結(jié)構(gòu)可靠性分析全套課件-第1章-緒論-PPT課件

1、第一章 緒論 工程結(jié)構(gòu)1.1 引言 工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的兩個方面7/20/20221東南大學(xué)一、工程結(jié)構(gòu)的定義 工業(yè)與民用建筑 公路、鐵路 水利工程7/20/20222東南大學(xué)二、工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟 選擇合理的結(jié)構(gòu)方案和型式 根據(jù)選定的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面7/20/20223東南大學(xué)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的兩個方面 如何使結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析日趨完善 如何合理地選擇影響結(jié)構(gòu)安全的參數(shù)7/20/20224東南大學(xué) 圖1.1 結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計 7/20/20225東南大學(xué)1.2 工程結(jié)構(gòu)可靠性概念 工程結(jié)構(gòu)的功能 結(jié)構(gòu)的可靠性 設(shè)計使用年限 設(shè)計基準(zhǔn)期7/20/20226東南大學(xué)在正常施工

2、和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用 一、工程結(jié)構(gòu)的功能 在正常使用時具有良好的工作性能 在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能 在設(shè)計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性7/20/20227東南大學(xué)結(jié)構(gòu)可靠性：結(jié)構(gòu)可靠度：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。 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)定功能的能力。二、結(jié)構(gòu)的可靠性 7/20/20228東南大學(xué)類別設(shè)計使用年限（年）示例15臨時性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)表1.1 設(shè)計使用年限分類 三、設(shè)計使用年限 7/20/20229東南大學(xué)四、設(shè)

3、計基準(zhǔn)期 設(shè)計基準(zhǔn)期是為確定可變作用及與時間有關(guān)的材料性能取值而選用的時間參數(shù) 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：設(shè)計基準(zhǔn)期為50年 7/20/202210東南大學(xué)1.3 極限狀態(tài)和極限狀態(tài)方程 極限狀態(tài)的定義和分類 承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài) 偶然狀況的處理 極限狀態(tài)方程7/20/202211東南大學(xué)一、極限狀態(tài)的定義和分類整個結(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)范所要求的某一項功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)7/20/202212東南大學(xué)二、承載能力極限狀態(tài) 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失

4、去平衡 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因為超過材料強(qiáng)度而破壞（包括疲勞破壞），或因為過度變形而不適于繼續(xù)承載 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈）地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）7/20/202213東南大學(xué)三、正常使用極限狀態(tài) 影響正常使用或外觀的變形 影響正常使用或耐久性能的局部破壞（包括裂縫）影響正常使用的振動變形 影響正常使用的其他特定狀態(tài) 7/20/202214東南大學(xué)四、偶然狀況的處理采用下列原則之一按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計： 允許主要承重結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)設(shè)計規(guī)定的偶然事件而局部破壞，但其剩余部分具有在一段時間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌的可靠度。 按作用效應(yīng)的偶然組合進(jìn)行設(shè)計或采取防護(hù)措施，使主

5、要承重結(jié)構(gòu)不致因出現(xiàn)設(shè)計規(guī)定的偶然事件而喪失承載能力7/20/202215東南大學(xué)五、極限狀態(tài)方程 極限狀態(tài)方程是當(dāng)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)時各有關(guān)基本變量的關(guān)系式。 它可用下式表示： Zg（X1,X2,XN）=0 （1-1）式中： Xi（i=1,2,n）為基本變量 Zg（）稱為結(jié)構(gòu)的“功能函數(shù)” 或“功效函數(shù)” 7/20/202216東南大學(xué)一個只有兩個基本變量的線性問題，對于承載能力極限狀態(tài)，若令R為結(jié)構(gòu)抗力，S為作用綜合效應(yīng)，則極限狀態(tài)方程（1-1）可寫為： Zg（R,S）=R-S0 （1-2）若：ZR-S0， 結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；若：ZR-S0， 結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)；若：ZR-S0， 結(jié)構(gòu)處于失效

6、狀態(tài)。例1.7/20/202217東南大學(xué)1.4 結(jié)構(gòu)可靠度發(fā)展和研究概況 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變 結(jié)構(gòu)可靠度研究概況7/20/202218東南大學(xué)一、結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變 古代時期的設(shè)計方法 容許應(yīng)力法 破損階段法 極限狀態(tài)法7/20/202219東南大學(xué)2. 容許應(yīng)力法 要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期內(nèi)，截面上任何一點的應(yīng)力不得超過某一容許應(yīng)力值。其表達(dá)式為： =f/K式中：f為結(jié)構(gòu)的材料性能，K為安全系數(shù)。7/20/202220東南大學(xué)3. 破損階段法 破損階斷法計算時，主要考慮材料的彈塑性性能。 以受彎構(gòu)件為例，其一般表達(dá)式為 MMp/K式中：Mp截面破損時的抵抗彎矩K構(gòu)件強(qiáng)度總安全系數(shù)M標(biāo)準(zhǔn)荷載作用

7、下的截面彎矩。7/20/202221東南大學(xué)4. 極限狀態(tài)法 niNib(m，kh，Rhb，mgkgRgb，s，) 式中： ni 過（超）載系數(shù)Nib標(biāo)準(zhǔn)荷載產(chǎn)生的內(nèi)力m，mg 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或鋼筋的工作系數(shù)K，kg勻質(zhì)系數(shù)Rhb,Rgb混凝土及鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度S截面幾何特征當(dāng)時的極限狀態(tài)法一般設(shè)計表達(dá)式為：7/20/202222東南大學(xué)以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法按發(fā)展階段和精確程度分為3個水準(zhǔn)： 水準(zhǔn)半概率法 水準(zhǔn)近似概率法 水準(zhǔn)全概率法7/20/202223東南大學(xué)二、結(jié)構(gòu)可靠度研究概況 1983年完成了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GBJ68-84）的編制工作。 2019年開始修訂 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，于2