结构可靠度理论.pptx

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结构可靠度分析的基本概念结构可靠度分析的发展

结构可靠度分析的规范要求极限状态

继续研究的问题;结构的功能要求;结构可靠度

结构可靠度是结构可靠性的概率量度,即在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。

规定的时间——结构设计基准期

规定的条件——正常设计、正常施工、正常使用条件结构的功能函数为结构的抗力减去荷载效应:;基本概念;结构可靠度分析的一次二阶矩法;工程结构可靠度习称安全度。其处理方法随着实践经验的积累和工程力学、材料试验、设计理论等各种学科的发展而不断地演变,由直接经验阶段、以经验为主的安全系数阶段而开始进入了以概率理论为基础的定量分析阶段。

直接经验阶段:

早期对工程结构的建造,不倒不垮就认为安全可靠;后来通过经验累积,进一步按结构构件的尺寸比例规定结构安全度。这阶段主要依靠工匠们代代相传的经验而进行营建活动。;安全系数阶段:

17世纪材料力学的兴起和发展,使结构设计进入了弹性的力学分析时期,从而开始采用容许应力设计法,以凭经验判断决定的单一安全系数度量结构的安全度。

到20世纪30年代,由于对结构材料与结构破坏性能的研究逐步深入,在结构设计上考虑结构的破坏阶段工作状况,随之出现了破坏强度设计法,亦称极限荷载设计法。

进入50年代后,苏联学者提出了极限状态设计法,用多系数(超载系数、材料匀质系数、工作条件系数)代替单一安全系数度量结构的安全度,并订入国家设计规范。由于这些方法仅对荷载和材料强度的特征值分别采用概率取值而未将荷载和抗力进行联合的概率分析,所以也称“半概率法”。其荷载系数和抗力系数本质上仍然是一种以经验确定的安全系数。;以概率理论为基础的阶段:

20世纪40年代,美国A.M.弗罗伊登塔尔将统计数学概念引入可靠度理论的研究。60年代,美国一些学者对建筑结构可靠度分析,提出了一次二阶矩法,简称一次概率法,并为国际结构安全度联合委员会(JCSS)所采用。这种方法只须考虑随机变量的平均值和方差(方差又称为二阶中心矩),并在计算中对结构非线性功能函数取一次近似

一次概率法含有“可靠指标 ”的概念,而 为结构功能函数这一随机变量的平均值与标准差的比值。从理论上讲,只要分;发展历史;结构可靠度分析的规范要求

70年代末,以一次概率法为基础,制订了《建筑结构设计统一标准》,作为各设计规范修订或制订的准则。

现在使用的规范为《工程结构可靠性设计统一标准》

(GB50153-2008)。

工程结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命,造成经济损失、对社会或环境产生影响等)的严重性,采用不同的安全等级。如下表:;工程结构中各类结构构件的安全等级,宜于结构的安全等级相同,对其中部分结构构件的安全等级可进行调整,但不得低于三级。

可靠度水平的设置应根据结构构件的安全等级、失效模式和经济因素等确定。对结构的安全性和适用性可采用不同的可靠度水平。当有充分的统计数据时,结构构件的可靠度宜采用可靠指标 度

量。结构构件设计时采用的可靠指标,可根据对现有结构构件的可靠度分析,并结合使用经验和经济因素等确定。

各类结构构件的安全等级每相差一级,其可靠指标的取值宜相差0.5。;工程结构设计时,应规定结构的设计使用年限。房屋建筑结构、铁路桥涵结构公路桥涵结构和港口工程结构的设计使用年限均应符合规范规定。

工程结构设计时应对环境影响进行评估,当结构所处的环境对其耐久性有较大影响时,应根据不同的环境类别采用相应的结构材料、设计构造、防护措施、施工质量要求等,并应制定结构在使用期间的定期检修和维护制度,使结构在设计使用年限内不致因材料的劣化而影响其安全或正常工作。

为保证工程结构具有规定的可靠度,除应进行必要的设计计算外,还应对结构的材料性能、施工质量、使用和维护等进行相应的控制。;规范要求;极限状态设计原则;极限状态;未来发展;未来发展

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