b]通过可靠度分析确定；对统计资料不足的情况，则以工程经验为主要依据，通过对规范(TJ10-74）结构构件的校准计算确定。 混凝土的材料分项系数gc=1.4 热轧钢筋的材料分项系数gs=1.13.4.1承载能力极限状态设计表达式 材料强度设计值材料强度标准值除以材料分项系数，即材料强度设计值： 3.4.1承载能力极限状态设计表达式 可变荷载的频遇值和准永久值 可变荷载的一个样本荷载超过某水平Qx的表示方式可用总持续时间∑ti与设计基准期T的比率mx=∑ti/T来表示。 可变荷载的四种代表值 标准值 组合值 频遇值 准永久值3.4.2正常使用极限状态设计表达式 可变荷载的频遇值和准永久值 可变荷载的频遇值（Frequentvalue）在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率(mx=∑ti/T≤0.1)或超越频率为规定频率的荷载值。在结构上较频繁出现且量值较大的荷载值，但小于荷载标准值。由可变荷载的频遇值系数乘以可变荷载标准值求得频遇值系数：办公楼：0.5；教室：0.6；书库：0.93.4.2正常使用极限状态设计表达式可变荷载的准永久值（Quasi-permanentvalue）在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半(mx≈0.5)的荷载值。由可变荷载的准永久值系数乘以可变荷载标准值求得。准永久值系数办公楼：0.4；教室：0.5；书库：0.83.4.2正常使用极限状态设计表达式 正常使用极限状态设计表达式 基本表达式S≤C 对于标准组合(适合被超越时将产生严重的永久性损害的情况，不可逆正常使用极限状态）对于频遇组合（适合于被超越时将产生局部损害、较大变形或短暂振动等情况，可逆正常使用极限状态）对于准永久组合（荷载长期效应起决定性作用的一些情况）仅适用于荷载效应为线性的情况3.4.2正常使用极限状态设计表达式 正常使用极限状态特点作用效应取标准组合、频遇组合、准永久组合，不乘荷载分项系数，可靠度指标在0~1.53.4.2正常使用极限状态设计表达式 正常使用极限状态验算规定 对结构构件进行抗裂验算时，应按荷载效应标准组合进行计算，其计算值不应超过规范规定的相应限值。 结构构件的裂缝宽度，对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合并考虑长期作用影响进行计算；构件的最大裂缝宽度不应超过规范规定的最大裂缝宽度限值。 受弯构件的最大挠度，对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合进行计算，并考虑荷载长期作用的影响，其计算值不应超过规范规定的挠度限值。 对有舒适度要求的大跨度混凝土楼盖结构，应进行竖向自振频率验算，其自振频率宜符合下列要求：住宅和公寓不宜低于5Hz；办公楼和旅馆不宜低于4Hz；大跨度公共建筑不宜低于3Hz。大跨度混凝土楼盖结构竖向自振频率的计算方法可参考相关设计手册。3.4.2正常使用极限状态设计表达式3.5算例例3-1：一宿舍用简支空心板，安全等级定为二级，板长3300mm，计算跨度3180mm，板宽900mm，板自重2.04kN/m2,后浇混凝土层厚40mm，板底抹灰层厚20mm，可变荷载标准值2.0kN/m2，准永久值系数0.4。试计算按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计时的跨中截面弯矩设计值。3.5算例解：永久荷载标准值板自重2.04kN/m240mm厚现浇混凝土25*0.04=1.00kN/m220mm板底抹灰20*0.02=0.40kN/m2∑=3.44kN/m2板长方向均布恒载标准值3.44*0.9=3.10kN/m可变荷载标准值2.0*0.9=1.80kN/m均布荷载下的跨中截面弯矩3.5算例解：(1)承载能力极限状态设计时的跨中截面弯矩设计值的计算按可变荷载效应控制的组合：按永久荷载效应控制