第一講：設(shè)計(jì)理論(8課時(shí))

1、荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第一講：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論主講人：賈玲玲Email：一、課程性質(zhì)一、課程性質(zhì) 1 1、課程性質(zhì)、課程性質(zhì) 專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課 平臺(tái)課程平臺(tái)課程 （必修課程）（必修課程）2 2、背景、背景 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2010GB50068-2010）統(tǒng)一了各類材料的建筑）統(tǒng)一了各類材料的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基本原則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基本原則，而在，而在混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)等等主干課程中均涉及這方面的內(nèi)容，重復(fù)較多。主干課程中均涉及這方面的內(nèi)容，重復(fù)較多。 講授與工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則密切相關(guān)但也同樣分散在有關(guān)課程中的一

2、般講授與工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則密切相關(guān)但也同樣分散在有關(guān)課程中的一般荷載荷載計(jì)算計(jì)算，這些內(nèi)容，這些內(nèi)容適用于整個(gè)土木工程專業(yè)的各類構(gòu)筑物、結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)適用于整個(gè)土木工程專業(yè)的各類構(gòu)筑物、結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)中。中。 將土木工程結(jié)構(gòu)可能承受的各種主要荷載及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法這兩部分內(nèi)容重將土木工程結(jié)構(gòu)可能承受的各種主要荷載及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法這兩部分內(nèi)容重組成組成荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課程，作為土木工程專業(yè)的平臺(tái)課程。課程，作為土木工程專業(yè)的平臺(tái)課程。 二、課程教學(xué)目的二、課程教學(xué)目的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 結(jié)構(gòu)布置、尺寸估選結(jié)構(gòu)布置、尺寸估選 結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）計(jì)算簡(jiǎn)圖 內(nèi)力分析

3、內(nèi)力分析 截面設(shè)計(jì)、構(gòu)造要求截面設(shè)計(jì)、構(gòu)造要求 結(jié)構(gòu)施工圖結(jié)構(gòu)施工圖 掌握工程結(jié)構(gòu)可能承受的各種荷載產(chǎn)生背景及其計(jì)算方法掌握工程結(jié)構(gòu)可能承受的各種荷載產(chǎn)生背景及其計(jì)算方法掌握結(jié)構(gòu)可靠度原理和滿足可靠度要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法掌握結(jié)構(gòu)可靠度原理和滿足可靠度要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法構(gòu)構(gòu)件件簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化、支支座座簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化、荷荷載載計(jì)計(jì)算算 力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算機(jī)機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 1 1、掌握工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的、掌握工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的各種主要荷載各種主要荷載產(chǎn)生的背景以及其計(jì)算方產(chǎn)生的背景以及其計(jì)算方法法2 2、掌握、掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要概念、結(jié)構(gòu)可靠度原理和滿足可靠度要求的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要概念、

4、結(jié)構(gòu)可靠度原理和滿足可靠度要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法三、課程基本要求三、課程基本要求 四、考核方式四、考核方式 平時(shí)成績(jī)平時(shí)成績(jī)（作業(yè)、課堂提問、考勤等）（作業(yè)、課堂提問、考勤等） 課堂測(cè)驗(yàn)課堂測(cè)驗(yàn) 期末考核期末考核 平時(shí)成績(jī)平時(shí)成績(jī) + + 課堂測(cè)驗(yàn)課堂測(cè)驗(yàn) + + 期末考核期末考核 = = 總評(píng)成績(jī)總評(píng)成績(jī)( (百分制百分制) )五、參考資料五、參考資料 1 1、工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計(jì)原理，、工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計(jì)原理，李國(guó)強(qiáng)等編著，中國(guó)建筑工業(yè)出版李國(guó)強(qiáng)等編著，中國(guó)建筑工業(yè)出版社社2 2、建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2010GB50068-

5、2010）3 3、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2010GB50009-2010）4 4、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)(JTG D60-2004)5 5、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002GB50010-2002）6 6、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004JTG D62-2004）7 7、其他有關(guān)教材、其他有關(guān)教材 主要內(nèi)容 1，結(jié)構(gòu)上的作用及作用效應(yīng)2，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論演變3，結(jié)構(gòu)可靠性的基本概念及相關(guān)問題4，荷載代表值與設(shè)計(jì)

