第三章混凝土结构设计基本原则

混凝土结构设计原理陈建设第3版一、引言混凝土结构设计是建筑领域中，非常重要的一项工作。

在建筑物的建设中，混凝土结构设计起着至关重要的作用。

本文将根据陈建设所著的《混凝土结构设计原理》第三版，对混凝土结构设计的原理进行详细的阐述。

二、混凝土结构的基本原理1.混凝土的组成混凝土是由水泥、骨料、砂、水等原材料按一定比例混合而成的一种人工制品。

其中，水泥是混凝土中最主要的成分，它能够使混凝土硬化，并且提供混合物的粘合剂。

骨料和砂则是混凝土中填充的成分，它们能够提高混凝土的强度，并且增加混凝土的密度和稳定性。

水是混凝土中的溶剂，能够使混合物变得粘稠，便于加工和浇筑。

2.混凝土的强度混凝土的强度是指混凝土在承受压力或拉力时所能承受的最大力量。

混凝土的强度与其成分的比例、材料的质量、混合物的搅拌时间等因素有关。

一般来说，混凝土的强度越高，其承受外力的能力就越强。

3.混凝土的应变性混凝土的应变性是指混凝土在承受外力时所产生的变形程度。

混凝土的应变性与其强度、密度、韧性等因素有关。

一般来说，混凝土的应变性越小，其承受外力时的变形程度就越小。

4.混凝土的耐久性混凝土的耐久性是指混凝土在不同环境条件下的抗腐蚀能力和寿命。

混凝土的耐久性与其成分的质量、混合物的配比、加工方法等因素有关。

一般来说，混凝土的耐久性越强，其寿命就越长。

三、混凝土结构设计的基本原则1.静力平衡原则混凝土结构设计的第一个基本原则是静力平衡原则。

即在设计混凝土结构时，必须保证结构的每个部分都处于静力平衡状态。

这意味着任何一个部分都不能承受大于其自身强度的外力，否则就会导致结构的破坏。

2.合理布置受力构件混凝土结构设计的第二个基本原则是合理布置受力构件。

在设计混凝土结构时，必须合理布置受力构件，使结构的受力分布均匀，以提高结构的整体强度和稳定性。

3.满足使用要求混凝土结构设计的第三个基本原则是满足使用要求。

在设计混凝土结构时，必须考虑结构的使用要求，如承载能力、稳定性、耐久性等，以便满足结构的使用要求。

混凝土结构原理练习题温州大学瓯江学院20XX年第一章 概述一、选择题J-1 与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁承载能力 （ ）（A ）相同 （B ）提高许多 （C ）有所提高J-2 与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力 （ ）（A ）提高不多 （B ）提高许多 （C ）完全相同J-3 钢筋混凝土梁在正常使用荷载下（ ）（A ）通常是带裂缝工作的（B ）一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面（C ）一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽第二章 混凝土结构材料的物理力学性能一、选择题J-1 混凝土各种强度指标就其数值的大小比较，有 （ ）（A ）k cu f , >t f >c f >k t f , （B ）k cu f , >c f >k t f ,>t f （C ）k cu f , >c f >t f >k t f ,J-2 混凝土强度的基本指标是 （ ）（A ）立方体抗压强度标准值 （B ）轴心抗压强度设计值 （C ）轴心抗压强度标准值 （D ）立方体抗压强度平均值 J-5 混凝土的受压破坏（ ）（A ）取决于骨料抗压强度 （B ）取决于砂浆抗压强度 （C ）是裂缝累积并贯通造成的（D ）是粗骨料和砂浆强度已耗尽造成的J-6 混凝土双向受力时，何种情况下强度降低（ ）（A ）两向受压 （B ）双向受拉 （C ）一拉一压J-12 在钢筋混凝土轴心受压构件中混凝土的徐变将使（ ）（A）钢筋应力增大（B）混凝土应力增大（C）钢筋应力减小J-13 混凝土的水灰比越大，水泥用量越多，则徐变及收缩值（）（A）增大（B）减少（C）基本不变J-15 变形钢筋与混凝土间的粘结能力（）（A）比光面钢筋略有提高（B）取决于钢筋的直径大小（C）主要是钢筋表面凸出的肋的作用Y－8 混凝土在复杂应力状态下强度降低的是（）(A) 三向受压(B) 两向受压（C）一拉一压Y－10 混凝土的徐变，下列叙述不正确的是（）(A)徐变是在长期不变荷载作用下，混凝土的变形随时间的延长而增长的现象(B)持续应力的大小対徐变有重要影响(C)徐变対结构的影响，多数情况下时不利的(D)水灰比和水泥用量越大，徐变越小Y－12 对于无明显屈服点的钢筋，其强度标准值取值的依据是（）(A)最大应变对应的应力(B)极限抗拉强度(C)0.9倍极限强度(D)条件屈服强度Y－14 钢筋的力学性能指标包括：(1) 极限抗拉强度；（2）屈服点；（3）伸长率；（4）冷弯试验，其中检验塑性的指标是（）(A)极限抗拉强度(B)极限抗拉强度和伸长率(C)极限抗拉强度和伸长率(D)伸长率和冷弯试验Y－40 在其它条件相同的情况下，同一混凝土试块在双向受压状态下所测得的抗压强度极限比单向受压状态下所测得的抗压强度极限值高的主要原因是（）(A)双向受压时的外压力比单向受压时多(B)双向受压时混凝土的横向变形受约束(C)双向受压时的纵向压缩变形比单向受压时小Y－46 混凝土保护层厚度是指（）(A)外排纵筋的外表面至混凝土外表面的距离(B)箍筋的外表面至混凝土外表面的距离(C)外排纵筋的内表面至混凝土外表面的距离G-1碳素钢的含碳量越高，则其（）(A)强度越高，延性越高(B)强度越低，延性越高(C)强度越高，延性越低(D)强度越低，延性越低G-2钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求不包括（）(A)强度(B)塑性(C)与混凝土的粘结力(D)耐火性G-3混凝土的侧向约束压应力提高了混凝土的（）(A)抗压强度(B)延性(C)抗拉强度(D)抗压强度和延性G-4减小混凝土徐变的措施是（）(A)加大水泥用量，提高养护时的温度和湿度(B)加大骨料用量，提高养护时的温度，降低养护时的湿度(C)延迟加载时的龄期，降低养护时的湿度和温度(D)减小水泥用量，提高养护时的温度和湿度L-1 《混凝土结构设计规范》中混凝土强度的基本代表值是。

