工程結(jié)構(gòu)可靠度分析

1、工程結(jié)構(gòu)可靠性分析，內(nèi)容摘要第一節(jié)結(jié)構(gòu)的可靠性基本概念1，結(jié)構(gòu)的功能要求2，極限狀態(tài)方程式3，結(jié)構(gòu)的可靠性4，結(jié)構(gòu)的可靠性指標(biāo)第二節(jié)結(jié)構(gòu)的可靠性分析的實(shí)用方法1，中心點(diǎn)法2，管理點(diǎn)法第三節(jié)結(jié)構(gòu)體系的可靠性1，基本概念2，結(jié)構(gòu)體系的可靠性的上下界，第一節(jié)結(jié)構(gòu)的可靠性基本概念一， 結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)應(yīng)在規(guī)定的設(shè)計(jì)耐用年數(shù)內(nèi)滿(mǎn)足以下功能要求： 1、能承受正常施工時(shí)和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種作用的2、正常使用時(shí)具有良好的工作性能的3、在正常維護(hù)下具有充分耐久性的4、設(shè)計(jì)規(guī)定偶然發(fā)生時(shí)和發(fā)生后能維持必要的整體穩(wěn)定性1項(xiàng)， 4項(xiàng)結(jié)構(gòu)安全性要求2項(xiàng)結(jié)構(gòu)耐久性要求結(jié)構(gòu)，在規(guī)定的時(shí)間(設(shè)計(jì)耐用年數(shù))內(nèi)，在規(guī)定的

2、條件下(正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用)完成預(yù)定功能的能力結(jié)構(gòu)的可靠性、結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性(連接)在內(nèi)的設(shè)計(jì)耐用年數(shù)(design working life ) -設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)部件不進(jìn)行修理就能以此為目的使用的時(shí)期，即住宅結(jié)構(gòu)在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維護(hù)中應(yīng)達(dá)到的耐用年數(shù)，意味著如果不達(dá)到該耐用年數(shù)，在設(shè)計(jì)、施工、使用和維護(hù)的一部分中發(fā)生了異常情況，應(yīng)該調(diào)查(返回)。 GB500682001規(guī)定，選定的時(shí)間參數(shù)規(guī)范采用的用于確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壽命的分類(lèi)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)期間-與可變作用和時(shí)間相關(guān)的材料性能等的值的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)期間，50年的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)期間和建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命不等于足夠的耐

3、久性。 意味著在結(jié)構(gòu)規(guī)定的工作環(huán)境下，在預(yù)定期間內(nèi)材料性能的惡化不會(huì)引起結(jié)構(gòu)無(wú)法接受的失效概率。 從工程的概念來(lái)說(shuō)，充分的耐久性是指從在正常的維護(hù)條件下能夠正常使用結(jié)構(gòu)到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限為止。 整體穩(wěn)定性是指在偶發(fā)事件發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生局部損傷，不發(fā)生連續(xù)倒塌，二、極限狀態(tài)、極限狀態(tài)方程式“極限狀態(tài)”定義結(jié)構(gòu)整體或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)(達(dá)到極限承載力)。 壓曲變形、龜裂寬度超過(guò)規(guī)定的限制等)無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的功能要求，該特定的狀態(tài)被稱(chēng)為該功能的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生故障的極限狀態(tài)極限狀態(tài)， 能力極限狀態(tài)分類(lèi)正常使用的極限狀態(tài)的裝載能力極限狀態(tài)-結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)部件達(dá)到最大

4、裝載力，或不適合繼續(xù)裝載的變形裝載能力極限狀態(tài)標(biāo)志(1)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡(2)結(jié)構(gòu)部件或連接超過(guò)材料強(qiáng)度被破壞(包括疲勞破壞) 由于過(guò)度變形，(3)適合持續(xù)搭載結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)(4)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)部件失去穩(wěn)定性(5)地基失去承載力，結(jié)構(gòu)或部件的安全性受到損害，正常使用極限狀態(tài)-結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)部件達(dá)到正常使用或具有耐久性的規(guī)定極限值的正常使用極限狀態(tài)標(biāo)志(1) 影響正常使用或外觀的變形(2)影響正常使用或耐久性的局部破壞(包括裂縫) (3)影響正常使用的振動(dòng)(4)影響正常使用的其他特定狀態(tài)(例如滲漏、腐蝕、凍害等)保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的適用性，耐久性、結(jié)構(gòu)三種設(shè)計(jì)狀態(tài)(取決于結(jié)構(gòu)的施工和使用中的環(huán)

