工程結(jié)構(gòu)可靠度分析課件

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1、工程結(jié)構(gòu)可靠度分析內(nèi)容提要第一節(jié)結(jié)構(gòu)可靠度基本概念一、結(jié)構(gòu)的功能要求二、極限狀態(tài)、極限狀態(tài)方程三、結(jié)構(gòu)的可靠度四、結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)第二節(jié)結(jié)構(gòu)可靠度分析的實(shí)用方法一、中心點(diǎn)法二、驗(yàn)算點(diǎn)法第三節(jié)結(jié)構(gòu)體系的可靠度一、基本概念二、結(jié)構(gòu)體系可靠度的上下界第一節(jié)結(jié)構(gòu)可靠度基本概念一、結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)滿足下列功能要求：1、在正常施工和正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種作用2、在正常使用時(shí)具有良好的工作性能3、在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性4、在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必要的整體穩(wěn)定性?1項(xiàng)、4項(xiàng)?結(jié)構(gòu)安全性的要求?2項(xiàng)?結(jié)構(gòu)適用性的要求?3項(xiàng)?結(jié)構(gòu)

2、耐久性的要求結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間（設(shè)計(jì)使用年限）內(nèi)，在規(guī)定的條件下（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，包括結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性(聯(lián)接)?設(shè)計(jì)使用年限(designworkinglife)-設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)期目的使用的時(shí)期-即房屋結(jié)構(gòu)在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維護(hù)下所應(yīng)達(dá)到的使用年限，如達(dá)不到這個(gè)年限則意味著在設(shè)計(jì)、施工、使用與維修的某一環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了非正常情況，應(yīng)查找原因類別設(shè)計(jì)使用年限（年）示例15臨時(shí)性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)(返

3、回)?GB50068—2001規(guī)定：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限分類?設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期(designreferenceperiod)--為確定可變作用及時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)?規(guī)范所采用的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年?設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期不等同于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限?足夠的耐久性--指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境中，在預(yù)定時(shí)期內(nèi)，其材料性能的惡化不致導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可接受的失效概率。從工程概念上講，足夠的耐久性就是指在正常維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限。?整體穩(wěn)定性--指在偶然事件發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，建筑結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌(返回)二、極限狀態(tài)、極限狀態(tài)方程?“極限狀

4、態(tài)(limitstate)”定義整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)(達(dá)到極限承載力；失穩(wěn)；變形、裂縫寬度超過某一規(guī)定限制等)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)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)?結(jié)構(gòu)失效的臨界狀態(tài)?“極限狀態(tài)”分類?承載能力極限狀態(tài)?正常使用極限狀態(tài)?承載能力極限狀態(tài)--結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適于繼續(xù)承載的變形?承載能力極限狀態(tài)標(biāo)志（1）整個(gè)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)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)度而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度變形而不適于繼續(xù)承載（3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動機(jī)構(gòu)（4）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定性(5)地基喪失承載

5、力而破壞?保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的安全性?正常使用極限狀態(tài)-結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定限值?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（4）影響正常使用的其它特定狀態(tài)（例：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)的三種設(shè)計(jì)狀態(tài)（根據(jù)結(jié)構(gòu)在施工和使用中的環(huán)境條件和影響）1、持久狀況—在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長(一般與設(shè)計(jì)使用年限為同一數(shù)量級)的狀況。2、短暫狀況—在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，而與設(shè)計(jì)使用年限相比，持續(xù)期很短的狀況。如施工和維修等。

6、3、偶然狀況—在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況，如火災(zāi)、爆炸、撞擊等。?建筑結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計(jì)狀況應(yīng)分別進(jìn)行承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)1、對三種狀況，均應(yīng)進(jìn)行承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)2、對持久狀況，尚應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)3、對短暫狀況，可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)?極限狀態(tài)方程基本變量:作用效應(yīng)S、結(jié)構(gòu)抗力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Z=g(R,S)=R-S=0SRZ=R-S=0Z>0可靠區(qū)Z<0失效區(qū)0三、結(jié)構(gòu)的可靠度?定義--結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的概率?結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量?結(jié)構(gòu)可靠度是以正常設(shè)計(jì)、

7、正常施工、正常使用為條件的，不考慮人為過失的影響。人為過失應(yīng)通過其他措施予以避免。?結(jié)構(gòu)可靠度的度量?結(jié)構(gòu)可靠度滿足：Z>0具有相當(dāng)大的概率或Z<0具有相當(dāng)小的概率?結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率Ps=P(Z?0)--可靠概率?結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率Pf=P(Z<0)--失效概率Ps+Pf=1→Pf=1-Ps?采用失效概率Pf來度量結(jié)構(gòu)的可靠度四、結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)??若R~N(?R,?R)，S~N(?S,?S)，且R、S相互獨(dú)立?Z=R-S~N(?z,?z)，?z=?R-?S，?2z=?2R+?2S?可用結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)?來度量結(jié)構(gòu)的可靠性↓Ps+P