可靠度結(jié)構(gòu)概率可靠度設計法

可靠度結(jié)構(gòu)概率可靠度設計法第1頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

--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)的安全等級相同對部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級可調(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)的安全等級一、結(jié)構(gòu)設計的目標1、建筑結(jié)構(gòu)的安全等級第2頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月確定[

]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兆④社會經(jīng)濟承受力

2、目標可靠指標[

]結(jié)構(gòu)可靠———最佳平衡點———經(jīng)濟第3頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月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)的目標可靠指標[

]⑤⑥第4頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)的可靠指標，根據(jù)其作用效應的可逆程度宜取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

不可逆極限狀態(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，其他情況下相應增減0.5第5頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月二、結(jié)構(gòu)概率可靠度的直接設計法

目標可靠指標[

]荷載效應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)采用直接設計法;大量一般性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用間接設計法當R、S服從正態(tài)分布時第6頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月三、結(jié)構(gòu)概率可靠度設計的實用表達式1、單一系數(shù)設計表達式不利于結(jié)構(gòu)設計第7頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2、分項系數(shù)設計表達式引入分離系數(shù)R、S（當R/S[1/3,3]時，R=

S

=

0.75）第8頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

◆圖示分項系數(shù)表達法概念RSf

(Z)0S、R概率密度分布曲線第9頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月3、規(guī)范設計表達式

（一）承載能力設計表達式↓結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0SR

←結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設計值↑作用效應組合設計值結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0

——第一層次的分項系數(shù)對安全等級為一級或設計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應小于1.1，即01.1對安全等級為二級或設計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應小于1.0，即01.0對安全等級為三級或設計使用年限為5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應小于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10頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)抗力設計值RR=R（R，fk，ak，….）=Rk/R荷載效應組合設計值S（1）基本組合由可變荷載效應控制的組合由永久荷載效應控制的組合取最不利值注意：①當對

SQik無法明顯判斷時，輪次以各可變荷載效應為SQ1k，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控制的組合時，參與組合的可變荷載僅限于豎向可變荷載抗力分項系數(shù)第二層次的分項系數(shù)第11頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月其中，G—永久荷載分項系數(shù)

Q—可變荷載分項系數(shù)

SGk

—永久荷載效應標準值，SGk=CGGk

SQk

—可變荷載效應標準值，SQk=CQQk

Gk—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)設計表達式第二層次的分項系數(shù)第12頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡化規(guī)則由可變荷載效應控制的組合由永久荷載效應控制的組合取最不利值—簡化設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第13頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（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)設計表達式確定的一般原則

a、只考慮一種偶然作用與其他荷載的組合

b、偶然作用的代表值不乘以分項系數(shù)

c、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?/p>

d、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14頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（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組合設計值S頻遇組合荷載效應組合的設計值S第15頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月準永久組合荷載效應組合的設計值Sf1SQ1k—在頻遇組合中起控制作用的一個可變荷載頻遇值效應qiSQik—第i個可變荷載準永久值效應注：組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應線性的情況第16頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）設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)設計表達式

GSGk+QSQk=Rk/R

S*G=GSGkG=S*G/SGk

S*Q=QSQkQ=S*Q/SQkR*=Rk/RR=Rk/R*第17頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月荷載分項系數(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)設計達設計所得的結(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即為所求第18頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月永久荷載分項系數(shù)G（1）當其效應對結(jié)構(gòu)不利時

G=1.2（由可變荷載效應控制的組合）

G=1.35（由永久荷載效應控制的組合）（2）當其效應對結(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))荷載效應分項系數(shù)G、Q由各荷載效應的變異性而確定，當與各荷載效應標準值相乘后而成為荷載效應設計值第19頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月抗力分項系數(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)件抗力標準值第20頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月抗力分項系數(shù)R由材料的變異性而確定，構(gòu)件抗力標準值除以該分項系數(shù)后成為抗力設計值第21頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月荷載組合值系數(shù)

c的確定

設計中G、Q按最簡單組合確定，當結(jié)構(gòu)承受兩種或兩種以上可變荷載時，

G、Q不變，引入組合系數(shù)

c對可變荷載標準值進行折減，使計算得到的

1與按簡單組合情況下可靠度指標[

]具有最佳一致性

GB50068規(guī)定的c取值c=0.6（風荷載）c=0.7（其他可變荷載）任何情況下c≥f（頻遇值系數(shù)）；c≤1

第22頁，課件共