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文檔簡介
結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第三講第三講:計算原則(1)
上一講的主要內(nèi)容1、混凝土結(jié)構(gòu)組成及工作原理:由鋼筋和混凝土結(jié)合成一體,共同發(fā)揮作用。發(fā)揮材料優(yōu)勢(混凝土的壓、鋼筋的拉),取長補短。是一種復(fù)合材料構(gòu)件,工作過程相對復(fù)雜。2、鋼結(jié)構(gòu)組成及工作原理:單一材料構(gòu)件,材料理想,工作原理簡單。3、砌體結(jié)構(gòu)組成及工作原理:用砂漿等膠結(jié)材料把磚、石或砌塊等砌筑成一體的結(jié)構(gòu)。是一種復(fù)合材料構(gòu)件,工作過程相對復(fù)雜。第三講:結(jié)構(gòu)基本計算原則(1/28)一、結(jié)構(gòu)上的作用二、結(jié)構(gòu)的抗力三、結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)四、設(shè)計的基本原則五、基于近似概率法的設(shè)計表達(dá)式六、本章要點第三講:計算原則(2/28)
一、結(jié)構(gòu)上的作用(1/5)1、作用及作用效應(yīng)(1)作用引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的一切原因。
直接作用:直接以力的不同集結(jié)形式作用于結(jié)構(gòu),也稱為荷載;
間接作用:不是直接以力出現(xiàn),但是對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力。(2)作用效應(yīng)作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力和變形等。
由直接作用(荷載)引起的效應(yīng)稱為荷載效應(yīng)。第三講:計算原則(3/28)
一、結(jié)構(gòu)上的作用(2/5)2、作用的分類(1)按照隨時間的變異性分類
永久作用:不隨時間變化,或變化幅度可以忽略;
可變作用:隨時間變化,且變化幅度不可以忽略;
偶然作用:可能,但不一定出現(xiàn),一旦出現(xiàn)效應(yīng)很大。(2)按照隨位置的變異性分類
固定作用:在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定的分布;
可動作用:在結(jié)構(gòu)空間位置一定范圍內(nèi)可以任意分布。(3)按照結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類:
靜態(tài)作用:對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生動力效應(yīng),或小的可以忽略;
動態(tài)作用:對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動力效應(yīng),且不可以忽略。第三講:計算原則(4/28)
一、結(jié)構(gòu)上的作用(3/5)3、荷載的隨機(jī)性與概率模式(1)永久荷載
性質(zhì):其量值是不確定的,其量值不隨時間變化
數(shù)學(xué)描述:隨機(jī)變量概率模式,基本服從正態(tài)分布(2)可變荷載
性質(zhì):其量值是不確定的,其量值也隨時間變化
數(shù)學(xué)描述:把隨機(jī)過程模式簡化成隨機(jī)變量模式
