《第10章 结构概率可靠度设计法.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第10章 结构概率可靠度设计法.ppt（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第10 10章章 结构概率可靠度设计法结构概率可靠度设计法一、设计要求 RS 不能绝对满足，只能在一定概率意义一定概率意义下满足，即:PRS=ps10.110.1 结构设计的目标结构设计的目标2二、目标可靠度可靠度可靠度的大小对结构设计的影响的大小对结构设计的影响 ps太大成本高 ps太小失效概率大目标可靠度的确定目标可靠度的确定 目标可靠度的确定应考虑经济与安全经济与安全的合理平衡；10.110.1 结构设计的目标结构设计的目标3一般需考虑以下四个因素：(1)公众心理；(2)结构重要性；(3)结构破坏性质；(4)社会经济承受力。各种因素对目标可靠度的影响公众心理的影响10.110.1 结构
2、设计的目标结构设计的目标4 一些事故的年死亡率事故年死亡率事故年死亡率爬山、赛车汽车旅行飞机旅行游泳采矿结构施工房屋失火电击雷击暴风10.110.1 结构设计的目标结构设计的目标5年危险率可承受人群10-3胆大的人10-4一般的人10-5不再考虑其危险性50年失效率公众心理较安全安全很安全10.110.1 结构设计的目标结构设计的目标6结构重要性的影响 一般结构 ps 重要结构 ps 次要结构 ps结构破坏性质的影响 脆性结构 ps 延性结构 ps社会经济承受力的影响 经济越发达 ps10.110.1 结构设计的目标结构设计的目标710.110.1 结构设计的目标结构设计的目标 校准法 承认传
3、统设计所具有的可靠度的合理性，通过计算得出的传统设计的可靠度 水平作为参考目标可靠度。设计可靠度指标设计可靠度指标重要结构一般结构 次要结构延性结构3.73.22.7脆性结构4.23.73.28定义定义：直接基于结构可靠度分析理论可靠度分析理论的设计方法。简单简单示例示例 已知S、R、S，求R。则由10.210.2 结构概率可靠度的直接设计法结构概率可靠度的直接设计法9 得:由上式可解得R。10.210.2 结构概率可靠度的直接设计法结构概率可靠度的直接设计法1010.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式单一系数设计表达式 k0S R 由 得：可解得:11
4、10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式习惯上设计表达式采用设计值(公称值)，即：其中：可得：1210.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式分项系数设计表达式 或 功能函数13 由结构可靠度分析的验算点法，可得满足可靠度要求的验算点。由此可得各分项系数10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式14 或关于设计表达式的主要结论(1)若不同设计荷载变量所占的比重不同(值不 同)，则严格按验算点确定分项系数将不同；10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实
5、用表达式15(2)预先设定各荷载分项系数，然后按可靠度要求计算确定结构抗力分项系数，受不同荷载变量间比值的大小影响较小。(3)单一系数设计表达式的安全系数值受不同荷载变量间比值的大小影响较大。(4)设计变量的分布类型，对分项系数值的大小有一定的影响。10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式16国外规范设计表达式 式中：0：结构重要性系数；G：恒载分项系数；Q1、Qi：第一个和其他第i个可变 荷载分项系数；10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式17 SGk：恒载标准值效应；SG1k：第一个可变荷载标准值效应，该效应
6、大于其他任何第i个可变荷载标准值效应；SGik：第i个可变荷载标准值效应；ci：第i个可变荷载的组合值系数；R()：结构构件的抗力函数；R：结构构件的抗力分项系数；fk：材料性能的标准值；ak：几何尺寸的标准值。10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式18国内规范设计表达式 10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式 承载能力极限状态承载能力极限状态 基本组合基本组合 偶然组合偶然组合 正常使用能力极限状态正常使用能力极限状态 标准组合标准组合 频遇组合频遇组合 准永久组合准永久组合1 1、最不利组合、最不利组合19
