2第二章结构设计方法概率极限状态设计法.ppt

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1、6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,1,2 结构设计方法概率极限状态设计法,第一类问题，混凝土结构设计时，应当遵循的基本计算原则第二类问题，混凝土结构设计时的具体计算方法和构造措施,2.1结构设计要求与极限状态,2.1.1 结构上的作用、作用效应和结构抗力,1、作用,使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。,直接作用：直接施加在结构上的荷载。间接作用：引起结构外加变形和约束变形的其他作用,锨否擎边俱秽乔形婿怯瞳创魔径妮强冬哪陌饲徊气磐菏拐弘殊哼键拘侩典2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,2

2、,荷载分类,永久荷载：在结构设计使用期间，其值不随时间而变化。或其变化与平均值相比，可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。可变荷载：在结构设计基准期内，其值随时间而变化。其变化与平均值相比，不可忽略的荷载。偶然荷载：在结构设计基准期内，不一定出现。但是，一旦出现，其值很大且持续时间很短的瞬时荷载。,蝶盘尤洲拱赫票摔绪做娟仕绎吃邪蔽别现侦彭勤葡零喘痪颂胁搅花圈饺薛2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,3,建筑结构荷载规范（GBJ5009-2001）规定：,永久荷载标推值：可以根据结构的设计尺寸和

3、材料的重力密度确定。可变荷载标推值：是一个随机变量，原则上可用它的统计分布来描述，由设计使用年限内最大荷载概率分布的某个分位值确定。建筑结构荷载规范采用的是经验值。,2、荷载的标准值,荷载标准值是荷载的基本代表值。实际作用在结构上的荷载的大小，具有不确定性，应当按随机变量，采用数理统计的方法加以处理。这样确定的、具有一定概率的最大荷载值，称为荷载标推值。,甸你楷尝坎剧副隘贴合轮损盟候肺掳涡距非伪贯弛胸惮菜狡堵侵赤给叶絮2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,4,3、作用效应,由施加在结构构件上的作用（如，荷

4、载、地震、温度、不均匀沉降等因素），在结构内所产生的内力和变形（如轴力、弯矩、剪力、扭矩、挠度、转角和裂缝等），统称为作用效应。用S 表示。当作用为直接作用（即荷载）时，其效应也可称为荷载效应。作用与作用效应之间，或荷载与荷载效应之间，通常存在某种关系。荷载 Q 与荷载效应 S 之间，一般可近似按线性关系考虑，即常数 C 为荷载效应系数。,荷载 Q与荷载效应 S，通常都是不确定的随机变量。,坛奏锌志法弘莽蚌疆湘掸灼躁切割件也咱惹肩茫俯踌尝式茹哩诬钢校吞绰2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,5,4、结构（

5、或结构构件）抗力,整个结构或结构构件承受内力和变形的能力（如构件的承载能力、刚度等），用 R 表示。结构（构件）抗力是材料性能（强度、变形模量等物理力学性能）、几何参数以及计算模式的函数。考虑到材料的变异性、结构或构件几何特征的不确定性、计算模式的不确定性，所以，由这些因素综合而成的结构（构件）抗力也是一个随机变量。,魏战镀击绚韩阴将讨姻冠脐梁昆然阿震筋雨腋搬移演谓光桨瘸诞坍阴追颊2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,6,2.1.2 结构的功能要求,1、结构的功能要求,结构的可靠性,安全性。结构应能承受正

6、常施工、正常使用时可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件发生时和发生后、仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。适用性。结构在正常使用荷载作用下，具有良好的工作性能，如，不发生影响正常使用的过大变形和振幅，或引起使用者不安的裂缝宽度。耐久性。结构在正常使用和正常维护条件下，在规定的使用期限内，应有足够的耐久性，如不发生由于保护层碳化或裂缝宽度开展过大导致钢筋的锈蚀，不发生混凝土严重风化、腐蚀、老化而影响结构的使用有命。,结构在规定的时间内（如设计基准期为50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和正常维修）完成预定功能的能力。,结构基本功

7、能,狈发菩棍藤栽桶蛛矛絮振厘滩村喳虹揪矩妈玩虑痢回涝法礼虑缺烟荒啃扮2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,7,2、结构的安全等级,建筑物的重要程度和安全等级，是根据其用途决定的。,桨飞下藉咖劣榔镰现棚魄机坛牺铝晋棱爽傈晤瓦媚支紊鞍穷职拂叶唾橇氦2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,8,3、结构的使用年限,计算结构可靠性所依据的年限，称为结构的设计使用年限。,结构的设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修

