可靠度结构概率可靠度设计法优秀课件.ppt
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1、可靠度结构概率可靠度设计法第1页,本讲稿共26页 -结构破坏可能产生的后果结构破坏可能产生的后果结构破坏可能产生的后果结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生危及人的生命、造成经济损失、产生危及人的生命、造成经济损失、产生危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等社会影响等社会影响等社会影响等)的严重性的严重性的严重性的严重性 一级、二级、三级一级、二级、三级一级、二级、三级一级、二级、三级 建筑物中各类结构构件的安全等级,宜与整个结构的安全等级相建筑物中各类结构构件的安全等级,宜与整个结构的安全等级相建筑物中各类结构构件的安全等级,宜与整个结构的安全等级相建筑物中各类结构构件
2、的安全等级,宜与整个结构的安全等级相同同同同 对部分结构构件的安全等级可调整,但不得低于三级对部分结构构件的安全等级可调整,但不得低于三级对部分结构构件的安全等级可调整,但不得低于三级对部分结构构件的安全等级可调整,但不得低于三级安全等级安全等级破坏后果破坏后果建筑物类型建筑物类型一级一级很严重很严重重要的房屋重要的房屋二级二级严重严重一般的房屋一般的房屋三级三级不严重不严重次要的房屋次要的房屋建筑结构的安全等级建筑结构的安全等级建筑结构的安全等级建筑结构的安全等级一、结构设计的目标一、结构设计的目标 1 1、建筑结构的安全等级、建筑结构的安全等级、建筑结构的安全等级、建筑结构的安全等级第2页
3、,本讲稿共26页 确定确定确定确定 考虑的因素:考虑的因素:考虑的因素:考虑的因素:公众心理公众心理公众心理公众心理 =2.5=2.54.04.0 对工程结构,在设计基准期内,对工程结构,在设计基准期内,对工程结构,在设计基准期内,对工程结构,在设计基准期内,p pf f 5 5 1010-3-3 结构较安全结构较安全结构较安全结构较安全 p pf f 5 5 1010-4-4 结构安全结构安全结构安全结构安全 p pf f 5 5 1010-5-5 结构很安全结构很安全结构很安全结构很安全 结构重要性结构重要性结构重要性结构重要性 结构的安全等级(一级、二级、三级)结构的安全等级(一级、二级
4、、三级)结构的安全等级(一级、二级、三级)结构的安全等级(一级、二级、三级)结构破坏性质结构破坏性质结构破坏性质结构破坏性质 脆性结构的脆性结构的脆性结构的脆性结构的 应高于延性结构的应高于延性结构的应高于延性结构的应高于延性结构的 延性破坏延性破坏延性破坏延性破坏 结构构件在破坏前结构构件在破坏前结构构件在破坏前结构构件在破坏前有有有有明显的变形或其他预兆明显的变形或其他预兆明显的变形或其他预兆明显的变形或其他预兆 脆性破坏脆性破坏脆性破坏脆性破坏 结构构件在破坏前结构构件在破坏前结构构件在破坏前结构构件在破坏前无无无无明显的变形或其他预兆明显的变形或其他预兆明显的变形或其他预兆明显的变形或
5、其他预兆 社会经济承受力社会经济承受力社会经济承受力社会经济承受力 2 2、目标可靠指标、目标可靠指标、目标可靠指标、目标可靠指标 结构可靠结构可靠结构可靠结构可靠 最佳平衡点最佳平衡点最佳平衡点最佳平衡点 经济经济经济经济第3页,本讲稿共26页 GB50068-2001 GB50068-2001 规定规定规定规定 值值值值 现现现现有有有有结结结结构构构构构构构构件件件件的的的的可可可可靠靠靠靠度度度度分分分分析析析析(采采采采用用用用“校校校校准准准准法法法法”),并并并并考考考考虑虑虑虑使用经验使用经验使用经验使用经验和经济因素等确定和经济因素等确定和经济因素等确定和经济因素等确定 安全
6、等级(一级、二级、三级)安全等级(一级、二级、三级)安全等级(一级、二级、三级)安全等级(一级、二级、三级)破坏类型(延性破坏、脆性破坏)破坏类型(延性破坏、脆性破坏)破坏类型(延性破坏、脆性破坏)破坏类型(延性破坏、脆性破坏)破坏类型破坏类型安全等级安全等级一级一级二级二级三级三级延性破坏延性破坏3.73.73.23.22.72.7脆性破坏脆性破坏4.24.23.73.73.23.2结构构件承载力极限状态的目标可靠指标结构构件承载力极限状态的目标可靠指标结构构件承载力极限状态的目标可靠指标结构构件承载力极限状态的目标可靠指标 第4页,本讲稿共26页 结构构件结构构件结构构件结构构件正常使用极
