极限状态设计表达式
(一)荷载的代表值
1.荷载标准值
在结构设计基准期内,正常情况下可能出现的最大荷载值,也是极限状态设计时采用的荷载代表值。永久荷载标准值 Gk 是按构件的设计尺寸和材料容重的标准值确定的值。
可变荷载标准值 Qk 是统一由设计基准期最大荷载概率分布的某一分位数确定,一般取具有 95%保证率的上分位值,即取平均值加 1.645 标准差。
2.荷载组合值
为可变荷载标准值乘以荷载组合值系数。这是考虑到两种或两种以上的可变荷载同时达到最大值的可能性较小,在设计中所采用的荷载组合值。
3.荷载频遇值
为可变荷载标准值乘以荷载频遇值系数。主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损害、较大变形或短暂振动等情况。
4.荷载准永久值
为可变荷载标准值乘以荷载准永久值系数。是指在设计基准期内被超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。主要用在当长期效应是决定因素时的一些情况。
(二)荷载分项系数与荷载设计值
1.荷载分项系数
它是设计计算中反映荷载不定性关系与结构可靠度相关联的分项系数,其值为:
(1)永久荷载分项系数g G :当其效应对结构不利时,对由可变荷载控制的组合,取1.2;对由永久荷载
控制的组合,取1.35。当其效应对结构有利时,一般情况下取 1.0;对结构的倾覆、滑移或漂浮验算,应取 0.9。
(2)可变荷载分项系数g Q :一般情况下取 1.4,对标准值大于 4kN/m2 的工业房屋楼面结构的活荷载应取 1.3。2.荷载设计值为荷载代表值乘以荷载分项系数后的值。只有按承载力极限状态计算荷载效应时才需考虑荷载分项系数与荷载设计值。
(三)材料强度指标取值
1.强度标准值
是结构设计时采用的材料性能基本代表值。材料强度的概率分布宜采用正态分布或对数正态分布。材
料强度的标准值可取其概率分布的 0.05 分位值确定,即mR -1.645s R 值,它具有 95%的保证率。当试验
数据不足时,可根据经验分析确定(其值详见有关设计规范)。2.材料分项系数
我国规范根据[b ]值及材料、几何参数、荷载基本参量,求出了各种结构用的材料分项系数,例如:
混凝土材料的分项系数g S =1.4;
HPB300、HRB335、HRB400 和RRB400 级钢筋g S =1.1;
HRB500 级钢筋的分顶系数g S =1.15;
预应力用钢丝、钢绞线和热处理钢筋g S =1.2。
3.材料强度设计值
是指材料强度的标准值 fk 除以材料分项系数后的值(其值详见有关设计规范)。在承载力极限状态设计
中采用材料强度设计值。
(四)极限状态设计实用表达式
1.按承载力极限状态设计表达式
我国《混凝土规范》采用以概率理论为基础的极限状态设计法,结构构件的承载力设计应根据荷载效
应的基本组合和偶然组合进行,其一般公式为
1)结构构件重要性系数
对安全等级不同的结构,结构构件重要性系数取值如下:
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2)荷载效应的组合设计值 S
(1)荷载效应基本组合。对于基本组合,荷载效应组合的设计值 S 应从下列组合值中取最不利值确定:
①由可变荷载效应控制的组合
基本组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。对于一般排架、框架结构可采用以下简化式。
例 .根据正常使用阶段对构件进行裂缝控制计算时,构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力的构件的裂
缝控制等级为( )。
A.一级
B.二级
C.三级
D.四级
答案:A