钢结构的设计方法

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1、3.1概述3.2概率极限状态设计法3.3概率极限状态设计法的表达式3.4钢材的疲劳和疲劳计算第三章钢结构的设计方法本章目录钢结构设计的目的：3.1概述使所建造的结构能充分满足各种预定的功能要求。3.1.1钢结构设计的目的技术先进经济合理安全适量确保质量第三章钢结构的设计方法3.1.2结构的功能要求安全性：正常施工和使用时，能承受荷载、地震、温度变化（引起变形）等作用。并且在偶然事件后不至整体垮塌。适用性：耐久性：正常使用时，具有良好的工作性能。正常维护下有足够的耐久性能。第三章钢结构的设计方法3.1.3结构的可靠性

2、和可靠度结构的可靠性：结构在规定的时间（设计使用年限）内，在规定的使用条件下完成预定功能的能力。是安全性、适用性和耐久性三者的统称。类别设计使用年限（年）示例15临时性建筑225易替换的结构构件350普通房屋和构筑物4100纪念性建筑和特别重要建筑结构第三章钢结构的设计方法结构的可靠度：结构可靠度是对结构可靠性的定量描述，即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。对结构可靠度的要求与结构的设计基准期长短有关，设计基准期长，可靠度要求就高，反之则低。一般建筑物的设计基准期为50年。第三章钢结构的设计方

3、法整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，称此特定状态为该功能的极限状态。3.2概率极限状态设计法3.2.1结构的极限状态在结构的可靠和经济之间选择一种合理的平衡的设计方法，称为概率极限状态设计法。第三章钢结构的设计方法第三章钢结构的设计方法（1）承载能力极限状态结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形时的极限状态，包括以下几个方面：整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；结构构件或连接因超过材料强度而破坏；结构构件或连接在循环荷载作用下发生的疲劳破坏；结构构

4、件或连接因过度变形（几何形状改变）而不适于继续承载；结构转变为机动体系（灵活可变的体系）；结构或构件丧失稳定（如压屈等）。第三章钢结构的设计方法（2）正常使用极限状态结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值时的极限状态：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的振动(动荷载过度振动)；影响正常使用的其它特定状态。承载力极限状态与正常使用极限状态相比，前者可能导致人身伤亡和大量的财产损失，而后者对生命的危害则较小，主要是引起人们的不适，所以也应该给予足够的重视。3.2.

5、2失效概率Pf和可靠指标β度量结构的可靠性采用可靠概率PS（能完成预订功能的概率）或失效概率Pf（不能完成预定功能的概率）；PS+Pf=1通常用失效概率度量结构的可靠性。结构或构件的承载能力，也称为抗力；用R表示，作用（荷载）对结构或构件产生的效应；用S表示；Z=g（R,S）=R-SZ>0，可靠状态Z<0，失效状态Z=0，极限状态结构的功能函数第三章钢结构的设计方法第三章钢结构的设计方法失效概率可靠指标b2.52.73.23.74.2Pf6.21×10-33.5×10-36.9×10-41.1×10-41.3×10

6、-5失效概率和可靠指标的对应关系（3.4）（3.9）根据结构的重要性、破坏性质、失效后果等以及长期的工程实践经验，对β值进行了规定：对于承载力极限状态，安全等级为二级的属延性破坏的构件β=3.2（对应的失效概率=1/1450）,若使用年限50年，则其每年的失效概率为1/72500；脆性破坏的构件β=3.7；安全等级为一级、三级时，在上面基础上分别增减0.5。第三章钢结构的设计方法3.3概率极限状态设计法的设计表达式第三章钢结构的设计方法GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》规定结构构件的极限状态设计

7、表达式，应根据各种极限状态的设计要求，采用有关的荷载代表值、材料性能标准值、几何参数标准值以及各种分项系数等表达。为了便于应用并符合人们长期以来的习惯，规范并不直接使用进行设计，而利用式:来完成。就设计而言，问题被转化为计算效应S和抗力R。第三章钢结构的设计方法在荷载效应的基本组合条件下，式（3.14）可转化为等效的以基本变量标准值、分项系数和组合系数，并以应力形式表达的极限状态公式。可变荷载起控制作用时：永久荷载起控制作用时：1）承载能力极限状态分项系数表达式对于一般排架和框架结构：（3.20）第三章钢结构的设

8、计方法（2）可变荷载的分项系数（gQ1、gQi）--一般情况下应取1.4；--对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载标准值应取1.3。（1）永久荷载分项系数（gG）当其效应对结构不利时--对可变荷载效应控制的组合，应取1.2;--对永久荷载效应控制的组合，应取1.35;当其效应对结构有利时--一般情况下应取1.0；--对结构的倾覆、滑移或漂浮验算