一、总 则
（一）我国结构设计方法的演变过程
1. 建国初期：容许应力法 。
2. 五、六十年代：三系数极限状态设计法 。三系数：工作条件系数，荷载系数，材料匀质系数
3. 七十年代：单系数极限状态设计法。 单系数：安全系数
受弯：K=1.4； 受剪：K=1.55。
４. 八十年代：概率极限状态法 。概率极限状态法：以可靠度理论为基础，用多个分项系数表达的设计方法。 多个分项系数：结构构件重要性系数，荷载分项系数，材料分项系数等。
5. 21世纪初：概率极限状态法。
设计理论与方法上无大的变化，但可靠度有较大的提高，用钢量增加10%，造价增加5%左右。 概率极限状态法属近似概率法，将来还要向全概率法发展。保证建筑结构的可靠性，采用基于概率、基于性能的设计方法，这是今后发展的方向。解放50多年来，我国结构设计方法的发展过程为：
（二）结构极限状态设计方法
1、极限状态的定义
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，此特定状态称
为该功能的极限状态。结构的功能要求即是结构的可靠性要求。结构的可靠性是结构安全性、适用性、耐久性的总称。
2、结构极限状态的分类
（1）承载能力极限状态：破坏、倒塌、失稳。
（2）正常使用极限状态：变形、裂缝、耐久。
3、 承载力极限状态计算
4、正常使用极限状态计算（变形、裂缝）
式中 S —— 计算变形、裂缝时的菏载效应组合值；
C —— 结构构件达到正常使用要求的规定限值。
注意：（1）裂缝宽度限值与环境等级有关。
（2）预应力砼构件有可靠经验时可用裂宽控制。
5、 耐久性规定
（1）环境分类
分为五类，见下表。
混凝土结构的使用环境类别
注：严寒和寒冷地区的划分应符合国家现行标准《民用建筑热工设计规程》JGJ 24的规定。
（2）对一、二、三类环境中设计工作寿命为50年的结构砼的强度等级和水泥用量提出了下限要求，对水灰比、氯离子含量和碱含量提出了上限要求。
结构混凝土耐久性的基本要求
（3）对设计工作寿命为100年且处于一类环境中的砼结构的强度等级、氯离子含量、碱含量等有相应的规定：
① 结构混凝土强度等级不应低于C30；
② 混凝土中氯离子含量不得超过水泥重量的0.06%；
③ 宜使用非碱活性骨料；当使用碱活性骨料时，混凝土中的碱含量不得超过3.0kg/m3；
④ 在使用过程中应有定期维护措施。
对于设计寿命为100年且处于二类和三类环境中的混凝土结构应采取专门有效的措施。
（4）对于暴露在侵蚀性环境中的结构或构件，其受力 钢筋宜采用环氧涂层带肋钢筋，预应力钢筋应有防护措施；且宜采用有利于提高耐久性的高性能混凝土。
（5）设计工作寿命
大坝＞桥梁(100年)＞房屋(50年)
若业主有更高的要求时，可按业主要求进行设计。
（6）结构分析的计算结果应有一定的构造措施来保证。
（三）荷 载
1 . 荷载分类
n 永久荷载(恒荷载)：大小、方向、作用点不随时间改变的荷载为永久荷载，如自重、土压力、预应力等；
n 可变荷载(活荷载) ：大小、方向或作用点随时间改变而变化的荷载为可变荷载，如楼面和屋面活载、风荷载、雪荷载、吊车荷载、车辆荷载等；
n 偶然荷载：结构使用期间可能不出现，一旦出现，其作 用时间短、效应大的荷载为偶然荷载，如爆炸力，撞击等。
2 . 荷载代表值
(1) 标准值——是荷载的基本代表值。是正常使用情况下可能出现的保证率为95%的偏大值。是永久荷载的唯一代表值。
(2) 组合值—— 当有两个或两个以上可变荷载同时作用时的代表值 。
组合值 = ψc ×标准值
(3) 频遇值—— 可变荷载可能出现的较大值，但小于标准值。计算裂缝变形时用。
频遇值 = ψf ×标准值
(4) 准永久值—— 可变荷载中较稳定的那一部分值。计算裂缝变形时用。
准永久值 = ψq ×标准值
3. 承载力计算荷载效应组合
新增永久荷载效应控制的组合：
对预应力砼构件尚应考虑预应力效应组合：
4. 变形、裂缝计算荷载效应组合
（1）标准组合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损坏的情况。
（2）频遇组合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损坏、较大变形或短暂震动等的情况。
（3）准永久组合：主要用于当长期效应是决定性因素的一些情况。
（四）几种主要结构材料
1、钢结构
主要材料：钢材。
材料特点：强度高，塑性好；易生锈，怕火灾。
适用范围：高层、大跨结构。
2、木结构
主要材料：木材。
材料特点：顺纹强度高，重量轻，易加工；易腐蚀，易虫蛀，与环保有矛盾。
适用范围：山区并经有关部门许可房屋。
3、混凝土结构
主要材料：混凝土，钢筋，型钢，钢管。
