(工程荷载)第九章结构概率可靠度设计方法.ppt

2.* 第9章 概率极限状态设计法 2.* 第九章结构概率可靠度设计方法 §9.1 极限状态基本设计原则 §9.2目标可靠度的确定 §9.3 结构的可靠度 §9.4结构概率可靠度设计的实用表达式 §9.5材料强度取值 ■分类 §9.1.1设计状况 9.1 极限状态基本设计原则 根据出现概率及持续期长短，设计状况可分3种： 1、持久状况：结构使用过程中一定出现，持续期长。 如：房屋承受家具和正常人员荷载。 2、短暂状况：施工使用过程中出现概率大，持续期与设计使用年限相比很短。 如：施工堆料荷载、维修设备荷载 3、偶然状况：使用过程中出现概率很小，且持续期很短。 ■对持久状况 §9.1.2基本设计原则 对结构的3种设计状况应分别进行下列极限状态设计： 因其持续期长，且为必须出现，应进行承载能力极限状态设计与正常使用极限状态设计。 ■对短暂状况 虽出现的概率大，但持续期短，对结构影响短暂，应进行承载能力极限状态设计，并根据需要确定是否进行正常使用极限状态设计。 ■对偶然状况 出现概率小，且持续期短，可仅进行承载能力极限状态设计。 工程结构设计时，对各种设计状况，应按不同极限状态确定相应的结构作用效应的最不利组合。 ■总要求 §9.1.3设计要求 结构抗力R应大于或等于结构的荷载效应S。 R、S均为随机变量，该式仅在一定概率下满足。 ■更明确要求 在一定可靠度条件下，使得结构抗力大于或等于结构的综合荷载效应。 9.2 目标可靠度的确定 结构设计目标可靠度大小对结构设计结果影响较大。 如高则结构设计会很强，造价加大； 如低则结构设计很弱，使人产生不安全感。 应考虑结构可靠与经济上的平衡。 一般结构的设计基准期为50年，当结构设计基准期内失效概率分别小于 、 、 时，可以认为结构较安全、安全、很安全，相应的可靠指标约在2.5～4.0之间。 ■公众心理 §9.2.1影响目标可靠指标的因素 心理分析：胆大的人可承受的危险率为每年10-3；谨慎的人允许的危险率为每年10-4；当危险率为每年10-5或更小时，一般人都不再考虑其危险性。对工程结构，年失效率小于10-4较安全，小于10-5是安全的，小于10-6是很安全。 ■结构的重要性 重要结构目标可靠指标定得高一些；次要结构目标可靠指标定得低一些。 工程结构按重要性分三等： ⑴重要结构：核电站、影剧院、体育馆、特大桥、国家级广播电视塔； ⑵一般结构 ⑶次要结构：临时仓库、车棚、小桥； 相比一般结构，失效概率分别减少或增加一个数量级。 ■结构破坏性质 一般要求脆性结构（如砌体结构）的设计目标可靠度应高于延性结构（如钢结构）的设计目标可靠度。 对承载能力功能，失效后果相对严重，可靠度水准相应高些； 对正常使用功能，失效后果相对稍轻，可靠度水准相应低些； ■结构功能失效后果 此外，和社会经济承受力等有关。 我国现行建筑结构目标可靠指标 §9.2.2我国现行建筑结构目标可靠指标 重要结构 一般结构 次要结构 延性结构 3.7 3.2 2.7 脆性结构 4.2 3.7 3.2 ■9.4.1承载能力极限状态设计表达式 我国建筑结构规范设计表达式 9.4 结构概率可靠度设计的规范设计表达式 工程结构设计人员长期习惯于用基本变量标准值进行结构设计。工程《统一标准》采用分项系数设计表达式。 荷载效应组合设计值-轴力N，弯矩M，剪力V，扭矩； 结构重要性系数； ■抗力设计值 构件抗力分项系数； 材料性能标准值； 几何尺寸标准值； ■作用效应组合设计值 永久作用分项系数； 对于基本组合： 1-可变荷载效应控制的组合 2-永久荷载效应控制的组合 当其效应对结构不利时，前式取1.2；后式取1.35； 当其效应对结构有利时，一般情况下均取1.0，对结构倾覆、滑移、漂浮验算按有关规范取； 应根据不同设计要求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下列设计表达式进行设计： §9.4.2正常使用极限状态设计表达式 荷载效应组合设计值； 结构构件达到正常使用要求的规定限值； （变形、裂缝、振幅、加速度、应力） ■（1）标准组合 ■（2）频遇组合 ■（3）准永久组合 ■例9-1 举例： ■例9-2 【例?9.3】 已知某屋面板在各种荷载引起的弯矩标准值分别为：永久荷载2000N·m，使用活荷载1200 N·m，风荷载300N·m，雪荷载200N·m。若安全等级为二级，试求按承载能力极限状态设计时的荷载效应M？又若各种可变荷载的组合值系数、频遇值系数、准永久系数分别为：使用活荷载ψc1=0.7，ψf1=0.5，ψq1=0.4，风荷载ψc2=0.6，ψq2=0，雪荷载ψc3=0.7，ψq3=0.2