結(jié)構(gòu)可靠度的基本概念

1、結(jié)構(gòu)可靠度的基本概念9.1.1 結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目的是：在一定的經(jīng)濟條件下，使結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)滿足設(shè)計所預(yù)期的各項功能。建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準(GB 500682001)規(guī)定，結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足下列功能要求。 (1) 能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用。 (2) 在正常使用時具有良好的工作性能。 (3) 在正常維護下具有足夠的耐久性能。 (4) 在偶然事件發(fā)生時(如地震、火災(zāi)等)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。上述(1)、(4)項為結(jié)構(gòu)的安全性要求，第(2)項為結(jié)構(gòu)的適用性要求，第(3)項為結(jié)構(gòu)的耐久性要求。這些功能要求概括起來

2、稱為結(jié)構(gòu)的可靠性，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)(如設(shè)計基準期為 50年)，在規(guī)定的條件下 (正常設(shè)計、正常施工、正常使用維護 )完成預(yù)定功能(安全性、適用性和耐久性)的能力。顯然，增大結(jié)構(gòu)設(shè)計的余量，如加大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸或鋼筋數(shù)量，或提高對材料性能的要求，總是能夠增加或改善結(jié)構(gòu)的安全性、適應(yīng)性和耐久性要求，但這將使結(jié)構(gòu)造價提高，不符合經(jīng)濟的要求。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計要根據(jù)實際情況，解決好結(jié)構(gòu)可靠性與經(jīng)濟性之間的矛盾，既要保證結(jié)構(gòu)具有適當?shù)目煽啃?，又要盡可能降低造價，做到經(jīng)濟合理。整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是區(qū)分結(jié)構(gòu)工作

3、狀態(tài)可靠或失效的標志。極限狀態(tài)可分為兩類：承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。 (1) 承載力極限狀態(tài)。這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，應(yīng)認為超過了承載力極限狀態(tài)。整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡 (如傾覆、過大的滑移等)。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度變形而不適于繼續(xù)承載(如受彎構(gòu)件中的少筋梁)。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系 (如超靜定結(jié)構(gòu)由于某些截面的屈服，使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系)。 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如細長柱達到臨界荷載發(fā)生壓屈等)。 地基喪失承載力而破壞(如失穩(wěn)等)。 (2) 正常

4、使用極限狀態(tài)。這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，應(yīng)認為超過了承載力極限狀態(tài)。 影響正常使用或外觀的變形(如過大的撓度)。 影響正常使用或耐久性能的局部損失(如不允許出現(xiàn)裂縫結(jié)構(gòu)的開裂；對允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，其裂縫寬度超過了允許限值)。 影響正常使用的振動。 影響正常使用的其他特定狀態(tài)。 9.1.2 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力R是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，如構(gòu)件的承載力、剛度、抗裂度等。影響結(jié)構(gòu)抗力的主要因素是材料性能(承載力、變形模量等物理力學性能)、幾何參數(shù)以及計算模式的精確性等?？紤]到材料性能的變異性、幾何參數(shù)及計算模式精確性的不確定性，所以由這些因素綜合而成的結(jié)構(gòu)抗力也是隨機變量。 9.1.3 結(jié)構(gòu)功能函數(shù)9.1.4 結(jié)構(gòu)可靠度和可靠指標結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度?？梢?，可靠度是對結(jié)構(gòu)可靠性的一種定量描述，亦即概率度量。結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定功能的概率稱為可靠概率 Ps；結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率稱為失效概率 Pf。顯然，二者是互補的，即 Ps+Pf=1.0。因此，結(jié)構(gòu)可靠性也可用結(jié)構(gòu)的失效概率來度量，失效概率愈小，結(jié)構(gòu)可靠度愈大?；镜慕Y(jié)構(gòu)可靠度問題只考慮由一個抗力 R和一個荷載效應(yīng) S的情況，現(xiàn)以此來說明失效概率的計算方法。設(shè)結(jié)構(gòu)抗力 R