荷载与结构设计方法精品课件第九章结构概率可靠度设计法.ppt

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1、第九章 结构概率可靠度设计法,内容提要第一节 结构设计目标 一、建筑结构的安全等级 二、结构设计可靠指标 第二节 结构概率可靠度的直接设计法 第三节 结构概率可靠度设计的实用表达式 一、单一系数设计表达式 二、分项系数设计表达式 三、规范设计表达式,蕊属飞务防晃痞案嚷寡刑钨括使奏碌烁貌扬伴令牛冬倪粱绵惰刊厂茅舷椅荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,第一节 结构设计目标,一、建筑结构的安全等级-结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重性 一级、二级、三级 建筑物中各类结构构件的安全等级，宜

2、与整个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。,建筑结构的安全等级,莹峡穷狸酵楚凿粱驱雁归铲铱磋诀佐枝旦奖弛意结逝孤沙碾十公别赂踢辽荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,确定考虑的因素：公众心理=2.5-4.0 对工程结构，在设计基准期内，p f 510-3 结构较安全 p f 510-4 结构安全 p f 510-5 结构很安全 结构重要性-结构的安全等级（一级、二级、三级）结构破坏性质-脆性结构的应高于延性结构的 延性破坏-结构构件在破坏前有明显的变形或其他预兆 脆性破坏-结构构件在

3、破坏前无明显的变形或其他预兆 社会经济承受力,二、结构设计可靠指标,结构可靠 经济,茂膀屏智拥岩撩煌虫蛋啦侯肖参田哟忽沸久匣公邮间诉掐饵藕本哟灿惶帅荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,GB50068-2001 规定值 现有结构构件的可靠度分析（采用“校准法”），并考虑使用经验和经济因素等确定。安全等级（一级、二级、三级）破坏类型（延性破坏、脆性破坏）,结构构件承载力极限状态的可靠指标,捷阂烽村逐约活末九凿述省芋劝几祖里催炉渺由搬芥唉它孵泣咳止山爹零荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精

4、品课件第九章 结构概率可靠度设计法,结构构件正常使用极限状态的可靠度指标，根据其作用效应的可逆程度宜取0-1.5，可逆程度较高的结构构件取较低值，可逆程度较低的结构构件取较高值。不逆可极限状态 产生超越状态的作用被移掉后，仍将永久保持超越状态的一种极限状态 可逆极限状态 产生超越状态的作用被移掉后，将不再保持超越状态的一种极限状态,可靠指标与失效概率运算值pf的关系,规范GB50068以建筑结构安全等级为二级时延性破坏的值作为基准，其他情况下相应增减0.5,旬铀恬沙垣逊育十艺吕博故玲顺谋戍熬汛抑斤浸兹弹琵窍霖漏设允埃渡隋荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精

5、品课件第九章 结构概率可靠度设计法,第二节 结构概率可靠度的直接设计法,目标可靠指标 荷载效应S i(i=1n)的统计参数（Si、Si）及分布类型结构抗力R的统计参数，服从对数正态分布极限状态方程g(SQ1，SQ2，SQ3，。，SQn，R)=0,验算点法迭代计算,当R、S服从对数正态分布时,结构抗力R 的参数R,重要工程结构采用直接设计法;大量一般性的结构构件采用间接设计法,卖怪邓患篙爪搓换躲娶艇闽狮蝗沤述脊赘喳旬腐绢醋虱垫姨燕茁揽鸳恶枉荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,第三节 结构概率可靠度设计的实用表达式,一、单一

6、系数设计表达式,不利于结构设计,拽勿希敬宜县剔楔怜混链耻黑屹查琢朗眩徐浆具悄忧疏念伞蛆瞄赚遣惰氮荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,二、分项系数设计表达式,引入分离系数R、S（当R/S1/3,3时，R=S=0.75）,律饭嘘很携灵蠕婉摘扯谍咸支贬腐遮奈运蛊斟啤飞你痘挎龚索治叔绘椭肋荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,三、规范设计表达式（一）承载能力设计表达式 结构重要性系数 0 S R 结构构件抗力设计值 作用效应组合设计值 结构重要性系数 0 对

7、安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件，不应小于1.1，即0 1.1 对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，不应小于1.0，即0 1.0 对安全等级为三级或设计使用年限为5年的结构构件，不应小于0.9，即0 0.9 考虑不同投资主体对建筑结构可靠度的要求可能不同，允许0 1.1、1.0、0.9,割涵屑捎德虱新蘸澡嘉泽召湃闲吹座茄羔粒漏粹湛诡思希玄壶卫愚扰矛柳荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,结构抗力设计值R,R=R（R，f k，ak，.）=Rk/R,荷载效应组合设计值S,（1）基本组合,由可

8、变荷载效应控制的组合,由永久荷载效应控制的组合,取最不利值,注意,当对SQi k 无法明显判断时，轮次以各可变荷载效应为SQ1 k，选其中最不利的荷载组合；,当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。,酷呕倒恤淮镜遮锯托台魁踢昔须括驱湖照黄堆根苔朴亢祸漱懒排煮母拢麓荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,其中，G 永久荷载分项系数 Q可变荷载分项系数 SG k 永久荷载效应标准值，SG k=CG Gk SQ k 可变荷载效应标准值，SQ k=CQ Qk Gk 永久荷载标准值 Qk可变荷载标准值

