一、總   則
（一）我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的演變過(guò)程

1. 建國(guó)初期：容許應(yīng)力法 。

2. 五、六十年代：三系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 。三系數(shù)：工作條件系數(shù)，荷載系數(shù)，材料勻質(zhì)系數(shù)

3. 七十年代：?jiǎn)蜗禂?shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。 單系數(shù)：安全系數(shù)

受彎：K=1.4； 受剪：K=1.55。

４. 八十年代：概率極限狀態(tài)法 。概率極限狀態(tài)法：以可靠度理論為基礎(chǔ)，用多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的設(shè)計(jì)方法。 多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)，荷載分項(xiàng)系數(shù)，材料分項(xiàng)系數(shù)等。

5. 21世紀(jì)初：概率極限狀態(tài)法。

設(shè)計(jì)理論與方法上無(wú)大的變化，但可靠度有較大的提高，用鋼量增加10%，造價(jià)增加5%左右。 概率極限狀態(tài)法屬近似概率法，將來(lái)還要向全概率法發(fā)展。保證建筑結(jié)構(gòu)的可靠性，采用基于概率、基于性能的設(shè)計(jì)方法，這是今后發(fā)展的方向。解放50多年來(lái)，我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展過(guò)程為：

（二）結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法

1、極限狀態(tài)的定義

     整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱(chēng)

為該功能的極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的功能要求即是結(jié)構(gòu)的可靠性要求。結(jié)構(gòu)的可靠性是結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性的總稱(chēng)。

2、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的分類(lèi)

（1）承載能力極限狀態(tài)：破壞、倒塌、失穩(wěn)。

（2）正常使用極限狀態(tài)：變形、裂縫、耐久。

3、  承載力極限狀態(tài)計(jì)算

4、正常使用極限狀態(tài)計(jì)算（變形、裂縫）

式中   S  ——    計(jì)算變形、裂縫時(shí)的菏載效應(yīng)組合值；

        C  —— 結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值。

注意：（1）裂縫寬度限值與環(huán)境等級(jí)有關(guān)。

（2）預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可用裂寬控制。

5、 耐久性規(guī)定

（1）環(huán)境分類(lèi)

分為五類(lèi)，見(jiàn)下表。

混凝土結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境類(lèi)別

注：嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的劃分應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ 24的規(guī)定。

（2）對(duì)一、二、三類(lèi)環(huán)境中設(shè)計(jì)工作壽命為50年的結(jié)構(gòu)砼的強(qiáng)度等級(jí)和水泥用量提出了下限要求，對(duì)水灰比、氯離子含量和堿含量提出了上限要求。

結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求

（3）對(duì)設(shè)計(jì)工作壽命為100年且處于一類(lèi)環(huán)境中的砼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)、氯離子含量、堿含量等有相應(yīng)的規(guī)定：

① 結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30；

② 混凝土中氯離子含量不得超過(guò)水泥重量的0.06%；

③ 宜使用非堿活性骨料；當(dāng)使用堿活性骨料時(shí)，混凝土中的堿含量不得超過(guò)3.0kg/m3；

④ 在使用過(guò)程中應(yīng)有定期維護(hù)措施。

對(duì)于設(shè)計(jì)壽命為100年且處于二類(lèi)和三類(lèi)環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采取專(zhuān)門(mén)有效的措施。

（4）對(duì)于暴露在侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其受力 鋼筋宜采用環(huán)氧涂層帶肋鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)有防護(hù)措施；且宜采用有利于提高耐久性的高性能混凝土。

（5）設(shè)計(jì)工作壽命

大壩＞橋梁(100年)＞房屋(50年)

若業(yè)主有更高的要求時(shí)，可按業(yè)主要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（6）結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算結(jié)果應(yīng)有一定的構(gòu)造措施來(lái)保證。