7、限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态的可靠指标,根据其的可靠指标,根据其的可靠指标,根据其的可靠指标,根据其作用效应的可逆作用效应的可逆作用效应的可逆作用效应的可逆程度程度程度程度宜取宜取宜取宜取0 01.51.5,可逆程度较高的结构构件取较低值,可逆程度,可逆程度较高的结构构件取较低值,可逆程度,可逆程度较高的结构构件取较低值,可逆程度,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较低的结构构件取较高值较低的结构构件取较高值较低的结构构件取较高值 不可逆极限状态不可逆极限状态不可逆极限状态不可逆极限状态 产生超越状态的作用被移掉后,仍将永久保持超越产生超越
8、状态的作用被移掉后,仍将永久保持超越产生超越状态的作用被移掉后,仍将永久保持超越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状态的一种极限状态状态的一种极限状态状态的一种极限状态 可逆极限状态可逆极限状态可逆极限状态可逆极限状态 产生超越状态的作用被移掉后,将不再保持超产生超越状态的作用被移掉后,将不再保持超产生超越状态的作用被移掉后,将不再保持超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越状态的一种极限状态越状态的一种极限状态越状态的一种极限状态 2.72.73.23.23.73.74.24.2p pf f3.53.5 1010-3-36.96.9 101
9、0-4-41.11.1 1010-4-41.31.3 1010-5-5可靠指标可靠指标可靠指标可靠指标 与失效概率运算值与失效概率运算值与失效概率运算值与失效概率运算值 p pf f 的关系的关系的关系的关系规范规范规范规范GB50068GB50068以建筑结构安全等级为二级时延性破坏的以建筑结构安全等级为二级时延性破坏的以建筑结构安全等级为二级时延性破坏的以建筑结构安全等级为二级时延性破坏的 值作值作值作值作为基准,其他情况下相应增减为基准,其他情况下相应增减为基准,其他情况下相应增减为基准,其他情况下相应增减0.50.5第5页,本讲稿共26页二、结构概率可靠度的直接设计法二、结构概率可靠度
10、的直接设计法二、结构概率可靠度的直接设计法二、结构概率可靠度的直接设计法 目标可靠指标目标可靠指标目标可靠指标目标可靠指标 荷载效应荷载效应荷载效应荷载效应S Si i (i i =1n)1n)的统计参数(的统计参数(的统计参数(的统计参数(S Si i、S Si i)及分布类型)及分布类型)及分布类型)及分布类型结构抗力结构抗力结构抗力结构抗力R R的统计参数,服从对数正态分布的统计参数,服从对数正态分布的统计参数,服从对数正态分布的统计参数,服从对数正态分布极限状态方程极限状态方程极限状态方程极限状态方程 g g(S SQ1Q1,S SQ2Q2,S SQ3Q3,。,。,。,。,S SQnQ
11、n,R R)=0 0 验算点法迭代计算验算点法迭代计算验算点法迭代计算验算点法迭代计算 当当当当R R、S S服从对数正态分布时服从对数正态分布时服从对数正态分布时服从对数正态分布时 结构抗力结构抗力结构抗力结构抗力R R 的参数的参数的参数的参数 R R 重要工程结构采用重要工程结构采用重要工程结构采用重要工程结构采用直接设计法直接设计法直接设计法直接设计法;大量一般性的结构构件采用大量一般性的结构构件采用大量一般性的结构构件采用大量一般性的结构构件采用间接设计法间接设计法间接设计法间接设计法当当当当R R、S S服从正态分布时服从正态分布时服从正态分布时服从正态分布时 第6页,本讲稿共26
12、页三、结构概率可靠度设计的实用表达式三、结构概率可靠度设计的实用表达式三、结构概率可靠度设计的实用表达式三、结构概率可靠度设计的实用表达式 1 1、单一系数设计表达式、单一系数设计表达式、单一系数设计表达式、单一系数设计表达式 不利于结构设计不利于结构设计不利于结构设计不利于结构设计第7页,本讲稿共26页2 2、分项系数设计表达式、分项系数设计表达式、分项系数设计表达式、分项系数设计表达式引入分离系数引入分离系数引入分离系数引入分离系数 R R、S S(当(当(当(当 RR/S S 11/3,33,3时,时,时,时,R R=S S =0.750.75)第8页,本讲稿共26页 图示分项系数表达法
13、概念图示分项系数表达法概念图示分项系数表达法概念图示分项系数表达法概念R RS Sf f (Z Z)0 0S S、R R概率密度分布曲线概率密度分布曲线概率密度分布曲线概率密度分布曲线第9页,本讲稿共26页3 3、规范设计表达式、规范设计表达式、规范设计表达式、规范设计表达式 (一)承载能力设计表达式(一)承载能力设计表达式(一)承载能力设计表达式(一)承载能力设计表达式 结构重要性系数结构重要性系数结构重要性系数结构重要性系数 0 0 S S R R 结构构件抗力设计值结构构件抗力设计值结构构件抗力设计值结构构件抗力设计值 作用效应组合设计值作用效应组合设计值作用效应组合设计值作用效应组合设
