《钢结构设计方法》PPT课件

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1、第三章钢结构设计方法结构设计目的结构设计方法发展容许应力法一次二阶矩法（概率设计方法）现有规范采用的设计方法中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法3.1结构设计目的安全性（1）能承受正常条件下的各种作用（2）偶然荷载下，结构保持必要的整体性（小震不坏、中震可修、大震不倒）可靠性中南大学桥梁工程系其他要求：经济、美观、环保适用性：正常荷载作用下，结构满足正常使用要求耐久性：正常维护下，结构使用寿命有保障第三章钢结构设计方法可靠性与经济性的关系？中南大学桥梁工程系如何在两者之间找到平衡点？（1）结构设计安全余地留多大？（2）结构设计时如

2、何把安全余地考虑进去？解决途径：设计方法与设计规范+工程师的创造性第三章钢结构设计方法3.2结构设计方法发展过程定值法概率法容许应力法：单一安全系数；弹性设计破坏阶段设计法：单一安全系数；极限概念多系数极限状态法：多系数；部分概率化；极限状态近似概率极限状态设计法（一次二阶矩法）：联合概率；近似方法全概率极限状态设计法：完全概率方法；暂难实现中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法1容许应力法基本表达式3.3容许应力法——荷载效应——结构抗力——安全系数（强度设计式）（稳定设计式）中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法（1）形式简单，

3、使用方便，已积累丰富经验（2）安全系数K无法反映结构的可靠概率（3）相同安全系数K反映的安全水平可能不同（4）安全系数K的取值主要有经验确定（美国1.67~1.80；英国1.68；德国1.50；日本1.50；我国1.4~1.7）2容许应力法特点中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法1基本思想3.4一次二阶矩法（近似的概率设计方法）将荷载效应、结构抗力视为随机变量，用概率方法表述结构的可靠性。中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法2结构功能函数与可靠概率>0可靠状态=0极限状态<0失效状态结构功能函数可靠概率与失效概率要分析可靠概率必

4、须知道Z的概率分布，但实际很难，故全概率分析暂时不能实现，只能走近似道路。中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法3结构可靠度的近似表达式中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法（1）功能函数Z是基本变量x1～xn的一次式。（2）R、S独立，均为正态分布，这样Z也为正态分布。一次二阶矩法的假定中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法失效概率的计算式可靠指标与失效概率一一对应中南大学桥梁工程系——一阶原点矩——二阶中心矩第三章钢结构设计方法分项系数设计表达式中南大学桥梁工程系（1）目标可靠指标如何确定？（2）实际结构可靠指标与荷载，抗力等多

5、项因素有关，如何表述？两个问题：第三章钢结构设计方法目标可靠指标[β]中南大学桥梁工程系校准法：根据新方法，回推以往规范隐含的可靠度，作为确定目标可靠指标的依据。第三章钢结构设计方法分项系数设计表达式中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法4两种极限状态及其设计表达式承载能力极限状态——结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形时极限状态。中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法（1）达到最大承载能力:如失稳，混凝土梁抗弯强度等中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法①拉杆塑性变形:6米长拉杆，Q235,开始屈服时应变为0.15

6、%，对应的伸长量为9mm。屈服结束时应变为2.5%，对应的伸长量为150mm。达到破坏时，伸长量更大。使结构几何形状发生显著改变。（2）达到了不适于继续承载的变形状态：拉杆，钢梁强度②钢梁塑性变形:正常使用极限状态——结构或构件达到正常使用的某项规定的限值时的极限状态。举例:(1)钢梁的挠度计算。(2)混凝土结构裂缝宽度检算。中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法1现有钢结构设计规范3.5我国钢结构设计方法及规范铁路钢结构容许应力法《铁路桥梁钢结构设计规范》（2005年）建筑钢结构一次二阶矩法《钢结构设计规范》（2003年）公路钢结

7、构容许应力法《公路桥梁设计规范》（JTJ025-86）中南大学桥梁工程系第三章钢结构设计方法2其他规范中南大学桥梁工程系▲《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）：适用于冷成型的薄壁型钢结构。▲《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）▲其他专门规范：抗震、防火、防腐、高层等规范第三章钢结构设计方法3、本章总结