结构设计基本原理幻灯片.ppt

结构的失效概率 pf 0 随机变量 R, S 概率密度 p m S m R m R －m s pf = P( Z=R-S 0) 3.3.4 结构可靠度的计算 结构的失效概率 pf ( R,S 均服从正态分布 ) bsZ 0 随机变量 Z 概率密度 p m Z pf = P( Z 0) m Z =m R －m S 3.3.4 结构可靠度的计算 结构构件的可靠指标b 失效概率计算复杂，故引入可靠指标b 来评价结构的可靠性。 b 越大，失效概率就越小，即结构越可靠，故b 称为可靠指标。 3.3.4 结构可靠度的计算 结构构件的可靠指标 当仅有作用效应和结构抗力两个基本变量且均按正态分布时 当基本变量不按正态分布时，用当量正态分布的平均值和标准差代入上式计算。例如，当荷载效应和结构抗力均服从对数正态分布时 3.3.4 结构可靠度的计算 可靠指标与失效概率的对应关系 b 1.0 1.5 2.0 2.5 pf 1.59×10-1　　　 6.68×10-2 2.28×10-2 6.21×10-3 b 2.7 3.2 3.7 4.2 pf 3.50×10-3　　　 6.90×10-4 1.10×10-4 1.30×10-5 3.3.4 结构可靠度的计算 设计可靠指标[ b ] 定义: 设计规范所规定的、作为设计结构或结构构件时所应达到的可靠指标，称为设计可靠指标，它是根据设计所要求达到的结构可靠度而取定的，所以又称为目标可靠指标（target reliability index）。 《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的可靠指标 结构构件承载能力极限状态的设计可靠指标 破坏类型 安全等级 一级 二级 三级 延性破坏 3.7 3.2 2.7 脆性破坏 4.2 3.7 3.2 3.3.4 结构可靠度的计算 承载能力极限状态的可靠指标 延性破坏：结构破坏前有明显的变形或其他预兆。其危害小，其危害小， 相对低一些。 脆性破坏：结构破坏前没有明显的变形或其他预兆。其危害大， 相对高一些。 结构安全等级高， 相对高一些。 正常使用极限状态的可靠指标 可逆极限状态：产生超越状态的作用被移去后，将不再保持超越状态；[ ] = 0 不可逆极限状态：产生超越状态的作用被移去后，仍将永久保持超越状态。 [ ] = 1.5 当结构可逆程度处于二者之间时，取 0~1.5 之间的值。 3.3.4 结构可靠度的计算 承载能力极限状态设计表达式 正常使用极限状态设计表达式 荷载与材料分项系数及材料强度设计值 3.4 结构极限状态设计表达式 提要 直接按概率极限状态设计法进行设计，计算工作量大。对于大量的一般结构，没有必要，需寻求简化方法。 承载能力极限状态设计表达式 通过调整作用效应分项系数、材料分项系数等，使按设计表达式设计的结构或构件，其可靠指标与设计可靠指标最接近. 正常使用极限状态设计表达式 按作用效应标准值（频遇值、准永久值）、材料强度标准值计算 重要思想方法：复杂问题→复杂（精细）方法 → 简化表达式 ↑ 目标可靠指标 3.4 结构极限状态设计表达式 基本表达式 按荷载效应的基本组合(或偶然组合)，采用下列极限状态设计表达式： ：结构构件的抗力模型不定性系数：对静力设计取1.0，不确定性较大的结构构件根据具体情况取大于1.0的数值；对于抗震设计，采用承载力抗震调整系数 代替 的表达形式； S：承载能力极限状态下作用组合的效应设计值； R：结构构件的抗力设计值。 3.4.1 承载能力极限状态设计表达式 ：结构重要性系数，在持久、短暂设计状况下，对安全等级分别一级、二级、三级的构件分别不应小于1.1、1.0、0.9.（对地震设计状况取1.0。） 基本组合 由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合 3.4.1 承载能力极限状态设计表达式 荷载分项系数 理由：荷载标准值是偏大值，仍有可能超载。 确定原则：给定荷载标准值，找出一组荷载分项系数 ，按 设计构件，计算相应的可靠指标，其中按 所得的可靠指标与目标可靠指标最接近。 取值： :当永久荷载效应对结构不利时：可变荷载效应控制，取1.2；永久荷载效应控制的组合取1.35。