8、，即可按其预定目的使用的时期。各类工程结构的设计使用年限是不应统一的，可按建筑结构可靠度设计统标准确定。一般建筑结构的设计使用年限可为50年。注意，结构的设计使用年限虽与其使用寿命有联系，但不等同。超过设计使用年限的结构并不是不能使用，而是指它的可靠性降低了。,涛典炭添袖歹睁棕懒谆我追蔫罕汞古渴饰榨提陵胺布柞躬犯军怀皿耕苍沁2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,9,2.1.3 结构功能的极限状态,结构在使用期间的工作情况，称为结构的“工作状态”。结构能够满足功能要求而良好地工作，称为结构“可靠”或“有效”

9、。反之则称结构“不可靠”或“失效”。区分结构工作状态的可靠与失效的标志是“极限状态”。整个结构物或结构物的一部分构件，超过某一特定状态（如，达到极限承载能力，失稳、变形、裂缝宽度超过规定的限值等），就不能满足设计规定的上述功能要求之一时，此特定状态称为该功能的极限状态。,结构的极限状态分成二类：,承载能力极限状态正常使用极限状态,勉孟盒四杉尹溺反辖窄铸叭端爪焰弱妨瘟衔绥漓权淳随恕疯仁诵栓诫嫩鹏2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,10,承载能力极限状态,对应于结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载

10、的变形。当出现下列状态之一时，就认为超过了承载能力极限状态。、整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡，如，烟囱在风力作用下发生整体倾覆；挡土墙在土压力作用下发生整体滑移；、结构构件或其联接部件，因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），如，轴心受压柱中，混凝土达到其抗压强度；阳台雨罩等悬挑构件，因钢筋锚固长度不足被拔出；构件因过度的塑性变形而不适于继续承载，如少筋梁；、结构转变为机动体系，如简支梁扳，由于截面达到抗弯强度，使结构成为机动体系（三个铰结点位于一条直线上）而丧失承载能力；、结构或构件丧失稳定，如细长柱达到临界荷载时发生失稳破坏。,竖习纂澜炔贪均火胃绢岂荤晒输吊轨轰腊叛婉润渡鸵垫闲备广届

11、耍腻丰垛2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,11,正常使用极限状态,对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值，具体指的是：、结构的变形或振幅达到按正常使用及外观要求所规定的限值；、对于不允许出现裂缝的结构，其混凝土拉应力达到了规定的限值，如，贮液池因池壁出现裂缝而丧失使用功能；以高强碳素钢丝配筋的预应力混凝土构件因裂缝出现将加速钢筋的锈蚀，影响构件寿命；、对于允许出现裂缝的构件，其裂缝宽度达到了保证结构耐久性要求的允许限值。通常，设计过程中，按承载能力极限状态来设计结构构件，再按正常使用极限状

12、态来校核构件。,睁虞怒几难羔笋爆戴哲引普抠醚注索烫庙上皋逢湾密搭啄裙陀邀纠锅呻何2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,12,2.1.4 结构功能函数及极限状态方程,结构构件的工作状态，可以用作用效应 S 和结构抗力 R 的关系式来描述，这种表达式称为结构的功能函数，以 Z 表示这个函数。当结构处于极限状态时，结构的功能函数 Z 的表达式，称为极限状态方程。极限状态方程的一般形式,也可以表示为,当极限状态方程的结果取不同数值时，可以用来表示结构的三种工作状：当 时，结构处于可靠状态；当 时，结构处于失效状态

13、；当 时，结构处于极限状态，此时，称为“极限状态方程”，它是结构失效的标准。,呀椎敬蜜袒俩癸茶眠馁廊繁裳陆夯捌殴硬鼠玛札扑存鸵何咙晦采挫邱尾旧2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,13,截面抗弯强度的极限状态方程为,或,其中，为由荷载 所产生的最大弯矩，即，荷载效应S；,取决于截面尺寸，纵筋面积和材料强度的截面极限弯矩，即，结构抗力 R,掌妙铬骄仪豌寝适逼靖霞芒丰壬忙荷疗唱帅沪英领遵谬幸回澜娃油梢货央2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章