簡化方法:分析荷載最大值分布規(guī)律,是一隨機(jī)變量
分布規(guī)律:極值I型概率分布模式第三講:計算原則(5/28)
一、結(jié)構(gòu)上的作用(4/5)4荷載的代表值(1)實質(zhì):以確定值(代表值)表達(dá)不確定的隨機(jī)變量,便于設(shè)計時,定量描述和運算。(2)取值原則:根據(jù)荷載概率分布特征,控制保證率。第三陪講:計算搭原則勇(6/磚28)一、弦結(jié)構(gòu)梁上的米作用顯(5/洞5)(2烈)代表似值取練值
永久燒荷載慰的代藏表值
標(biāo)準(zhǔn)溝值:掃取分蟻布的述平均吵值,跌保證牽率50紐奉%;
可變諒荷載箏的代喬表值
標(biāo)準(zhǔn)薄值:冠基本椅代表紗值,拖保證夜率尚臟未統(tǒng)傍一;
準(zhǔn)永謙久值德:對緒可變軍荷載遇穩(wěn)定亞性的止描述屢,等于衡標(biāo)準(zhǔn)虧值乘徹準(zhǔn)永閥久值塵系數(shù)惰;
組合記值:剝兩種獵或(輩以上昌)可般變荷烘載作止用時奧,都共以標(biāo)趁準(zhǔn)值拉出現(xiàn)物的概纏率小微,因嶼此對峽標(biāo)準(zhǔn)鋼值乘露以組薦合系佩數(shù)進(jìn)輩行折塑減。第三攏講:計算壺原則挑(1)下一維講的出主要濫內(nèi)容1、抗攝力的喬不定須因素影及取懼值2、結(jié)敞構(gòu)的袖功能3、極蠟限狀計態(tài)結(jié)構(gòu)棕設(shè)計兔原理第自四優(yōu)講主講粗教師冠:草曹雙嗚寅咐舒贛作平東南株大學(xué)餐遠(yuǎn)程種教育第四百講:裂計算幫原則欲(2)上一痛講的溫主要傳內(nèi)容1、作烏用及床作用乞效應(yīng)作腰用:隸引起眠結(jié)構(gòu)譯內(nèi)力單和變金形的姜一切舅原因梅。作用蒸效應(yīng)澆:作金用在持結(jié)構(gòu)成上產(chǎn)院生的坑內(nèi)力價和變已形等侵。2、作宰用的明分類按時陵間分:永待久作浴用;艇可變無作用零;偶喚然作壞用。按位生置分禿:固朗定作饞用、冤可動觸作用退。按反知應(yīng)分婦:靜智態(tài)作權(quán)用、庭動態(tài)棄作用砌:3、荷馳載的潛隨機(jī)滅性及王代表習(xí)值目的膀:以款確定蒙值(艘代表破值)棕表達(dá)默不確除定的卻隨機(jī)傾變量題;種類槳:盛標(biāo)準(zhǔn)慶值、蓋準(zhǔn)永犁久值奇、丈組合哈值。第四倚講:計算瞧原則屑(7/廊28)二、搞結(jié)構(gòu)逆的抗羊力倡(1/禾2)1、抗協(xié)力及曲其不劃定因駁素
抗力褲:抵返抗作壩用效夾應(yīng)的首能力
性質(zhì)擺:與拾時間驗有關(guān)違的隨需機(jī)過丹程
材料訓(xùn)的性鐘能,煉結(jié)構(gòu)攔尺寸閑等都叼是隨滴機(jī)變姨量;
有些歷材料策的力歐學(xué)性喜能是伴隨時突間變積化的輸。
簡化羅:忽制略隨回時間飽的變最化,帥用隨芳機(jī)變切量模仔型描腎述。
抗力渠不定踏性主列要因噴素:
材料兄性能之的不塘定性
幾參滔數(shù)的侄不定嚴(yán)性
計算品模式熄的不呀定性第四捷講:計算問原則膠(8/游28)二、蓋結(jié)構(gòu)翼的抗御力觀(2/逮2)2、擋材料效強(qiáng)度漂的標(biāo)謙準(zhǔn)值(1叮)實質(zhì)刊:以清確定層值(誰標(biāo)準(zhǔn)職值)綿表達(dá)現(xiàn)不確蹄定值謝,便泰于應(yīng)爸用。(2譽)標(biāo)準(zhǔn)輝值取絨值:衡根據(jù)盟材料栗強(qiáng)度扶概率世分布佛的0.門05分位車值,即95烘%保證塊率的緒要求駛確定罩。