《工程结构设计原理》.ppt

* * * * * * * * 实现方法 安全系数法 分项系数法 我国大部分规范现行采用的是分项系数法，部分采用安全系数法 分项系数法设计表达式 (1)承载能力极限状态设计表达式 基本组合：永久荷载和最大的可变荷载以标准值作为代表值，其它可变荷载以组合值为代表值。 偶然组合 ：偶然作用的代表值不乘分项系数； 与偶然作用同时出现的荷载，根据统计资料和工程经验采用 (2)正常使用极限状态设计表达式 组合情况：标准组合（短期效应组合） 准永久组合（长期效应组合 ） 在作用的标准组合作用下的设计表达式： 在作用的准永久组合作用下的设计表达式： 分项系数的确定 确定原则： 对不同材料、荷载和结构形式，分项系数取统一值； 在各项标准值给定的前提下，误差最小。 优化结果 =1.2， =1.4 当永久荷载对结构抗力有利时： =1.0， =1.4 结构抗力分项系数进一步分离成材料强度分项系数 结构重要性系数 设计值的概念 例题 已知某截面在恒载标准值作用下产生的弯矩 ，在活载标准值作用下产生的弯矩 ，活荷载准永久值系数为0.35，结构安全等级为二级，求按照承载能力极限状态设计的荷载效应设计值M和按照正常使用极限状态设计的标准组合Ms和准永久组合Ml * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第二章 结构基本计算原则 本章要解决什么样的问题 难点： 1、材料性能的非线性 2、材料性能的随机性 3、荷载作用的随机性 4、如何保证具有足够的安全程度？ 一、结构上的作用 1、作用及作用效应 (1)作 用 引起结构内力和变形的一切原因。 直接作用（荷载） 间接作用：不是直接以力出现，但是对结构产生内力。 (2)作用效应 作用在结构上产生的内力和变形等反应。 由直接作用(荷载)引起的效应称为荷载效应。 2、作用的分类 (1)按照随时间的变异性分类 永久作用 可变作用 偶然作用 (2)按照随位置的变异性分类 固定作用 可动作用 (3)按照结构的反应分类 静态作用 动态作用 3、荷载的随机性与概率模式 随机变量和随机过程 (1)永久荷载 性质：其量值是不确定的，其量值不随时间变化 数学描述：采用随机变量概率模式 分布规律：基本服从正态分布 (2)可变荷载 性质：其量值是不确定的，其量值也随时间变化 数学描述： 理论上：应采用随机过程概率模式 应用上：简化成随机变量概率模式 分布规律：极值I型概率分布模式 4 荷载的代表值 以确定值表达不确定的荷载量，这些定值就是代表值 取值原则：根据荷载的分布，控制保证率 表达式 永久荷载的代表值 标准值：取分布的平均值，保证率50%； 可变荷载的代表值 标准值：基本代表值 准永久值：对可变荷载持续稳定性的一种描述，等于标准值乘准永久值系数 组合值：两种或两种以上可变荷载作用时，都以标准值出现的可能性极小，因此对标准值乘以组合系数进行折减， 二、结构的抗力 1、抗力及其不定因素 (1)抗力 定义：抵抗作用效应的能力 性质：与时间有关的随机过程 材料的性能，结构尺寸等都是随机变量； 有些材料的力学性能是随时间变化的。 简化：忽略抗力随时间的变化，用随机变量概率模型描述。 抗力不定性主要因素： 材料性能的不定性 几何参数的不定性 计算模式的不定性 2、 材料强度的代表值：标准值 实质：以确定值表达不确定值。 取值：根据材料强度概率分布的0.05分位值，即具有95%保证率的要求确定的 例题[2-1] 已知混凝土立方体抗压强度实验统计结果： 服从正态分布。求立方体抗压强度标准值。 解： 3、抗力的概率分布模式 (1)统计方法：考虑上述三种主要的不定性因素； (2)分布模式： (假设)对数正态分布 三、结构的功能和极限状态 1、结构的功能 （1）安全性 ：要求结构承担正常施工和正常使用条件下，不产生破坏。在偶然事件发生时以及发生后，能保持必需的整体稳定性，不至于因局部损坏而产生连续破坏。 （2）适用性：要求结构在正常使用时满足正常的要求，具有良好的工作性能。 （3）耐久性：要求结构在正常使用和维护下，在规定的使用期内，能够满足安全和使用功能要求。如材料的老化、腐蚀等不能超过规定的限制等。 2、极限状态 (1)定义： 极限状态是判别结构是否能够满足其功能要求的标准； 是指结构或结构的一部分处于失效边缘的一种状态。 (2)分类：