6、值作用與效應(yīng) 作用 = 荷載 ？施加在結(jié)構(gòu)的集中或分布荷載，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因作用的分類按作用施加的方式：直接作用、間接作用按作用施加的方式：直接作用、間接作用直接作用：以力的形式作用于結(jié)構(gòu)直接作用：以力的形式作用于結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)自重，人群、家具、設(shè)備、車輛等重力結(jié)構(gòu)自重，人群、家具、設(shè)備、車輛等重力間接作用：以變形的形式作用于結(jié)構(gòu)間接作用：以變形的形式作用于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降引起結(jié)構(gòu)的外加變形；材料收縮和徐變引起結(jié)構(gòu)約束變形；由于地震造成地面運(yùn)動(dòng)，致使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生慣性力作用的分類按作用時(shí)間的變異性按作用時(shí)間的變異性（1 1）永久作用：在結(jié)構(gòu)使用年限內(nèi)，其值不隨時(shí)間變化，或其變化的量值相對(duì)于

7、平均值而言可以忽略不計(jì)，或其變化是單調(diào)的并能趨于限制的作用（結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)加力）（2 2）可變作用：在結(jié)構(gòu)使用年限內(nèi)，其值隨時(shí)間變化，且其變化）可變作用：在結(jié)構(gòu)使用年限內(nèi)，其值隨時(shí)間變化，且其變化的量值與平均值相比不可忽略不計(jì)的作用（屋面與樓面活荷載、的量值與平均值相比不可忽略不計(jì)的作用（屋面與樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載）風(fēng)荷載、雪荷載）（3 3）偶然作用：在結(jié)構(gòu)使用年限內(nèi)不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其）偶然作用：在結(jié)構(gòu)使用年限內(nèi)不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用（地震作用，爆炸力）值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用（地震作用，爆炸力）作用的分類按空間位置的變異：固定作用、自由作用

8、按空間位置的變異：固定作用、自由作用（1 1）固定作用：固定設(shè)備荷載，屋頂水箱重量）固定作用：固定設(shè)備荷載，屋頂水箱重量（2 2）自由作用：車輛荷載，吊車荷載）自由作用：車輛荷載，吊車荷載作用的分類按結(jié)構(gòu)的響應(yīng)：靜態(tài)作用、動(dòng)態(tài)作用按結(jié)構(gòu)的響應(yīng)：靜態(tài)作用、動(dòng)態(tài)作用（1 1）靜態(tài)作用：結(jié)構(gòu)自重，樓面上人員荷載，雪荷載，）靜態(tài)作用：結(jié)構(gòu)自重，樓面上人員荷載，雪荷載，土壓力土壓力（2 2）動(dòng)態(tài)作用：地震作用，吊車荷載，設(shè)備振動(dòng)，風(fēng)荷）動(dòng)態(tài)作用：地震作用，吊車荷載，設(shè)備振動(dòng)，風(fēng)荷載，打樁沖擊載，打樁沖擊例題1. 基礎(chǔ)沉降引起的結(jié)構(gòu)外加變形屬于 (A)永久作用 (B)可變作用 (C)間接作用 (D)直接作

9、用 簡(jiǎn)答題2. 什么是工程結(jié)構(gòu)上的作用？荷載與作用的概念有什么不同？如何對(duì)結(jié)構(gòu)作用進(jìn)行分類？答案：答案：（1 1）作用：是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載，以及引起結(jié)構(gòu)外）作用：是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因。加變形或約束變形的原因。（2 2）不同：當(dāng)以力的形式作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，稱為直接作用，習(xí)慣上）不同：當(dāng)以力的形式作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，稱為直接作用，習(xí)慣上稱為荷載；而作用則包括：直接作用和以變形的存在的間接作用。稱為荷載；而作用則包括：直接作用和以變形的存在的間接作用。 （3 3）分類：）分類：按形式分：直接作用和間接作用按形式分：直接作用和間接作用按作用時(shí)間