3、抗防力的害概率耳分布尚模式(假設(shè))對數(shù)逮正態(tài)始分布第四舅講:計算擇原則扒(9/艘28)三、流結(jié)構(gòu)條功能投和極鐮限狀襖態(tài)(1/脅2)1、結(jié)懲構(gòu)的武功能(1)安非全性撲:要理求結(jié)促構(gòu)承董擔(dān)正艷常施蓄工和類正常訴使用煮條件糧下,匪可能滑出現(xiàn)公的各峽種作造用,遭而不臺產(chǎn)生暗破壞山。并鋪且在謙偶然晃事件瀉發(fā)生幟時以菊及發(fā)夕生后脖,能隆保持認(rèn)必需禿的整碼體穩(wěn)毫定性矮,不企至于展因局乖部損桶壞而奮產(chǎn)生爸連續(xù)身破壞極。(2)適震用性垮:要戒求結(jié)剃構(gòu)在田正常構(gòu)使用勻時滿鏟足正闊常的藍(lán)要求嫌,具有良籮好的愛工作印性能千。(3)耐也久性定要求假結(jié)構(gòu)賽在正章常使涼用和腥維護(hù)糖下,握在規(guī)屬定的舟使用期悅內(nèi),妻能夠睛滿足沿安全腸和使殊用功肝能要貢求。庸如材料氧的老稿化、枕腐蝕晉等不危能超蝕過規(guī)計定的盆限制懸等。第四懼講:計算悅原則釘(10接/2之8)三、葡結(jié)構(gòu)腔功能秩和極邪限狀附態(tài)(2/尊2)2、極鼠限狀線態(tài)(1泥)定義六:極暈限狀酬態(tài)是宗判別皆結(jié)構(gòu)沸是否解能夠竟?jié)M足界其功勤能要嫩求的標(biāo)準(zhǔn)摸,指鐮結(jié)構(gòu)至或結(jié)希構(gòu)一陵部分糞處于暮失效引邊緣腔的狀勞態(tài)。(2蘿)分類穩(wěn):
承載赤能力販極限想狀態(tài)是判榮別結(jié)奔構(gòu)是峰否滿件足安虎全性草要求劉的標(biāo)得準(zhǔn),焰指結(jié)負(fù)構(gòu)或盆結(jié)構(gòu)構(gòu)件塔達(dá)到擋最大委承載須能力劈燕或不戚適于松繼續(xù)馬加載瞇的變升形。
正常率使用組極限毅狀態(tài)馬:是判敲別結(jié)酸構(gòu)是侵否滿捉足正陵常使尚用和軌耐久煌性要架求的祖標(biāo)準(zhǔn)嫩,指結(jié)摔構(gòu)或智構(gòu)件投達(dá)到淺正常鬼使用烏或耐抓久性功的某歸些規(guī)善定限扣值。第四出講:計算償原則參(2)下一付講的神主要兇內(nèi)容1、功貧能函晃數(shù)與末極限帖狀態(tài)合方程2、結(jié)構(gòu)存可靠宮度的辮概念結(jié)構(gòu)蒙設(shè)計奔原理第背五陜講主講岔教師糟:文曹雙耐寅險舒贛擁平東南已大學(xué)作遠(yuǎn)程殘教育第五輔講:相計算玻原則及(3)上一哈講的訂主要橡內(nèi)容1、抗馬力及門其不豬定因般素及源材料杠強(qiáng)度晃的標(biāo)釀準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)曠值的冤實質(zhì)賢:以手確定枕值表士達(dá)不慰確定陳值,晉便于絞應(yīng)用覽。標(biāo)準(zhǔn)奴值取方值:罪具有95派%保證辭率的舟強(qiáng)度乘值。2、結(jié)織構(gòu)的蜘功能安全私性、賤適用鐘性和纖耐久株性3、極限逃狀態(tài)目的舅:判工別結(jié)蜓構(gòu)是圣否能尾夠滿花足功庫能要設(shè)求;分類潤:街承載柄能力延極限世狀態(tài)自和正鄉(xiāng)豐常使具用極方限狀烘態(tài)。第五達(dá)講:計算舒原則日(11簽/2理8)四、蟲設(shè)計轟計算裹原則勞(1/律11)1、功圍能函垃數(shù)與纏極限偶狀態(tài)她方程(1植)功能梁函數(shù)Z=膨R-撈S=誤g(著X1,X2,X3….Xn)(2處)結(jié)果去分析
Z=延R-誤S>董0:處于甩可靠謹(jǐn)狀態(tài)趣;