混凝土结构的优点包括：高抗压强度、良好的耐久性、防火性能好、施工方便、 成本较低等。同时，混凝土结构也存在一些缺点，如对温度变化敏感、易受到化 学腐蚀等。
混凝土结构的重要性
混凝土结构是现代建筑中最为常见的结构形式之一，其广泛应用于住宅、办公楼、厂房、桥梁等各类 建筑和土木工程中。混凝土结构的广泛应用主要得益于其优良的力学性能和耐久性，能够满足现代建 筑对安全、经济和美观的要求。
离散单元法的优点在于能够考虑混凝 土材料的非线性特性和破坏机制，适 用于进行混凝土结构的抗震、抗爆和 倒塌分析。
05 混凝土结构的优化设计
结构尺寸优化
总结词
通过调整混凝土结构的尺寸参数，以达到最 优的性能和成本。
详细描述
结构尺寸优化主要考虑梁、柱、板等构件的 尺寸参数，如截面高度、宽度和厚度等，以
塑性极限分析方法
总结词
基于塑性理论的分析方法，适用于结构达到极限承载能力的情况。
详细描述
塑性极限分析方法考虑了混凝土材料的塑性特性，即材料在达到屈服点后发生不可逆的变形。这种方法适用于结 构达到极限承载能力的情况，能够确定结构的最大承载力和安全储备。
结构动力分析方法
总结词
考虑结构动态特性的分析方法，适用于分析 结构的动力响应和地震作用下的行为。
混凝土结构的设计方法
目录
• 混凝土结构概述 • 混凝土结构设计的基本原则 • 混凝土结构的分析方法 • 混凝土结构的计算方法 • 混凝土结构的优化设计 • 混凝土结构的抗震设计
01 混凝土结构概述
混凝土结构的定义与特点
混凝土结构是一种以混凝土为主要材料的建筑结构，通过将混凝土浇筑或预制构 件拼装而成。混凝土结构具有较高的抗压强度、良好的耐久性和防火性能，同时 施工方便、成本较低，广泛应用于各类建筑和土木工程中。