10、分：永久作用、可變作用和偶然作用按作用時(shí)間分：永久作用、可變作用和偶然作用按空間位置不同分：固定作用和自由作用按空間位置不同分：固定作用和自由作用按結(jié)構(gòu)反應(yīng)分：靜態(tài)作用和動(dòng)態(tài)作用按結(jié)構(gòu)反應(yīng)分：靜態(tài)作用和動(dòng)態(tài)作用什么是效應(yīng) ? ? ?二者的關(guān)系：作用是效應(yīng)產(chǎn)生的原因，效應(yīng)是作用的表現(xiàn)二者的關(guān)系：作用是效應(yīng)產(chǎn)生的原因，效應(yīng)是作用的表現(xiàn)形式形式（近似認(rèn)為二者呈線性關(guān)系）（近似認(rèn)為二者呈線性關(guān)系）施加在結(jié)構(gòu)上的作用而產(chǎn)生的施加在結(jié)構(gòu)上的作用而產(chǎn)生的內(nèi)力內(nèi)力和和變形變形例題2. 以下屬于結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)的是 。 (A)裂縫 (B)撓度 (C)剪力 (D) 結(jié)構(gòu)自重設(shè)計(jì)理論的演變（1 1）容許應(yīng)力法）容許應(yīng)力

11、法（2 2）破損階段設(shè)計(jì)方法（安全系數(shù)法）破損階段設(shè)計(jì)方法（安全系數(shù)法）（4 4）概率極限狀態(tài)法）概率極限狀態(tài)法（3 3）多系數(shù)極限狀態(tài)）多系數(shù)極限狀態(tài)容許應(yīng)力法容許應(yīng)力法以彈性理論為基礎(chǔ)以彈性理論為基礎(chǔ)公式公式 【】構(gòu)件在使用階段（使用構(gòu)件在使用階段（使用荷載作用下）截面上的荷載作用下）截面上的最大應(yīng)力最大應(yīng)力 材料的容許應(yīng)力材料的容許應(yīng)力存在問題存在問題： （1）沒有考慮材料塑形性質(zhì)；（2）使用期間荷載的取值原則規(guī)定的不明確；（3）把影響結(jié)構(gòu)可靠的各種因素（荷載的變異，施工的缺陷，計(jì)算公式的誤差等）統(tǒng)統(tǒng)歸結(jié)在反應(yīng)材料性質(zhì)的容許應(yīng)力上，不夠合理；（4）【】純屬經(jīng)驗(yàn)，取值無科學(xué)依據(jù)（5）按容許

12、應(yīng)力設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的構(gòu)件是否安全可靠，無法用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假定材料均已達(dá)到塑形狀態(tài)，依據(jù)截面所能抵抗的破損能力建立計(jì)算公式破損階段設(shè)計(jì)法（安全系數(shù)法）破損階段設(shè)計(jì)法（安全系數(shù)法）優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1 1）可以反應(yīng)材料的塑形性質(zhì)；）可以反應(yīng)材料的塑形性質(zhì)；（2 2）采用了一個(gè)安全系數(shù)，使構(gòu)件有了總的安全度的概念；）采用了一個(gè)安全系數(shù)，使構(gòu)件有了總的安全度的概念；（3 3）以承載能力為依據(jù)，使計(jì)算值是否正確可由實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)）以承載能力為依據(jù)，使計(jì)算值是否正確可由實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)破損階段設(shè)計(jì)法（安全系數(shù)法）破損階段設(shè)計(jì)法（安全系數(shù)法）存在缺點(diǎn)存在缺點(diǎn)：（1 1）構(gòu)件的承載力得到滿足，但卻無法了解構(gòu)件在正常使用時(shí)是否滿足正）構(gòu)

