第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1 极限状态3.2 极限状态设计法

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1、第三章按近似概率理论的极限状态设计法第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1极限状态3.2极限状态设计法3.3实用设计法南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1极限状态3.1.1结构上的作用、效应、抗力3.1.2结构的功能3.1.3极限状态3.1.4极限状态方程南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1.1结构上的作用、效应、抗力作用：所有引起结构产生内力或变形的各种因素的总合。分类：直接作用（荷载）和间接作用（混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等

2、）。效应：作用在结构上产生的内力（如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等）、变形、裂缝等统称为作用效应抗力：结构抵抗作用效应的能力。随机性：作用、效应和抗力都具有随机性。南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1.2结构的功能结构的安全等级安全等级破坏后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的建筑物结构的设计使用年限结构的设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按其预定功能使用的时期。设计年限可按《建筑结构可靠度设计统一标准》确定，也可

3、按经过主管部门批准的业主要求确定。一般建筑结构的设计使用年限为50年。注意：区别建筑物的设计使用年限与建筑物的使用寿命南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1.2结构的功能结构的功能要求安全性：结构在正常施工和使用时应能承受可能出现的各种荷载及外部作用，以及在偶然事件发生时及发生后能保持必需的整体稳定性。适用性：满足使用要求。不发生过大的变形、振动，或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。耐久性：结构在正常维护下，结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，能满足预定功能要求。南京理

4、工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1.3极限状态极限状态定义结构或其部分达到一个特定的状态就不能预定的某一功能要求，此特定状态就称为极限状态。“规范”将极限状态分为二类：承载力极限状态、正常使用极限状态。极限状态的特点：1、极限状态与要求相关，不同要求对应不同的极限状态。2、不同的结构或构件有不同的极限状态。南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1.3极限状态承载力极限状态（对应安全性要求）1、结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）2、结构整体或其中一部分作为刚

5、体失去平衡（如倾覆、滑移）3、结构塑性变形过大而不适于继续使用4、结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）5、结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1.3极限状态正常使用极限状态（对应适用性、耐久性要求）1、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）2、过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）3、过大的振动（不舒适）4、其他正常使用要求南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.1

6、.4极限状态方程令：S—荷载效应；R—结构抗力；Z—状态（功能）函数。则：Z=R-S对应有：Z=R-S>0时，结构处于可靠状态Z=R-S=0时，结构达到极限状态Z=R-S<0时，结构处于失效（破坏）状态注：1、结构设计的任务就是寻找Z>0的最经济的方案。2、计算或确定R、S的值是结构设计的主要工作，其中S由结构力学方法确定，本课程的主要任务是确定R的值。南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.2极限状态设计法3.2.1结构的可靠性与可靠度3.2.2可靠指标南京理工大学土木工程系第三章

7、按近似概率理论的极限状态设计法3.2.1结构的可靠性与可靠度结构可靠性安全性、适用性和耐久性的总称就是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。结构可靠度由于作用、效应和抗力都具有随机性，结构可靠性需要采用概率来度量，称之为结构可靠度。南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.2.2可靠指标可靠指标f(Z)Pf=P(S>R)=P(Z<0)βσzσPZPf⇔β=fμZμzZ=R-Sβ—可靠指标β值2.7

8、3.23.74.2-3-4-4-5失效概率Pf3.5×106.9×101.1×101.3×10南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.2.2可靠指标目标可靠指标承载力极限状态的目标可靠指标[β]安全等级破坏类型一级二级三级延性破坏3.73.22.7脆性破坏4.23.73.2南京理工大学土木工程系第三章按近似概率理论的极限状态设计法3.3实用设计法3.3.1承载能力极限状态3.3.2正常使用极限状态3.3.