《結(jié)構(gòu)可靠性分析》第1章 緒論_第1頁
《結(jié)構(gòu)可靠性分析》第1章 緒論_第2頁
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文檔簡介

第一章緒論

工程結(jié)構(gòu)1.1引言工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的兩個方面2/3/20231東南大學(xué)一、工程結(jié)構(gòu)的定義

工業(yè)與民用建筑

公路、鐵路水利工程2/3/20232東南大學(xué)二、工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟選擇合理的結(jié)構(gòu)方案和型式根據(jù)選定的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面2/3/20233東南大學(xué)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的兩個方面如何使結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析日趨完善如何合理地選擇影響結(jié)構(gòu)安全的參數(shù)2/3/20234東南大學(xué)圖1.1結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)

2/3/20235東南大學(xué)1.2工程結(jié)構(gòu)可靠性概念

工程結(jié)構(gòu)的功能

結(jié)構(gòu)的可靠性

設(shè)計(jì)使用年限

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期2/3/20236東南大學(xué)在正常施工和正常使用時,能承受可能出現(xiàn)的各種作用一、工程結(jié)構(gòu)的功能在正常使用時具有良好的工作性能

在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后,仍能保持必需的整體穩(wěn)定性2/3/20237東南大學(xué)結(jié)構(gòu)可靠性:結(jié)構(gòu)可靠度:結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能的概率。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能的能力。二、結(jié)構(gòu)的可靠性2/3/20238東南大學(xué)類別設(shè)計(jì)使用年限(年)示例15臨時性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)表1.1設(shè)計(jì)使用年限分類三、設(shè)計(jì)使用年限2/3/20239東南大學(xué)四、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是為確定可變作用及與時間有關(guān)的材料性能取值而選用的時間參數(shù)

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定:設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年

2/3/202310東南大學(xué)1.3極限狀態(tài)和極限狀態(tài)方程

極限狀態(tài)的定義和分類承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)偶然狀況的處理極限狀態(tài)方程2/3/202311東南大學(xué)一、極限狀態(tài)的定義和分類整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài),就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范所要求的某一項(xiàng)功能要求,此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)?!督ㄖY(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)2/3/202312東南大學(xué)二、承載能力極限狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因?yàn)槌^材料強(qiáng)度而破壞(包括疲勞破壞),或因?yàn)檫^度變形而不適于繼續(xù)承載結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈)地基喪失承載能力而破壞(如失穩(wěn)等)2/3/202313東南大學(xué)三、正常使用極限狀態(tài)影響正常使用或外觀的變形影響正常使用或耐久性能的局部破壞(包括裂縫)影響正常使用的振動變形影響正常使用的其他特定狀態(tài)

2/3/202314東南大學(xué)四、偶然狀況的處理采用下列原則之一按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì):

允許主要承重結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件而局部破壞,但其剩余部分具有在一段時間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌的可靠度。

按作用效應(yīng)的偶然組合進(jìn)行設(shè)計(jì)或采取防護(hù)措施,使主要承重結(jié)構(gòu)不致因出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件而喪失承載能力2/3/202315東南大學(xué)五、極限狀態(tài)方程極限狀態(tài)方程是當(dāng)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)時各有關(guān)基本變量的關(guān)系式。它可用下式表示:Z=g(X1,X2,…,XN)=0(1-1)式中:Xi(i=1,2,…,n)為基本變量Z=g(·)稱為結(jié)構(gòu)的“功能函數(shù)”或“功效函數(shù)”

2/3/202316東南大學(xué)一個只有兩個基本變量的線性問題,對于承載能力極限狀態(tài),若令R為結(jié)構(gòu)抗力,S為作用綜合效應(yīng),則極限狀態(tài)方程(1-1)可寫為:

Z=g(R,S)=R-S=0(1-2)若:Z=R-S>0,結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài);若:Z=R-S=0,結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài);若:Z=R-S<0,結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。例1.2/3/202317東南大學(xué)1.4結(jié)構(gòu)可靠度發(fā)展和研究概況

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的演變結(jié)構(gòu)可靠度研究概況2/3/202318東南大學(xué)一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的演變

古代時期的設(shè)計(jì)方法

容許應(yīng)力法

破損階段法極限狀態(tài)法2/3/202319東南大學(xué)2.容許應(yīng)力法要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期內(nèi),截面上任何一點(diǎn)的應(yīng)力不得超過某一容許應(yīng)力值。其表達(dá)式為:

σ≤[σ]=f/K式中:f為結(jié)構(gòu)的材料性能,K為安全系數(shù)。2/3/202320東南大學(xué)3.破損階段法破損階斷法計(jì)算時,主要考慮材料的彈塑性性能。

以受彎構(gòu)件為例,其一般表達(dá)式為

M≤Mp/K式中:Mp——截面破損時的抵抗彎矩K——構(gòu)件強(qiáng)度總安全系數(shù)M—標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的截面彎矩。2/3/202321東南大學(xué)4.極限狀態(tài)法ΣniNib≦φ(m,kh,Rhb,mgkgRgb,s,…)式中:ni――

過(超)載系數(shù)Nib――標(biāo)準(zhǔn)荷載產(chǎn)生的內(nèi)力m,mg――

結(jié)構(gòu)構(gòu)件或鋼筋的工作系數(shù)K,kg――勻質(zhì)系數(shù)Rhb,Rgb――混凝土及鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度S――截面幾何特征當(dāng)時的極限狀態(tài)法一般設(shè)計(jì)表達(dá)式為:2/3/202322東南大學(xué)以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法按發(fā)展階段和精確程度分為3個水準(zhǔn):

水準(zhǔn)Ⅰ-半概率法水準(zhǔn)Ⅱ-近似概率法水準(zhǔn)Ⅲ-全概率法2/3/202323東南大學(xué)二、結(jié)構(gòu)可靠度研究概況

1983年完成了《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ68-84)的編制工作。1997年開始修訂《建筑結(jié)

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