混凝土结构设计的基本原则混凝土结构设计是建筑工程中的重要组成部分，其设计质量直接影响到建筑物的安全性和稳定性。

在进行混凝土结构设计时，需要遵循一些基本原则，以确保结构的强度、稳定性和耐久性。

本文将就混凝土结构设计的基本原则进行探讨，希望对相关领域的专业人士和学习者有所帮助。

1. 结构安全性第一原则在进行混凝土结构设计时，首要考虑的是结构的安全性。

结构的安全性是指结构在规定使用条件下，能够承受预定荷载而不发生破坏的能力。

因此，在设计过程中需要对结构的受力情况、荷载作用和内力分布进行充分分析，保证结构能够满足安全性的要求。

2. 结构稳定性原则结构的稳定性是指结构在外部作用下不会发生失稳或破坏的能力。

为了确保结构的稳定性，设计时需要考虑结构的整体稳定性、构件连接的可靠性以及荷载的合理传递等因素。

只有保证了结构的稳定性，才能有效地提高结构的使用寿命。

3. 结构耐久性原则混凝土结构设计需要考虑结构的耐久性，即结构在规定使用条件下能够保持长期稳定和安全的能力。

为了提高结构的耐久性，设计时需要选择合适的混凝土配合比、保证混凝土质量，以及对结构进行有效的防护和维护。

只有确保了结构的耐久性，才能延长结构的使用寿命。

4. 结构经济性原则在进行混凝土结构设计时，还需要考虑结构的经济性。

结构的经济性是指以最少的材料和成本，满足结构设计、使用和维护的要求。

设计时需要合理选择结构形式、尺寸和截面，使结构在满足强度和稳定性的前提下，尽可能减少结构的材料消耗和建造成本。

5. 结构美观性原则最后一个原则是结构的美观性。

美观的结构设计可以提升建筑物的整体形象和观感，增强建筑的文化内涵和审美价值。

因此，在进行混凝土结构设计时，也需要考虑结构的外观设计和装饰，使结构既满足功能需求，又具有艺术性和美观性。

综上所述，混凝土结构设计的基本原则包括安全性、稳定性、耐久性、经济性和美观性等方面。

只有充分考虑这些原则，才能设计出安全、稳定、耐久、经济、美观的混凝土结构，为建筑工程的发展和进步作出贡献。

《混凝土结构设计原理》教案大纲第一章：混凝土结构的基本概念1.1 混凝土结构的定义1.2 混凝土结构的分类1.3 混凝土结构的特点及应用范围1.4 混凝土结构设计的基本原则第二章：混凝土的基本性质2.1 混凝土的组成及材料性质2.2 混凝土的力学性能2.3 混凝土的耐久性2.4 混凝土的变形性能第三章：混凝土结构的受力分析3.1 概述3.2 单向板受力分析3.3 双向板受力分析3.4 梁、柱和节点受力分析3.5 框架结构受力分析第四章：混凝土结构的承载力计算4.1 概述4.2 抗拉、抗压承载力计算4.3 抗弯、抗剪承载力计算4.4 疲劳承载力计算4.5 极限状态设计方法第五章：混凝土结构的变形与裂缝控制5.1 混凝土结构的变形控制5.2 混凝土结构的裂缝控制5.3 钢筋的锚固、焊接与连接5.4 混凝土结构的施工缝处理第六章：混凝土结构的稳定性分析6.1 结构稳定性的基本概念6.2 压弯构件的稳定性分析6.3 受拉构件的稳定性分析6.4 钢筋混凝土构件的稳定性分析6.5 稳定性校核与提高稳定性的措施第七章：混凝土结构的抗震设计7.1 抗震设计的基本概念7.2 地震作用及地震反应7.3 抗震设计原则与要求7.4 混凝土结构的抗震设计方法7.5 抗震设计实例分析第八章：混凝土结构的耐久性设计8.1 耐久性的基本概念8.2 混凝土的侵蚀与碳化8.3 钢筋的腐蚀与防护8.4 混凝土结构的耐久性设计方法8.5 耐久性设计实例分析第九章：混凝土结构的设计实例9.1 工业与民用建筑混凝土结构设计实例9.2 桥梁混凝土结构设计实例9.3 港口与水利混凝土结构设计实例9.4 高层建筑混凝土结构设计实例9.5 特殊环境下的混凝土结构设计实例第十章：混凝土结构设计的软件应用10.1 结构设计软件的基本功能10.2 常见结构设计软件介绍10.3 混凝土结构设计软件操作实例10.4 结构设计软件在工程中的应用与优势10.5 结构设计软件的发展趋势与展望重点解析第一章：混凝土结构的基本概念重点：混凝土结构的定义、分类、特点及应用范围。

第三章多层框架结构1．框架结构布置框架结构应在纵、横两个方向或多个斜交方向布置形成空间框架结构。

单跨框架的耗能能力较弱，超静定次数较少，一旦柱子出现塑性铰，出现连续倒塌的可能很大，所以不宜采用单跨框架。

由于框架在纵、横两个方向都承受很大的水平力，因此应做成刚接框架结构，保证尽可能多次超静定。

相应地，为了保证纵、横两方向都有足够的承载力和刚度，框架宜采用方形、圆形、多边形或接近方形的布置方案，使两个方向和刚度都相近。

框架梁、柱轴线宜在同一个竖向平面内，尽量避免梁布置在柱的一侧，防止产生过大的偏心弯矩。

2．框架结构分类混凝土框架结构按施工方法不同分为现浇式、装配式和装配整体式。

现浇式框架结构的整体性强、抗震性能好，缺点是现场施工的工作量大、工期长、需要大量的模板。

装配式框架结构的整体性较差、抗震能力弱，但它的施工速度快、效率高，可实现标准化、工厂化和机械化生产。

装配整体式框架兼有现浇式框架和装配式框架的优点，但是节点区现场浇筑混凝土施工比较复杂。

3．框架结构承重方案按楼面竖向荷载传递路线的不同，承重框架的布置有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重等几种(图13—1)。