（三）荷  載

1 .  荷載分類(lèi)

n       永久荷載(恒荷載)：大小、方向、作用點(diǎn)不隨時(shí)間改變的荷載為永久荷載，如自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等；

n       可變荷載(活荷載) ：大小、方向或作用點(diǎn)隨時(shí)間改變而變化的荷載為可變荷載，如樓面和屋面活載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車(chē)荷載、車(chē)輛荷載等；

n       偶然荷載：結(jié)構(gòu)使用期間可能不出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其作 用時(shí)間短、效應(yīng)大的荷載為偶然荷載，如爆炸力，撞擊等。

2 .  荷載代表值

    (1) 標(biāo)準(zhǔn)值——是荷載的基本代表值。是正常使用情況下可能出現(xiàn)的保證率為95%的偏大值。是永久荷載的唯一代表值。

(2) 組合值—— 當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載同時(shí)作用時(shí)的代表值 。

               組合值 = ψc ×標(biāo)準(zhǔn)值

(3) 頻遇值—— 可變荷載可能出現(xiàn)的較大值，但小于標(biāo)準(zhǔn)值。計(jì)算裂縫變形時(shí)用。

               頻遇值 = ψf ×標(biāo)準(zhǔn)值

(4) 準(zhǔn)永久值—— 可變荷載中較穩(wěn)定的那一部分值。計(jì)算裂縫變形時(shí)用。

               準(zhǔn)永久值 = ψq ×標(biāo)準(zhǔn)值

3. 承載力計(jì)算荷載效應(yīng)組合

新增永久荷載效應(yīng)控制的組合：

對(duì)預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件尚應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力效應(yīng)組合：

4. 變形、裂縫計(jì)算荷載效應(yīng)組合

（1）標(biāo)準(zhǔn)組合：主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重的永久性損壞的情況。

（2）頻遇組合：主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生局部損壞、較大變形或短暫震動(dòng)等的情況。

（3）準(zhǔn)永久組合：主要用于當(dāng)長(zhǎng)期效應(yīng)是決定性因素的一些情況。

（四）幾種主要結(jié)構(gòu)材料

1、鋼結(jié)構(gòu)

      主要材料：鋼材。

      材料特點(diǎn)：強(qiáng)度高，塑性好；易生銹，怕火災(zāi)。

      適用范圍：高層、大跨結(jié)構(gòu)。

2、木結(jié)構(gòu)

      主要材料：木材。

      材料特點(diǎn)：順紋強(qiáng)度高，重量輕，易加工；易腐蝕，易蟲(chóng)蛀，與環(huán)保有矛盾。

      適用范圍：山區(qū)并經(jīng)有關(guān)部門(mén)許可房屋。

3、混凝土結(jié)構(gòu)

       主要材料：混凝土，鋼筋，型鋼，鋼管。

       材料特點(diǎn)：承載力高，就地取材，耐久、耐火，可模性好；自重大，易開(kāi)裂，性能脆。

       適用范圍：工業(yè)，民用；高層，大跨。

4、砌體結(jié)構(gòu)

        主要材料：砌塊，石料，砂漿。

        材料特點(diǎn)：就地取材，耐久、耐火；承載力低，砌筑量大。

        適用范圍：多層，民用建筑。

(五）建筑結(jié)構(gòu)的基本施工程序

1、基坑開(kāi)挖與支護(hù)

    特別注意深基坑和地下水位高的情況。

2、基礎(chǔ)工程施工

      剛性基礎(chǔ)；柔性基礎(chǔ)。

      獨(dú)立基礎(chǔ)；條形基礎(chǔ)；筏板基礎(chǔ)；箱形基礎(chǔ)；樁基

      礎(chǔ)；樁筏基礎(chǔ)；樁箱基礎(chǔ)等。

3、主體結(jié)構(gòu)施工

      鋼結(jié)構(gòu)；木結(jié)構(gòu)；混凝土結(jié)構(gòu)；砌體結(jié)構(gòu)。

      磚混結(jié)構(gòu)；磚木結(jié)構(gòu)；框架結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)；框

