掌握结构的承载能力极限状态和正常使用极限状态的基本公式

三、正常使⽤极限状态验算钢筋混凝⼟构件，除了有可能由于承载⼒不⾜超过承载能⼒极限状态外，还有可能由于变形过⼤或裂缝宽度超过允许值，使构件超过正常使⽤极限状态⽽影响正常使⽤。

因此规范规定，根据使⽤要求，构件除进⾏承载⼒计算外，尚须进⾏正常使⽤极限状即变形及裂缝宽度的验算。

(⼀)规范中，对正常使⽤极限状态的验算及耐久性的规定1．对于正常使⽤极限状态，结构构件应分别按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作⽤影响，采⽤下列极限状态设计表达式：S≤C (7-111)式中 S--正常使⽤极限状态的荷载效应组合值；C——结构构件达到正常使⽤要求所规定的变形、裂缝宽度和应⼒等的限值。

荷载效应的标准组合和准永久组合应按《荷载规范》的规定进⾏计算。

2．受弯构件的挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作⽤影响进⾏计算，其计算值不应超过表7-24规定的挠度限值。

受弯构件的挠度限值表7-24构件类型挠度限值吊车梁：⼿动电动 l0/500l0/600屋盖、楼盖及楼梯构件：当l0<7m时当7m≤l0≤9m时当l0>9m时l0/200(l0/250)l0/250(l0/300)l0/300(l0/400)注：1．表中l0为构件的计算跨度；2．表中括号内的数值适⽤于使⽤上对挠度有较⾼要求的构件；3. 如果构件制作时预先起拱，且使⽤上也允许，则在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去起拱值；对预应⼒混凝⼟构件．尚可减去预加⼒所产⽣的反拱值；4．计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度l0按实际息臂长度的2倍取⽤。

3．结构构件正截⾯的裂缝控制等级分为三级。

裂缝控制等级的划分应符合下列规定：⼀级——严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝⼟不应产⽣拉应⼒。

⼆级——⼀般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝⼟拉应⼒不应⼤于混凝⼟轴⼼抗拉强度标准值；按荷载效应准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝⼟不宜产⽣拉应⼒，当有可靠经验时可适当放松。

3.1.1 结构上的作用作用——是结构产生内力或变形的原因。

作用分为： 1）直接作用：荷载。

2）间接作用：砼收缩、温度变化、基础沉降、地震等。

作用效应：结构上的作用使结构产生的内力、变形、裂缝等。

1 、荷载的分类永久荷载：在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。

可变荷载：在结构设计使用期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。

偶然荷载：在结构设计使用期内不一定出现，一旦出现其值很大且持续时间很短的荷载。

2 、荷载的标准值：荷载的基本代表值荷载的不定性——随机变量统计——具有一定概率的最大荷载值——荷载的标准值3.1.2 结构的功能要求1．结构的安全等级建筑物的重要程度、破坏时可能产生的后果严重与否，为三个安全等级。

2．结构的设计使用年限计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用年限。

结构的设计使用年限，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。

一般建筑结构的设计使用年限可为50 年。

总体而言，桥梁应比房屋的设计使用年限长，大坝的设计使用年限更长。

3．建筑结构的功能(1) 安全性建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件( 如地震、爆炸等) 发生时和发生后保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。

(2) 适用性结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。

(3) 耐久性结构在正常维护条件下应有足够的耐久性，完好使用到设计规定的年限，即设计使用年限。

3.1.3 结构功能的极限状态极限状态——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指定的某一功能要求，这一特定状态称为该功能的极限状态。

极限状态是有效状态和失效状态的分界。

是结构开始失效的界限。

极限状态分为：（1）承载能力极限状态：结构、构件达到最大承载能力或不适宜继续承载的变形状态（2）正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态3.1.4 极限状态方程结构的极限状态可以用极限状态函数来表达：Z ＝ R — SS ——荷载效应，它代表由各种荷载分别产生的荷载效应的总和；R ——结构构件抗力当构件每一个截面满足S ≤R 时，认为构件是可靠的，否则认为是失效的。