横向框架承重方案是在横向布置承重梁而纵向往往布置较小的连系梁，这种方案比较有利于房屋室内的采光和通风。

纵向框架承重方案是在纵向布置框架承重梁，在横向布置连系梁，这种方案有利于设备管线的穿行，并可获得较高的室内净高，但是它的横向抗侧刚度较差，且进深尺寸受预制板长度的限制。

当楼面有较大荷载或楼面有较大开洞时一般采用纵横向框架混合承重方案，这种方案设计成双向梁柱抗侧力体系使框架结构具有很好的空间刚度和整体性。

4．计算单元的确定及荷载分配一般情况下，框架是一个空间受力体系，当框架间距相同、荷载相等、截面尺寸一样时，可取出一榀框架，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行计算分析(图13-2c、d)，取出来的平面框架承受图13—2(b)阴影范围内的水平荷载，竖向荷载则按楼盖结构的布置方案确定。

第三节
结构的可靠度和极限状态方程
一、作用效应和结构抗力 任何结构或结构构件中都存在对立的两个方面：作用效应 S 和结构抗力 R。如何保证结 构抗力 R 大于作用效应 S 是结构设计中必须解决的问题。 （一）作用和作用效应 结构上的作用有直接作用和间接作用两种。直接作用是指施加在结构上的荷载，如恒荷 载、活荷载、风荷载和雪荷载等。间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的其他作用， 如地基沉降、混凝土收缩、温度变化和地震等。 作用效应 S 是指作用对结构产生的效应，如内力、变形和裂缝等。 1．作用的分类 结构上的作用，可按下列性质分类。 （1）按随时间的变异分类。 1）永久作用在设计基准期内，其值不随时间变化或变化与平均值相比可以忽略不计。例 如，结构自重、土压力、预加应力等。 2） 可变作用在设计基准期内， 其值随时间变化， 且其变化与平均值相比不可忽略。 例如，
（3-3） （3-4）
fc fck / c
式中 fs、fc——分别为钢筋强度设计值和混凝土强度设计值； fsk、fck——分别为钢筋强度标准值和混凝土强度标准值；
s、c——分别为钢筋材料分项系数和混凝土材料分项系数。
（2）钢筋的强度标准值和设计值。 根据上述原则，钢筋强度标准值是按下述方法确定的。对有明显流幅的热轧钢筋，采用 国家标准中规定的屈服强度标准值（废品限值） ；对无明显流幅的钢筋，采用国家标准中规定 的极限抗拉强度。 钢筋材料分项系数s 的取值如下： 延性较好的热轧钢筋， s 取 1.1； 但对新投产的 500MPa 级钢筋，s 取 1.15；延性稍差的预应力钢筋，s 取 1.2。 钢筋抗压强度设计值 f y 取与抗拉强度设计值 fy 相同。 这是由于构件中混凝土受到箍筋的 约束，实际极限受压应变增大，受压钢筋可达到屈服。 （3）混凝土的强度等级、强度标准值和强度设计值。 1）混凝土的强度等级。混凝土强度等级（fcu,k）是指按照标准方法制作和养护的、边长 为 150mm 的立方体试件，在 28d 龄期或规定龄期，用标准试验方法测得的具有 95%保证率 的抗压强度，即

第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能要求3.1.1 混凝土结构的组成与作用•骨架•构件3.1.2 结构上的作用、结构抗力•按时间的变异分布：永久作用、可变作用、偶然作用•按随空间位置的变异分类：固定作用、可动作用•按结构的反应分类：静态作用、动态作用•结构或结构构件承受内力和变形的能力称为结构抗力R作用直接作用：间接作用：按时间分永久作用：可变作用：按位置分固定作用可动作用按反应分静态作用动态作用荷载温度应力、基础沉降，地震作用自重，土压力楼面活荷载、风荷载、雪荷载作用效应S•结构由于各种原因，引起内力和变形称为作用效应。

内力：轴力、弯矩、剪力、扭矩；变形：挠度、转角、裂缝。

•作用效应取决于作用的方式及结构或构件的几何尺寸及支承条件。

简支梁在跨中一集中荷载作用下跨中弯矩lP M 41=•例：简支梁在均布荷载作用下跨中弯矩S = cQc –––荷载效应系数Q –––荷载•作用效应具有随机性q M 281=281l l 41c结构的抗力R•结构抗力是指结构或构件承受作用效应的能力。

•结构抗力的影响因素：材料性能的不确定性材料几何参数的不确定性计算模式的不确定性•结构的抗力具有随机性。

3.1.3 结构的功能要求安全性、适用性、耐久性安全性：结构在正常施工和使用时应能承受可能出现的各种荷载及外部作用，以及在偶然事件发生时及发生后能保持必需的整体稳定性。