      剪結(jié)構(gòu)；筒體結(jié)構(gòu)等。

      建筑結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)先做好施工組織設(shè)計(jì)。

 二、混凝土結(jié)構(gòu)

（一）混凝土

1、混凝土強(qiáng)度

（1）立方體抗壓強(qiáng)度（強(qiáng)度等級(jí)）

n         標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150mm×150mm×150mm

n         養(yǎng)護(hù)條件：20℃ ±3℃，濕度≥90%；28d

n         加荷方法：加荷速度0.15～0.25MPa/s，

n         注意事項(xiàng)：墊板不涂油或墊橡膠板。

n        強(qiáng)度保證率：95% ，f = m-1.645s

v  非標(biāo)準(zhǔn)試塊強(qiáng)度換算系數(shù)：

             200mm×200mm×200mm: 1.05。

             100mm×100mm×100mm: 0.95。

             6〞×12〞圓柱體：1.20  （1〞=2.54cm）。

             6〞×12〞棱柱體：1.32。

            100mm×200mm圓柱體：0.9～1.0。

            75mm×150mm 圓柱體：0.83～0.9。

            100mm×100mm 圓柱體：0.82～0.9。

v分級(jí)：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55,C60,C65,C70,C75,C80  (高強(qiáng)混凝土），共               

14個(gè)等級(jí)。

C—Concrete,  單位：N/mm2 或 MPa。

（2）軸心抗壓強(qiáng)度

（3）軸心抗拉強(qiáng)度

試驗(yàn)方法與強(qiáng)度公式

2. 混凝土的變形

（1）一次加載時(shí)

（2）多次加載

（3）徐變

n       定義：在荷載保持不變的情況下，變形隨時(shí)間推移繼續(xù)增大的現(xiàn)象。

n       特點(diǎn)：早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年。

（4）收縮變形

     定義：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的象。

     收縮率：3×10-4。收縮=凝縮+干縮

     特點(diǎn)：早期快，可延續(xù)1～2年。

     收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：

     當(dāng)收縮受到約束時(shí)，引起構(gòu)件開(kāi)裂。

     減少收縮的措施：

     限制水泥用量；減小水灰比；加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)； 構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強(qiáng)；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。

?       鋼筋砼結(jié)構(gòu)的砼強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15。

當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，砼強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20。

當(dāng)采用HRB400和RRB400以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件時(shí)，砼的強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20。

?       預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30。

?       當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)、鋼絲、熱處理鋼筋時(shí)，砼的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40。

(二)鋼  筋

1. 建筑用鋼筋的種類(lèi)

(1) 熱軋鋼筋

鋼筋符號(hào)：

            HPB —熱軋光面鋼筋；

            HRB —熱軋帶肋鋼筋；

            RRB — 余熱處理鋼。

幾個(gè)化學(xué)元素：

             Mn —— 錳，Si —— 硅，V —— 釩，
             Nb  —— 鈮，Ti —— 鈦，C —— 碳。

碳素鋼分類(lèi)：

             低碳鋼：C <0.25%；

             中碳鋼：C =0.25~0.6%；

             高碳鋼：C > 0.6%。

(2)  中、高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線(xiàn)

?       做預(yù)應(yīng)力筋用。

     (3) 熱處理鋼筋

       經(jīng)淬火處理得，fptk=1470MPa，無(wú)明顯屈服點(diǎn)。

     (4) 冷加工鋼筋

    冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。

    目的：提高強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。

2. 混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求

（1）強(qiáng)度高；

（2）塑性好：用伸長(zhǎng)率和冷彎性能衡量。

n       冷彎

a =90°, 180 °。反復(fù)彎曲要求：冷彎過(guò)程中無(wú)裂縫、鱗落或斷裂。D 愈小，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。

