3结构设计的基础方法new

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1、第3章第3章结构设计的基本方法结构设计的基本方法Copyright©浙江大学结构工程研究所第三章结构设计的基本方法概述安全可靠处理矛达到结构设计合理的平衡盾经济合理以最低的代价使所建造的结构物在规定的使用期限内和规定的条件下，能满足结构预定功能的要求。设计方法——定值设计法：以经验为主的安全系数来度量结构可靠度非定值设计法：以概率理论为基础的极限状态设计法浙江大学结构工程研究所2第三章结构设计的基本方法3.1极限状态设计法的基本概念一.结构的功能要求国家标准（GB50068-2001）对结构功能的要求：安全性规定的时间完成预定的功能适用性规定的条件耐久

2、性安全性、适用性、耐久性三者构成了结构功能基本内涵浙江大学结构工程研究所3第三章结构设计的基本方法3.1极限状态设计法的基本概念1.安全性（Safety）在预定的使用期间内，应能承受正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。永久荷载荷载可变荷载（直接作用）内力偶然荷载变形结构效应地基变形裂缝砼收缩间接作用…地震浙江大学结构工程研究所4第三章结构设计的基本方法3.1极限状态设计法的基本概念1.安全性（Safety）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

3、。安全性表征结构抵御各种作用的能力浙江大学结构工程研究所5第三章结构设计的基本方法3.1极限状态设计法的基本概念2.适用性(Serviceability)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。以人为主观的适宜的工作性能浙江大学结构工程研究所6第三章结构设计的基本方法3.1极限状态设计法的基本概念3.耐久性(Durability)指结构在规定的工作环境中，在预定时期内，其材料性能的劣化不致导致结构出现不可接受的失效概率；在正常维护条件下，结构能够

4、正常使用到规定的设计使用年限。结构抵御性能劣化的能力浙江大学结构工程研究所7第三章结构设计的基本方法3.1极限状态设计法的基本概念安全性表征结构抵御各种作用的能力适用性以人为主观的适宜的工作性能长期作用下（环境、荷载等）耐久性结构抵御性能劣化的能力浙江大学结构工程研究所8第三章结构设计的基本方法3.1极限状态设计法的基本概念二.结构的极限状态(LimitStates)1.定义(Definition)满足上述各项要求的状态——可靠状态临界状态功能极限状态不满足上述各项要求的状态——失效状态极限状态方程：Z=R-S=0R——结构能承受内力和变形的能力S——

5、外部作用在结构上产生的效应（内力和变形）浙江大学结构工程研究所9第三章结构设计的基本方法3.1极限状态设计法的基本概念二.结构的极限状态2.分类安全性适用性耐久性承载能力极限状态正常使用极限状态耐久性极限状态达到最大承载力结构或结构构件整体或局部失稳出现疲劳破坏形的状态不能继续承载变过大变形过大裂缝振动……？？承载力、稳定、疲劳变形、裂缝？耐久性设计是目前结构性能可靠性分析中的重要不足！浙江大学结构工程研究所10第三章结构设计的基本方法3.2结构可靠度的基本概念1.S和R的不确定性1）S和R均不是定值，而是随机变量.2）作用效应S的不确定性主要是由下列

6、因素引起的:①荷载(或作用)本身的变异性;②内力计算假定与结构实际受力情况间的差异.3）结构抗力R的不确定性主要是由下列因素引起的:①材料性能的不确性;②结构构件几何参数的不确定性;③结构构件抗力R的计算模式的不确定性.所以对上述状态要科学的衡量，只能用概率的方法.4）只要Z=R-S≥0的概率（即可靠概率或称可靠度）大到人们足以放心，就可认为设计的结构是安全可靠的.式中S表示效应，R表示抗力，设计时采用的值是定值，荷载每年不一样，如何考虑？设计基准期浙江大学结构工程研究所11第三章结构设计的基本方法3.2结构可靠度的基本概念2.设计基准期(Desig

7、nreferenceperiod)设计基准期是为确定可变作用与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数，《统一标准》取用的设计基准期为50年。3.设计使用年限(Designlife)设计使用年限是设计规定的一个时期，在这规定的时间内，只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能。设计使用年限分类类别设计使用年限（年）示例15临时性结构225易于替换的结构构件350普通房屋和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑结构到了设计使用年限，并不等于结构失效！浙江大学结构工程研究所12第三章结构设计的基本方法3.2结构可靠度的基本概念4.结

8、构的可靠性(Reliability)结构在规定时间内（即设计使用年限）、规定条件下（指正常设计