适用性：结构在正常使用时有良好的工作性能。

耐久性：结构在正常维护下，材料性能虽随时间变化，但仍能满足预定功能要求。

3.1.4 结构的可靠性与安全等级3.2 结构极限状态3.2.1 极限状态的定义：是结构或其构件能够满足前述某一功能要求的临界状态。

超过这一界限，结构或其构件就不能满足设计规定的该项功能要求而进入失效状态。

极限状态的分类：承载能力极限状态正常使用极限状态极限状态的表现形式：(承)：刚体失去平衡，材料强度不足，结构转变为机构，失稳(正)：过大的变形，影响正常使用或耐久性能的局部损坏，过大的振动3.2.2 极限状态分类结构或构件能否完成预定功能与结构的荷载效应S与结构的抗力R有关。

▲ R—结构抗力
结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu
如Mu ?
本课程的主要内容
▲ S和R都是随机变量
第三章 混凝土结构基本设计原则
一、结构的功能函数
Z > 0 可靠
Z=R-S Z = 0 极限状态
Z < 0 失效
Z>0
不一定绝对安全。
二、极限状态方程
Z=0 即 R-S＝0
3.4 结构设计方法
化与平均值相比可以忽略不计的作用。
如结构自重、土压力、预应力、地基沉降、焊接等。
2、可变作用：在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变
化与平均值相比不可忽略的作用。 如楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、汽车荷载、 温度变化等。
3、偶然作用：在结构使用期间不一定出现，而一旦出现其量
值很大且持续时间很短的作用。
一状、态极”限状态的概念
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。
二、两类极限状态
承载能力极限状态与正常使用极限状态。
3.2 极限状态
第三章 混凝土结构基本设计原则
1、承载能力极限状态 Ultimate Limit State
（1）概念：承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大
如爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。
第三章 混凝土结构基本设计原则
3.1.2 结构的功能
一、 结构的安全等级
根据结构破坏后果的影响程度分为三级。
建筑结构的安全等级
安全等级 一级 二级 三级
破坏后果 很严重 严重 不严重
建筑物类型 重要的建筑物 一般的建筑物 次要的建筑物
3.1 结构的功能

高性能混凝土的研究和应用，使得混凝土 结构的性能更加优异，满足了更加复杂和 多样化的工程需求。
02 混凝土结构设计基本原则
结构设计原则
01
02
03
04
Hale Waihona Puke 结构完整性确保混凝土结构在各种工况下 的整体性，避免出现裂缝、断
裂等损伤。
承载能力
根据预期的载荷和应力要求， 设计混凝土结构的承载能力。
耐久性
考虑环境因素和预期使用寿命 ，确保混凝土结构在使用期间
工现场进行搅拌、浇注和养护的混凝土构件。
按受力特点分类
混凝土结构可以分为框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。框架结构的受力特 点是主要承受横向和纵向的荷载，通过梁和柱的连接实现；剪力墙结构的受力特点是主 要承受横向荷载，通过剪力墙的连接实现；框架-剪力墙结构的受力特点是结合了框架
和剪力墙的特点，形成了一种混合结构形式。
05 混凝土结构设计中的问题 及解决措施
混凝土裂缝问题及解决措施
总结词
混凝土裂缝是混凝土结构设计中 常见的问题，会导致结构承载能
力下降和耐久性降低。
原因分析
混凝土裂缝产生的原因包括施工过 程控制不当、结构设计不合理、材 料质量不合格等。
解决措施
针对不同原因采取相应的解决措施， 如加强施工过程控制、优化结构设 计、选用优质材料等。
混凝土结构发展历程
19世纪中叶
20世纪初
随着水泥和混凝土技术的发展，混凝土开 始被应用于建筑和桥梁工程中。
钢筋混凝土的发明和应用，使得混凝土结 构的强度和稳定性得到了显著提高。
20世纪50年代
21世纪初
预应力混凝土的出现，进一步提高了混凝 土结构的承载能力和耐久性，为现代大型 混凝土结构的建造奠定了基础。