14、 概率极限状态设计法,14,变形（挠度）极限状态方程,其中，为截面抗弯刚度,，为荷载作用下梁的跨中最大挠度，即，荷载效应S,，为挠度允许值，即，结构抗力R,毒罕圃忘唇鹃裔被奋甥线爱适付灵稀份蛇删栏辖矛整洗撩捷后跋极默窖爬2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,15,结构设计中经常考虑的不仅是结构的承载能力，多数场合还需要考虑结构对变形或开裂等的抵抗能力，也就是说，要考虑结构的适用性和耐久性的要求。由此，上述极限状态方程可推广为,其中，是函数记号，在这里称为功能函数。它由所研究的结构功能而定，可以是承载能力，

15、也可以是变形或裂缝宽度等。为影响该结构功能的各种荷载效应以及材料强度、构件几何尺寸等。结构功能则为上述各变量的函数。,海泣拄篡告松忆蝉哮辫绚大匪拆毁卞痊法惰泼宽卧踪破外愁第嵌葬闲迅节2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,16,2.2概率极限状态设计方法,2.2.1 结构的可靠性与可靠度,概率极限状态设计法，又称近似概率法。近似概率法的基本概念，是从概率的观点来研究结构的可靠性。,把结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能可能性的大小，用概率来表示，并定义这个概率为结构的可靠度。因此，结构可靠度是结

16、构可靠性的概率度量。,铁焰琵停具浚蛔栽舆醋拇渠批段爪怒炉眩蓄溢芝挛乖挚隙劝佃诚撅纷蟹苯2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,17,2.2.2 随机变量的统计特征值,1、随机事件与随机变量,对于具有多种可能发生的结果，而究竟发生那一种结果又不能肯定的现象，称为随机现象。表示随机现象各种结果的变量称随机变量。,2、随机变量统计参数,平均值：,标准差（或称均方差）：,变异系数：,锤骗腕挺下韧为牺梆替聊奏怖庶苫斟爱君钻泅弥倦帝秃泊屈沤益吼财搁列2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限

17、状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,18,3、正态分布概率密度函数曲线,正态分布概率密度函数曲线有下列特点：,平均值越大，则曲线离纵轴越远；标准差（或称均方差）越大，则数据越分散，曲线扁而平；标准差（或称均方差）越小，则数据越集中，曲线高而窄。,吏纶完妆弘后按剖瞧匀帖封慧童伪虽凋竟董偶钙替猖庭卉许摇纤碎将拆俩2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,19,概率密度函数曲线与横坐标之间所包围的面积为100%。如果要求区间 内事件发生的概率，可由 和 两条直线 以及概率密度函数曲线和横坐标所

18、包围的面积来确定，即,按标准差 的倍数分段，各分段范围所包围的面积，如图所示。,秤铜呀惶亿妇核苫余蝇倔噎馋婆腥姑众裳嘿更纠指衔贩触姑纸痰粟谗王适2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,20,发生在 或 范围内的概率为50%；发生在 或 范围内的概率为15.87%；发生在 或 范围内的概率为2.28%；发生在 或 范围内的概率为0.13%；发生在 或 范围内的概率为84.13%；发生在 或 范围内的概率为97.72%；发生在 或 范围内的概率为97.85%；,攫睫协被迈韦召截汤鸿夫肋由演偶顾搜愈翟笼苞驭裴花何

19、钙肾剐拎文慌捅2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,21,4、特征值,通常，我们要求发生事件的概率，不大于或不小于某一数值，这个数值就称为特征值。如把允许超过特征值的概率（超越概率）确定为某一数值，那么特征值就可用数理统计方法计算出来，具体公式为,其中，为特征值；为与特征值取值保证率相应的系数。,示厩膛帘踊透至荡电喀仇验耗奶夕僳稿赖襟倔保牧丁农庞褂扳踌秘道育筐2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,22,用概率表示某种

20、现象发生的可能性非常小时，通常用5%表示，这时的特征值取值保证率系数为，事件发生在区间,用概率表示某种现象发生的可能性非常大时，通常用95%表示，这时的特征值取值保证率系数为，事件发生在区间,结构设计中，要保证材料强度大于材料强度标准值的概率为95%,材料强度标准值,荷载标准值,要保证荷载低于荷载标准值的概率为95%。,表明材料强度超过该值的概率为95%，低于该值的概率仅为5%。,表明可能发生的荷载低于该值的概率为95%，超过该值的概率仅为5%。,乾狈征庸肯哀轿裙讶愿挟刃少玩蹋爪蛇亭纸帝庶缎剩漫罪奶箔笔糜橇樊怕2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6

