第三章 建筑结构设计方法.pptVIP

四川大学锦城学院土建系 授课教师：方冬慧 3.1 结构功能要求和极限状态3.2 概率分布与保证率3.3 结构可靠度理论3.4 结构极限状态设计方法 3.1 结构功能要求和极限状态 3.2 概率分布与保证率 统计参数的意义 平均值 反映材料强度的集中程度 或整体水平，波动中心 标准差(或变异系数) 反映随机变量的分散程度 或波动大小 概率密度函数 分布规律 材料强度X是随机变量 满足正态分布 N (? , ?2 ) 概率密度 概率密度函数 f (x) 概率密度曲线的特性 （1）对称性 （2）单峰值 （3）渐近性 （4）双拐点 概率密度的含义 反映取值x的频率 分布函数 一般正态分布的分布函数 分布函数 X? x 的概率定义为分布函数，用F(x)表示 概率计算 标准正态分布 参数取值： ? = 0，? = 1 分布函数 ?(x) 例题3-2 分别计算正态分布随机变量X的值落入区间 [?-?，?+?]、[? -2? ，?+2?]和[?-3?，?+3? ] 的概率。 解： 保证率定义 若以“ 某值 ”为标准，则随机变量任意一次取值(实际取值)大于或等于 “ 某值 ” 的概率，称为 “ 某值 ” 具有的保证率。 保证率计算 单边概率 采用正态分布概率模型 P(X ? ? -1.645? )= 1 - P(X? ? -1.645? ) =1 - F(? -1.645? ) P(X? ? -2? )= 1 - P(X? ? -2? ) =1 - F(? -2? ) 3.3 结构可靠度理论 按可靠指标的设计准则 按规定的可靠指标进行设计的准则 规定的可靠指标=目标可靠指标 承载力极限状态 建筑结构：安全等级 一 二 三 延性破怀 3.7 3.2 2.7 脆性破坏 4.2 3.7 3.2 3.4 结构极限状态设计方法 例题3-3 一住宅楼，采用简支空心楼板，板宽0.9m，计算跨度3.3m，包括板间灌缝在内的板自重产生的恒载标准值为1.62 kN/m2。采用25 mm厚水泥砂浆抹面，板底采用15mm厚纸筋石灰泥粉刷，楼面活载标准值1.5 kN/m2。试计算板跨中弯矩设计值。 解：沿板长均布线荷载标准值 荷载标准值产生的弯矩 弯矩设计值 例题3-4 某厂房排架柱，在恒载、活载、风载标准值作用下，柱底截面弯矩值分别为40.5、27.0、18.0 kN.m。结构安全等级为二级，试求柱底截面弯矩设计值。 “ 恒 + 活 + 风 ” 组合 实用表达式 公式： S ? C 考虑： 短期作用（标准组合、频遇组合） 长期作用（准永久组合） 本质：荷载代表值产生的效应 荷载效应组合设计值 标准组合 极限状态 整个结构或结构的某一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态就称为该功能的极限状态。 有效和失效，极限状态为有效和失效的分界。 根据不同的功能要求，极限状态可分为：承载能力极限状态、正常使用极限状态。 结构构件的计算和验算内容 承载力及稳定：所有结构构件均应进行承载力（包括压屈失稳）计算，必要时尚应进行结构的倾覆、滑移和漂浮验算；对处于地震区的结构，还应进行结构抗震的承载力计算。 疲劳：直接承受吊车的构件，应进行疲劳强度验算。 变形：对于使用上需控制变形值的结构构件，应进行变形验算。 抗裂及裂缝宽度：对使用上要求不出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算；对使用上允许出现裂缝的构件，应进行裂缝宽度验算。 结构的三种设计状况（根据结构在施工和使用中的环境条件和影响） 1、持久状况— —在结构使用过程中一定出现，其持续期很长(一般与设计使用年限为同一数量级)的状况。 2、短暂状况— —在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的状况。如施工和维修等。 3、偶然状况— —在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况，如火灾、爆炸、撞击等。 结构的三种设计状况 对不同的设计状况，可采用相应的结构体系、可靠度水准和基本变量等。《工程结构可靠度设计统一标准》明确提出了设计状况与极限状态的关系，对三种状况均应进行承载力极限状态设计。对持久状况，尚应进行正常使用极限状态计算；对短暂状况，正常使用极限状态可根据需要进行，不需要时也可不进行；对偶然状况，可不进行正常使用极限状态的计算。 关于承载能力极限状态设计表达式的可靠性 1.可靠性的评价包含在三类分项系数之中，即 结构构件