Z=德R-會S<腹0:處于速不可胖靠狀形態(tài),劑即失堂效;
Z=騾R-但S=劉0:處于望極限壞狀態(tài)教,此兼方程即稱極侄限狀哄態(tài)方彎程2、結(jié)樣構(gòu)的敢可靠冊性(1誰)關(guān)于高結(jié)構(gòu)止設(shè)計
本質(zhì)悟:對夾比、濫控制R和S,即保抄證R-脈S>賄0
問題德:R和S為隨紅機(jī)變束量,恰功能慎函數(shù)嗚值Z是隨亭機(jī)變終量絕對鼻保證R大于S不可插能!第五波講:計算灑原則蒼(12康/2豈8)四、剖設(shè)計鏟計算蒸原則須(2/物11)
解決獄方法剖:控互制可姨靠度危,絕夾大多鑒數(shù)情掘況下摧:R>俊S允許潤極少憑數(shù)情麗況下儉:R<禮S(2纏)結(jié)構(gòu)腥可靠史度和寧失效舌概率
可靠郵度(可靠虹概率):是灰結(jié)構(gòu)鐮在規(guī)憲定的趴時間皺內(nèi),污在規(guī)贊定的條件仁下,南完成乓預(yù)定秩功能旬的概厲率,肢以Ps表示死。
失效辣概率雕:結(jié)號構(gòu)不累能完鐵成預(yù)扭定功田能的候概率僑,以Pf表示栽。第五瞎講:計算路原則側(cè)(13進(jìn)/2圍8)四、樂設(shè)計籮計算筐原則宅(3/垮11)(3條)可靠陷度三久個水趟準(zhǔn)
水準(zhǔn)I:是用波隨機(jī)階變量占的一辛階矩蚊(平到均值成)加敬以概城括;
水準(zhǔn)II:用隨紫機(jī)變產(chǎn)量的版一階晶矩和星二階瓶矩來萌描述;
水準(zhǔn)II筑I:也稱臂為全欣概率濱法,帖是以束真實沙分布給進(jìn)行宏計算畢。第五盤講:計算崇原則存(3)下一鳴講的部主要崇內(nèi)容1、可聚靠性濾的計鋼算及付可靠是指標(biāo)結(jié)構(gòu)廟設(shè)計芳原理第善六吹講主講銜教師雕:大曹雙秧寅砌舒贛狼平東南買大學(xué)喚遠(yuǎn)程疫教育第六炭講:紡計算獵原則訊(4)上一茄講的每主要剃內(nèi)容1、功潑能函裹數(shù)和爐極限乏狀態(tài)軌方程Z=少R-泡S2、結(jié)構(gòu)寶可靠鬼性概禍念功能旋函數(shù)貼值Z可能<0(失鏡效)腫、也傘可能>0(可謎靠)旦。因此燥要用悠概率府控制狗。3、可愈靠概核率和例失效立概率4、可曉靠度巡壽的水鎖準(zhǔn):I、II、II姓I第六臂講:計算孝原則叼(14鍵/2到8)四、決設(shè)計明計算餓原則煎(4/繁11)3、可逮靠度不的計掩算方遇法及徹可靠覆指標(biāo)(1搖)可靠緊指標(biāo)
簡單墳分析雨:假疼設(shè)只臂有兩疼個隨雁機(jī)變秋量R和S,相互欲獨立萄,均服己從正籃態(tài)分新布,污已知割平均合值和才均方影差。
功能味函數(shù)Z:第六安講:計算干原則踢(15喬/2屬8)四、格設(shè)計規(guī)計算擋原則陡(5/殿11)
計算蜘結(jié)構(gòu)壁失效激概率
進(jìn)行柄數(shù)學(xué)掀變換柏得(藥把Z由正舟態(tài)分北布變變換成絕標(biāo)準(zhǔn)抵正態(tài)插分布寧)定夠義可靠乳度指疏標(biāo):則:第六售講:計算根原則緣瑞(16大/2竿8)四、悲設(shè)計賞計算絡(luò)原則站(6暢/1律1)
分析暮:可麗靠指茅標(biāo)與掏可靠概度(潮失效倉概率局)相董關(guān),噸可靠扎指標(biāo)越大迫,結(jié)構(gòu)釋越可斃靠;可靠去指標(biāo)越小沿,結(jié)堪構(gòu)越知不可前靠。
優(yōu)點攏:用棟統(tǒng)計附特征鳴值來劣反映晶可靠謠度,擦不直但接用蠟概率呀。
可靠扭度指邀標(biāo)取冬值
確定蠶方法岔:校若核法桿、類飯比法蠻協(xié)商茂給定衫法
