第九 結(jié)構(gòu)概率可靠設(shè)計法

會計學(xué)1第九結(jié)構(gòu)概率可靠設(shè)計法確定[]考慮的因素：

①公眾心理→=2.5-4.0

對工程結(jié)構(gòu)，在設(shè)計基準(zhǔn)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

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠指標(biāo)

[]結(jié)構(gòu)可靠———

———

經(jīng)濟第1頁/共19頁GB50068-2001規(guī)定[]值現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度分析（采用“校準(zhǔn)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(biāo)[]第2頁/共19頁結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)的可靠度指標(biāo)，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(biāo)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(zhǔn)，其他情況下相應(yīng)增減0.5第3頁/共19頁第二節(jié)結(jié)構(gòu)概率可靠度的直接設(shè)計法

目標(biāo)可靠指標(biāo)[]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(dāng)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4頁/共19頁第三節(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)計表達式不利于結(jié)構(gòu)設(shè)計第5頁/共19頁二、分項系數(shù)設(shè)計表達式引入分離系數(shù)R、S

（當(dāng)R/S[1/3,3]時，R=

S=0.75）第6頁/共19頁三、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第7頁/共19頁結(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(dāng)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(dāng)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。第8頁/共19頁其中，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(biāo)準(zhǔn)值，

SGk=CGGkSQk—可變荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，

SQk=CQQkGk—永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值

Qk—可變荷載標(biāo)準(zhǔn)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)計表達式第9頁/共19頁對于一般排架、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(dāng)只有一個可變荷載時，取=1.0第10頁/共19頁(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(biāo)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(dāng)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(biāo)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(zhǔn)期內(nèi)偶然作用出現(xiàn)一次的概率；-1()—標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)?shù)拇碇?，如?zhǔn)永久值等(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)驗確定第11頁/共19頁（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(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)組合標(biāo)準(zhǔn)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第12頁/共19頁準(zhǔn)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(zhǔn)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)線性的情況第13頁/共19頁（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*第14頁/共19頁1、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(biāo)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(biāo)與目標(biāo)可靠指標(biāo)[]不一致。當(dāng)︳-[]︳達最小時，G、Q即為所求。第15頁/共19頁永久荷載分項系數(shù)G

（1）當(dāng)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載)第16頁/共19頁2、抗力分項系數(shù)R的確定按規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)[]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(biāo)可靠指標(biāo)[]下，按概率法確定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力標(biāo)準(zhǔn)值第17頁/共19頁3、荷載組合值系數(shù)c的確定