第十章-結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法課件

第十章結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法

內(nèi)容提要第一節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計目標

一、建筑結(jié)構(gòu)的安全等級二、結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠指標

第二節(jié)結(jié)構(gòu)概率可靠度的直接設(shè)計法

第三節(jié)結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計的實用表達式

一、單一系數(shù)設(shè)計表達式二、分項系數(shù)設(shè)計表達式三、規(guī)范設(shè)計表達式第十章結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法內(nèi)容提要1第一節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計目標

一、建筑結(jié)構(gòu)的安全等級--結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果(危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等)的嚴重性一級、二級、三級

建筑物中各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級，宜與整個結(jié)構(gòu)的安全等級相同。

對其中部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級可進行調(diào)整，但不得低于三級。安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重重要的房屋二級嚴重一般的房屋三級不嚴重次要的房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全等級第一節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計目標一、建筑結(jié)構(gòu)的安全等級安全等級破壞后2確定[]考慮的因素：

①公眾心理→=2.5-4.0

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠指標[]結(jié)構(gòu)可靠——————經(jīng)濟確定[]考慮的因素：二、結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠指標[]結(jié)構(gòu)3對工程結(jié)構(gòu)，在設(shè)計基準期內(nèi)，pf<510-3結(jié)構(gòu)較安全pf<510-4結(jié)構(gòu)安全pf<510-5結(jié)構(gòu)很安全②結(jié)構(gòu)重要性--結(jié)構(gòu)的安全等級（一級、二級、三級）③結(jié)構(gòu)破壞性質(zhì)--脆性結(jié)構(gòu)的[]應(yīng)高于延性結(jié)構(gòu)的[]

延性破壞--結(jié)構(gòu)構(gòu)件在破壞前有明顯的變形或其他預(yù)兆脆性破壞--結(jié)構(gòu)構(gòu)件在破壞前無明顯的變形或其他預(yù)兆④社會經(jīng)濟承受力

第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件4GB50068-2001規(guī)定[]值現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度分析（采用“校準法”），并考慮使用經(jīng)驗和經(jīng)濟因素等確定。~安全等級（一級、二級、三級）破壞類型（延性破壞、脆性破壞）破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.2結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力極限狀態(tài)的可靠指標[]GB50068-2001規(guī)定[]值破壞類型安全等5結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)的可靠度指標，根據(jù)其作用效應(yīng)的可逆程度宜取0-1.5，可逆程度較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件取較低值，可逆程度較低的結(jié)構(gòu)構(gòu)件取較高值。

不逆可極限狀態(tài)

~產(chǎn)生超越狀態(tài)的作用被移掉后，仍將永久保持超越狀態(tài)的一種極限狀態(tài)

可逆極限狀態(tài)

~產(chǎn)生超越狀態(tài)的作用被移掉后，將不再保持超越狀態(tài)的一種極限狀態(tài)2.73.23.74.2pf3.510-36.910-41.110-41.310--5可靠指標與失效概率運算值pf的關(guān)系《規(guī)范》GB50068以建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級時延性破壞的[]值作為基準，其他情況下相應(yīng)增減0.5結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)的可靠度指標，根據(jù)其作用效應(yīng)6第二節(jié)結(jié)構(gòu)概率可靠度的直接設(shè)計法

目標可靠指標[]荷載效應(yīng)Si(i=1~n)的統(tǒng)計參數(shù)（Si、Si）及分布類型結(jié)構(gòu)抗力R的統(tǒng)計參數(shù)，服從對數(shù)正態(tài)分布極限狀態(tài)方程g(SQ1，SQ2，SQ3，。。。，SQn，R)=0驗算點法迭代計算當R、S服從對數(shù)正態(tài)分布時

結(jié)構(gòu)抗力R的參數(shù)R重要工程結(jié)構(gòu)采用直接設(shè)計法;大量一般性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用間接設(shè)計法第二節(jié)結(jié)構(gòu)概率可靠度的直接設(shè)計法目標可靠指標[]7第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件8第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件9第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件10第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件11第三節(jié)結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計的實用表達式

一、單一系數(shù)設(shè)計表達式第三節(jié)結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計的實用表達式一、單一系數(shù)設(shè)計表12第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件13第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件14第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件15第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件16第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件17二、分項系數(shù)設(shè)計表達式二、分項系數(shù)設(shè)計表達式18第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件19第十章--結(jié)構(gòu)概率可靠度設(shè)計法ppt課件20三、規(guī)范設(shè)計表達式

（一）承載能力設(shè)計表達式↓結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0SR←結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計值↑作用效應(yīng)組合設(shè)計值

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)

