第9章概率极限正态设计法

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1、第9章概率极限正态设计法第9章概率极限正态设计法教学基本要求1.了解直接概率设计法、了解结构设计的目标和原则；2.熟悉用分项系数表达的概率极限正态设计法。9.1结构设计的目标和原则9.1.1结构的极限状态结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”极限状态：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的要求，此特定状态称为该功能的极限状态。它包括承载力极限状态和正常使用

2、极限状态。1.承载力极限状态是指结构或构件达到最大承载力、疲劳破坏或不适于继续承载的变形是的状态。主要包括以下几个方面◆结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）；◆结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）结构塑性变形过大而不适于继续使用；◆结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）；◆结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）；◆地基丧失承载力而破坏（失稳）。2.正常使用极限状态超过该极限状态，结构就不能满足正常使用和耐久性的功能要求。◆影响正常使用或外观的变形、侧移（影响非结构构

3、件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）；◆影响正常使用或耐久性的局部破坏（过大的裂缝钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；◆影响正常使用的振动（不舒适）；◆影响其他正常使用的特定状态。9.1.2结构的安全等级和设计状态1.结构的安全等级《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB-50068-2001)根据结构破坏造成的后果严重程度，将建筑结构的安全等级划分为三级，见表9－1。2.设计基准期和设计使用年限（1）设计基准期：是工程结构设计时，为确定可变荷载、与时间有关的材料性能等取值而选定的时间参数。如荷载设计基准期50

4、年。（2）设计使用年限：设计规定的结构或构件不需要进行大修即可按期预定目的使用的时期。即在正常设计、正常施工、正常使用和维护情况下所应达到的使用年限一般建筑设计使用年限规定50年。（3）使用年限：当结构超过设计使用年限后，结构尚未报废，经过适当的维修后仍能正常使用的年限。9.1.3结构构件的目标可靠指标设计可靠指标：是设计规范规定的作为设计依据的可靠指标。1.确定设计可靠指标的方法（1）类比法(协商给定法）:是参照人们在日常活动中，所经历的各种风险，确定一个为公众所接受的失效概率。（2）校准法：就是承认

5、传统设计对结构安全性要求的合理性，采用可靠度理论对传统设计方法进行分析、修正后作为目标可靠度。2.结构构件设计是目标可靠度指标（1）承载力极限状态的可靠指标我国《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB-50068-2001)，规定的可靠度指标最低值见表9－5。（2）正常使用极限状态下的可靠指标我国根据结构效应的可逆程度选取0－1.5，对可逆的正常使用极限状态取0，对不可逆的正常使用极限状态取1.5。9.2直接概率设计法9.2.1一般概念概率设计法：就是所设计结构的可靠度满足某个规定的概率值。即在规定的时间内

6、，失效概率不超过规定值，或者设计结构的可靠度指标大于设计规定的可靠度指标。Pf≤Po或ß≥ßo9.2.2基本思路：见图9－1。9.3基于分项系数表达的概率极限状态设计法9.3.1分项系数模式9.3.2现行规范给出的极限状态表达式1.承载力极限状态表达式γ0·S≤R……(9－15）式中：γ0－结构性重要系数，建筑安全等级为一级、二级、三级分别为1.1、1.0、0.9；S－荷载效应基本组合设计值；R－结构的抗力设计值。2.正常使用极限状态表达式：Sd≤C…….(9-16)式中：Sd－变形、裂缝荷载效应的设计

7、值。C－设计对变形、裂缝等规定的相应限值。3.结构抗震验算（1）截面抗震设计表达式S≤R/γRE……(9-17)式中：S－结构构件内力组合设计值。γRE－承载力抗震调整系数，见表9－6。R－结构构件抗力设计值。(2)抗震变形验算的表达式多遇地震作用下层间弹性位移表达式：9－18结构簿弱层弹塑性层间位移：式9－19。9.3.3各分项系数确定的原则1.荷载分项系数γG，γQ确定原则：在标准值已给定的情况下，选取一组分项系数，使结构的可靠指标与规定的设计可靠指标之间在总体上误差最小。见下表。2.抗震组合中分项

8、系数：见下表3.抗力分项系数序号材料分项系数备注1HPB235HRB335γs＝1.12HRB400RRB400γs＝1.112混凝土γc＝1.43砌体γf＝1.65.871.5结束