文档介绍：结构设计原理
以钢筋混凝土构件为例：
弹性假定：钢筋和混凝土均为弹性材料
平截面假定：变形前的平截面变形后保持变形
假定混凝土为不抗拉材料
钢筋与混凝土相接触的混凝土的应变相等
b
钢筋混凝土构件容许应力计算简在正常使用条件下具有良好的工作性能——适用性
结构在正常使用和正常维护条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性——耐久性
在偶然荷载作用下或偶然事件发生时和发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌——稳定性
承载能力
稳 定 性
适 用 性
耐 久 性
安全性
用安全度度量
用可靠度度量
可靠性——结构在规定的时间（设计基准期）内，在规定的条件（结构设计时所确定的正常设计、正常施工和正常使用条件）下，完成预定功能的能力。
可靠度——结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
可靠性
2、结构的可靠性
规定时间（设计基准期）
设计基准期 ——进行结构可靠性分析时，考虑持久设计状况下各项变量与时间关系所采用的基准时间参数。
可靠性概念的释义
一般桥梁结构的设计基准期为100年
建筑结构的设计基准期为50年
规定条件：正常施工、设计、使用，不考虑人为过失
结构的设计基准期与结构使用寿命有什么异同？
？
结构的设计基准期与使用寿命
设计基准期——考虑持久设计状况下各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数。
使用寿命——为结构或构件在正常维护条件下，不需要大修即可按其设计规定的目的正常使用的时间。
结构的使用年限超过设计基准期时，表明它的失效概率可能会增大，不能保证其目标可靠指标，但不等于结构丧失所有要求功能甚至报废，通常使用寿命大于设计基准期。
二、结构的极限状态
1．定义：
当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该结构的极限状态。
结构的极限状态也是结构处于可靠状态与失效状态的临界状态。
正常使用极限状态
承载能力极限状态
极限状态
2、极限状态的分类
欧洲混凝土协会
国际预应力混凝土协会
国际标准化组织
我国的可靠度标准、各种规范
承载能力极限状态
——对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。
承载能力
极限状态
结构构件或连接处因超过材料强度而破坏
结构转变
成机动体系
整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡
（滑动、倒塌）
结构或结构构件丧失稳定（柱的压曲失稳）
4
3
2
1
正常使用极限状态
——对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
影响正常使用或外观的变形
影响正常使用或耐久性能的局部损坏
影响正常使用的振动
影响正常使用的其它特定状态
正常使用极限状态
三、结构可靠度的基本原理
1、功能函数
可靠度分析中，结构的极限状态一般用功能函数描绘。当有n个随机变量(X1,X2,…..Xn)影响结构的可靠度时，结构的功能函数可表示为
>0 结构可靠
=0 极限状态
<0 结构失效
若功能函数中仅包括结构抗力R和作用（或荷载）综合效应S两个基本变量，则功能函数为：
结构所处状态
作用效应S
抗力R
R1
R2
R=S（极限状态）
Z1
Z2
S2>R2(失效)
S1<R1（可靠）
2、结构抗力和作用
结构抗力——结构构件承受内力和变形的能力。它是结构材料性能和几何参数等的函数。
作 用——施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，它分为直接作用和间接作用。
两类作用
间接作用
直接作用
施加在结构上的荷载，如结构自重、汽车荷载等。
引起结构外加变形和约束变形的原因
作 用
约束变形
结构材料发生收缩或膨胀等变化，结构在支座或节点的约束下间接产生的变形。
强迫结构产生变形。基础的不均匀沉降，地震等。
外加变形
何为作用效应？
？
作用效应
——结构对所受作用的反应：结构或者构件的内力、变形等。
PL/4
P
弯矩图
剪力图
P/2
P
P/2
P
3、失效与失效概率：
失效——指结构或结构的一部分不能满足设计所规定某一功能要求，即达到或超过了承载能力极限状态或正常使用极限状态中的某一限值。
失效概率——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。可能出现R小于S的情况，这种可能性的大小