河北工业大学混凝土结构基本原理课件 第三章.ppt

第三章近似概率理论的极限状态设计法3.1极限状态3.1.1结构上的作用 二、结构的安全等级和设计使用年限 4．功能函数Ｚ 二、荷载的标准值和设计值 1．荷载的代表值 在设计时，除了采用能便于设计者使用的设计表达式外，对荷载仍应赋予一个规定的量值，称为荷载代表值。 标准值、组合值、频遇值、准永久值 （2）可变荷载的组合值：（当结构上同时作用多个荷载时采用） 2．荷载的设计值： 荷载标准值乘以荷载分项系数 （承载力极限状态） 永久荷载： 为0.9，1.0，1.2 可变荷载： 3.3极限状态设计法 一、可靠度 ——结构可靠性的概率度量。 1．定义： 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。 2．可靠概率与失效概率 可靠概率：结构能完成预定功能的概率。 失效概率：结构不能完成预定功能的概率。 二、失效概率与可靠指标 三、目标可靠指标 结构设计的要求： 四、分项系数： 五、极限状态设计法 1．分类：根据应用概率的水平，分为 半概率：只对影响结构可靠度的某些参数用数理统计进行分析，并与经验相结合确定安全系数（分项系数）进行设计。 近似概率：引入可靠指标代替来度量结构的可靠性。分项系数的取值与有关。能对结构的可靠度作出近似的相对估算。 全概率：直接将概率分析引入到设计中。 * * 一、作用的定义 使结构产生内力、变形或应力、应变的原因。 二、作用的分类 1.按作用的方式分： 直接作用：荷载 间接作用：外加变形、约束变形 2.按作用随时间的变异性划分 永久作用： 在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的作用。 可变作用： 在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的作用。 偶然作用： 在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。三、作用是随机变量 3.1.2 结构设计的要求 一、结构的功能要求 1.安全性： 结构在正常施工、正常使用时能承受各种荷载和变形。偶然事件发生时和发生后，能保持整体稳定性。 2.适用性： 结构在正常使用时有良好的工作性能。 3.耐久性： 结构在正常使用和正常维护条件下有足够的耐久性。 建筑结构的安全等级 不严重 三级 严重 二级 很严重 一级 破坏后果 安全等级 安全等级 100 纪念性建筑和特别重要建筑 ４ 50 普通房屋和构筑物 ３ 25 易于替换的结构构件 ２ 5 临时性结构 １ 结构的设计使用年限（年） 结构类型 类别 设计使用年限 二、结构的可靠性（P37） 1.定义： 结构在规定的时间内，规定的条件下完成预定功能的能力。 规定的时间：设计使用年限，结构设计时的参考时间坐标 规定的条件：正常设计、正常施工、正常使用、正常维修 预定功能：三项功能要求 2.可靠性与经济性 二者相矛盾，寻求科学的设计方法→在二者之间选择最佳平衡，即以经济、合理的设计方法确保结构具有适当的可靠性。 三、结构的极限状态 1.可靠与失效： 可靠—— 结构能够满足功能要求而良好的工作 失效—— 结构不能满足功能要求 2.结构的极限状态： （1）定义： 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足规定的某一功能要求，则这一特定状态称为该功能的极限状态。 （2）分类：见书P35 承载能力极限状态： 结构或构件达到极限承载力或不适于继续承载的变形. 正常使用极限状态： 结构或构件达到正常使用或耐久性的某项限值规定。 四、结构的功能函数和极限状态方程 (1)作用效应 作用在结构上产生的反应，如内力、应力、位移、应变、裂缝等，称为作用效应。用S表示 (2) 结构抗力 整个结构或结构构件承受内力和变形的能力,用“Ｒ”表示。是材性、几何参数及计算模式的函数。 1.作用效应和结构抗力 2.举例 3.极限状态方程： R＝S Ｚ＞0 Ｚ= 0 Ｚ＜0 结构可靠 结构失效 极限状态 3.3材料强度及荷载的标准值和设计值 1.材料强度标准值：取具有不小于95%保证率的特征值。 混凝土： 钢筋： 一、材料强度 2.材料强度设计值:等于其标准值除以分项系数。 混凝土 钢筋 建筑工程中： 桥梁工程中： 混凝土 钢筋 ––– 混凝土的材料分项系数；建筑工程取1.4, 公路桥涵工程取1.45； 　 ––– 钢筋的材料分项系数；建筑工程对热轧钢筋取1.1，对钢丝、钢绞线、热处理钢筋取1.2；公路桥涵工