设计使用年限分类
类别 设计使用年限（年） 1 2 3 4 5 25 50 100 示例 临时性结构 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物 纪念性建筑和特别重 要的建筑物
L
0.9 -1.0 1.1
3 混凝土结构设计方法
3.1.3 结构的安全等级 安全等级 一级 二级 破坏后的影响程度 很严重 严重 建筑物的类型 重要的建筑物 一般的建筑物
3 混凝土结构设计方法
解： M 1 g l 2 1 G l 1 10 62 1 126=63kN .m g 8 k0 4 k0
8
4
1 M q 1 q l 2 862 =36kN .m 8 k0 8
（1）基本组合： M g / Mq 1.75 2.8 ，由可变荷载效应控制。
破坏类型 安 全 等 级
一 级
延性破坏 脆性破坏 3.7 4.2
二 级
3.2 3.7
三 级
2.7 3.2
返回
3 混凝土结构设计方法
3.4 结构极限状态设计表达式
3.4.1 承载能力极限状态设计表达式
对持久设计状况、暂短设计状况和地震设计状况，当用内力的形式表达 时，结构构件应采用下列承载能力极限状态设计表达式：
3 混凝土结构设计方法
3.3.2 结构设计状态
1、持久设计状态：结构使用 承载能力极限状态设计，且应正常使用极限状态设计 2、短暂设计状态：施工和维修 承载能力极限状态设计，根据需要可正常使用极限状态设计 3、偶然设计状态：火灾、爆炸、撞击 承载能力极限状态设计，根据需要可正常使用极限状态设计 4、地震设计状态：地震 承载能力极限状态设计，可不正常使用极限状态设计
M 1.2M g 1.4Mq 126kN.m
备注： M 1.35M g 1.40.7Mq 120.33kN.m （2）标准组合
M M g Mq 99kN.m
（3）准永久组合
M M g 0.4Mq 77.4kN.m
返回
3 混凝土结构设计方法
3.2.2 材料强度标准值和设计值
由于作用效应 S 和结构抗力 R 都是随机变量或随机过程，因此要绝对 地保证 R 总是大于 S 是不可能的。
R 和 S 的概率密度曲线
由图可见，在多数情况下，R 大于 S 。但是，由于 R 和 S 的离散性，在 它们概率密度曲线的重叠区（阴影段内）仍有可能出现 R 小于 S 的情况，这 pf 种可能性的大小用概率来表示就是失效概率 。
如何在结构可靠与经济之间取得均衡 ，就是设计方法要
解决的问题。
3 混凝土结构设计方法
3、设计使用年限和设计基准期 （1）设计使用年限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，即结构在规定的条件下 所应达到的使用年限。 （2）设计基准期指为确定可变作用及与时间有关的材料性能 等取值选用时间参数。《统一标准》规定设计基准期为50年。
0S R
R R( fc , fs , ak ,...) / rd S —— 荷载效应组合的设计值。 0 —— 结构重要性系数； R —— 结构构件的承载力设计值； f c , fs —— 混凝土、钢筋的强度设计值；
R() —— 结构构件的承载力函数；
ak —— 几何参数的标准值；
（3）变异系数
2、正态分布
3、保证率
返回
3 混凝土结构设计方法
3.3 概率极限状态设计方法
3.3.1 结构的极限状态 极限状态： 结构的极限状态分为两类： 1、承载力能力极限状态（安全性） （ 1）结构构件或连接因超过材料的强度而破坏，或因过度变 形而不适于继续承载； （2）结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡； （3）结构变为机动体系； （4）结构或构件丧失稳定； （5）结构因局部破坏而发生连续倒塌； （6）地基丧失承载力而破坏； （7）结构或构件的疲劳破坏。
Rd —— 结构构件的抗力模型不定性系数；
3 混凝土结构设计方法
（1）结构重要性系数
0
安 全 等 级
0
一 级 1.1
二 级 1.0
三 级 0.9
地震设计状态： 0 =1.0
（2）结构构件的抗力模型不定性系数 Rd
一般构件：1.0
重要结构构件或不确定性较大的结构构件：>1.0
抗震设计： Rd = RE
集中荷载永久荷载标准值 Gk 12kN ，均布可变荷载标准值 qk 8kN / m
，均布永久荷载标准值 gk 10kN / m ，可变荷载的组合系数 0.7， 准永久值系数0.4，试求跨中弯矩设计值的基本组合，标准组合和
准永久组合。 作业 某承受集中荷载和均布荷载的简支梁计算跨度 l0 4m，作用与跨中的 集中荷载永久荷载标准值 Gk 10kN ，均布可变荷载标准值 qk 6kN / m ，均布永久荷载标准值 gk 8kN / m ，可变荷载的组合系数 0.7， 准永久值系数0.4，试求跨中弯矩设计值的基本组合，标准组合和 准永久组合。 继续 答案
（1）基本组合 荷载效应组合的设计值应从下列组合中取最不利值确定：
可变荷载效应控制组合 S G SGk L Q1SQ1k 永久荷载效应控制组合 S G SGk

