第3章结构设计基本原理要点解析.ppt

以上4种状况均应进行承载能力极限状态设计 对偶然设计状况，允许主要承重结构因出现设计规定的偶然事件而局部破坏，但其剩余部分具有在一段时间内不发生连续倒塌的可靠度，可不进行正常使用极限状态设计； 对持久设计状况，尚应进行正常使用极限状态设计； 对短暂设计状况和地震设计状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。 受弯构件的最大挠度，对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合进行计算，对预应力混凝土构件，应按荷载标准组合进行计算，并均应考虑荷载长期作用的影响，其计算值不应超过规范规定的挠度限值。 对有舒适度要求的大跨度混凝土楼盖结构，应进行竖向自振频率验算，其自振频率宜符合下列要求：住宅和公寓不宜低于5Hz；办公楼和旅馆不宜低于4Hz；大跨度公共建筑不宜低于3Hz。大跨度混凝土楼盖结构竖向自振频率的计算方法可参考相关设计手册 。 3.3.3 结构的功能函数和极限状态方程 结构的“工作状态” 结构在使用期间的工作情况称为“工作状态”，可用功能函数描述。 结构的功能函数 Z的一般表达式 Z = g ( X1, X2 , …, Xn ) 随机性基本变量 结构极限状态方程的一般表达式 Z = g ( X1, X2 , …, Xn ) = 0 只包含两个变量的功能函数 Z = g ( R, S )=R – S 只包含两个变量的结构极限状态方程 Z = g ( R, S )=R – S = 0 3.3.3 结构的功能函数和极限状态方程 用功能函数Z判别结构的工作状态 当Z0时，结构处于可靠状态； 当Z0时，结构处于失效状态； 当Z=0时，结构处于极限状态。 结构的失效概率 结构功能函数Z= R-S0的概率 称为结构构件的失效概率 。 功能函数Z=R-S服从正态分布， ， 。结构的失效概率可直接通过 Z 0 的概率来表达： 3.3.4 结构可靠度的计算 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。 当基本变量为非正态分布时，结构构件的可靠指标应以结构构件作用效应和抗力当量正态分布的平均值和标准差按上式计算。 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 计算可靠指标 b 的一般方法 使用原因 变量不一定服从正态分布 极限状态方程是非线性的 变量通常多于二个 国际结构安全度联合委员会JCSS推荐的方法: 一次二阶矩法（JC法） 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）。 确定方法: 校准法（工程经验；可靠与经济的统一） 《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， 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