钢结构概述课件1.3.ppt

主要依据的规范 《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2001 ）； 《建筑结构荷载规范》 （ GB 50009—2001 ）； 《钢结构设计规范 》 （ GB 50017━2003 ）； 《高层民用建筑钢结构技术规程 》（JGJ 99-98 ）； 《建筑抗震设计规范 》（ GB 50011-2001 ）； 1.3 钢结构的设计方法 钢结构设计的基本要求 设计计算用的数据与实际有差异 设计用的数据 荷载； 1 永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。 2 可变荷载，例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。 3 偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。 钢材的性能（屈服强度、设计取值）； 构件的物理特征（截面、长度、容重）； 或多或少存在差异——差异性，都是随机变量（即量的大小有随机性）； 合理考虑这些差异，要求设计的结构具有一定的可靠度。 可靠性reliability - 《建筑结构可靠度设计统一标准》 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力. 包括结构安全性、适应性和耐久性 可靠度degree of reliability (reliability) 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 《钢结构设计规范 》（ GB 50017━2003 ） 极限状态设计？ 概率论为基础？ 分项系数设计表达式？ 极限状态设计？ 两种极限状态 极限状态limit state 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规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。 极限状态设计法 R 结构的抗力 ——材料性能、几何参数 S 结构的作用效应 ——结构上的各种作用： 荷载 温变 不均匀沉降 地震 结构的功能函数 Z = R - S 极限状态设计法 结构按极限状态设计应符合下列要求 Z = R – S ≥ 0 概率论为基础？ R和S为两个基本的随机变量，Z是R和S的函数，也是一个随机变量； 根据结构上的各种作用和材料性能、几何参数等各自的统计数值运用概率论来确定它们的设计值； 然后来求解Z = R – S ≥ 0 的概率 （可靠度） 可靠指标β 求解Z = R – S ≥ 0 的概率 ，一般转化为求解失效概率（Pf）； 计算失效概率比较复杂，故引入了可靠指标β 用于一般工业与民用建筑物的钢结构，其构件设计的目标可靠指标一般为3.2，钢结构连接的目标可靠指标比构件略高，一般推荐为4.5。 近似概率极极限状态设计法。 这种运用概率理论的极限状态设计法称为概率极限状态设计法； 由于影响结构可靠度的因素很多，且极为复杂，求R和S的理论概率密度困难很大（只有部分参数的统计资料）。所以现行钢结构设计规范采用的设计方法可称为近似概率极极限状态设计法。 分项系数设计表达式？ 为什么采用分项系数设计表达式？ 采用计算结构的失效概率或可靠指标与所定的最优失效概率或目标可靠指标相比较的设计方法较难掌握，许多设计工作者不习惯。 现规范采用分项系数来表达的方式进行设计计算。 设计表达式的规定 SGK——按永久荷载标准值计算的荷载效应值；SQ1k、SQik——按第一个和其它任意第个可变荷载标准值计算的可变荷载效应。 ψci——第i个可变荷载的组合值系数,按《建筑结构荷载规范》的规定采用；  ψ——简化设计表达式中采用的荷载组合系数，一般情况取0.9，只有一个可变荷载时取1.0； R(·)——结构构件的抗力函数 gR——结构构件的抗力分项系数，其值应符合相关《规范》对各类材料的规定； fk——材料性能的标准值； 谢 谢！ 基本组合 可变荷载控制； 永久荷载控制； 框架 排架 应力表达式 偶然组合 ——对于偶然组合，极限状态设计表达式宜按下列原则确定 偶然作用的代表值不乘以分项系数；与偶然作用同时出现的可变荷载，应根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。具体的设计表达式及各种系数，应符合专门规范的规定。 正常使用极限状态 1.2.2 设计方法及其发展（1）容许应力设计法 容许应力设计法（allowable stress design method），即把钢材可以使用的最大强度，除以一个安全系数，作为结构设计时容许达到的最大应力——容许应力。表达式为： 式中：K1——荷载系数;K2——材料系数; K3——调整系数。其他符号同前。 （4）全概率极限状态设计法 即将影响结构安全的各种因素分别采用随机变量或随机过程的概率模型来描述，对整个结构体系进行精确的概率分析后，用求得的失效概率直接度量结构的