7、 荷载组合情况表荷载组合情况表设计要求竖向荷载风载水平地震作用竖向地震作用非抗震设计抗震设计6、7、8度9度10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式201.1 重要结构1.0 一般结构0.9 次要结构0=10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式 建筑结构安全等级建筑结构安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋2 2、承载能力极限状态设计式、承载能力极限状态设计式 0SR（非抗震）211 1）荷载效应）荷载效应基本组合基本组合设计值设计值 可变荷载效应起控制作用的组
8、合可变荷载效应起控制作用的组合10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式22永久荷载效应分项系数永久荷载效应分项系数可变荷载效应分项系数可变荷载效应分项系数住宅、宿舍、商店住宅、宿舍、商店等绝大多数楼面活载等绝大多数楼面活载 0.70.7书库、档案库、电梯机房书库、档案库、电梯机房 0.90.9风荷载风荷载 0.60.6可变荷载可变荷载Q Qi i的组合值系数的组合值系数10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式23一般框、排架结构一般框、排架结构 由永久荷载效应起控制作用的组合由永久荷载效应起控制作用的组合 10.3
9、 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式24 与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。观测资料和工程经验采用适当的代表值。2 2）荷载效应）荷载效应偶然组合偶然组合设计值设计值 SR/RE（抗震）10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式253 3）构件抗力分项系数）构件抗力分项系数 由由材材料料的的变变异异性性而而确确定定，构构件件抗抗力力的的标准值除以该分项系数后成为抗力设计值。标准值除以该分项系数后成为抗力设计值。10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实
10、用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式26 一钢筋砼屋面简支梁，跨度为一钢筋砼屋面简支梁，跨度为6m，截面尺寸为：截面尺寸为：250mm500mm，梁的负荷宽度为梁的负荷宽度为3.6m，已知屋面板自重已知屋面板自重标准值为标准值为3kN/m2，上人屋面活荷载标准值为上人屋面活荷载标准值为2kN/m2，雪雪荷载标准值为荷载标准值为0.5kN/m2，可变荷载组合系数可变荷载组合系数0.7,试求梁跨试求梁跨中弯矩设计值和支座边缘截面剪力设计值。中弯矩设计值和支座边缘截面剪力设计值。梁计算简图梁计算简图屋面平面简图屋面平面简图负荷宽度例题例题例题例题1 1 1 127解：解：1、计算、计算gk、q1k
11、、q2k梁自重 0.250.525=3.125kN/m板自重 33.6=10.8 kN/m gk=13.93kN/mq1k=23.6=7.2 kN/mq2k=0.53.6=1.8 kN/m2、跨中弯矩标准值、跨中弯矩标准值283、跨中弯矩设计值、跨中弯矩设计值4、支座边缘截面剪力设计值、支座边缘截面剪力设计值同理：同理：例题例题例题例题1 1 1 1可变荷载控制：可变荷载控制：永久荷载控制：永久荷载控制：29C结构或结构构件达到正常使用要求的 规定限值，例如变形、裂缝、振幅、加速度、应力等的限值，应按各有关 建筑结构设计规范的规定采用。3 3、正常使用极限状态设计式、正常使用极限状态设计式可靠
