第六章结构慨率可靠度设计法课件.ppt

第六章慨率极限状态设计法6.1结构设计的目标和原则6.2直接慨率设计法6.2基于分项系数表达的慨率极限状态设计法昆明理工大学 建筑工程学院何颖成 * 6.1结构设计的目标和原则 一.结构的安全等级和设计状况 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 破坏后的影响程度 安全等级 1.结构的安全等级 工程结构安全等级应根据破坏时可能产生的后果（生命、经济、社会影响）严重与否，区分不同的安全等级。 二.设计基准期和设计使用年限 设计基准期是工程结构设计时，为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。 设计使用年限为设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。设计使用年限是房屋建筑的地基基础和主体结构工程的“合理使用年限”的具体化。 注意：设计使用年限并不等同于建筑结构的使用寿命。 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的要求，该状态称为该功能的极限状态。 结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。 区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”。 三.设计状况 设计状况代表一定时段的一组物理条件，设计应做到结构在该时段内不超越有关的极限状态。工程结构在施工和使用中的环境条件影响，分为三种设计状况： 持久状况：在结构使用过程中一定出现，其持续期很长的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。 短暂状况：在结构施工和使用过程中出现慨率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的 状况。如施工或维修。 偶然状况：在结构使用过程中出现慨率很小，且持续期很短的状况。如火灾、爆炸。 三种设计状况都要进行承载能力极限状态设计 对持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计 对短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计 四.结构设计方法的发展 容许应力设计法 破损阶段设计法 极限状态设计法 以概率论为基础的极限状态设计法 容许应力设计法（19世纪） ◎理论基础：基于虎克定律的弹性力学 ◎规定：构件在规定的荷载标准值下，按弹性理论计算得到的构件截面应力σ不大于结构设计规规范规定的材料的容许应力。容许应力 为材料强度 f 除以安全系数 k 。 构件中一点达到容许应力，结构即认为失效； 缺点： ◎钢筋混凝土结构不是弹性匀质材料，具有明显的塑性性能，当某一截面的应力达到最大值时构件未必破坏。 ◎安全系数是凭经验确定的，无理论依据缺乏科学依据。 ◎这种计算方法不可能反映构件截面的应力状态。 破损阶段设计法（ 20世纪30年代） ◎理论基础：考虑钢筋砼结构塑性性能。 ◎规定：以结构构件破坏时的承载能力为基础，使按材料标准强度计算得到的承载能力 必须大于计算的最大外荷载所产生的内力M。其中： 承载能力的确定，考虑了材料的塑性性能，采用极限平衡的方法确定，极限荷载可用破坏实验加以验证。 ◎以截面总极限内力的形式作为设计依据，具备了一个总安全度的概念。考虑了构件的塑性变形性能，可以充分发挥材料的性能. 缺点： ◎安全系数K仍然凭经验确定 极限状态设计法(20世纪50年代-70年代) ◎通过对荷载和材料强度变异性的研究，在破坏阶段设计方法的基础上，规定了承载能力极限状态与正常使用极限状态的内容，并将单一安全系数改为分项系数，包括：荷载系数、材料系数、工作条件系数，这样将不同的外荷载、不同的材料以及不同构件的受力性质等，用不同的安全系数区别开来，使不同的构件具有比较一致的安全度。并且部分荷载分项系数、材料分项系数基本上是根据统计资料、用数理统计方法确定的，因而更具有科学性、合理性。 ◎ 材料强度 fc 和 fs 是钢筋和砼强度。 ◎ 荷载值 标准荷载或效应。也尽可能根据各种荷载的统计资料，按一定保证率取其上限分位值。 ◎ 荷载系数 ，在计算时将设计荷载增大。 ◎材料强度系数 kc 和 ks 仍按经验确定，将构件承载能力降低。 ◎ m工作条件系数，反映施工质量及使用环境对安全度的影响。 缺点： （1）部分分项系数依然有经验成分； （2）统计中在考虑概率分布时，通常都是将其考虑为某一 种便于计算的概率分布。 （3）依然使用绝对安全、绝对不安全等概念，即依然使用 的是定值的概念，故成为：“半概率设计法”。 以概率理论为基础的极限状态设计法（目前的砼结构设计规范） 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