材料特点：承载力高，就地取材，耐久、耐火，可模性好；自重大，易开裂，性能脆。
适用范围：工业，民用；高层，大跨。
4、砌体结构
主要材料：砌块，石料，砂浆。
材料特点：就地取材，耐久、耐火；承载力低，砌筑量大。
适用范围：多层，民用建筑。
(五）建筑结构的基本施工程序
1、基坑开挖与支护
特别注意深基坑和地下水位高的情况。
2、基础工程施工
刚性基础；柔性基础。
独立基础；条形基础；筏板基础；箱形基础；桩基
础；桩筏基础；桩箱基础等。
3、主体结构施工
钢结构；木结构；混凝土结构；砌体结构。
砖混结构；砖木结构；框架结构；剪力墙结构；框
剪结构；筒体结构等。
建筑结构施工前应先做好施工组织设计。
二、混凝土结构
（一）混凝土
1、混凝土强度
（1）立方体抗压强度（强度等级）
n 标准尺寸：150mm×150mm×150mm
n 养护条件：20℃ ±3℃，湿度≥90%；28d
n 加荷方法：加荷速度0.15～0.25MPa/s，
n 注意事项：垫板不涂油或垫橡胶板。
n 强度保证率：95% ，f = m-1.645s
v 非标准试块强度换算系数：
200mm×200mm×200mm: 1.05。
100mm×100mm×100mm: 0.95。
6〞×12〞圆柱体：1.20 （1〞=2.54cm）。
6〞×12〞棱柱体：1.32。
100mm×200mm圆柱体：0.9～1.0。
75mm×150mm 圆柱体：0.83～0.9。
100mm×100mm 圆柱体：0.82～0.9。
v分级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55,C60,C65,C70,C75,C80 (高强混凝土），共
14个等级。
C—Concrete, 单位：N/mm2 或 MPa。
（2）轴心抗压强度
（3）轴心抗拉强度
试验方法与强度公式
2. 混凝土的变形
（1）一次加载时
（2）多次加载
（3）徐变
n 定义：在荷载保持不变的情况下，变形随时间推移继续增大的现象。
n 特点：早期发展快，但可以延续数年。
（4）收缩变形
定义：混凝土在空气中结硬时体积减小的象。
收缩率：3×10-4。收缩=凝缩+干缩
特点：早期快，可延续1～2年。
收缩对结构的影响：
当收缩受到约束时，引起构件开裂。
减少收缩的措施：
限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护； 构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。
Ø 钢筋砼结构的砼强度等级不应低于C15。
当采用HRB335级钢筋时，砼强度等级不宜低于C20。
当采用HRB400和RRB400以及承受重复荷载的构件时，砼的强度等级不得低于C20。
Ø 预应力砼结构的强度等级不宜低于C30。
Ø 当采用预应力钢绞线、钢丝、热处理钢筋时，砼的强度等级不宜低于C40。
(二)钢 筋
1. 建筑用钢筋的种类
(1) 热轧钢筋
钢筋符号：
HPB —热轧光面钢筋；
HRB —热轧带肋钢筋；
RRB — 余热处理钢。
几个化学元素：
Mn —— 锰，Si —— 硅，V —— 钒，
Nb —— 铌，Ti —— 钛，C —— 碳。
碳素钢分类：
低碳钢：C <0.25%；
中碳钢：C =0.25~0.6%；
高碳钢：C > 0.6%。
(2) 中、高强钢丝、钢绞线
Ø 做预应力筋用。
(3) 热处理钢筋
经淬火处理得，fptk=1470MPa，无明显屈服点。
(4) 冷加工钢筋
冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。
目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。
2. 混凝土结构对钢筋性能的要求
（1）强度高；
（2）塑性好：用伸长率和冷弯性能衡量。
n 冷弯
a =90°, 180 °。反复弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。D 愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。
冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。
钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。
（3）可加工性好
（4）与混凝土粘结锚固性好
3. 钢筋强度设计值
4.钢筋的选用原则
普通钢筋：宜用HRB400和HRB335钢筋。
可用HPB235、RRB400和冷加工钢筋。