21、/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,23,5、随机变量运算法则,若、均为正态分布随机变量，其平均值分别为、，标准差分别为、，则,亦为正态分布随机变量，其平均值和标准差分别为,柠玲椭加航秋撰眼靛物庞跋山湃天列岭颁顷呵屈疯挪僚厅杆裤腰著鄙棒刑2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,24,2.2.3 失效概率、可靠指标,结构可靠度是结构可靠性的概率度量。,假设：若某构件的荷载效应为S，结构抗力为R，S和R均为随机变量，且服从正态分布，其平均值分别为、，标准差分别为、。,结构能够完成预定功能（）的概率即为“

22、可靠概率”，用 表示。不能完成预定功能（）的概率即为“失效概率”，用 表示。显然，,药来船奥铝赫椒炙野替屈村证芜皖库靛铀细回振驻梁射仲球定音粥恭韭奢2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,25,因为代表施加在结构上的荷载效应，可以表示成作用于构件各个截面上的内力，而代表结构内部所具有的结构抗力，也可以表示成相应的截面内力，所以荷载效应S和结构抗力R之间的统计关系，可以表示成列于同一坐标的二条概率分布曲线，如图所示。假定R和S是相互独立的，由图可知，在大部分情况下，结构抗力都大于荷载效应，即，结构是可靠的。但

23、是，荷载效应也有可能超过结构抗力，即，这种情况出现的概率虽然很小，但仍然是存在的。图中阴影部分的面积就反映了结构失效概率的大小，面积愈小则失效概率愈低。,终磊狙授迎湘专会坤谁挂脓摇毛按肛咐臭遥舅整驻滑郁空世氏可绷土痹揉2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,26,因为，所以，也是正态分布随机变量，其平均值和标准差分别为,于是，可以得到 的概率密度函数图形,猿霓啄信史坊盼湘醋褪鹏斟蛰乙虎滥窘旦确誉突嗜猾釉啤顾驯担弘塘偶崔2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/

24、2023,第二章 概率极限状态设计法,27,由图中可以看出，部分的面积，就是结构的“失效概率”。显然，结构的失效概率，与功能函数 的平均值 至原点的距离有关。令,由图可见，与 之间存在着相应的关系，值越小，则 越大，反之，值越大，则 越小。因此，与 一样，也可以作为衡量结构可靠性的一个指标，故称 为结构的“可靠指标”。即,可靠指标 与结构失效概率 之间，有一定的对应关系，,许崭踞刁随斯感令尉趾消撇东许脑滤盯俏奋肤勇惟皿需爵堑斤荫虹掣揖疆2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,28,2.2.4 目标可靠指标与

25、安全等级,在计算可靠指标 值时，考虑了各种荷载效应组合情况以及常见的永久荷载与可变荷载的比值。因为永久荷载与可变荷载的变异性不同，故在二者的效应比值不同时，结构的可靠度也不同。经选择若干有代表性的构件进行计算分析，得出钢筋混凝土结构延性破坏构件（如，轴心受拉与受弯构件）的平均可靠指标，脆性破坏（如，轴心受压与偏心受压构件）的平均可靠指标。在上述校核结果的基础上，建筑结构设计统一标推规定，对于一般工业与民用建筑，给定的作为设计依据的可靠指标，称为目标可靠指标，当结构构件属延性破坏时，取；属脆性破坏时，取。当有充分根据时，目标可靠指标可作不超过 幅度的调整。,桓炒扎涩揣咳诽袒鸡萝侄蠢垫故霹罢佰卸县

26、仪禾春潦孰表侦毅伐电舶坛潜2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,29,根据建筑结构的重要性不同，即一旦结构发生破坏对人民生命财产的危害程度以及对社会影响的不同，建筑结构设计统一标推将建筑结构划分为三个安全等级，其相应的承载能力极限状态的目标可靠指标 见下表。,诧雷释勉弗肯碉逾成垮暗探凌长裴衰喻纲报底蕉软解约衣臣叙讹但鄂舅费2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,30,2.3概率极限状态设计方法的实用表达式,建筑结构设计

27、统一标推采用了以荷载和材料强度的标准值以及相应的“分项系数”来表示的方式，称为实用设计表达式。其中，分项系数是按照目标可靠指标 并考虑了工程经验确定的，因而计算所得结果能满足可靠度的要求。,2.3.1 分项系数,分项系数有三类：,抗力分项系数 结构重要性分项系数,荷载分项系数,永久荷载分项系数 可变荷载分项系数,纠却燃省活篱若皱鸯侗绕海闻馒苑阁博漫充手栓坐疗阜瞪仓弧扎匙路墟偿2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,31,结构重要性分项系数,根据结构的安全等级，采用结构重要性分项系数。,纫桃笼涩蒂醚篮锹抖舷奋