 冷彎是檢驗(yàn)鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。

鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。

（3）可加工性好

（4）與混凝土粘結(jié)錨固性好

3. 鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

4.鋼筋的選用原則

          普通鋼筋：宜用HRB400和HRB335鋼筋。

          可用HPB235、RRB400和冷加工鋼筋。

          預(yù)應(yīng)力筋：宜用鋼鉸線(xiàn)、鋼絲。

          可用熱處理鋼筋和強(qiáng)度較高的冷加工鋼筋。

（三）鋼筋砼軸心受拉構(gòu)件正截面承載力

式中：N —— 拉力的組合設(shè)計(jì)值；

      fy  ——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， fy ￡ 300 N/mm2 ；                   

     As  ——  縱向鋼筋面積。

（四）鋼筋砼軸心受壓構(gòu)件正截面承載力

1、普通箍筋柱

式中 0.9 —— 為保持與偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算具有相近的可靠度而引入的系數(shù)。

2、螺旋箍筋柱

對(duì)現(xiàn)澆鋼筋砼軸壓和偏壓構(gòu)件，如截面長(zhǎng)邊或直徑小300mm時(shí)，則應(yīng)將fc乘以系數(shù)0.8。

（五）鋼筋砼受彎構(gòu)件正截面承載力

2、 單筋矩形截面

（1） 計(jì)算簡(jiǎn)圖

系數(shù)a1、b1和a1b1取值表

（2）基本公式

（3）適用條件

（4）ξb的計(jì)算公式

① 對(duì)有屈服點(diǎn)的鋼筋: 由截面平面變形假定推得。

② 對(duì)無(wú)屈服點(diǎn)鋼筋

受彎構(gòu)件加固計(jì)算特點(diǎn)：二次受力。

3、雙筋矩形截面受彎構(gòu)件

（1）基本公式

（2）適用條件

4、T 形截面

（1）兩類(lèi)T形截面判別

（2）第一類(lèi)T形截面計(jì)算

（3）第二類(lèi)T形截面計(jì)算

（六）鋼筋砼受彎構(gòu)件斜截面承載力

1、 影響斜截面破壞的主要因素

（2）腹筋（箍筋，彎筋）數(shù)量。

（3）砼的強(qiáng)度等級(jí)。

2、 斜截面的破壞形態(tài)

斜拉：一裂即壞、脆。

剪壓：砼和腹筋都充分利用。

斜壓；砼壓碎，腹筋不屈服、脆。

3、 計(jì)算公式

（1） 一般公式

（2）集中荷載作用下獨(dú)立梁公式

式中 l ——計(jì)算剪跨比，可取 l =a/h0,當(dāng) l ＜1.5時(shí)，

         取 l =1.5；當(dāng) l ＞3時(shí)，取l =3。

4、  適用條件

（1）為了避免斜壓破壞，要求截面尺寸滿(mǎn)足下列要求：

 當(dāng) hw/b  ≤4時(shí)， V ≤0.25βc fcbh0

當(dāng) hw/b ≥6時(shí)， V ≥0.20βc fcbh0

 當(dāng) hw/b 在4～6之間時(shí)，線(xiàn)性插入。

 式中 βc ——砼強(qiáng)度影響系數(shù)。

2.為了避免斜拉破壞，要求箍筋滿(mǎn)足：

(1)最小直徑

h＞800mm時(shí)，    dmin=8mm；

h≤800mm時(shí)，    dmin=6mm。

(2)最大間距

(3)當(dāng)V > 0.7ftbh0時(shí)還要求：

梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)有集中荷載時(shí)：

附加鋼箍筋或吊筋按右式計(jì)算：

式中，F(xiàn) —— 次梁傳遞給主梁的集中荷載設(shè)計(jì)值；

      fyv —— 為附加箍筋或吊筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

      a—— 為附加箍筋與水平線(xiàn)的交角。

（七）鋼筋砼構(gòu)件受扭承載力

1、 概 述

（1）工程中常見(jiàn)的受扭構(gòu)件

（2）抗扭鋼筋形式

抗彎——縱筋

抗剪——箍筋，彎筋

抗扭——箍筋＋縱筋

2、純扭構(gòu)件承載力計(jì)算

3、剪扭構(gòu)件

剪扭相關(guān)性：剪力的存在會(huì)降低結(jié)構(gòu)的抗扭承載力，扭矩的存在也會(huì)降低結(jié)構(gòu)的抗剪承載力。

（1）一般情況

① 當(dāng)T≤0.175ftWt時(shí),可忽略扭矩作用,按純剪構(gòu)件計(jì)算;