S = γ G SGk + ∑ γ Qiψ ci SQik
i =1
n
四、按正常使用极限状态验算 结构或构件超过正常使用极限状态时所造成的财产 和生命损失要小于超过承载力极限状态的后果，故 其可靠度指标要低一些。在荷载效应及结构抗力计 算中均采用标准值作为其代表值。
结构或构件在持荷作用下，其裂缝和变形会随时间的 推移而发展，因此讨论其荷载组合时应考虑标准组合 标准组合 和准永久组合 准永久组合进行设计。 准永久组合
对于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化 简化规 简化 则，并应按下列组合值中取最不利值确定： 由可变荷载效应控制 可变荷载效应控制的组合 可变荷载效应控制
S = γ G SGk + γ Q1SQ1k
S = γ G SGk + 0.9∑ γQi SQik
i =1
n
由永久荷载效应控制 永久荷载效应控制的组合 永久荷载效应控制
4.正态分布 正态分布
公式 ：
f(x)--某一随机变量在大量事件中出现的频率 某一随机变量在大量事件中出现的频率
5.保证率 保证率
对随机变量数列中其数值不小于或大于某一随 机变量出现的概率，称为保证率。 机变量出现的概率，称为保证率。
伦敦Ronan Point公寓是22层的装配式钢筋混凝土板式结构体系。1968年5月16日，住在18层一单元住户在厨房清晨点火煮水时因夜间煤气 泄漏引起爆炸。爆炸压力破坏了该单元二侧的外墙板和局部楼板，上一层的墙板在失去支承后也同时坠落，坠落的构件依次撞击下层造成连续 破坏，使得22层高楼的一个角区从上到下一直坍到底层的现浇结构为止。 Ronan Point公寓的连续倒塌事故引起了国际结构工程界的高度重视并开展了广泛的讨论，由此确立了结构设计的又一个重要原则，即结构 内发生一处破坏不应造成整体的连续倒塌。为吸取这一教训，各国的设计规范几乎都作了相应的修订。

混凝土结构设计的基本原则一、引言混凝土结构是建筑工程中最常见的结构形式之一，其广泛应用得益于其优良的性能和施工便捷性。

混凝土结构设计的基本原则是建立在混凝土本身的性质和特点上的，因此深入了解混凝土的物理和力学性质对于混凝土结构设计至关重要。

本文将详细介绍混凝土结构设计的基本原则，包括混凝土的物理和力学性质、混凝土结构设计的基本原则、混凝土结构设计的基本流程、混凝土结构设计的注意事项等方面。

二、混凝土的物理和力学性质混凝土是由水泥、砂、碎石和水等原材料按一定比例混合而成的一种人造材料。

混凝土的物理和力学性质受多种因素影响，如含水量、材料的性质、配合比等。

1.含水量混凝土的含水量对其物理和力学性质有着重要影响。

水分过多会导致混凝土的强度下降、抗裂性能变差，同时也会影响混凝土的耐久性。

因此，在混凝土的制作过程中，需要控制好水泥的用量和水的加入量，以保证混凝土的质量。

2.材料的性质混凝土中的水泥、砂、碎石等原材料的性质也会直接影响混凝土的物理和力学性质。

水泥的类型、强度等参数会影响混凝土的强度和耐久性；砂和碎石的粒径和形状也会影响混凝土的强度和抗裂性能。

3.配合比混凝土的配合比是指混凝土中各种原材料的比例关系。

不同的配合比会影响混凝土的强度、抗裂性能、耐久性等。

因此，在混凝土的设计过程中，需要根据具体情况确定合理的配合比。

三、混凝土结构设计的基本原则混凝土结构设计的基本原则是在满足强度、稳定性、耐久性、经济性和施工便捷性等要求的基础上，尽可能地发挥混凝土材料的性能。

具体来说，混凝土结构设计的基本原则包括以下几点：1.强度原则混凝土结构的强度是保证其正常使用的前提。

因此，混凝土结构设计需要根据不同的受力情况和使用要求，合理确定混凝土的强度等级和配合比，以保证结构的强度和稳定性。

2.耐久性原则混凝土结构的耐久性是保证其长期使用的关键。

因此，在混凝土结构设计过程中，需要考虑结构的使用环境、材料的耐久性等因素，合理选择材料和设计结构，以保证结构的耐久性。

载力的设计值，它是由正截面上材料所产生的抗力。
（1） 截面形状
梁、板常用பைடு நூலகம்形、T形、I字形、槽形、空心板和倒 L形梁等对称和不对称截面
(2) 梁、板的截面尺寸
1)矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0～3.5；T形截面梁 的h/b一般取2.5～4.0(此处b为梁肋宽)。矩形截面的宽度 或T形截面的肋宽b一般取为100、120、150、(180)、200、 (220)、250和300mm，300mm以下的级差为50mm；括 号中的数值仅用于木模。
3.1受弯构件的一般构造
与构件的计算轴线相垂直的截面称为正截面。
结构和构件要满足承载能力极限状态和正常使用极
限状态的要求。梁、板正截面受弯承载力计算就是从满
足承载能力极限状态出发的，即要求满足
M≤Mu
(4—1)
式中的M是受弯构件正截面的弯矩设计值，它是由结构上
的作用所产生的内力设计值；Mu是受弯构件正截面受弯承
第三章 正截面受弯承载力计算
其特点是：1)纵向受拉钢筋屈服， 拉力保持为常值；裂缝截面处，受拉区 大部分混凝土已退出工作，受压区混凝 土压应力曲线图形比较丰满，有上升段 曲线，也有下降段曲线；2)弯矩还略有 增加；3)受压区边缘混凝土压应变达到 其极限压应变实验值εcu时，混凝土被 压碎，截面破坏；4)弯矩—曲率关系为 接近水平的曲线。
M0=Mcr0时，在纯弯段抗拉能力最薄弱的某一截 面处，当受拉区边缘纤维的拉应变值到达混凝土极限 拉应变实验值εtu0时，将首先出现第一条裂缝，一旦 开裂，梁即由第I阶段转入为第Ⅱ阶段工作。
随着弯矩继续增大，受压区混凝土压应变与受拉钢 筋的拉应变的实测值都不断增长，当应变的量测标距较 大，跨越几条裂缝时，测得的应变沿截面高度的变化规 律仍能符合平截面假定，