预应力筋：宜用钢铰线、钢丝。
可用热处理钢筋和强度较高的冷加工钢筋。
（三）钢筋砼轴心受拉构件正截面承载力
式中：N —— 拉力的组合设计值；
fy ——钢筋抗拉强度设计值， fy £ 300 N/mm2 ；
As —— 纵向钢筋面积。
（四）钢筋砼轴心受压构件正截面承载力
1、普通箍筋柱
式中 0.9 —— 为保持与偏心受压构件正截面承载力计算具有相近的可靠度而引入的系数。
2、螺旋箍筋柱
对现浇钢筋砼轴压和偏压构件，如截面长边或直径小300mm时，则应将fc乘以系数0.8。
（五）钢筋砼受弯构件正截面承载力
2、 单筋矩形截面
（1） 计算简图
系数a1、b1和a1b1取值表
（2）基本公式
（3）适用条件
（4）ξb的计算公式
① 对有屈服点的钢筋: 由截面平面变形假定推得。
② 对无屈服点钢筋
受弯构件加固计算特点：二次受力。
3、双筋矩形截面受弯构件
（1）基本公式
（2）适用条件
4、T 形截面
（1）两类T形截面判别
（2）第一类T形截面计算
（3）第二类T形截面计算
（六）钢筋砼受弯构件斜截面承载力
1、 影响斜截面破坏的主要因素
（2）腹筋（箍筋，弯筋）数量。
（3）砼的强度等级。
2、 斜截面的破坏形态
斜拉：一裂即坏、脆。
剪压：砼和腹筋都充分利用。
斜压；砼压碎，腹筋不屈服、脆。
3、 计算公式
（1） 一般公式
（2）集中荷载作用下独立梁公式
式中 l ——计算剪跨比，可取 l =a/h0,当 l ＜1.5时，
取 l =1.5；当 l ＞3时，取l =3。
4、 适用条件
（1）为了避免斜压破坏，要求截面尺寸满足下列要求：
当 hw/b ≤4时， V ≤0.25βc fcbh0
当 hw/b ≥6时， V ≥0.20βc fcbh0
当 hw/b 在4～6之间时，线性插入。
式中 βc ——砼强度影响系数。
2.为了避免斜拉破坏，要求箍筋满足：
(1)最小直径
h＞800mm时， dmin=8mm；
h≤800mm时， dmin=6mm。
(2)最大间距
(3)当V > 0.7ftbh0时还要求：
梁下部或梁截面高度范围内有集中荷载时：
附加钢箍筋或吊筋按右式计算：
式中，F —— 次梁传递给主梁的集中荷载设计值；
fyv —— 为附加箍筋或吊筋的抗拉强度设计值；
a—— 为附加箍筋与水平线的交角。
（七）钢筋砼构件受扭承载力
1、 概 述
（1）工程中常见的受扭构件
（2）抗扭钢筋形式
抗弯——纵筋
抗剪——箍筋，弯筋
抗扭——箍筋＋纵筋
2、纯扭构件承载力计算
3、剪扭构件
剪扭相关性：剪力的存在会降低结构的抗扭承载力，扭矩的存在也会降低结构的抗剪承载力。
（1）一般情况
① 当T≤0.175ftWt时,可忽略扭矩作用,按纯剪构件计算;
② 当V≤0.35ftbho时,可忽略剪力作用,按纯扭构件计算;
4、弯扭构件
纯弯与纯扭迭加。
5、 弯剪扭构件
纯弯＋剪扭，剪扭按剪扭构件计算，注意是否考虑剪扭相关性．
6、适用条件及构造要求
(1)为了防止超筋，要求
（2）为了防止少筋，要求
（3）可按构造配纵筋和箍筋的条件
（八）偏心受压构件承载力
1、初始偏心距
2、偏压构件分类
（1）大偏压：ξ≤ξb
特点：受拉区钢筋先屈服，受压区混凝土后压碎。
（2）小偏压：ξ>ξb
ξb的计算公式和取值与受弯构件相同。
3、 矩形截面非对称配筋偏压构件
（1） 一般公式
（2）大偏压构件(ξ≤ξb)
ss=fy,令ξ＝ξb得：
当e0≤0.15h0 ,且N≥fcbh时，尚应验算As一侧受压破坏的可能性：
对现浇钢筋砼轴压和偏压构件，为截面的长边或直径小于300mm时，fc应乘以系数0.8。
（九）偏心受拉构件
1、 构件分类
小偏拉：N在As与A之间 大偏拉：N在As与A一侧
2、正截面承载力
（1）小偏拉
小偏心受拉构件中，fy≤300N/mm2
（2）大偏拉
（十）受冲切破坏
1、概述
2、抗冲切钢筋的形式
（十一）局部受压
1、可不配置局部受压钢筋的条件
2、配局压钢筋计算
（1）截面尺寸应满足的条件
（2）间接钢筋面积计算
Acor≤Ab且重心与Al重心重合。
式中a——间接钢筋对砼约束的折减系数，当砼≤C50时，a=1.0；当为C80时，a＝0.85；当为中间值时用内插法插值。
（十二）疲劳验算原则
1.是对应力和应力幅进行验算。
2.假定截面应变保持平面，受压区砼的法应力为三角形。当允许构件开裂时，拉应力全部由钢筋承受；当不允许构件开裂时，受拉区砼的法应力为三角形。采用换算截面进行换算。
3. 荷载取用标准值，对吊车荷载尚应乘以动力系数。
（十三）变形、裂缝验算
1、裂缝控制验算
（1）一级 —— 严格不准开裂的构件
（2）二级 —— 一般不允许开裂的构件
（3）三级 —— 允许开裂的构件
2、变形