0對安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1，即01.1對安全等級為二級或設(shè)計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.0，即01.0對安全等級為三級或設(shè)計使用年限為5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于0.9，即00.9考慮不同投資主體對建筑結(jié)構(gòu)可靠度的要求可能不同，允許01.1、1.0、0.9三、規(guī)范設(shè)計表達式21結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值RR=R（R，fk，ak，….）=Rk/R荷載效應(yīng)組合設(shè)計值S（1）基本組合由可變荷載效應(yīng)控制的組合由永久荷載效應(yīng)控制的組合取最不利值注意①當對SQi

k無法明顯判斷時，輪次以各可變荷載效應(yīng)為SQ1

k，選其中最不利的荷載組合；②當考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值RR=R（R，fk，ak，….22其中，G—永久荷載分項系數(shù)

Q—可變荷載分項系數(shù)SGk—永久荷載效應(yīng)標準值，

SGk=CGGkSQk—可變荷載效應(yīng)標準值，

SQk=CQQkGk—永久荷載標準值

Qk—可變荷載標準值

Ci—第i個可變荷載的組合系數(shù)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式其中，G—永久荷載分項系數(shù)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達23對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡化規(guī)則1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合取最不利值—簡化設(shè)計表達式中采用的荷載組合系數(shù)一般情況下可取=0.90當只有一個可變荷載時，取=1.0對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡化規(guī)則1）由可24(2)偶然組合指一種偶然作用與其他可變荷載相組合從安全與經(jīng)濟兩方面考慮，偶然組合驗算結(jié)構(gòu)的承載力時，所采用的可靠指標允許比基本組合有所降低

(偶然作用發(fā)生的概率很小，持續(xù)的時間較短，但對結(jié)構(gòu)可造成相當大的損害)JCSS（結(jié)構(gòu)安全度聯(lián)合委員會）《對各類結(jié)構(gòu)和各種材料的共同統(tǒng)一規(guī)則》規(guī)定：偶然狀態(tài)下可靠度指標的計算公式：

=--1（pf/p0）Pf—正常情況下結(jié)構(gòu)構(gòu)件失效概率的運算值；p0—在結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期內(nèi)偶然作用出現(xiàn)一次的概率；-1()—標準正態(tài)分布函數(shù)的反函數(shù)。偶然組合極限狀態(tài)設(shè)計表達式確定的一般原則(1)只考慮一種偶然作用與其他荷載的組合(2)偶然作用的代表值不乘以分項系數(shù)(3)可變荷載可根據(jù)與偶然作用同時出現(xiàn)的可能性，采用適當?shù)拇碇?，如準永久值?4)荷載與抗力分項系數(shù)值，可根據(jù)結(jié)構(gòu)可靠度分析或工程經(jīng)驗確定(2)偶然組合25（二）正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的適用性、耐久性允許其出現(xiàn)的概率高于承載能力極限狀態(tài)

采用荷載效應(yīng)的標準組合、頻遇組合和準永久組合

SC

C—結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用要求的規(guī)定限值，例如變形flim、裂縫寬度wlim等標準組合標準效應(yīng)組合設(shè)計值S：

頻遇組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S（二）正常使用極限狀態(tài)頻遇組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S26準永久組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值Sf1SQ1

k—在頻遇組合中起控制作用的一個可變荷載頻遇值效應(yīng)qiSQi

k—第i個可變荷載準永久值效應(yīng)注：組合中的設(shè)計值僅適用于荷載與荷載效應(yīng)線性的情況準永久組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值Sf1SQ1k—在頻27（三）設(shè)計表達式中各分項系數(shù)確定

驗算點P*處極限狀態(tài)方程R*-S*=0

永久荷載G與一個可變荷載Q組合的簡單情況確定

S*G+S*Q=R*按分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設(shè)計表達式

GSGk+QSQk=Rk/RS*G=GSGkG=S*G/SGkS*Q=QSQkQ=S*Q/SQkR*=Rk/RR=Rk/R*（三）設(shè)計表達式中各分項系數(shù)確定281、荷載分項系數(shù)（G、Q）確定~以恒載+一個可變荷載的簡單情況確定S*G+S*Q=R*GSGk+QSQk=Rk/R(S*G、S*Q、R*)~可靠度指標及各基本變量平均值、均方差有關(guān)。

G、Q及R值，則按極限狀態(tài)設(shè)計達設(shè)計所得的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度指標與目標可靠指標[]不一致。當︳-[]︳達最小時，G、Q即為所求。1、荷載分項系數(shù)（G、Q）確定29永久荷載分項系數(shù)G

（1）當其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時

G=1.2（由可變荷載效應(yīng)控制的組合）

G=1.35（由永久荷載效應(yīng)控制的組合）（2）當其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時G=1.0（一般情況下）G=0.9（結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮驗算）可變荷載分項系數(shù)Q

Q=1.4（一般情況下）Q=1.3（標準值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載)永久荷載分項系數(shù)G302、抗力分項系數(shù)R的確定按規(guī)定的目標可靠指標[]進行設(shè)計時，最優(yōu)的抗力分項系數(shù)R：=SQk/SGk=0.1、0.25、0.5、1.0、2.0S=GSGk+QSQkR*k—某一值和目標可靠指標[]下，按概率法確定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力標準值2、抗力分項系數(shù)R的確定按規(guī)定的目標可靠指