《结构设计原理》PPT课件

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1、第2章结构按极限状态法设计计算的原则DesignPrinciple参考书目：《土木工程荷载与设计方法》，张学文，罗旗帜主编，华南理工大学出版社，2007《工程结构可靠性设计原理》贡金鑫，魏巍巍编著，机械工业出版社，2007第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.1结构设计方法第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.1结构设计方法2.2概率极限状态设计法的基本概念2.3公路桥规设计计算原则2.4作用,作用的代表值和作用效应2.5材料强度的取值第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.1结构设计方法2.1结构设计方法容许

2、应力法钢筋混凝土结构的受力性能不是弹性的；结构中的一点达到容许应力，即认为失效；没有考虑结构功能多样性要求；安全系数完全凭经验确定的，缺乏科学依据；第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.1结构设计方法破损阶段设计法整个截面达到极限承载能力才认为失效，考虑了材料的塑性和强度的充分发挥，极限荷载可以直接由试验验证，构件的总安全度较为明确。但安全系数仍然凭经验确定；没有考虑结构功能多样性要求的问题。第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.1结构设计方法极限状态设计法除要求对承载力极限状态设计外，还包括挠度和裂缝宽度的适

3、用性设计。对于承载力极限状态设计，把单一的安全系数改为三个分项系数（荷载系数、材料系数、工作条件系数）部分系数凭经验确定，部分系数用概率方法确定半概率、半经验的“三系数”极限状态设计法——《公路桥规》-85规范第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.1结构设计方法以概率论为基础的极限状态设计法大量现场实测资料或试验数据为基础统计各种变量的分布规律运用数理统计和可靠度方法确定作用代表值和材料标准值、设计值概率极限状态设计法(可靠度设计法)——《公路工程结构可靠度设计统一标准（GB/T50283-1999）第2章结构按

4、极限状态法设计计算的原则2.1结构设计方法按精准程度不同分为三个水准：1）水准I-半概率设计法2）水准II-近似概率设计方法3）水准III-全概率设计方法最优全概率方法：在水准Ⅲ的基础上再进一步发展就是运用优化理论的最优全概率法。第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.1结构设计方法返回2.2概率极限状态设计法的基本概念2.2.1结构失效概率与可靠性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，只是可能性的大小不同而已。为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率的方法是比较科学合理的。失

5、效概率失效概率越小，表示结构可靠性越大，因此，可以失效概率定量表示结构可靠性的大小。第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概念2.1.1结构失效概率与可靠性结构可靠性的概率度量称为结构可靠度（ReliabilityDegree）。与结构失效概率相对应的即为结构可靠概率Pr可靠指标第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概念结构功能函数Z=R-SZ＜0失效Pf=P(S>R)=P(Z<0)β是失效概率和可靠概率的质量，β与Pf或Pr具有一一对应的数量关系，β越大，则

6、失效概率Pf越小（即阴影面积越小），可靠概率Pr越大。第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概念若大，则阴影部分的面积小，失效概率Pf小，结构可靠度大；反之,小，阴影部分面积大，失效概率Pf大，结构可靠度小。第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概念当标准差为常量时，β只随平均值而变。而当β增加时，概率密度曲线向右移动，即Pf将变小，变为Pf′，结构可靠概率增大。第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概念2.2.2结构功能与可靠性定

7、义安全性（Safety）结构应能承受在正常施工和正常使用期间（DesignLife一般为100年）可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形等的作用（如温度和收缩变形受到约束时）。在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如爆炸）发生时和发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概念第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概念第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概

8、念第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概念第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限状态设计法的基本概念2.2.2结构功能与可靠性定义适用性（Serviceability）如f≤[f]。结构在正常使用条件下具有良好的工作性能，例如，不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏。第2章结构按极限状态法设计计算的原则2.2概率极限