取談值:殃與安貸全等維級、奮截面震破壞烤形態(tài)碰、極膜限狀酸態(tài)有毀關(guān):安全恢等級將越高左,可葵靠指在標(biāo)越圈大(0.縮慧5);脆性夕破壞現(xiàn)高于開延性昂破壞鹽(0.手5);承載街力極痕限狀袍態(tài)高企于正乞常使鍋用極胃限狀債態(tài)。第六攝講:計算裂原則且(4)下一結(jié)講的燒主要鏈內(nèi)容1、可潑靠指渴標(biāo)的章計算少方法-中心芹點法結(jié)構(gòu)晝設(shè)計志原理第邁七它講主講沫教師后:爹曹雙覺寅答舒贛叼平東南碗大學(xué)班遠(yuǎn)程虜教育第七汽講:求計算撐原則偶(5)上一浮講的蠟主要源內(nèi)容1、可靠靠概何率和沿失效晝概率豆的計報算用數(shù)活學(xué)方前法可償以計鞠算但鼠計算獲工作吵量大訴。2、可蠻靠指惕標(biāo)的膜定義倦及計姑算取值冷:安全澡等級薦、截觀面破哨壞形濟(jì)態(tài)、澡極限周狀態(tài)默有關(guān)第七枯講:計算存原則辨(17世/2延8)四、叉設(shè)計革計算去原則幸(7/慕11)(2雙)計算訴方法詳之一匹:中身心點筑法
假設(shè)映:Z中所首有隨牌機(jī)量等是相走互獨陷立的模,均較服從余正態(tài)仁分布將Z在平折均值舉處按允泰勒錢級數(shù)怖展開位,忽遞略二岔次以鳥上項
確定Z的特竄征值
求可鄉(xiāng)豐靠指夕標(biāo)
適用庭條件矩:基杏本變兆量的咳正態(tài)興分布個;功饅能函申數(shù)是穗線性撐的。
特點鴿:直緣瑞接用總特征害值;服概念狗清楚暫,應(yīng)社用簡清便;羞誤差死較大賓。第七婆講:計算它原則辱(18縫/2蠢8)四、殊設(shè)計前計算玻原則本(8/駐11)例題環(huán):某暮軸心遠(yuǎn)受壓惕短柱煮,按春中心描點法看求構(gòu)私件可境靠指鵝標(biāo)已命知:抗壓蘭承載甜力:晃恒載煤產(chǎn)生堪的壓里力:活載哥產(chǎn)生猜的軸票向壓東力:
建立僻功能榆函數(shù):
求Z的特鞠征值替:
求可謝靠指奮標(biāo)第七卸講:計算窮原則茫(19跌/2胸8)四、計設(shè)計砍計算盜原則穗(9/桶11)例題喂:上棍題中鉆,要臭求可鞠靠指原標(biāo)3.蹲7,在第其它竟條件殘不變快的條認(rèn)件下,用中板心點匹法求愚該柱貓應(yīng)具臂有的逐承載閣能力訓(xùn)平均壇值。
建立煙功能敞函數(shù)
求Z的特悉征值
求可爪靠指另標(biāo)
承載商能力判平均攏值第七每講:計算選原則令(4)下一炭講的嚼主要矮內(nèi)容1、可劉靠指斤標(biāo)的鍬計算毀方法-驗算凡點法結(jié)構(gòu)基設(shè)計黨原理第允八躍講主講惹教師逮:炊曹雙英寅擺舒贛號平東南事大學(xué)恥遠(yuǎn)程掘教育第八諒講:袖計算態(tài)原則粥(6)上一統(tǒng)講的巾主要蟻內(nèi)容1、中巾心點選法的中原理假設(shè)基本運變量苗均符搶合正片態(tài)分貴布,厲功能狼函數(shù)效是線砍性方吃程;利用店按泰床勒級釘數(shù)展貿(mào)開(塌忽略棕二次通及以迎上項警)經(jīng)數(shù)值學(xué)推簽導(dǎo),適可靠篩指標(biāo)數(shù)可以兵直接閥用平節(jié)均值雷和均趟方差命表示倚;2、中鎮(zhèn)心點什法的絲式特點直接盾用變興量的蝴特征呼值計對算;概念膽清楚雜,應(yīng)短用簡拒便;計算士結(jié)果堵誤差寸較大錦。第八幫講:計算塞原則編(20喚/2截8)四、點設(shè)計哈計算爽原則視(10榴/1職1)(3躬)計算繞方法良之二危:歷驗算兩點法悔介紹
中心越點法績的缺譯陷:閥非正侄態(tài)分惜布?趟非線網(wǎng)形方慎程?逝誤差琴!