i 2
n
Li Qi
ci SQik

i 1
n
Li Qi
ci SQik
3 混凝土结构设计方法
2、影响荷载效应的不确定因素： （1）荷载本身的变异性； （2）内力计算假定与实际受力情况之间的差异； 3、影响结构抗力的不确定因素：
（1）结构构件材料性能的变异性；
（2）结构构件几何参数的变异性；
（3）结构构件抗力计算模式的不确定性；
3 混凝土结构设计方法
3.2.3 数理统计的基本概念 1、随机变量及其统计特征值 （1）算术平均值 （2）标准差
3 混凝土结构设计方法
当结构功能函数中仅有两个独立的随机变量 R 和 S ，且都服从正态分 布时，功能函数 Z 的概率密度曲线如图所示失效概率可直接通过 Z 0 的概率（图中阴影面积）来表达，即
pf P( Z 0)
0

Z f ( Z )dZ Z
3 混凝土结构设计方 法
3 混凝土结构设计方法
3.1 结构可靠度及结构设计方法 3.2 荷载与材料强度的取值 3.3 概率极限状态设计方法 3.4 结构极限状态设计表达式
3 混凝土结构设计方法
3.1 结构可靠度及结构设计方法
3.1.1 结构上的作用、作用效应和结构的抗力
1、 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 变形或约束变形的原因（地震、基础差异沉降、温度变化、混凝土收缩等）。 直接作用和间接作用
3 混凝土结构设计方法
3.3.3 结构的功能函数和极限状态方程
作用效应S和结构抗力R的关系： Z=R-S=g (R，S) 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.
3 混凝土结构设计方法
3.3.4 结构的可靠度计算 1、结构的失效概率(probability of failure) pf
（2） 标准组合： 荷载效应组合的设计值应按下式采用：
Sk SGk SQ1k ci SQik
i 2
n
（3）准永久组合： 荷载效应组合的设计值应按下式采用：
Sq SGk qi SQik
i 1
n
3 混凝土结构设计方法
某承受集中荷载和均布荷载的简支梁计算跨度 l0 6m ，作用与跨中的
3 混凝土结构设计方法
3、可变荷载的组合值：可变荷载设计值乘以荷载组合值系数。 组合值系数 ci ：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。 4、可变荷载的准永久值：可变荷载标准值乘以荷载准永久值系数。 准永久值系数 qi ：考虑荷载长期效应而对可变荷载标准值的折减。 5、荷载效应组合
3、结构抗力R(resistance)
结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的 能力。
3.1.2 结构的预定功能及结构可靠度
1、结构的功能要求
（1）安全性
（2）适用性 （3）耐久性
3 混凝土结构设计方法
2、结构的可靠性 可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称。就是指结构在 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。 可靠性——在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定结 构功能的概率。 结构可靠性越高，建设造价投资越大。
3 混凝土结构设计方法
2、结构构件的可靠指标(reliability index)
令
R S Z 2 2 Z R S
Z pf Z ( )
则
由上式可见， 与 pf 具有数值上的对应关系，也具有与 pf 相对应的物 理意义。 越大， p 就越小，即结构越可靠，故 称为可靠指标。
三级
不严重
次要的建筑物
3.1.4 混凝土结构构件设计计算方法
返回
3 混凝土结构设计方法
3.2 荷载与材料强度的取值
3.2.1 荷载标准值的确定
1、标准值 永久荷载的标准值可按结构设计尺寸和标准容积密度计算。 如：一混凝土简支梁截面尺寸为300㎜×150㎜，跨度为2.5m，混 凝土的重度为25kN/m3,则此梁的自重简化为均布荷载： g=0.3×0.15×25=1.125kN/m 可变荷载的标准值可查《荷载规范》。 如：教室q=2.5kN/m2 （原2.0）
教学楼的卫生间q=2.5kN/m2 （原2.0） 楼梯多层住宅q=2.0kN/m2 其他 q=3.5kN/m2