28、钎断孕菏晰苞诀酸席哮拎钠旗转沧肿引者均箔裔2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,32,2.3.2 承载能力极限状态设计表达式,1、最简单的承载能力极限状态设计表达式,令：为荷载效应标准值，为结构抗力标准值。,于是，荷载效应设计值为（相当于把荷载效应增大某一个倍数），结构抗力设计值为（相当于把结构抗力缩小某一个倍数）。,引入结构重要性分项系数，得,岩乃赃饰淋谈拂砰摘寞颈叭衬注今侈茬瑶营永霖毒于稀底做茹歼弄居蔬底2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023

29、,第二章 概率极限状态设计法,33,2、承载能力极限状态设计表达式的一般形式,荷载特点：除了永久荷载（恒荷载）以外，还有可变荷载，而且可能不止一个。同为可变荷载，发生的时间可能不同，对结构的影响也不一样。为此，需要引入荷载组合系数，这是对两个或两个以上可变荷载进行组合时，考虑其同时出现的可能性较小，而对其标准值所做的一种折减。考虑上述各因素后，可得承载能力极限状态设计表达式的一般形式为,结构重要性系数；,分别为永久荷载、影响最大的可变荷载及其它第 i 个可变荷载的分项系数；,分别为永久荷载、影响最大的可变荷载及其它第 i 个可变荷载的标准值；,钮肥秤羽覆完搬磐渠隅椰泵帘玛吐书磷晤亮再睡紊仔绅契

30、粥掀躺绊蚌倡答2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,34,分别为相应于，的荷载效应系数，即由荷载求出荷载效应（如荷载引起的弯矩、剪力、轴力和变形等）须乘的系数，它与结构形式，荷载种类及分布规律，支承条件有关；,可变荷载组合值系数。,结构构件抗力及抗力函数设计值；,分别为混凝土和钢筋的强度设计值，；,分别为混凝土和钢筋的强度标准值；,分别为混凝土和钢筋的材料分项系数；,几何尺寸的标准值。,不等式的左侧，为荷载效应设计值，右侧为结构抗力设计值。,柠剿糟狈不层沮旷袍割俐驻依掩舰闹宾寓凡震毅刃舰才莲咎蛹烈准亲尤豫

31、2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,35,钢筋混凝土构件承载能力极限状态设计方法的具体计算步骤：把材料强度的标准值，除以相应的材料分项系数后，求得材料强度的设计值，再将材料强度设计值，代入抗力函数，求出截面的承载能力R。设计内力S则是根据荷载的标准值乘以荷载分项系数后，得出荷载的组合值，将荷载组合值，代入内力计算公式，求出截面的设计内力。必须确保R大于截面的设计内力S。,涡侍堂塘四肘客甜菏范骚舒屡斌橇稚姓物劫帅浚窝肩笛如际灌泪养捉斤土2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限

32、状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,36,2.3.3 正常使用极限状态设计表达式,建筑结构设计统一标推规定，按正常使用极限状态设计时，可取荷载标准值，不需再乘荷载分项系数，也不考虑结构重要性分项系数。,按正常使用极限状态设计时，荷载有三种数值，荷载标准值（永久荷载、可变荷载）可变荷载组合值可变荷载准永久值三者均为荷载的代表值，其中，标准值称为基本代表值，其他代表值可由基本代表值乘以相应的系数而得。,烙宇腆倪维掩化冷挂吼毖翻掸扒让驼簧酬揖襄很爽央苦幕岔契祸剧宿药才2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率

33、极限状态设计法,37,荷载标准值,荷载标准值（永久荷载、可变荷载），是结构在使用期间、在正常情况下，可能遇到的、具有一定保证率的偏大荷载值。,可变荷载组合值,当结构上作用几个可变荷载时，各可变荷载最大值，在同一时刻出现的概率很小，若设计中仍采用各荷载效应设计值叠加，则可能造成结构可靠度不一致，因而必须对可变荷载标准值，再乘以调整系数。荷载组合值系数，就是这种调整系数。称为可变荷载组合值。,可变荷载准永久值,可变荷载的最大值并非长期作用在结构上，对于可变荷载长期作用部分，可按可变荷载在设计基准期内作用时间的长短，对其标准值进行折减确定。建筑结构设计统一标推采用准永久值系数（）来考虑这种折减。在设

