鋼管混凝土短柱極限承載力可靠度分析

1、 鋼管混凝土短柱極限承載力可靠度分析姓名：李迪學號：201472209 鋼管混凝土結構簡介目 錄荷載和抗力統(tǒng)計參數(shù)構件綜合抗力隨機變量的統(tǒng)計參數(shù) 蒙特卡羅法對可靠度進行分析 結論鋼管混凝土結構簡介鋼管混凝土結構是在鋼管中填充素混凝土而形成的一種組合結構v鋼管混凝土的基本形式鋼管混凝土結構簡介v 鋼管混凝土結構的優(yōu)越性1、承載能力高 2、延展性能好 3、施工方便、耐火性能好、性價比高鋼管可以對其核芯受壓混凝土施加側向約束，使鋼管內(nèi)的核芯受壓混凝土始終都處于三向受壓應力狀態(tài)，從而可以最大程度的延緩內(nèi)部混凝土縱向微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展v 工作原理：鋼管混凝土結構簡介v 應用近年來，鋼管混凝土柱在工程中應

2、用范圍日廣，主要用于高層建筑、單層和多層工業(yè)廠房等結構中承受巨大軸壓力的柱，取得很好的技術、經(jīng)濟效益。鋼管混凝土結構簡介荷載和抗力統(tǒng)計參數(shù)構件綜合抗力和荷載綜合效應材料性能不定性構件幾何參數(shù)不定性計算模式不定性v決定構件可靠度的因素荷載和抗力統(tǒng)計參數(shù)v 1、荷載的統(tǒng)計分析按照建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB 50068-2001 的有關規(guī)定，在分析結構的可靠度時，取三種常見的荷載效應組合，即(1)SG + SL辦；(2)SG + SL?。?3)SG + SW。S 為荷載效應，下標 G 、L 和W 分別代表永久荷載、可變荷載以及風荷載，住L 指住宅建筑的樓蓋活荷載，辦L 指辦公室活荷載。圖1 荷載

3、組合時的荷載統(tǒng)計參數(shù)荷載和抗力統(tǒng)計參數(shù)v2、結構抗力的統(tǒng)計分析 2.1材料性能的不確定性參數(shù)材料性能不定性為鋼管和混凝土的不定性系數(shù)，鋼管混凝土柱常用的材料為Q235 和Q345。 混凝土為C30 C90, 其統(tǒng)計參數(shù)見表2。表2 材料性能指標統(tǒng)計參數(shù)荷載和抗力統(tǒng)計參數(shù)1.2構件幾何參數(shù)不定性幾何參數(shù)的各種統(tǒng)計參數(shù)和概率分布函數(shù)，應以正常生產(chǎn)情況下結構或結構構件幾何尺寸的測試數(shù)據(jù)為基礎，運用參數(shù)估計和概率分布的假設檢驗方法確定。當測試數(shù)據(jù)不足時，幾何參數(shù)的統(tǒng)計參數(shù)可根據(jù)有關標準中規(guī)定的公差，經(jīng)分析判斷確定。與鋼管混凝土承載能力有關的幾何參數(shù)主要為鋼管的外徑和鋼管厚度，參考鋼結構工程施工質(zhì)量驗收

4、規(guī)范GB50205-2001，鋼管外徑均值系數(shù)的平均值為1.00，變異系數(shù)為0.03；鋼管厚度均值系數(shù)的平均值為1.00，變異系數(shù)為0.02。荷載和抗力統(tǒng)計參數(shù)2.3構件計算模式的不定性確定鋼管混凝土軸壓短柱計算模型不定性應首先計算每個構件承載力實測值與計算值的比值,再按照概率統(tǒng)計的方法,計算平均值和變異系數(shù),由此得出計算模型不定性的均值系數(shù)KP=1.1021和變異系數(shù)KP=0.0341,且均服從正態(tài)分布。 構件綜合抗力隨機變量的統(tǒng)計參數(shù)v 構件綜合抗力隨機變量的統(tǒng)計參數(shù)鋼管混凝土結構構件抗力表達式為：PPRKRRp 按設計規(guī)范規(guī)定的抗力函數(shù)式，是鋼管和混凝土材料性能及截面幾何特性的函數(shù)，它包

5、含了鋼管和混凝土兩種材料性能的不定性和幾何特性不定性；Kp 結構構件計算模式的不確定性；構件綜合抗力隨機變量的統(tǒng)計參數(shù)根據(jù)隨機變量函數(shù)數(shù)字特征運算原則：RPKPR222RPKPR式中：R ,R 構件抗力平均值和變異系數(shù)； KP ,KP 構件計算模式不定性的平均值和變異系數(shù)； RP ,RP 抗力函數(shù)平均值和變異系數(shù)。鋼管混凝土短柱軸壓承載力計算v 鋼管混凝土短柱軸壓承載力計算式 參考CECS 28-90鋼管混凝土設計及施工規(guī)程鋼管混凝土短柱軸壓承載力計算式為:)1 (ccofANCCSSAfAf式中 N0 軸心受壓短柱承載力 鋼管混凝土套箍指標 fC混凝土的軸心抗壓強度 AC鋼管內(nèi)混凝土的橫截面

6、面積； fS 鋼管的屈服強度 AS鋼管的橫截面面積蒙特卡洛法計算方法蒙特卡洛法計算方法v 則結構構件失效概率為蒙特卡洛法計算方法v 按可靠度設計要求,結構構件極限狀態(tài)方程,即功能函數(shù)為:SRZ0 其中:0為結構重要性系數(shù),結構安全等級按二級考慮,0=1; S為承載力極限狀態(tài)的荷載效應組合的設計值(荷載效應);R為結構構件的承載力設計值(抗力)。根據(jù)GB 50068-2001建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準,作用效應S可表達為: 其中:SGk、SQk分別是恒載效應標準值和可變荷載效應標準值,G=1.2,Q=1.4?？紤]永久荷載與3種可變荷載組合的情況,即(1)SG + SL辦；(2)SG + SL??；(3)SG + SWQKQGKGSSSv 應用蒙特卡羅法分析可變荷載組合、荷載效應比（=SQk/SGk)、混凝土強度等級對極限承載力計算公式可靠度指標的影響。鋼管混凝土柱可靠度指標表4 可靠度指標值隨荷載組合及荷載效應比值的變化結論：可靠度指標均值隨荷載效應比的增大均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。1.可靠度指標值隨可變荷載組合及荷載效應比變化的情況鋼管混凝土柱可靠度指標2. 可變荷載組合對可靠度指標值的影響結論：可靠度指標隨可變荷載組合情況的變化而變化,在SG+SQ辦組合下 可靠度指標值最