13、件的承載力得到滿足，但卻無法了解構(gòu)件在正常使用時(shí)是否滿足正常使用要求；常使用要求；（2 2）安全系數(shù)的取值仍須經(jīng)驗(yàn)確定，并無嚴(yán)格的科學(xué)依據(jù)；）安全系數(shù)的取值仍須經(jīng)驗(yàn)確定，并無嚴(yán)格的科學(xué)依據(jù)；（3 3）采用籠統(tǒng)的單一安全系數(shù)，不能正確的度量結(jié)構(gòu)的安全度；）采用籠統(tǒng)的單一安全系數(shù)，不能正確的度量結(jié)構(gòu)的安全度；（4 4）荷載的取值仍然是經(jīng)驗(yàn)值；）荷載的取值仍然是經(jīng)驗(yàn)值；（5 5）材料強(qiáng)度取的平均值，不能正確反映材料強(qiáng)度的變異程度，不夠合理；）材料強(qiáng)度取的平均值，不能正確反映材料強(qiáng)度的變異程度，不夠合理；設(shè)計(jì)理論的演變（3 3）多系數(shù)極限狀態(tài)方法）多系數(shù)極限狀態(tài)方法主要概念：明確結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)入某種狀態(tài)

14、后就喪失原有功能主要概念：明確結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)入某種狀態(tài)后就喪失原有功能3 3種極限狀態(tài)：種極限狀態(tài)：承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)撓度極限狀態(tài)撓度極限狀態(tài)裂縫開展寬度極限狀態(tài)裂縫開展寬度極限狀態(tài)克服了破損階段理論無法了解構(gòu)件在正常使用時(shí)能否滿足正常使用要求的缺陷設(shè)計(jì)理論的演變（4 4）概率極限狀態(tài)方法（分為）概率極限狀態(tài)方法（分為3 3個(gè)水準(zhǔn)）個(gè)水準(zhǔn)）理論基礎(chǔ)：可靠度理論屬于半概率方法水準(zhǔn)水準(zhǔn) 半概率半概率水準(zhǔn)水準(zhǔn) 近似概率近似概率水準(zhǔn)水準(zhǔn) 全概率全概率可靠性的基本概念前提條件：三正常前提條件：三正?？煽浚ò踩⑦m用、耐久）可靠（安全、適用、耐久） VS 失效失效安全性：安全性：避免材料破壞、失穩(wěn)

15、，傾覆；避免材料破壞、失穩(wěn)，傾覆；偶然作用下允許局部破壞，剩余部分在一段時(shí)間內(nèi)偶然作用下允許局部破壞，剩余部分在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌不發(fā)生連續(xù)倒塌安全性要求：安全性要求：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種直接作用和間接作用，即能承受可能出現(xiàn)的各種直接作用和間接作用，即包括直接施加在結(jié)構(gòu)上的力和引起結(jié)構(gòu)外加變形包括直接施加在結(jié)構(gòu)上的力和引起結(jié)構(gòu)外加變形的原因，同時(shí)還要求保證在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)的原因，同時(shí)還要求保證在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍然保持必須的整體穩(wěn)定性生后，結(jié)構(gòu)仍然保持必須的整體穩(wěn)定性適用性：適用性：功

16、能性要求功能性要求驗(yàn)算項(xiàng)目：撓度、裂縫、疲勞驗(yàn)算項(xiàng)目：撓度、裂縫、疲勞 指的是結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)應(yīng)具有良好的工作性能，如不指的是結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)應(yīng)具有良好的工作性能，如不發(fā)生過大的變形或過寬的裂縫等，以及不產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)發(fā)生過大的變形或過寬的裂縫等，以及不產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)正常使用的振動(dòng)等。正常使用的振動(dòng)等。耐久性：耐久性：主要考慮環(huán)境作用（自然環(huán)境、使用環(huán)境、材料內(nèi)主要考慮環(huán)境作用（自然環(huán)境、使用環(huán)境、材料內(nèi) 部因素）部因素）耐久性要求：耐久性要求：結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)下，具有足夠的耐久性能，結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)下，具有足夠的耐久性能，不發(fā)生鋼筋銹蝕和混凝土嚴(yán)重風(fēng)化等現(xiàn)象。不發(fā)生鋼筋銹蝕和混凝土嚴(yán)重風(fēng)化等現(xiàn)象。耐