5、境條件和影響) 12、短情況結(jié)構(gòu)施工和使用中出現(xiàn)的概率高，與設(shè)計(jì)耐用年限相比持續(xù)時(shí)間短的情況。 施工和維護(hù)等。 3、偶然情況結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中出現(xiàn)概率小且持續(xù)時(shí)間短的情況，如火災(zāi)、爆炸、沖擊等。 建筑結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計(jì)情況分別為承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)1，對(duì)三種情況為承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)2，對(duì)持久情況還正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)3，對(duì)較短的情況，應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)方程式基本變量：的作用效果s， 結(jié)構(gòu)電阻R -隨機(jī)變量結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)Z=g(R，S)=R-S極限狀態(tài)方程式Z=g(R，S)=R-S=0，s，r，Z=R-S=0， Z0置信區(qū)Z0具有相當(dāng)?shù)母怕?，或者Z0以相當(dāng)?shù)母怕式Y(jié)構(gòu)完成了規(guī)定功能

6、的概率P f=P (Z0 ) -無(wú)法以可靠的概率結(jié)構(gòu)完成規(guī)定功能的概率P f=P (Z0 ) -故障概率pP f=1pf=1-ps是使用故障概率pf測(cè)定結(jié)構(gòu)的可靠性的四， 結(jié)構(gòu)上可靠的指標(biāo)是RN(R，r )，S N(S，s )，且r、s相互獨(dú)立， Z=R-S N(z，z )，z=r-s， 用2z=2r2s的結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)測(cè)量結(jié)構(gòu)可靠度pspf=1=z/zpfspff=1- ()，結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)，第二節(jié)結(jié)構(gòu)可靠度分析的實(shí)用方法，中心點(diǎn)法僅適用于基本變量為正態(tài)分布，功能函數(shù)為線性的情況，而中心點(diǎn)法的中心點(diǎn)法在結(jié)構(gòu)可靠度研究的初期提出其基本思想是首先用隨機(jī)變量的平均值(中心點(diǎn))對(duì)非線性功能函數(shù)進(jìn)行泰

7、勒級(jí)數(shù)展開(kāi)并留在一次項(xiàng)中，然后近似計(jì)算功能函數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。 可靠指標(biāo)直接用功能函數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差表示。 可以考慮管理點(diǎn)法(JCSS提案) 非正規(guī)基本變量、非線性極限狀態(tài)方程式，一次二次矩法：使用隨機(jī)變量的平均值(一次原點(diǎn)矩)和標(biāo)準(zhǔn)偏差(二次中心矩)的數(shù)學(xué)模型來(lái)分析結(jié)構(gòu)的可靠性。 第二節(jié)結(jié)構(gòu)可靠度分析的實(shí)用方法是，基于概率論的中心極限定理，將n，z正態(tài)分布=z/zpf=1- ()，=z/zpf=1- ()，z在各變量的平均點(diǎn)展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)，取線性項(xiàng)，中心點(diǎn)法的最大特征是計(jì)算簡(jiǎn)便，不需要進(jìn)行多個(gè)數(shù)值計(jì)算， 不考慮明顯的缺陷：隨機(jī)變量的分布概況，只直接取隨機(jī)變量的一次矩和二次矩用隨機(jī)變量的平均值展開(kāi)非線性功能函數(shù)不合理，因?yàn)殡S機(jī)變量的平均值不在極限狀態(tài)曲面上， 展開(kāi)后的線性極限狀態(tài)平面有可能大大偏離原來(lái)的極限狀態(tài)曲面對(duì)于具有相同力學(xué)意義但數(shù)學(xué)式不同的極限狀態(tài)方