混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法(編輯修改稿)
2025-02-02 17:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的，缺乏科學(xué)依據(jù)。 一、 設(shè)計方法的演變 14 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 ◆ 破損階段設(shè)計法 KMM u? 整個截面達到極限承載力才認為失效，考慮了材料塑性和強度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接由試驗驗證，構(gòu)件的總安全度較為明確。 ◎ 但 安全系數(shù) K仍然 憑經(jīng)驗確定， ◎ 沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求的問題。 15 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 ◆ 極限狀態(tài)設(shè)計法 除要求對承載力極限狀態(tài)進行設(shè)計外，還包括的撓度和裂縫寬度（適用性）的極限狀態(tài)的設(shè)計。 對于承載力極限狀態(tài)，針對荷載、材料的不同變異性，不再采用單一的安全系數(shù)，而采用的多系數(shù)表達， )()( 0 ??? ，，， hbAkfkfMqkM ssskcckuikqi ◎ 材料強度 fck 和 fsk 是根據(jù)統(tǒng)計后按一定保證率取其下限分位值，反映的材料強度的變異性。 ◎ 荷載值 qik 也盡可能根據(jù)各種荷載的統(tǒng)計資料，按一定保證率取其上限分位值。 ◎ 荷載系數(shù) kqi ， 材料強度系數(shù) kc 和 ks 仍按經(jīng)驗確定，但對于不同荷載的變異大小，可取不同的荷載系數(shù)。 16 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 二、以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法（現(xiàn)行規(guī)范） Pf = P (S R) 由于實際結(jié)構(gòu)中的不確定性，因此無論如何設(shè)計結(jié)構(gòu)，都會有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。 為了科學(xué)定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。 失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。因此，可以用失效概率來定量表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小。 結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量 稱為 結(jié)構(gòu)可靠度 reliability degree。 當(dāng)失效概率 Pf小于某個值時，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小而不再擔(dān)心，即可認為結(jié)構(gòu)設(shè)計是可靠的。該失效概率限值稱為 容許失效概率 [Pf]。 17 f (Z)b?zmzPfZ = R S第二章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 Z = R S Pf =P (S R) =P(Z 0) ZZfP ?mb ??b? 值 2. 7 3. 2 3. 7 4. 2失效概率 P f 3. 5 10 3 6. 9 10 4 1. 1 10 4 1. 3 10 5b?— 可靠指標(biāo) reliability index 18 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 由結(jié)構(gòu)功能函數(shù) Z = R S Z為結(jié)構(gòu)抗力與作用效應(yīng)之差，若假定 R與 S為正態(tài)分布的隨機變量，則 Z值也必然是一個正態(tài)分布的隨機變量。 當(dāng) Z＞ 0，意味著結(jié)構(gòu)抗力大于作用效應(yīng)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)； 當(dāng) Z = 0，意味著結(jié)構(gòu)抗力等于作用效應(yīng)，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)； 當(dāng) Z＜ 0，意味著結(jié)構(gòu)抗力小于作用效應(yīng)，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。 可靠狀態(tài)和失效狀態(tài)的大小用概率表示，前者稱為可靠概率 ps，后者稱為失效概率 pf。 圖中，縱坐標(biāo)右邊概率分布曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積即為可靠概率，縱坐標(biāo)左邊概率分布曲線與橫坐標(biāo)所包圍的陰影面積即為失效概率。其數(shù)值由概率分布曲線 f(Z)積分求得，即 可靠概率 失效概率 可靠概率與失效概率之和為 Ps + Pf = 100% ? ???? os dZZfZPp )()0(? ????? of dZZfZPp )()0(19 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 由于 β 值大， Pf就小，所以 β 和失效概率 Pf一樣，可作為衡量結(jié)構(gòu)可靠度的一個指標(biāo)，稱 β 為結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo) 。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不能對所有構(gòu)件的可靠指標(biāo)都定得很高，這是不經(jīng)濟的。要使所設(shè)計的構(gòu)件既安全、可靠又經(jīng)濟合理，應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能發(fā)生的失效概率要低于一個容許的水平，即要求： Pf≤ 〔 Pf〕 β ≥ 〔 β 〕 式中 〔 β 〕 為容許可靠指標(biāo)，也稱為目標(biāo)可靠指標(biāo)。 失效概率與可靠指標(biāo)的關(guān)系 ?????? ????ZZZZf ZPP?m?m ? ????? ZZ X dXe?m?][21 2 2 )(1)(1 b??m? ????zz由上式可見，失效概率 Pf為可靠指標(biāo) β的函數(shù)。根據(jù)標(biāo)準正態(tài)分布的函數(shù)表，按照上式即可求得 可靠指標(biāo) β與失效概率 Pf的對應(yīng)關(guān)系 (下表 )。 β Pf 103 103 103 103 103 10
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