處理帶辦法糊:對蕉中心住點法苦進(jìn)行譽了改綠進(jìn)
簡單孟分析:僅粱考慮蠅兩個停相互襲獨立歡的正蹤蝶態(tài)分漏布變碌量R和S極限恭狀態(tài)穿方程澡為:標(biāo)準(zhǔn)慮化變蒜換,剩令以助和狹表述和的極唐限狀蓋態(tài)第八斤講:計算荒原則抄(21罩/2嘴8)四、竿設(shè)計灑計算脖原則盤(11服/1保1)即:
可靠扯指標(biāo)樸的實投質(zhì):活標(biāo)準(zhǔn)賭正態(tài)溝坐標(biāo)置系中絹原點壯到極等限狀鵲態(tài)方裹程直幫線的蜜最短軌距離面。驗疾算點絨定義拼:P點
非正逢態(tài)變信量的夫當(dāng)量寶正態(tài)讓化原雕則
在驗雷算點扎處,硬當(dāng)量連前后稼分布屑函數(shù)值鋼相等囑;當(dāng)娛量前舊后概殺率密膀度函數(shù)繞值相騎等。第八采講:計算捐原則豎(6)下一幼講的概主要斯內(nèi)容1、近年似概船率的余設(shè)計姑表達(dá)憐式結(jié)構(gòu)夕設(shè)計爬原理第裂九承講主講既教師尾:煩曹雙廊寅謎舒贛舞平東南潑大學(xué)豈遠(yuǎn)程健教育第九牧講:棟計算紡原則修(7)上一引講的蝦主要爐內(nèi)容1、驗如算點跡法的細(xì)原理是對鄉(xiāng)豐中心嗽點法榆的修博正:對非脊正態(tài)改變量妨等效恨正態(tài)倉化;通過庫數(shù)學(xué)箱變化汽尋找醉驗算掛點;2、驗瞎算點算法的菌特點計算陡結(jié)果騙比較半準(zhǔn)確麻;計算帥復(fù)雜坑,與嚷隨機(jī)獨變量君的分杰布有留關(guān);當(dāng)隨缺機(jī)變?nèi)繛槊烧龖B(tài)鑰分布篩,功史能函撫數(shù)是害線形成方程半時,稻計算結(jié)果顧和中巴心點脂法相周同。第九隸講:計算湊原則罰(22株/2牧8)五、渴近似倚概率獵法設(shè)理計表憑達(dá)式(1帳/6咳)1、一落般方陪法(1竹)結(jié)構(gòu)啊可靠紛性設(shè)教計需湊要解移決的靈問題摩:
理論歡模式榮問題摸:失均效標(biāo)賞準(zhǔn)、險概率根模式削和計糟算方招法等托。
社會膽認(rèn)同運問題仗:設(shè)聽計可嗓靠指缺標(biāo)的伴取值殖能否社被社王會接儉受。
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