14、计值 结构重要性系数结构重要性系数结构重要性系数结构重要性系数 0 0 第一层次的分项系数第一层次的分项系数第一层次的分项系数第一层次的分项系数 对安全等级为一级或设计使用年限为对安全等级为一级或设计使用年限为对安全等级为一级或设计使用年限为对安全等级为一级或设计使用年限为100100年及以上的结构构件,不应年及以上的结构构件,不应年及以上的结构构件,不应年及以上的结构构件,不应小于小于小于小于 1.11.1,即,即,即,即 0 0 1.1 1.1 对安全等级为二级或设计使用年限为对安全等级为二级或设计使用年限为对安全等级为二级或设计使用年限为对安全等级为二级或设计使用年限为5050年的结构构
15、件,不应小于年的结构构件,不应小于年的结构构件,不应小于年的结构构件,不应小于 1.01.0,即,即,即,即 0 0 1.0 1.0 对安全等级为三级或设计使用年限为对安全等级为三级或设计使用年限为对安全等级为三级或设计使用年限为对安全等级为三级或设计使用年限为5 5年的结构构件,不应小于年的结构构件,不应小于年的结构构件,不应小于年的结构构件,不应小于 0.90.9,即,即,即,即 0 0 0.9 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,允许考虑不同投资主体对建筑结构可靠度
16、的要求可能不同,允许 0 0 1.1 1.1、1.01.0、0.90.9第10页,本讲稿共26页 结构抗力设计值结构抗力设计值结构抗力设计值结构抗力设计值 R RR=RR=R(R R,f f k k,a ak k,.)=R Rk k/RR 荷载效应组合设计值荷载效应组合设计值荷载效应组合设计值荷载效应组合设计值 S S(1 1)基本组合)基本组合)基本组合)基本组合由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合由永久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取最不利值取最不利值取最不利值
17、注意:注意:注意:注意:当对当对当对当对 S SQQi ik k 无法明显判断时,轮次以各可变荷载效应为无法明显判断时,轮次以各可变荷载效应为无法明显判断时,轮次以各可变荷载效应为无法明显判断时,轮次以各可变荷载效应为S SQQ1k1k,选其中最不,选其中最不,选其中最不,选其中最不利的荷载组合利的荷载组合利的荷载组合利的荷载组合 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可变荷载荷载仅限于竖向可变荷载荷载仅
18、限于竖向可变荷载荷载仅限于竖向可变荷载 抗力分项系数抗力分项系数抗力分项系数抗力分项系数 第二层次的分项系数第二层次的分项系数第二层次的分项系数第二层次的分项系数第11页,本讲稿共26页其中,其中,其中,其中,G G 永久荷载分项系数永久荷载分项系数永久荷载分项系数永久荷载分项系数 Q Q 可变荷载分项系数可变荷载分项系数可变荷载分项系数可变荷载分项系数 S SGGk k 永久荷载效应标准值,永久荷载效应标准值,永久荷载效应标准值,永久荷载效应标准值,S SGGk k=C CG G G Gk k S SQQk k 可变荷载效应标准值,可变荷载效应标准值,可变荷载效应标准值,可变荷载效应标准值,
19、S SQQk k=C CQ Q Q Qk k G Gk k 永久荷载标准值永久荷载标准值永久荷载标准值永久荷载标准值 Q Qk k 可变荷载标准值可变荷载标准值可变荷载标准值可变荷载标准值 c ci i 第第第第i i个可变荷载的组合系数个可变荷载的组合系数个可变荷载的组合系数个可变荷载的组合系数 承载能力极限状态设计表达式承载能力极限状态设计表达式承载能力极限状态设计表达式承载能力极限状态设计表达式第二层次的分项系数第二层次的分项系数第二层次的分项系数第二层次的分项系数第12页,本讲稿共26页 对对对对于一般排架、框架结构,基本组合可采用简化规则于一般排架、框架结构,基本组合可采用简化规则于
20、一般排架、框架结构,基本组合可采用简化规则于一般排架、框架结构,基本组合可采用简化规则由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合由永久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取最不利值取最不利值取最不利值 简化设计表达式中采用的荷载组合系数简化设计表达式中采用的荷载组合系数简化设计表达式中采用的荷载组合系数简化设计表达式中采用的荷载组合系数一般情况下可取一般情况下可取一般情况下可取一般情况下可取 =0.90=0.90当只有一个可变荷载时,取当只有一个可变荷载时,取当只有一个可变荷载
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