12、度要求低于承载能力极限状态。10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式30准永久组合 频遇组合 标准组合 10.3 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式住宅、宿舍、商店等绝大多数楼面活载分别为：0.7、0.5、0.4风荷载分别为：0.6、0.4、0组合值、频遇值和准永久值：组合值、频遇值和准永久值：31同例题同例题1，求梁跨中挠度。求梁跨中挠度。解：解：例题例题例题例题2 2 2 232也可：也可：例题例题例题例题2 2 2 233解：（一）计算标准荷载效应解：（一）计算标准荷载效应 1.均布恒载均布恒载gk产生的跨中弯矩
13、产生的跨中弯矩MgK MgK=1/8852=25 kN.m 2.均布活载均布活载qk产生的跨中弯矩产生的跨中弯矩MqK MqK=1/8652=18.75 kN.m 3.集中可变荷载集中可变荷载QK产生的跨中弯矩产生的跨中弯矩MQK MQK=1/4105=12.5 kN.m简支梁上作用有均布恒载简支梁上作用有均布恒载gk=8kN/m,均布活载均布活载qk=6kN/m,集中可变荷载集中可变荷载QK=10kN，结构重要性系数，结构重要性系数0=1.1,试求梁跨中弯矩设计值和支座边缘截面剪力设计值。试求梁跨中弯矩设计值和支座边缘截面剪力设计值。例题例题例题例题3 3 3 334 =1.225+1.41
14、8.75+1.40.712.5 =68.5 kN.m2.由永久荷载控制由永久荷载控制G=1.35 q=Q=1.4 c1=c2=0.7 M=g MgK+q c1 MqK+Q c2 MQK =1.3525+1.40.718.75+1.40.712.5 =64.37 kN.mG=1.2 q=Q=1.4 M=g MgK+q MqK+Q c2 MQK例题例题例题例题3 3 3 3（二）荷载效应组合（荷载基本组合）（二）荷载效应组合（荷载基本组合）1.可变荷载控制可变荷载控制35(三三)考虑结构重要性系数后考虑结构重要性系数后 按可变荷载控制按可变荷载控制 0 M=1.168.5=75.36 kN.m 按
15、永久荷载控制按永久荷载控制 0 M=1.164.37=70.81 kN.m 例题例题例题例题3 3 3 3解：（一）计算标准荷载效应解：（一）计算标准荷载效应 1.均布恒载均布恒载gk产生的支座剪力产生的支座剪力VgK VgK=1/285=20 kN 2.均布活载均布活载qk产生的支座剪力产生的支座剪力VqK VqK=1/265=15 kN 3.集中可变荷载集中可变荷载QK产生的支座剪力产生的支座剪力VQK VQK=1/210=5 kN 36 =1.220+1.415+1.40.75 =49.9 kN2.由永久荷载控制由永久荷载控制G=1.35 q=Q=1.4 c1=c2=0.7 V=g Vg
16、K+q c1 VqK+Q c2 VQK =1.3520+1.40.715+1.40.75 =46.6 kNG=1.2 q=Q=1.4 V=g VgK+q VqK+Q c2 VQK例题例题例题例题3 3 3 3（二）荷载效应组合（荷载基本组合）（二）荷载效应组合（荷载基本组合）1.可变荷载控制可变荷载控制37(三三)考虑结构重要性系数后考虑结构重要性系数后 按可变荷载控制按可变荷载控制 0 V=1.149.9=54.89 kN 按永久荷载控制按永久荷载控制 0 V=1.146.6=51.26 kN 例题例题例题例题3 3 3 3380.20.60.70.2雪荷载00.40.61.4风荷载0.50
17、.60.71.6楼面活载楼面活载1.8永久荷载qfcMK(kN.m)类 别各种荷载下弯矩标准值及各项系数各种荷载下弯矩标准值及各项系数标准组合标准组合解：解：SK=1.8+1.6+0.61.4+0.70.2=4.38(kN.m)准永久组合准永久组合Sd=1.8+0.51.6+01.4+0.20.2=2.64(kN.m)例题例题例题例题4 4 4 4 SK=1.8+1.4+0.71.6+0.70.2=4.46(kN.m)取大值取大值活载控制：活载控制：风载控制：风载控制：39 M=1.21.8+1.41.6+1.40.61.4+1.40.70.2=5.77kN.mM=G MGK+Q1 c1 MQ1K+Q 2c2 MQ2K+Q 2c2 MQ2K =1.351.8+1.40.71.6+1.40.61.4+1.40.70.2=5.37 kN.m M=G MGK+Q1 MQ1K+Q2 Q2 MQ2K+Q3 c3 MQ3K例题例题例题例题3 3 3 3荷载基本组合荷载基本组合1.可变荷载控制可变荷载控制2.由永久荷载控制由永久荷载控制 M=1.21.8+1.41.4+1.40.71.6+1.40.70.2=5.88kN.m活载控制：活载控制：风载控制：风载控制：40