一、總 則
（一）我國結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變過程
1. 建國初期：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：單系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法。 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)，用多個分項系數(shù)表達的設(shè)計方法。 多個分項系數(shù)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)，荷載分項系數(shù)，材料分項系數(shù)等。
5. 21世紀初：概率極限狀態(tài)法。
設(shè)計理論與方法上無大的變化，但可靠度有較大的提高，用鋼量增加10%，造價增加5%左右。 概率極限狀態(tài)法屬近似概率法，將來還要向全概率法發(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)計方法，這是今后發(fā)展的方向。解放50多年來，我國結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的發(fā)展過程為：
（二）結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計方法
1、極限狀態(tài)的定義
整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱
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。
2、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的分類
（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)計算
4、正常使用極限狀態(tài)計算（變形、裂縫）
式中 S —— 計算變形、裂縫時的菏載效應(yīng)組合值；
C —— 結(jié)構(gòu)構(gòu)件達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)境等級有關(guān)。
（2）預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件有可靠經(jīng)驗時可用裂寬控制。
5、 耐久性規(guī)定
（1）環(huán)境分類
分為五類，見下表。
混凝土結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境類別
注：嚴寒和寒冷地區(qū)的劃分應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)程》JGJ 24的規(guī)定。
（2）對一、二、三類環(huán)境中設(shè)計工作壽命為50年的結(jié)構(gòu)砼的強度等級和水泥用量提出了下限要求，對水灰比、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）對設(shè)計工作壽命為100年且處于一類環(huán)境中的砼結(jié)構(gòu)的強度等級、氯離子含量、堿含量等有相應(yīng)的規(guī)定：
① 結(jié)構(gòu)混凝土強度等級不應(yīng)低于C30；
② 混凝土中氯離子含量不得超過水泥重量的0.06%；
③ 宜使用非堿活性骨料；當(dāng)使用堿活性骨料時，混凝土中的堿含量不得超過3.0kg/m3；
④ 在使用過程中應(yīng)有定期維護措施。
對于設(shè)計壽命為100年且處于二類和三類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采取專門有效的措施。
（4）對于暴露在侵蝕性環(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，可按業(yè)主要求進行設(shè)計。
（6）結(jié)構(gòu)分析的計算結(jié)果應(yīng)有一定的構(gòu)造措施來保證。
（三）荷 載
1 . 荷載分類
n 永久荷載(恒荷載)：大小、方向、作用點不隨時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、方向或作用點隨時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、吊車荷載、車輛荷載等；
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)有兩個或兩個以上可變荷載同時作用時的代表值 。
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。計算裂縫變形時用。
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。計算裂縫變形時用。
準(zhǔn)永久值 = ψq ×標(biāo)準(zhǔn)值
3. 承載力計算荷載效應(yīng)組合
新增永久荷載效應(yīng)控制的組合：
對預(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、裂縫計算荷載效應(yīng)組合
（1）標(biāo)準(zhǔn)組合：主要用于當(dāng)一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生嚴重的永久性損壞的情況。
（2）頻遇組合：主要用于當(dāng)一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生局部損壞、較大變形或短暫震動等的情況。
（3）準(zhǔn)永久組合：主要用于當(dāng)長期效應(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：強度高，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：順紋強度高，重量輕，易加工；易腐蝕，易蟲蛀，與環(huán)保有矛盾。
適用范圍：山區(qū)并經(jīng)有關(guān)部門許可房屋。
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：承載力高，就地取材，耐久、耐火，可模性好；自重大，易開裂，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：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、基坑開挖與支護
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。
二、混凝土結(jié)構(gòu)
（一）混凝土
1、混凝土強度
（1）立方體抗壓強度（強度等級）
n 標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150mm×150mm×150mm
n 養(yǎng)護條件：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：墊板不涂油或墊橡膠板。
n 強度保證率：95% ，f = m-1.645s
v 非標(biāo)準(zhǔn)試塊強度換算系數(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：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55,C60,C65,C70,C75,C80 (高強混凝土），共
14個等級。
C—Concrete, 單位：N/mm2 或 MPa。
（2）軸心抗壓強度
（3）軸心抗拉強度