17、久性設(shè)計(jì)：耐久性設(shè)計(jì)：根據(jù)結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)，主根據(jù)結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要解決環(huán)境作用與材料抵抗環(huán)境作用的問題。要求要解決環(huán)境作用與材料抵抗環(huán)境作用的問題。要求在規(guī)定的在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限，設(shè)計(jì)使用年限，結(jié)構(gòu)能夠在自然和人為環(huán)結(jié)構(gòu)能夠在自然和人為環(huán)境的化學(xué)和物理作用下，不出現(xiàn)無法接受的承載力境的化學(xué)和物理作用下，不出現(xiàn)無法接受的承載力減少、使用功能降低和不能接受的外觀損傷等耐久減少、使用功能降低和不能接受的外觀損傷等耐久性問題。性問題。例題1. 結(jié)構(gòu)的可靠性包括 。 （A）安全性 （B）適用性 （C）耐久性 （D）可靠度設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，

18、為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)等取值而選用的時(shí)間參數(shù)建筑結(jié)構(gòu)荷載統(tǒng)計(jì)參數(shù)50年橋梁結(jié)構(gòu)100年水泥混凝土路面不大于30年瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)不大于15年設(shè)計(jì)使用年限：設(shè)計(jì)使用年限：指結(jié)構(gòu)在正常使用，正常施工，正常使用和維護(hù)下所指結(jié)構(gòu)在正常使用，正常施工，正常使用和維護(hù)下所用達(dá)到的使用年限，在這個(gè)年限內(nèi)，結(jié)構(gòu)只需要進(jìn)行用達(dá)到的使用年限，在這個(gè)年限內(nèi)，結(jié)構(gòu)只需要進(jìn)行正常的維護(hù)和而不需要進(jìn)行大修就能夠按預(yù)期目的使正常的維護(hù)和而不需要進(jìn)行大修就能夠按預(yù)期目的使用用可靠與失效的界限：極限狀態(tài)（采用功能函數(shù)可靠與失效的界限：極限狀態(tài)

19、（采用功能函數(shù)表示）表示）承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)是已經(jīng)破壞不能使用的狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)是還可以勉強(qiáng)使用結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力，或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過了承載能力極限狀態(tài)： 1， 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）； 2， 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)度而破壞（包括疲勞破壞），或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；4，結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）；5，地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）。 3， 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系； (1) 影響

20、正常使用或外觀的變形; (2) 影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；(4) 影響正常使用的其他特定狀態(tài)； (3) 影響正常使用的振動(dòng)； 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)3種設(shè)計(jì)狀況（1 1）持久狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)、其）持久狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)、其持續(xù)期很長(zhǎng)持續(xù)期很長(zhǎng)的狀況。的狀況。（2 2）短暫情況：在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，而與）短暫情況：在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，而與設(shè)計(jì)使用年限相比持續(xù)時(shí)間很短的狀況。設(shè)計(jì)使用年限相比持續(xù)時(shí)間很短的狀況。（3 3）偶然狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)的概率很小，且持）偶然狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)的概率很小，且

21、持續(xù)期很短的狀況。續(xù)期很短的狀況。問題：4. 簡(jiǎn)要說明結(jié)構(gòu)的可靠性和極限狀態(tài)的概念 ，并闡述極限狀態(tài)的分類與對(duì)應(yīng)內(nèi)容（1）結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性的功能要求概括起來稱為結(jié)構(gòu)的可靠性 （2）整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一個(gè)部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 （3）兩種極限狀態(tài)為：承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài) 承載力極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形 正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能某項(xiàng)規(guī)定限值目標(biāo)可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)P P p p 失效概率失效概率 的確定應(yīng)遵循的幾個(gè)原則的確定應(yīng)遵循的幾個(gè)原

22、則（1 1）建立在原規(guī)范類比法或校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，（運(yùn)用近似概率）建立在原規(guī)范類比法或校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，（運(yùn)用近似概率法，統(tǒng)計(jì)分析）法，統(tǒng)計(jì)分析）（2 2） 與結(jié)構(gòu)安全等級(jí)有關(guān)與結(jié)構(gòu)安全等級(jí)有關(guān)（3 3） 與結(jié)構(gòu)破壞性質(zhì)有關(guān)與結(jié)構(gòu)破壞性質(zhì)有關(guān)（4 4） 與不同的極限狀態(tài)有關(guān)與不同的極限狀態(tài)有關(guān)可靠度：可靠度：規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率的概率規(guī)定時(shí)間：規(guī)定時(shí)間：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 or 設(shè)計(jì)使用年限設(shè)計(jì)使用年限規(guī)定條件：規(guī)定條件：活載和養(yǎng)護(hù)均在設(shè)計(jì)預(yù)期活載和養(yǎng)護(hù)均在設(shè)計(jì)預(yù)期明確設(shè)計(jì)使用年限和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的概念設(shè)計(jì)使用年限(designwor

