结构可靠性设计.ppt

*由例题10-3若不同设计荷载变量所占的比重不同，则严格按照验算点确定的分项系数将不同预先设定各荷载分项系数，然后按可靠度要求计算确定结构抗力分项系数，受不同荷载变量间比值的大小影响较小单一系数设计表达式的安全系数值受不同荷载变量间比值的大小影响较大设计变量的分布类型，对分项系数值的大小有一定影响*1．设计表达式不一致我国老规范中的钢筋混凝土和砖石结构用的是极限内力表达式，而钢与木结构用的是容许应力表达式。有的设计表达式采用单一安全系数，有的采用多系数形式。当设计组合结构时，整体安全系数很难确定。老规范在可靠度规定上的缺点3.4我国标准采用的设计可靠指标*荷载系数取值不统一3．材料强度取值原则不统一荷载系数即对荷载标准值考虑偶然不利因素影响而给出的安全系数。尽管对同一类荷载，不同的结构也采用不同的系数。对钢筋和混凝土等虽然都是按照数理统计来取值的，但是保证率并不同，从50%到97.7%,99%都有，导致了同一种材料在不同结构上取用不同的设计强度值。*4．可靠度水准不统一5．可靠度水平较低例如对受弯构件，砖石结构的安全系数为2.5,钢筋混凝土结构为1.4,但是并不代表后者的可靠性低。再如对钢筋混凝土结构，受剪时，安全系数为1.55,受弯时为1.4，也不是后者的可靠性低。可靠度水平与国家的经济发展水平和技术经济政策有很大关系，我国规范尽管是安全的，但比外国规范安全储备少。随着我国国民经济的不断增长，结构设计规范的可靠度会逐步提高。*荷载取值属于偏低范围《统一标准》规定的设计可靠指标根据对老规范可靠度的校核分析结果，同时综合考虑经济、社会、生命财产安全和规范的继承性等因素，根据设计基准期50年，《统一标准》规定：对于承载能力极限状态，安全等级为二级的一般建筑结构，属于延性破坏的构件可取设计可靠指标?K=3.2，属于脆性破坏的构件可取设计可靠指标?K=3.7。当安全等级为一级或三级的结构，其?K值可相应增减0.5。结构构件的可靠指标不应小于下表的规定：*建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋结构构件承载能力极限状态的可靠指标*第十章结构概率可靠度设计法*结构可靠性设计须解决的问题：结构的失效标准和失效模型（理论基础：中心点法和验算点法）确定结构的（目标）设计可靠指标各有关参量的统计参数（R和S）设计表达式（与现行设计规范相一致）*10.1结构设计的目标1.1设计要求结构设计总的要求是：结构的抗力R应大于或等于结构的综合荷载效应S。P{R≥S}=ps*10.1.2目标可靠度设计可靠指标是设计规范规定的作为设计依据的可靠指标，它表示设计所预期达到的结构可靠度。如何选择结构的最优失效概率或设计可靠指标是关系到社会、政治、经济、生命财产等一系列方面的重要问题。例如考虑失效概率、直接造价、维修费用和投资风险之间的关系。Pf小，则造价高、维修费和投资风险低，反之亦然。*类比法或协商给定法目前一般采用类比法或校准法来确定设计可靠指标。类比法或协商给定法是参照人们在日常活动中所经历的各种风险或危险率，确定一个为公众所能接受的失效概率即可靠指标。例如根据美国和德国对人们参加各种活动所面临的风险水平作的统计分析，一些事故的年死亡率为：赛车为5?10-3;汽车失事为2.5?10-5；游泳淹死为3?10-5;飞机失事为1?10-4；暴风为4?10-6；雷击为5?10-7。*二、校准法据此建议结构的年失效概率为1?10-5,大致相当于房屋在正常使用年限50年的失效概率为5?10-4。当功效函数为正态分布时，相当于可靠指标?＝3.29。由于对风险水平的接受程度因人而异，所以用类比法确定设计可靠指标不易为人们所公认。所谓校准法，就是通过对现行设计规范安全度的校核（反演计算），找出隐含于现行规范中的可靠指标，再经过综合分析和调整，据以制定今后设计（规范）采用的目标可靠指标。*规范与科学技术的结论本身并不能等同起来。同一个时期，世界上可以同时存在几十种结构设计规范，根据它们设计建筑物，一般来讲都是安全的。规范的制定，不仅与科学技术发展有关，还与一个国家特定时期特定的技术经济条件和国家方针政策、社会心理等因素有关。加拿大的林德曾经说：“规范无非是有代表性的专家对结构的一种权衡”。要求设计者遵循一种规范，就是规定他们必须按照统一的一套算法作设计，按照规定的步骤来设计。而规范体系本身也是需要“设计”的，修改规范的最重要之处就在于规定恰当的可靠度水