試驗方法與強度公式
2. 混凝土的變形
（1）一次加載時
（2）多次加載
（3）徐變
n 定義：在荷載保持不變的情況下，變形隨時間推移繼續(xù)增大的現(xiàn)象。
n 特點：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)硬時體積減小的象。
收縮率：3×10-4。收縮=凝縮+干縮
特點：早期快，可延續(xù)1～2年。
收縮對結(jié)構(gòu)的影響：
當(dāng)收縮受到約束時，引起構(gòu)件開裂。
減少收縮的措施：
限制水泥用量；減小水灰比；加強振搗和養(yǎng)護； 構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。
? 鋼筋砼結(jié)構(gòu)的砼強度等級不應(yīng)低于C15。
當(dāng)采用HRB335級鋼筋時，砼強度等級不宜低于C20。
當(dāng)采用HRB400和RRB400以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件時，砼的強度等級不得低于C20。
? 預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的強度等級不宜低于C30。
? 當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋時，砼的強度等級不宜低于C40。
(二)鋼 筋
1. 建筑用鋼筋的種類
(1) 熱軋鋼筋
鋼筋符號：
HPB —熱軋光面鋼筋；
HRB —熱軋帶肋鋼筋；
RRB — 余熱處理鋼。
幾個化學(xué)元素：
Mn —— 錳，Si —— 硅，V —— 釩，
Nb —— 鈮，Ti —— 鈦，C —— 碳。
碳素鋼分類：
低碳鋼：C <0.25%；
中碳鋼：C =0.25~0.6%；
高碳鋼：C > 0.6%。
(2) 中、高強鋼絲、鋼絞線
? 做預(yù)應(yīng)力筋用。
(3) 熱處理鋼筋
經(jīng)淬火處理得，fptk=1470MPa，無明顯屈服點。
(4) 冷加工鋼筋
冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。
目的：提高強度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。
2. 混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求
（1）強度高；
（2）塑性好：用伸長率和冷彎性能衡量。
n 冷彎
a =90°, 180 °。反復(fù)彎曲要求：冷彎過程中無裂縫、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. 鋼筋強度設(shè)計值
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、鋼絲。
可用熱處理鋼筋和強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)計值；
fy ——鋼筋抗拉強度設(shè)計值， 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)件正截面承載力計算具有相近的可靠度而引入的系數(shù)。
2、螺旋箍筋柱
對現(xiàn)澆鋼筋砼軸壓和偏壓構(gòu)件，如截面長邊或直徑小300mm時，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） 計算簡圖
系數(shù)a1、b1和a1b1取值表
（2）基本公式
（3）適用條件
（4）ξb的計算公式
① 對有屈服點的鋼筋: 由截面平面變形假定推得。
② 對無屈服點鋼筋
受彎構(gòu)件加固計算特點：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T形截面判別
（2）第一類T形截面計算
（3）第二類T形截面計算
（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）砼的強度等級。
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、 計算公式
（1） 一般公式
（2）集中荷載作用下獨立梁公式
式中 l ——計算剪跨比，可取 l =a/h0,當(dāng) l ＜1.5時，
取 l =1.5；當(dāng) l ＞3時，取l =3。
4、 適用條件
（1）為了避免斜壓破壞，要求截面尺寸滿足下列要求：
當(dāng) hw/b ≤4時， V ≤0.25βc fcbh0
當(dāng) hw/b ≥6時， V ≥0.20βc fcbh0
當(dāng) hw/b 在4～6之間時，線性插入。
式中 βc ——砼強度影響系數(shù)。
2.為了避免斜拉破壞，要求箍筋滿足：
(1)最小直徑
h＞800mm時， dmin=8mm；
h≤800mm時， dmin=6mm。
(2)最大間距
(3)當(dāng)V > 0.7ftbh0時還要求：
梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)有集中荷載時：
附加鋼箍筋或吊筋按右式計算：
式中，F(xiàn) —— 次梁傳遞給主梁的集中荷載設(shè)計值；
fyv —— 為附加箍筋或吊筋的抗拉強度設(shè)計值；
a—— 為附加箍筋與水平線的交角。
（七）鋼筋砼構(gòu)件受扭承載力
1、 概 述
（1）工程中常見的受扭構(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)件承載力計算
3、剪扭構(gòu)件
剪扭相關(guān)性：剪力的存在會降低結(jié)構(gòu)的抗扭承載力，扭矩的存在也會降低結(jié)構(gòu)的抗剪承載力。
（1）一般情況
① 當(dāng)T≤0.175ftWt時,可忽略扭矩作用,按純剪構(gòu)件計算;
② 當(dāng)V≤0.35ftbho時,可忽略剪力作用,按純扭構(gòu)件計算;
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
（1）大偏壓：ξ≤ξb
特點：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的計算公式和取值與受彎構(gòu)件相同。
3、 矩形截面非對稱配筋偏壓構(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，尚應(yīng)驗算As一側(cè)受壓破壞的可能性：
對現(xiàn)澆鋼筋砼軸壓和偏壓構(gòu)件，為截面的長邊或直徑小于300mm時，fc應(yīng)乘以系數(shù)0.8。
（九）偏心受拉構(gòu)件
1、 構(gòu)件分類
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、配局壓鋼筋計算
（1）截面尺寸應(yīng)滿足的條件
（2）間接鋼筋面積計算
Acor≤Ab且重心與Al重心重合。
式中a——間接鋼筋對砼約束的折減系數(shù)，當(dāng)砼≤C50時，a=1.0；當(dāng)為C80時，a＝0.85；當(dāng)為中間值時用內(nèi)插法插值。
（十二）疲勞驗算原則
1.是對應(yīng)力和應(yīng)力幅進行驗算。
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)件開裂時，拉應(yīng)力全部由鋼筋承受；當(dāng)不允許構(gòu)件開裂時，受拉區(qū)砼的法應(yīng)力為三角形。采用換算截面進行換算。
3. 荷載取用標(biāo)準(zhǔn)值，對吊車荷載尚應(yīng)乘以動力系數(shù)。
（十三）變形、裂縫驗算
1、裂縫控制驗算
（1）一級 —— 嚴格不準(zhǔn)開裂的構(gòu)件
（2）二級 —— 一般不允許開裂的構(gòu)件
（3）三級 —— 允許開裂的構(gòu)件
2、變形