第三章钢筋混凝⼟楼盖结构设计第三章钢筋砼楼盖结构设计第⼀节概述⼀、正确合理地进⾏楼盖结构设计的重要性楼盖是房屋结构中的重要组成部分。

在整个房屋的材料⽤量和造价⽅⾯，楼盖所占的⽐例是相当⼤的，因此合理选择楼盖的结构型式、正确合理地进⾏楼盖结构设计对建筑物的使⽤、美观以及技术经济指标都具有⼗分重要的意义。

●其重要性具体表现在：（1）、在⼀幢混合结构的房屋中，楼盖（屋盖）的造价约占房屋总造价的 30%～40%；在6～12 层的框架结构中，楼盖的⽤钢量约占总⽤钢量的 30%～50%；在钢筋砼⾼层建筑中，砼楼盖的⾃重占总⾃重的 50%～60%。

因此降低楼盖的造价和⾃重对降低整个建筑物的造价和⾃重都是⾮常重要的。

（2）、减⼩楼盖的结构⾼度，从建筑上说，可以降低层⾼；当总⾼⼀定时可以增加层数，对⼀幢 30 层的楼⽽⾔，每层降低0.1 m 就可增加⼀层。

从结构上说，降低层⾼意味着减轻⾃重，也就减⼩了地震作⽤，这对建筑结构设计具有很⼤的经济意义，将直接降低⼯程造价。

（3）、楼盖（屋盖）结构形式和建筑⾯层构造的合理选⽤，直接影响到建筑在隔声、保温、隔热、防⽔和美观⽅⾯的功能要求。

（4）、楼盖结构作为建筑物的⽔平受⼒构件，其受⼒特点和⼯作性能直接影响整个结构的受⼒特点和内⼒分析⽅法的选⽤。

对保证建筑物的承载⼒、刚度、耐久性以及提⾼结构、抗风、抗震性能有着重要的作⽤。

（5）、楼盖结构设计是结构设计⼈员必须熟悉和掌握的基本功，它的设计原理、概念和⽅法可⽤于桥⾯结构、筏基、挡⼟墙、⽔池等许多结构物的设计中。

⼆、楼盖的结构功能及其分类（⼀）楼盖的结构功能建筑结构是⼀个由多种构件组成的空间受⼒结构体系。

按构件的设置⽅向，可认为它是由⽔平结构体系和竖向结构体系组成。

楼盖是由梁、板等⽔平⽅向的构件组成的⽔平承重结构体系，其基本作⽤是：（1）、在竖向，直接承受楼盖中梁、板构件及装修⾯层的重量；承受施加在楼⾯、屋⾯上的使⽤荷载，并传给竖向结构。