34、计基准期内，荷载的准永久值系数，根据荷载达到或超过该值的总持续时间与设计基准期总持续时间的比值而确定。荷载的准永久值系数乘以可变荷载标准值，称为可变荷载的准永久值。,亢津草吟陀乔效宦世永击酌挡莲僧爷羌妥乱闰怜长剪郴驴仔峰赐基万告回2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,38,研究正常使用极限状态的设计表达式时，根据实际设计工作中的需要，常常需要区分荷载短期作用和荷载长期作用，以便进行构件的变形大小和裂缝宽度的计算。为此，建筑结构设计统一标推规定，应根据不同的设计目的，分别考虑荷载短期效应组合和长期效应组合。

35、当荷载按短期效应组合时，荷载效应的计算表达式为,当荷载按长期效应组合时，荷载效应的计算表达式为,其中，永久荷载和影响最大的可变荷载，采用标准值，其他可变荷载均采用组合值。,其中，永久荷载采用标准值，可变荷载均采用准永久值。,可变荷载的荷载组合值系数以及准永久值系数，可在建筑结构荷载规范中查到。,耸岩戒赢蹋援漾撤串示犊竹泛灰湘梳蚁掘舱宙溜斜宣煽倚围颤谅曼涧缆君2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,39,2.3.4 按概率极限状态设计方法设计时，材料强度和荷载的取值,1、钢筋抗拉强度标准值与混凝土立方体抗压强

36、度、轴心抗拉强度标准值。,2、钢筋和混凝土强度的分项系数与强度设计值,前面已经介绍。,钢筋强度分项系数：混凝土强度分项系数：,钢筋和混凝土强度分项系数与强度标准值的乘积，即为钢筋和混凝土强度设计值。,镜涣堑吩拂铱碾狈牲驶重若病卡刽绩妙匈思梯嫉爷椽厌诈潦栓瓣扰嘿歇季2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,40,3、荷载的标准值和分项系数,（1）、荷载标准值，是结构在使用期间、在正常情况下，可能遇到的、具有一定保证率的偏大荷载值。（2）、荷载分项系数值，是根据下述原则经优选确定的。即，在各项荷载标准值已经给定的

37、条件下，对各类结构构件在各种常遇的荷载效应比值和荷载效应组合下，用不同的分项系数值，按荷载效应的计算表达式，设计各种构件并计算其所具有的可靠指标，然后从中选取一组分项系数，使按此设计所得的各种结构构件所具有的可靠指标，与规定的目标可靠指标之间，在总体上差异最小。,入燕浊屏海昼烫消躲淡麦科孝凹艾卸灾啪喊诵农愤春箔冉莲直义渴尹凉浆2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,41,荷载分项系数应按下列规定采用：,、永久荷载分项系数,当永久荷载效应对结构不利（使结构内力增大）时，对由可变荷载效应控制的组合，应取；对由永

38、久荷载效应控制的组合，应取,当永久荷载效应对结构有利（使结构内力减小）时，一般情况下，应取；对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取,、可变荷载分项系数,一般情况下，应取；对工业建筑的楼面结构，当荷载标准值大于 时，从经济效果考虑，应取,告旬蕴烃拜敲隋挥镇虽算哄添灶讳埠围履流府仁尘窍策犊爸勤列芦联鹏私2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,6/8/2023,第二章 概率极限状态设计法,42,4、荷载设计值,荷载分项系数与荷载标准值的乘积，称为荷载设计值。如，永久荷载设计值，可变荷载设计值。,5、可变荷载组合值与荷载组合值系数,荷载规范规定：当计算荷载效应组合值时，除了风荷载取 外，大部分可变荷载取，个别可变荷载取（如，对于书库、储藏室的楼面活荷载，）。对于一般排架、框架结构,当结构上作用几个可变荷载时，各可变荷载最大值，在同一时刻出现的概率很小，若设计中仍采用各荷载效应设计值叠加，则可能造成结构可靠度不一致，因而必须对可变荷载标准值，再乘以调整系数。荷载组合值系数，就是这种调整系数。称为可变荷载组合值。,瓶荣祸矗捎捶鳃档胃庶诵睡声钥矛卿碗透铀扛羹栅贸有侄郊稿颧伤掷诅乓2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法2第二章 结构设计方法概率极限状态设计法,