第三节 结构基本计算原理.ppt

3.1.4.结构的可靠性与安全等级(Safety Grade) 1、极限状态的分类 承载力能力极限状态 Ultimate Limit State 超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求 An ultimate limit state occurs at the collapse, or partial collapse, of a structure. 第三章 结构设计基本原理 1、荷载标准值（characteristic value) 是荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载概率分布的某个分位值。 若为正态分布，则为图中 值。理论上荷载标准值为： 3.2荷载和材料强度取值 3.2.1、荷载取值的确定 荷载也有实测值、标准值和设计值 式中： 分别为具有95%保证率的荷载取值，荷载平均值，荷载标准差 第三章 结构设计基本原理 目前，由于对很多可变荷载未能取得充分的资料，难以给出符合实际的概率分布，若统一按95%的保证率调整荷载标准值，会使结构设计与过去相比在经济指标方面引起较大波动。为此我国荷载规范对个别不合理值进行调整，大部分仍沿用传统数值。 1）、 永久荷载标准值：按设计尺寸与材料重力密度的乘积计算。一般相当于设计基准期内最大荷载概率分布的0.5分位值。 2）、可变荷载标准值： 为设计基准期内最大荷载概率分布的某个分位值。 对于建筑结构，查荷载规范GB50009-2001。 3.2荷载和材料强度取值 第三章 结构设计基本原理 2、荷载设计值 （1）概念：等于荷载代表值与荷载分项系数的乘积。 （2）荷载分项系数取值 3、荷载代表值 ▲对于永久荷载，其代表值就是标准值，即结构自重； ▲对于可变荷载，其代表值分别为标准值、组合值、 频遇值和准永久值。 3.2 荷载和材料强度的取值 第三章 结构设计基本原理 3.3 极限状态设计法 3.2.4 作用效应标准值Sk ◆ 作用效应S的不确定性就主要取决于结构上作用Q的不确定性 ★永久荷载G ★可变荷载Q ★偶然荷载（作用） ★永久荷载G Permanent action consist of dead load, creep, shrinkage and differential settlement. ★可变荷载Q Variable or transient action consist of supperimposed live load, wind load, seismic load and temperature. ★偶然荷载（作用） Accidental action consist of fire, explosion, severe earthquake. 第三章 结构设计基本原理 3.3 极限状态设计法 3.2.4 作用效应标准值Sk ◆ 作用效应S的不确定性就主要取决于结构上作用Q的不确定性 ★永久荷载G ★可变荷载Q ★偶然荷载（作用） ◆ 不同的荷载，其变异情况不同。根据统计分析可以确定一个具有一定保证率（如95%）的上限荷载分位值，该特征值称为荷载标准值（符号Gk，Qik）。 ◆ 按荷载标准值确定的荷载效应，称为荷载效应标准值Sk ◆ 有多个可变荷载同时作用的情况，考虑到它们同时达到标准值的可能性较小，考虑荷载组合系数y， 第三章 结构设计基本原理 3.3 极限状态设计法 3.2.5 结构抗力标准值Rk fck、fsk分别为混凝土和钢筋的强度标准值，截面尺寸b、h0和配筋As取设计值。 ▲可见，在多数情况下，RS。 ▲但在重叠区（阴影段内）仍有可能出现RS的情况，这种可能性的大小用概率来表示就是失效概率。 ▲因此要绝对地保证RS是不可能的。 3.2.6 R和S的概率密度曲线---正态分布 第三章 混凝土结构基本设计原则 3.2 极限状态设计法 第三章 结构设计基本原理 3.3 极限状态设计法 3.3 以概率理论为基础的极限状态设计法 由于实际结构中的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。 为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。 失效概率越小，表示结构可靠性越大。因此，可以用失效概率来定量表示结构可靠性的大小。 结构可靠性的概率度量称为结构可靠度reliability degree。 当失效概率Pf小于某个值时，人们因结构失效的可能性很小而不再担心，即可认为结构设计是可靠的。