混凝土结构设计规范一、引言二、材料与试验（一）混凝土材料：混凝土应按照国家标准进行配制，包括水泥、骨料、掺合料、水和掺水剂等材料的使用和配比。

（二）混凝土试验：混凝土应按照规定的试验方法进行试验，包括强度试验、抗渗试验、收缩试验等，以确定混凝土的性能和适用范围。

三、结构设计基本原则（一）强度设计：混凝土结构的承载力应满足设计要求，并根据强度等级进行设计。

（二）稳定性设计：混凝土结构的稳定性应满足设计要求，并根据结构形式和使用条件进行设计。

（三）耐久性设计：混凝土结构应具有良好的耐久性，考虑到环境因素、使用条件和保护措施等进行设计。

四、结构设计计算（一）荷载计算：混凝土结构应根据设计要求对荷载进行计算，包括恒载、活载和地震荷载等。

（二）构件设计：混凝土构件应根据荷载计算结果进行设计，包括梁、柱、板、墙等构件的尺寸、配筋和截面形式等。

（三）节点设计：混凝土节点应满足强度和稳定性要求，包括连接件的选择和构造的设计。

五、施工工艺与质量控制（一）施工工艺：混凝土的浇筑、养护和抹灰工艺等应按照规范和标准进行，确保施工质量。

（二）质量控制：施工过程中应进行质量控制，包括原材料的检验、施工现场的管理和工序的验收等。

六、验收与验收标准（一）验收程序：混凝土结构完成后进行验收，包括结构构件的检查和试验。

（二）验收标准：混凝土结构的验收标准应按照规范和标准进行，包括结构的外观和尺寸、强度和稳定性等指标。

七、施工质量事故和处理措施（一）施工质量事故：施工过程中出现的施工质量事故应及时处理和记录，包括混凝土脱落、裂缝和变形等。

（二）处理措施：施工质量事故出现后应采取相应的处理措施，包括修复、加固和更换等。

八、设计应注意的问题（一）设计参数的选取：混凝土结构的设计参数应根据具体情况进行选择，包括强度等级、初始应力和构件尺寸等。

（二）设计常见问题：混凝土结构设计中常见的问题包括受力性能不足、尺寸设置不合理和施工工艺缺陷等。

九、结语。

第3章混凝土结构设计的基本原则3.1 混凝土结构设计理论的发展最早的钢筋混凝土结构设计理论是采用以弹性理论为基础的容许应力计算法。

这种方法要求在规定的标准荷载作用下，按弹性理论计算的应力不大于规定的容许应力。

容许应力系由材料强度除以安全系数求得，安全系数则根据经验和主观判断来确定。

由于钢筋混凝土并不是一种弹性材料，而是有着明显的塑性性能，因此，这种以弹性理论为基础的计算方法不能如实地反映构件截面的应力状态。

20世纪30年代出现了考虑钢筋混凝土塑性性能的破坏阶段计算方法。

这种方法以考虑了材料塑性性能的结构构件承载力为基础，要求按材料平均强度计算的承载力必须大于计算的最大荷载产生的内力。

计算的最大荷载是由规定的标准荷载乘以单一的安全系数而得出的，安全系数仍是根据经验和主观判断来确定。

在20世纪50年代提出了极限状态计算法。

极限状态计算法是破坏阶段计算法的发展，它规定了结构的极限状态，并把单一安全系数改为三个分项系数，即荷载系数、材料系数和工作条件系数，故又称为“三系数法”。

三系数法把不同的材料和不同的荷载用不同的系数区别开来，使不同的构件具有比较一致的可靠度，部分荷载系数和材料系数是根据统计资料用概率的方法确定的。

我国1966年颁布的《钢筋混凝土结构设计规范》BJG 21—66即采用这一方法，1974年颁布的《钢筋混凝土结构设计规范》TJ10—74亦是采用极限状态计算法，但在承载力计算中采用了半经验、半统计的单一安全系数。

在总结我国的试验研究、工程实践经验和学习国外科技成果的基础上，我国于2001年颁布的修订本《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068—2001采用了以概率论为基础的极限状态设计法，使我国的建筑结构设计基本原则更趋合理。

目前，国际上将概率方法按精确程度不同分为三个水准：半概率法、近似概率法、全概率法。

（1）水准I——半概率法。

对影响结构可靠度的某些参数，如荷载值和材料强度值等，用数理统计进行分析，并与工程经验相结合，引入某些经验系数。

极限状态函数可表示为：
(3-2) Z=R-S 式中，R——结构构件抗力，它与材料的力学指标及材料用量有关； S——作用(荷载)效应及其组合，它与作用的性质有关。 Z 为复合随机变量， 它们之间的运算规则应按概率理论进行。 R 和 S 均可视为随机变量， 式(3-2)可以用来表示结构的 3 种工作状态： 当 Z > 0 时，结构能够完成预定的功能，处于可靠状态。 当 Z < 0 时，结构不能完成预定的功能，处于失效状态。 当 Z = 0 时，即 R=S 结构处于临界的极限状态， Z = g ( R, S ) = R − S = 0 ，称为极限状
结构能够完成预定功能的概率称为可靠概率 PS ；结构不能完成预定功能的概率称为失 效概率 Pf 。显然，二者是互补的，即 Ps + Pf = 1.0 。因此，结构可靠性也可用结构的失效概 率来度量，失效概率愈小，结构可靠度愈大。 可靠概率 失效概率
Ps = P( z ≥ 0) = ∫
+∞ 0
f ( z )dz
2. 承载能力极限状态
结构或构件达到最大承载力，疲劳破坏或不适于继续承载的变形状态称为承载能力极 限状态。超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求，主要包括： ① 结构或构件达到最大承载力(包括疲劳)。 ② 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、滑移)。 ③ 结构塑性变形过大而不适于继续使用。 ④ 结构形成几何可变体系(超静定结构中出现足够多的塑性铰)。 ⑤ 结构或构件丧失稳定(如细长受压构件的压曲失稳)。
表 3-1 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念 结构的功能 安全性 适用性 耐久性 受弯承载力 挠度变形 裂缝宽度 可 靠 极限状态 M = Mu f=[f] wmax= [wmax] 失 效