1承载能力极限状态：包括①结构构件或连接因强度超过而破坏。

②结构或其一部分作为刚体而失去平衡（如倾覆、滑移）③在反复荷载下构件或连接发生疲劳破坏。

2正常使用的极限状态：包括①构件在正常使用条件下产生过度变形，导致影响正常使用或建筑外观。

②构件过早产生裂缝或裂缝发展过宽。

③动力荷载下结构或构件产生过大振幅等。

3预应力混凝土构件的混凝土最低强度等级不应低于C40。

4细长压杆的临界力公式柱的一端固定一端自由时，L0=2L，L为杆件的实际长度；两端固定时，L0=0.5L；一端固定一端铰支时，L0=0.7L；两端铰支时，L0=L.均布荷载作用下悬臂梁的最大变形公式（）,矩形截面梁的惯性矩5要求设计使用年限为50年的钢筋混凝土及预应力混凝土结构，其纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径，一般为15~40mm（保护层最小厚度：一类环境，板墙壳≤C20的20mm，≥C25的15mm；梁≤C20的30mm，≥C25的25mm；柱均为30mm）6一类环境设计年限50年的结构混凝土：最小保护层厚度，最大水灰比0.65，最小水泥用量225kg/m3，最低混凝土强度等级C20，最大氯离子含量点水泥用量1.0%，最大碱含量(kb/m3)(不限制) M抗≥（1.２～１.５）M倾7现行抗震设计规范适用于抗震设防烈火度为6、7、8、9度地区。

三个水准“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

抗震设计根据功能重要性分为甲，乙，丙，丁四类。

大量的建筑物属于丙类。

8多层砌体房屋的抗震构造措施：①设置钢筋混凝土构造柱；②设置钢筋混凝土圈梁与构造柱连接起来，增强房屋的整体性；③墙体有可靠的连接，楼板和梁应有足够的搭接长度和可靠连接④加强楼梯间的整体性框架结构的抗震构造措施：框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处；一般柱震害重于梁，柱顶震害重于柱底，角柱震害重于内柱，短柱震害重于一般柱。

框架设计成延性框架，遵守强柱、强节点、强锚固，避免短柱、加强角柱，框架沿高度不宜突变，避免出现薄弱层，控制最小配筋率，限制配筋最小直径等原则。

混凝土结构原理知识点汇总1、混凝土结构基本概念1、掌握混凝土结构种类，了解各类混凝土结构的适用范围。

素混凝土结构：适用于承载力低的结构. 钢筋混凝土结构:适用于一般结构预应力混凝土结构：适用于变形裂缝控制较高的结构2、混凝土构件中配置钢筋的作用：①承载力提高②受力性能得到改善③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。

.3、钢筋和混凝土两种不同材料共同工作的原因:①存在粘结力②线性膨胀系数相近③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀.4、钢筋混凝土结构的优缺点。

混凝土结构的优点：①就地取材②节约钢材③耐久、耐火④可模性好⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好、刚度大、变形小混凝土结构的缺点：①自重大②抗裂性差③性质较脆2、混凝土结构用材料的性能2.1钢筋。

1、热轧钢筋种类及符号：HPB300-HRB335（HRBF335）-HRB400(HRBF400）-HRB500(HRBF500)-.2、热轧钢筋表面与强度的关系：强度越高的钢筋要求与混凝土的粘结强度越高，提高粘结强度的办法是将钢筋表面轧成有规律的突出花纹，也即带肋钢筋（我国为月牙纹)。

HPB300级钢筋强度低，表面做成光面即可。

.3、热轧钢筋受拉应力—应变曲线的特点，理解其抗拉强度设计值的取值依据。

热轧钢筋应力—应变特点: 有明显的屈服点和屈服台阶,屈服后尚有较大的强度储备。

全过程分弹性→屈服→强化→破坏四个阶段。

抗拉强度设计值依据：钢筋下屈服点强度.4、衡量热轧钢筋塑性性能的两个指标:①伸长率伸长率越大，塑性越好.混凝土结构对钢筋在最大力下的总伸长率有明确要求。

②冷弯性能:在规定弯心直径D和冷弯角度α下冷弯后钢筋无裂纹、磷落或断裂现象.。

5、常见的预应力筋:预应力钢绞线、中高强钢丝和预应力螺纹钢筋。

6、中强钢丝、钢绞线的受拉应力-应变曲线特点：均无明显屈服点和屈服台阶、抗拉强度高。

7、条件屈服强度σ0.2为对应于残余应变为0.2％的应力称为无明显屈服点的条件屈服点。

两者概念：
1、承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏、发生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；
2、正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用的某项规定限值或耐久性能的某种规定状态。

两者内容：
1、混凝土结构的承载能力极限状态计算应包括下列内容：
（1）结构构件应进行承载力（包括失稳）计算；
（2）直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算；
（3）有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算；
（4）必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算；
（5）对于可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起严重后果的重要结构，宜进行防连续倒塌设计。

2、混凝土结构构件应根据其使用功能及外观要求，按下列规定进行正常使用极限状态验算：
（1）对需要控制变形的构件，应进行变形验算；
（2）对不允许出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算；
（3）对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算；
（4）对舒适度有要求的楼盖结构，应进行竖向自振频率验算。

两者表达式：
1、承载能力极限状态表达式：
γ0S≤R R=R（f c，f s，αk，···）/γRd
2、正常使用状态设计表达式
S≤C。