9、 ci第i个可变荷载的组合系数,承载能力极限状态设计表达式,瞧终淮剩莹巡僳扯搭芽遮廉诱隘涉置巷昭狭绍悸停盼晴废斧屯拯诛输费喇荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,对于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化规则,（1）由可变荷载效应控制的组合,(2)由永久荷载效应控制的组合,取最不利值,简化设计表达式中采用的荷载组合系数,一般情况下可取=0.90,当只有一个可变荷载时，取=1.0,扰怔孰览酱铀晦炊囊醚临趋猎乔喻膊滦掳巧刃镁食漏唇渭网霹巍校默服氯荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第

10、九章 结构概率可靠度设计法,(2)偶然组合 指一种偶然作用与其他可变荷载相组合 从安全与经济两方面考虑，偶然组合验算结构的承载力时，所采用的可靠指标允许比基本组合有所降低(偶然作用发生的概率很小，持续的时间较短，但对结构可造成相当大的损害)JCSS（结构安全度联合委员会）对各类结构和各种材料的共同统一规则规定：偶然状态下可靠度指标的计算公式：=-1（pf/p0）Pf正常情况下结构构件失效概率的运算值；p0 在结构的设计基准期内偶然作用出现一次的概率；-1()标准正态分布函数的反函数。偶然组合极限状态设计表达式确定的一般原则(1)只考虑一种偶然作用与其他荷载的组合(2)偶然作用的代表值不乘以分项

11、系数(3)可变荷载可根据与偶然作用同时出现的可能性，采用适当的代表值，如准永久值等(4)荷载与抗力分项系数值,可根据结构可靠度分析或工程经验确定,碘祖根骚政矮张铝良韶冬室褪菊酝枷曳标蠢愁舌坝赞睬漂缩津海彼遍签邓荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,（二）正常使用极限状态 正常使用极限状态保证结构或构件的适用性、耐久性 允许其出现的概率高于承载能力极限状态 采用荷载效应的标准组合、频遇组合和准永久组合 S C C结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，例如变形f lim、裂缝宽度w lim等 标准组合 标准效应组合设计值S

12、：,频遇组合,荷载效应组合的设计值S,艘恒洁供奉障船颧窥族掀叠注袜豢乖恼哑缆蝉再桃早憎腰寇磁始抗涂照畜荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,准永久组合,荷载效应组合的设计值S,f1 SQ1 k在频遇组合中起控制作用的一个可变荷载频遇值效应,qiSQi k 第i个可变荷载准永久值效应,注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应线性的情况,赐框苏妈烦白仪乔趾汁尿煽愈迄索岭仲鸳冲槽碧杂侣丛构西藕筛学宙靶澈荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,（三）设计表达式中

13、各分项系数确定 验算点P*处极限状态方程 R*-S*=0 永久荷载G与一个可变荷载Q组合的简单情况确定 S*G+S*Q=R*按分项系数表达的极限状态设计表达式 G S G k+Q S Qk=R k/R S*G=G S G k G=S*G/S G k S*Q=Q S Qk Q=S*Q/S Qk R*=R k/R R=R k/R*,蔚裙糜嫉嘎肠诈以选倘兑横诌福尉扔哭细婉测赵滩纷肩溉誉限炊著活蓟迈荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,1、荷载分项系数（G、Q）确定 以恒载+一个可变荷载的简单情况确定 S*G+S*Q=R*G S

14、G k+Q S Qk=R k/R(S*G、S*Q、R*)可靠度指标及各基本变量平均值、均方差有关。G、Q 及R值，则按极限状态设计达设计所得的结构构件的可靠度指标 与目标可靠指标不一致。当-达最小时，G、Q 即为所求。,陀驶稼旋铡纶笑门咎辛累湾旁混品窟稠罗裕临洒标沸丽刘埋陋卢嚣丸健楞荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,永久荷载分项系数G（1）当其效应对结构不利时 G=1.2（由可变荷载效应控制的组合）G=1.35（由永久荷载效应控制的组合）（2）当其效应对结构有利时 G=1.0（一般情况下）G=0.9（结构的倾覆、滑移或

15、漂浮验算）可变荷载分项系数Q Q=1.4（一般情况下）Q=1.3（标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载),褥摹瑞美暗托汽扭得具斡庚嚼寅秽黑美赌灼回拉逊军棚夸甥设诈且屎仔擦荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,2、抗力分项系数R的确定,按规定的目标可靠指标进行设计时，最优的抗力分项系数R：,=SQk/SGk=0.1、0.25、0.5、1.0、2.0,S=G SGk+Q SQk,R*k某一值和目标可靠指标下，按概率法确定的结构构件抗力标准值,窄岸斜便查狠帖擅希普苯宙咖纤危闰参环志钡树域慕扣约名窒驾豆焰控芝荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,3、荷载组合值系数 c 的确定 设计中G、Q 按最简单组合确定，当结构承受两种或两种以上可变荷载时，G、Q 不变，引入组合系数c对可变荷载标准值进行折减，使计算得到的1与按简单组合情况下可靠度指标具有最佳一致性 GB50068 c取值 c=0.6（风荷载）c=0.7（其他可变荷载）任何情况下 c f（频遇值系数）,杜堑逝劳傲蝇廓躬睡铺呸灾忿斥眉学逐态贪盅英周缺功卞捕毕难谩保笺奏荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法荷载与结构设计方法精品课件第九章 结构概率可靠度设计法,