② 當(dāng)V≤0.35ftbho時(shí),可忽略剪力作用,按純扭構(gòu)件計(jì)算;

4、彎扭構(gòu)件

純彎與純扭迭加。

5、 彎剪扭構(gòu)件

    純彎＋剪扭，剪扭按剪扭構(gòu)件計(jì)算，注意是否考慮剪扭相關(guān)性．

6、適用條件及構(gòu)造要求

(1)為了防止超筋，要求

（2）為了防止少筋，要求

（3）可按構(gòu)造配縱筋和箍筋的條件

（八）偏心受壓構(gòu)件承載力

1、初始偏心距

2、偏壓構(gòu)件分類(lèi)

（1）大偏壓：ξ≤ξb

特點(diǎn)：受拉區(qū)鋼筋先屈服，受壓區(qū)混凝土后壓碎。

（2）小偏壓：ξ>ξb

ξb的計(jì)算公式和取值與受彎構(gòu)件相同。

3、 矩形截面非對(duì)稱(chēng)配筋偏壓構(gòu)件

（1） 一般公式

（2）大偏壓構(gòu)件(ξ≤ξb)

ss=fy,令ξ＝ξb得：

當(dāng)e0≤0.15h0 ,且N≥fcbh時(shí)，尚應(yīng)驗(yàn)算As一側(cè)受壓破壞的可能性：

對(duì)現(xiàn)澆鋼筋砼軸壓和偏壓構(gòu)件，為截面的長(zhǎng)邊或直徑小于300mm時(shí)，fc應(yīng)乘以系數(shù)0.8。

（九）偏心受拉構(gòu)件

1、   構(gòu)件分類(lèi)

小偏拉：N在As與A之間       大偏拉：N在As與A一側(cè)

2、正截面承載力

（1）小偏拉 

小偏心受拉構(gòu)件中，fy≤300N/mm2

（2）大偏拉

（十）受沖切破壞

1、概述

2、抗沖切鋼筋的形式

（十一）局部受壓

 1、可不配置局部受壓鋼筋的條件

2、配局壓鋼筋計(jì)算

（1）截面尺寸應(yīng)滿(mǎn)足的條件

（2）間接鋼筋面積計(jì)算

Acor≤Ab且重心與Al重心重合。

式中a——間接鋼筋對(duì)砼約束的折減系數(shù)，當(dāng)砼≤C50時(shí)，a=1.0；當(dāng)為C80時(shí)，a＝0.85；當(dāng)為中間值時(shí)用內(nèi)插法插值。

（十二）疲勞驗(yàn)算原則

1.是對(duì)應(yīng)力和應(yīng)力幅進(jìn)行驗(yàn)算。

2.假定截面應(yīng)變保持平面，受壓區(qū)砼的法應(yīng)力為三角形。當(dāng)允許構(gòu)件開(kāi)裂時(shí)，拉應(yīng)力全部由鋼筋承受；當(dāng)不允許構(gòu)件開(kāi)裂時(shí)，受拉區(qū)砼的法應(yīng)力為三角形。采用換算截面進(jìn)行換算。

3. 荷載取用標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)吊車(chē)荷載尚應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)。

（十三）變形、裂縫驗(yàn)算

1、裂縫控制驗(yàn)算

（1）一級(jí) —— 嚴(yán)格不準(zhǔn)開(kāi)裂的構(gòu)件

（2）二級(jí) —— 一般不允許開(kāi)裂的構(gòu)件

（3）三級(jí) —— 允許開(kāi)裂的構(gòu)件

    2、變形