23、kinglife)：設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按預(yù)定目的使用的年限。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期(designreferenceperiod)：為確定可變作用等的取值而選用的時(shí)間參數(shù)。一般的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期均為50年。但是特殊的建筑設(shè)計(jì)使用年限可能不一樣。單個(gè)破壞模式的可靠性（1）功能函數(shù)： Z =g(X1,X2,Xn) = R-S R為抗力，S為荷載效應(yīng)， 均為隨機(jī)變量單個(gè)破壞模式的可靠性（2）n可靠指標(biāo)：用于度量 失效概率，假定R與S均服從正態(tài)分布，則Z22ZRSRS可靠性分析的深層次問題1，功能函數(shù)為非線性函數(shù)：利用泰勒展式，將功能函數(shù)某處展開，且僅保留至一次項(xiàng)2，基本隨機(jī)變

24、量不服從正態(tài)分布：通過數(shù)學(xué)變換使其服從正態(tài)，用隨機(jī)變量的前一階矩和二階矩代表變量的隨機(jī)特性3，多個(gè)失效模式：破壞模式的相關(guān)性4，體系的可靠度：串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)5，可靠度的數(shù)值算法（發(fā)展方向）：蒙特卡洛法，隨機(jī)有限元荷載的代表值與設(shè)計(jì)值永久荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值永久荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值可變荷載的代表值可變荷載的代表值標(biāo)準(zhǔn)值：基本代表值標(biāo)準(zhǔn)值：基本代表值組合值：不同組合時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標(biāo)應(yīng)具有一致性組合值：不同組合時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標(biāo)應(yīng)具有一致性頻遇值：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，超越的總時(shí)間為頻遇值：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，超越的總時(shí)間為10%10%準(zhǔn)永久值：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，超越的總時(shí)間為準(zhǔn)永久值：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，超

25、越的總時(shí)間為50%50%偶然作用代表值：缺少相關(guān)資料，按實(shí)際情況具體考慮偶然作用代表值：缺少相關(guān)資料，按實(shí)際情況具體考慮設(shè)計(jì)值：代表值與分項(xiàng)系數(shù)的乘積設(shè)計(jì)值：代表值與分項(xiàng)系數(shù)的乘積問題3. 荷載的代表值有哪些？簡(jiǎn)述其各自含義。（2） 荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值，為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計(jì)分布的特征值(如均值、眾值、中值或某個(gè)分位值)。由于最大荷載值是隨機(jī)變量，因此，原則上應(yīng)由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期(50年)荷載最大值概率分布的某一分位數(shù)來確定。（1）荷載代表值是指設(shè)計(jì)中用以驗(yàn)算極限狀態(tài)所采用的荷載量值，有標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)不同荷載應(yīng)采用不同的代表值。 荷載組合值是對(duì)可變

26、荷載而言的，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載時(shí)，由于所有荷載同時(shí)達(dá)到其單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)可能達(dá)到的最大值的概率極小，由此考慮取用的荷載代表值。荷載頻遇值也是對(duì)可變荷載而言的，它是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T內(nèi)，其超越的總時(shí)間為規(guī)定的較小比率或超越頻數(shù)為規(guī)定頻率的荷載值。荷載準(zhǔn)永久值是對(duì)可變荷載而言的，是指可變荷載中比較呆滯的部分，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)具有較長(zhǎng)的總持續(xù)期。它對(duì)結(jié)構(gòu)的影響?yīng)q如永久荷載。結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)由其安全等級(jí)確定結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)由其安全等級(jí)確定結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范承載力極限狀態(tài)荷載組合承載力極限狀態(tài)荷載組合- -基本組合基本組合分項(xiàng)系數(shù)的確定-基本原則分項(xiàng)系數(shù)的確