第一章 钢结构 概述.ppt

* 1.3钢结构的组成原理 一、跨越结构 1937年建成的杭州钱塘江大桥 * 1.3钢结构的组成原理 * 1.3钢结构的组成原理 * 1.3钢结构的组成原理 二、高耸结构 高层房屋结构 塔架结构 桅杆结构 * 1.4钢结构的极限状态和概率极限状态法 一、钢结构的极限状态 极限状态：当结构或其组成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时，此特定状态就称为该功能的极限状态。 钢结构的极限状态 承载能力极限状态 正常使用极限状态 出现影响正常使用的变形、振动和局部破坏 倾覆 强度破坏 疲劳破坏 丧失稳定 结构变为机动体系 出现过度塑性变形 不可逆的，导 致结构失效 可逆的，引起人的不适 * 1.4钢结构的极限状态和概率极限状态法 二、结构的荷载效应分析 弹性分析 非弹性分析 荷载效应的分析方法 一阶分析法 二阶分析法 * 1.4钢结构的极限状态和概率极限状态法 三、钢结构设计变迁 1957年以前：采用总安全系数的容许应力计算法； 1957～1974：采用三个系数的极限状态计算法； 1974～1989：采用以结构极状态为依据，进行多系数分 析，用单一的系数表示的容许应力计算法； 1989～ ：采用以概率论为基础的极限状态设计法。 * 1.5钢结构的发展 传统的容许应力法和最大荷载法（统 称单系数法）（1957年以前）； 缺点：安全系数凭工程经验确定的一定值，这样，各种构件的可靠性将不能保证比较一致的水平。 * 1.5钢结构的发展 三系数极限状态设计法（1957～1974） 特点：明确提出了两种极限状态，采用三个系数来考虑结构构件的安全储备问题，避免单一安全系数的缺陷。 缺点： 材质均匀系数概念重复。 强度标准不是明确概率取值，而是取钢的废品限值，不符合概率方法。 * 1.5钢结构的发展 缺点：各种载荷并不相同，各种构件承受荷载的情 况也不一定相同，构件的几何尺寸变异并不完全一致，采用统一的安全系数显然不可能获得相同的安全度。 以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一安全系数的容许应力计算法 以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一安全系数的容许应力计算法（1974～1989） * 1.5钢结构的发展 以概率为基础的极限状态设计法（1989～） 把各种参数（载荷效应、结构抗力等）作随机变量，运用概率分析法并考虑变异性来确定设计采用值。 把概率分析引入结构设计方法，显然比容许应力法先进，标志我国在设计理论上前进了一大步，迈入了国际先进水平。 * 1.4钢结构的极限状态和概率极限状态法 四、概率极限状态法 1、极限状态：当结构或构件的抗力等于荷载效应时，此结构或构件达到极限状态。 2、极限状态设计法：是以概率理论为基础，把有变异性的设计参数通过概率分析引入结构设计中。 根据应用概率分析的程度分为三种水准： 半概率极限状态设计法； 近似概率极限状态设计法； 全概率极限状态设计法。 * 0结构处于可靠状态 =0结构处于极限状态 0结构处于失效状态 结构的抗力 荷载对结构的综合效应 极限状态方程： 1.4钢结构的极限状态和概率极限状态法 * 1.4钢结构的极限状态和概率极限状态法 3、可靠度 结构的可靠性包括结构的安全性、适用性和耐久性。而结构的可靠度则是结构可靠性的概率度量，即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。用ps表示结构的可靠度。 当结构处于失效状态（Z＜0）时的概率，称为失效概率，用pf表示，即: * 结构可靠就是指失效概率小到人们可以接受的程度。可接受的失效概率为万分之几。 设计中，荷载、材料强度等指标大都是随机变量，多呈正态分布，一些非正态分布的随机变量（如风载）可以通过数学变换成当量的正态分布。 故此认为R、S为正态分布。 所以，极限状态函数Z=R-S也是正态分布的随机变量。 失效概率: 1.4钢结构的极限状态和概率极限状态法 Z很难求出，而Z的特征值较易求。 * 1.4钢结构的极限状态和概率极限状态法 ??z 可靠 失效 ?z Z f(z) Z=R-S o ?Z 功能函数Z的概率密度曲线 ?值越大，pf 就越小，经理论计算，β与pf 是一一对应的。?可以作为衡量结构可靠度的一个数量指 标。称为“可靠指标”。 令 从图中看出，pf 与μz至原点的距离有关， 则β与μz之间存在相应关系 pf 对应查出 平均值： 标准差： Z的 * 1.4钢结构的极限状态和概率极限状态法 由于R、S采用了近似的正态分布，故算得的β、pf值是近似的，故称为近似概率极限状态设计法。 由于Z的分布很难求出， pf计算复杂，采用β代替pf来度量结构的可靠性。据统计资料，知R、S平