結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理原版(編輯修改稿)
2025-02-02 18:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 f0 .8 8 0 .3 9 5 1 1 .6 4 5ff a?? ? ?? 承 載能力與正常使用極限狀態(tài) ? 結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算 ? 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 提要 ? 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 定義；兩類極限狀態(tài)（安全性，適用性和耐久性） ? 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況 結(jié)構(gòu)物在建造和使用過(guò)程中 所承受的作用、所處環(huán)境條件、經(jīng)歷時(shí)間長(zhǎng)短等都是不同的 ，設(shè)計(jì)時(shí)所采用的結(jié)構(gòu)體系、 可靠度水準(zhǔn) 、設(shè)計(jì)方法等也應(yīng)有所區(qū)別。 ? 結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程 作用效應(yīng) S與結(jié)構(gòu)抗力 R的關(guān)系式； S = R ? 結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算 失效概率；可靠指標(biāo) ? 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的一般方法（ 少數(shù)重要結(jié)構(gòu)采用 ） 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) ? 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) ? 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò) 某一特定狀態(tài) 就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的 某一功能要求 ， 此特定狀態(tài)稱為 該功能的 極限狀態(tài) 。 ? 極限狀態(tài)實(shí)質(zhì)上是 區(qū)分結(jié)構(gòu)可靠與失效的界限 。 ? 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分類 ? 承載能力極限狀態(tài) 安全性 極限狀態(tài) 。 主要是破壞 （ 強(qiáng)度 ） 極限狀態(tài) ? 正常使用極限狀態(tài) 適用性和耐久性 極限狀態(tài) 。 主要是變形和裂縫寬度極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) ? 承載能力極限狀態(tài)（ 安全性 ） ★ 3點(diǎn) ： 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到 最大承載能力（強(qiáng)度破壞） ； 達(dá)到 不適于繼續(xù)承載的變形（失穩(wěn)、滑移、傾覆等）；或因 結(jié)構(gòu)局部破壞而引發(fā)的連續(xù)倒塌。 ★ 標(biāo)志和限值 ? 結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn) 強(qiáng)度破壞 （最主要的承載能力問(wèn)題） ? 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件作為 剛體失去平衡 （如傾覆等） ? 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?機(jī)動(dòng)體系 ? 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件 喪失穩(wěn)定 （如壓屈等） ? 地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等） 對(duì)于任何承載的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，都需要按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ? 正常使用極限狀態(tài)（ 適用性和耐久性 ） ★ 兩點(diǎn) ： 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到 適用性 和 耐久性 極限狀態(tài) ★ 標(biāo)志和限值 ? 結(jié)構(gòu)變形或振幅達(dá)到某一限值； ? 不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，混凝土應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度； ? 允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，裂縫寬度超過(guò)某一限值； ? 其他特定狀態(tài)，如相對(duì)沉降量過(guò)大等 。 注意： ? 兩類極限狀態(tài)中， 承載能力極限狀態(tài)最重要 ，對(duì)所有結(jié)構(gòu)均應(yīng)考慮 ? 兩類極限狀態(tài)中， 均有變形限值 ，但量值不同，應(yīng)注意區(qū)分。 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況 ? 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況 ? 持久設(shè)計(jì)狀況： 在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中一定出現(xiàn) ， 其持續(xù)期很長(zhǎng)的狀況 。 房屋結(jié)構(gòu)承受家具和正常人員荷載的狀況 ? 短暫設(shè)計(jì)狀況： 出現(xiàn)概率較大 ， 而與設(shè)計(jì)使用年限相比 ， 持續(xù)時(shí)間很短的狀況 。 結(jié)構(gòu)施工和維修時(shí)承受堆料和施工荷載的狀況 ? 偶然設(shè)計(jì)狀況： 在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中出現(xiàn)概率很小 ， 且持續(xù)期很短的狀況 。結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi) 、 爆炸 、 撞擊 、 罕遇地震等作用的狀況 ?地震設(shè)計(jì)狀況 ： 結(jié)構(gòu)遭受地震時(shí)的情況 。 ? 以上 4種狀況均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì) ? 對(duì) 偶然設(shè)計(jì)狀況 ， 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(shí)間內(nèi) 不發(fā)生連續(xù)倒塌 的可靠度；可 不 進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)； ? 對(duì) 持久設(shè)計(jì)狀況 ， 尚應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)； ? 對(duì) 短暫設(shè)計(jì)狀況和 地震設(shè)計(jì)狀況 ， 可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì) 。 結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程 ? 結(jié)構(gòu)的 “ 工作狀態(tài) ” 結(jié)構(gòu)在使用期間的工作情況稱為 “ 工作狀態(tài) ” ， 可用功能函數(shù)描述 。 ?結(jié)構(gòu)的功能函數(shù) Z的一般表達(dá)式 ? Z = g ( X1, X2 , … , Xn ) 隨機(jī)性基本變量 ? 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程的 一般表達(dá)式 ? Z = g ( X1, X2 , … , Xn ) = 0 ? 只包含兩個(gè)變量的功能函數(shù) ? Z = g ( R, S )=R – S ? 只包含兩個(gè)變量 的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程 ? Z = g ( R, S )=R – S = 0 結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程 ? 用功能函數(shù) Z判別結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài) 當(dāng) Z0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于 可靠狀態(tài) ； 當(dāng) Z0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于 失效狀態(tài) ； 當(dāng) Z=0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于 極限狀態(tài) 。 ? 結(jié)構(gòu)的失效概率 結(jié)構(gòu)功能函數(shù) Z= RS0的概率 稱為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的失效概率 。 功能函數(shù) Z=RS服從正態(tài)分布， ， 。結(jié)構(gòu)的失效概率可直接通過(guò) Z 0 的概率來(lái)表達(dá)： fpz R S? ? ???22z R S? ? ??+ 結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算 ? 結(jié)構(gòu)的失效概率 pf 0 隨機(jī)變量 R, S 概率密度 p ? S ? R ? R － ? s pf = P( Z=RS 0) 結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算 ? 結(jié)構(gòu)的失效概率 pf ( R,S 均服從正態(tài)分布 ) b?Z 0 隨機(jī)變量 Z 概率密度 p ? Z pf = P( Z 0) 22Z R S? ? ??+? Z =? R － ? S ? ? ? ?200 110 e xp 22 ZfZZZp P Z f Z dZ dZ?????? ?????? ???? ? ? ? ? ????????22RSZZ RS???b? ?????+ 結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算 ? 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo) b ? 失效概率計(jì)算復(fù)雜 ， 故引入 可靠指標(biāo) b 來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的可靠性 。 ? ? ? ?200 110 e xp 22 ZfZZZp P Z f Z dZ dZ?????? ?????? ???? ? ? ? ?????????21 e x p22ZZZZftp P dt t?????? ????? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?????? ? ? ??? ?ZfZp ? b???? ? ? ? ? ?????? ?,ZZN ??? ?0,1NZZZt ?
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