《极限状态设计法》ppt课件

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1、第三章按近似概率理论的极限状态设计法◆工程结构的设计需要保证安全可靠、经济合理◆由于实际工程结构中存在多种不确定性◆结构设计方法就是研究工程设计中的各种不确定性问题，取得安全可靠与经济合理之间的均衡一、结构上的作用F、作用效应S、结构抗力R结构上的作用：使结构产生内力或变形的原因。分为直接作用：以荷载的形式作用；间接作用：以变形的形式作用；如砼的收缩、温度变化、基础沉降、地震等。荷载分类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载作用效应S：结构上的作用使结构产生的内力、变形、裂缝等结构抗力R：结构或结构构件承受内力和变形

2、的能力。§3-1极限状态§3-1极限状态二、结构的功能FunctionsofStructure安全性Safety如M≤MuV≤VuN≤Nu结构在预定的使用期间内（一般为50年），应能承受在正常设计、正常施工、正常使用情况下可能出现的各种作用；在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。耐久性Du

3、rability如wmax≤[wmax]结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。适用性Serviceability如f≤[f]§3-1极限状态可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称。指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的能力。结构可靠性越高，建设造价投资越大。如何在结

4、构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方法要解决的问题。◆结构的可靠性reliability§3-1极限状态◆结构的安全等级-我国根据结构破坏后果的影响程度,分三个安全等级.安全等级破坏后果的影响程度建筑物的类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要建筑物§3-1极限状态三、极限状态LimitState◆结构能够满足设计功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。◆区分结构“有效”与“失效”的临界工作状态称为“该功能的极限状态”极限状态可分为：承载

5、能力极限状态和正常使用极限状态两类§3-1极限状态承载能力极限状态UltimateLimitState超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求◆结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）◆结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）◆结构塑性变形过大而不适于继续使用◆结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）◆结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）限限§3-1极限状态正常使用极限状态ServiceabilityLimitState超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性

6、的功能要求。◆过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）；◆过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；◆过大的振动（不舒适）；◆其他正常使用要求。§3-2按近似概率的极限状态设计法结构功能的表达S0可靠S=R即Z=0极限状态S>R即Z<0失效由于实际结构中的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。极限状态方程结构的极限状态可以用极限状态函数来表达，可表示为Z=R-S§3-

7、2按近似概率的极限状态设计法结构设计方法的发展1、容许应力设计法存在的问题：（1）、钢筋混凝土结构的受力性能是非弹性的；（2）、结构中一点达到容许应力，结构并未失效；（3）、容许应力分别受控于钢筋和混凝土两种材料，无法得出截面和构件承载力的安全度究竟是多少；（4）、没有考虑结构功能的多样性；（5）、安全系数凭经验确定，缺乏科学依据。2、破损阶段设计法3、极限状态设计法存在问题对结构可靠度缺乏明确的科学定义，系数仍凭经验确定。存在的问题：（1）、安全系数凭经验确定；（2）、没有考虑结构功能的多样性。4、以概率理

8、论为基础的极限状态设计法结构的可靠度结构可靠性是指结构在规定的时间内(即设计使用年限)，在规定的条件下(结构正常的设计、施工、使用和维修条件)，完成预定功能(如承载力、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性和动力性能等)的能力。结构可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。§3-2按近似概率的极限状态设计法设构件的荷载效应S、抗力R都是服从正态分布的