第三章_按近似概率论理论的极限状态设计法_基本设计原则讲解.ppt

* 混凝土结构Concrete Structure 第三章 按近似概率论理论的极限状态设计法 Design Approach §3.1极限状态 3.1.1 结构上的作用 3.1.2 结构设计的基本要求 3.1.3 结构抗力 §3.2结构的功能函数、结构失效概率、可靠度指标? 3.2.1 结构的功能函数 3.2.2 结构的失效概率和可靠度指标 本章的重点、难点 本讲思考题 第三章 结构设计方法 第三章 按近似概率论理论的极限状态设计法 第三章 结构设计方法 极限状态的定义，分类，方程；作用的概念、类型；荷载分项系数的含义，荷载效应组合的含义。 建筑结构的功能要求，极限状态的定义及分类。可靠度、可靠指标等的一般概念。 承载能力极限状态计算方法：设计表达式，作用的概念及类型，荷载标准值，荷载准永久值。作用效应的概念与类型，荷载分项系数，荷载效应组合的一般表达式。结构抗力的概念及抗力设计值的一般表达式，材料强度标准值、设计值及材料强度分项系数。 重点、难点 基本要求 第三章 结构设计方法 ◆ 工程结构的设计需要保证安全可靠、经济合理 ◆ 由于实际工程结构中存在多种不确定性 ◆ 结构设计方法就是研究工程设计中的各种不确定性问题，取得安全可靠与经济合理之间的均衡 结构设计方法的作用： 结构设计方法的分类： ◆容许应力设计方法 ◆概率极限状态设计法 第三章 结构设计方法 ◆容许应力设计方法 allowable stress ◆ 安全系数 K 是一个大于1.0的数值 ◆ K 越大，结构安全度就越高，同时结构材料用量也越多 ◆ 为取得安全可靠与经济合理的均衡， 在综合考虑各种不确定性因素影响后，可选取一个合适的安全系数。 第三章 结构设计方法 缺点： ◆ 材料力学研究的是：单一材料、线弹性、简单结构 ◆ 实际工程结构远比它复杂 ◆ 如钢筋混凝土梁的受弯，从安全角度考虑，需要确定其极限受弯承载力； ◆ 而为控制正常使用阶段的裂缝和挠度变形，需要确定带裂缝工作阶段的受力情况。 ◆ 采用容许应力设计方法，无法统一这两方面的要求 3.1.1 结构上的作用 施加在结构上的集中荷载或分布荷载，以及引起结构外加变形或约束变形的原因。 §3.1 极限状态 1.结构上的作用（action）： 返回 第三章 结构设计方法 按作用方式分 直接作用： 间接作用： 荷载 混凝土收缩、温度应力、 基础的差异沉降、地震 （间接作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关） 按空间 位置分 固定作用 可动作用 按结构反应特点分 静态作用 动态作用 2. 作用的分类： 第三章 结构设计方法 按作用时间和性质分 永久作用： 可变作用： 自重、土压力、预应力 楼面活荷载、风荷载、雪荷载 偶然作用： 爆炸、撞击、地震等 永久作用：在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计 可变作用：在结构设计使用期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略 偶然作用：在结构设计使用期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短 第三章 结构设计方法 结构由于各种原因，引起内力和变形称为作用效应。 内力：轴力、弯矩、剪力、扭矩； 变形：挠度、转角、裂缝。 3.作用效应S：(effect of an action) 第三章 结构设计方法 作用效应取决于作用的方式及结构或构件的几何尺寸及支承条件。作用效应具有随机性 简支梁在跨中一集中荷载作用下跨中弯矩 例： 简支梁在均布荷载作用下跨中弯矩 S = cQ c ––– 荷载效应系数 Q ––– 荷载 c 第三章 结构设计方法 实际构件的作用大多以直接作用为主，即荷载。因此用荷载作为作用的总称。 实际作用在结构上的荷载的大小具有不定性，应当按照随机变量，采用数理统计的方法加以处理。这样确定的荷载是具有一定概率的最大荷载值称为荷载标准值。 荷载标准值是荷载的基本代表值。 4.荷载的标准值：(characteristic value) 第三章 结构设计方法 《建筑结构荷载规范》规定：对于结构自身重力可以根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确定。 可变荷载通常还与时间有关，是一个随机过程，原则上可用它的统计分布来描述，可变荷载标准值由设计使用年限内最大荷载概率分布的某个分位值确定。 第三章 结构设计方法 1.结构的安全等级： 建筑物的重要程度是根据其用途决定的。根据结构破坏时产生的后果严重与否，分为三个等级： 3.1.2 结构设计的基本要求 次要的建筑物 不严重 三级 一般的建筑物 严重 二级 重要的建筑物 很严重 一级 建筑物的类型 破坏后果的影响程度 安全等级 建筑结构的安全等级 表3-1 返回 第三章 结构设计方法