第3章按近似概率理论的极限状态设计法学习教案

1、会计学1第第3章按近似概率理论的极限章按近似概率理论的极限(jxin)状态设状态设计法计法第一页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限(jxin)状态设计法结构设计中的不确定性结构设计中的不确定性 Undetermined Factors in Design影响结构影响结构(jigu)可靠度不确定性的因素可靠度不确定性的因素2)(81lqgM恒载恒载 g与构件尺寸、材料容重等有关与构件尺寸、材料容重等有关活载活载 q（楼面（楼面(lu min)活载、雪荷载）的活载、雪荷载）的数值是随时在变化的。数值是随时在变化的。计算跨度计算跨度 l 的不准确的不准确bfkAfkhAfMcsysyu120)

2、1 (材料强度材料强度 fy 和和 fc 的离散的离散截面尺寸截面尺寸h0和和 b 的施工误差的施工误差应力应力-应变关系参数应变关系参数 k1 和和 k2uMM 不一定安全（可靠）不一定安全（可靠）第1页/共37页第二页，共37页。3.1极限状态(zhungti)3.1.1 结构上的作用(action)和作用效应(effect of an action) 结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形(bin xng)或约束变形或约束变形(bin xng)的原因（地震、基础差异沉降、温度变化、混凝的原因（地

3、震、基础差异沉降、温度变化、混凝土收缩等）。土收缩等）。 （1）按随时间）按随时间(shjin)的变异可分为三类：的变异可分为三类：永久作用永久作用可变作用可变作用偶然作用偶然作用1. 1. 结构上的作用（荷载）可按下列性质分类：结构上的作用（荷载）可按下列性质分类：在设计基准期内其量值不随时间变在设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。略不计的作用。如结构自重、土压力、如结构自重、土压力、预应力、地基沉降、焊预应力、地基沉降、焊接等。接等。在设计基准期内其量值随时间变化在设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略，

4、且其变化与平均值相比不可忽略的作用。的作用。在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。量值很大且持续时间很短的作用。如楼面活荷载、吊车荷如楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、载、风荷载、雪荷载、温度变化等。温度变化等。如爆炸力、撞击力、罕如爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。遇的地震等。第3章 按近似概率理论的极限状态设计法3.1 极限状态第2页/共37页第三页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限(jxin)状态设计法 （2）按随空间位置的变异可分为）按随空间位置的变异可分为(fn wi)二类：二类：固定固定(gdng)作作用用自

5、由作用自由作用在结构上具有固定分布的作在结构上具有固定分布的作用。其特点是在结构上出现用。其特点是在结构上出现的空间位置固定不变，但其的空间位置固定不变，但其量值可能具有随机性。量值可能具有随机性。在结构上一定范围内可以任意分在结构上一定范围内可以任意分布的作用。布的作用。如房屋建筑楼面上位置固如房屋建筑楼面上位置固定的设备荷载、屋盖上的定的设备荷载、屋盖上的水箱等。水箱等。如楼面的人员荷载、吊如楼面的人员荷载、吊车荷载等。车荷载等。3.1 极限状态第3页/共37页第四页，共37页。静态静态(jngti)作作用用动态动态(dngti)作作用用 （3）按结构的反应特点可分为）按结构的反应特点可分

6、为(fn wi)二类：二类： 上述各种作用作用在结构或结构构件上，由此在结构内产生的内力和变形（如轴力、剪力、弯矩以及挠度、转角和裂缝等）称为上述各种作用作用在结构或结构构件上，由此在结构内产生的内力和变形（如轴力、剪力、弯矩以及挠度、转角和裂缝等）称为作用效应作用效应。使结构产生的加速度可以忽略不计的作使结构产生的加速度可以忽略不计的作用。用。使结构产生的加速度不可忽略不计的作使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。在结构分析时一般均应考虑其动力用。在结构分析时一般均应考虑其动力效应。效应。如结构自重、住宅或办公如结构自重、住宅或办公楼的楼面活荷载楼的楼面活荷载如吊车荷载、地震作用如吊车荷载、

7、地震作用、大型动力设备的作用、大型动力设备的作用、高耸结构上的风荷载、高耸结构上的风荷载等。等。第3章 按近似概率理论的极限状态设计法3.1 极限状态第4页/共37页第五页，共37页。2 2 荷载荷载(hzi)(hzi)标准值标准值 荷载标准值是建筑结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值。实荷载标准值是建筑结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值。实际荷载际荷载随机变量、随机过程随机变量、随机过程(guchng)。 应用数理统计的应用数理统计的 方法，确定的具有一定概率的最大荷载值称为荷载标准方法，确定的具有一定概率的最大荷载值称为荷载标准值。荷载标准值可由设计基准期最大荷载概率分布的某一分

8、位值确定，若值。荷载标准值可由设计基准期最大荷载概率分布的某一分位值确定，若为正态分布，则如图中的为正态分布，则如图中的 。kP荷载标准值的概率荷载标准值的概率(gil)含含义义 永久荷载标准值永久荷载标准值按结构设计按结构设计 规定的尺寸和材料容重平均值确定。规定的尺寸和材料容重平均值确定。 在结构设计中，各类可变荷载标准值及各种材料容重可由在结构设计中，各类可变荷载标准值及各种材料容重可由建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范查查取。取。 可变荷载标准值可变荷载标准值楼面活荷载标准值楼面活荷载标准值风荷载标准值风荷载标准值雪荷载标准值雪荷载标准值3.1 极限状态第5页/共37页第六页，共37页。

9、第3章 按近似概率理论的极限(jxin)状态设计法3.1 极限(jxin)状态3.1.2 3.1.2 结构结构(jigu)(jigu)的功能的功能 Functions of Structure Functions of Structure1 1 结构的安全等级结构的安全等级(safety class) 结构的安全等级结构的安全等级根据结构破坏可能产生的后果，即危及人的生命、造成根据结构破坏可能产生的后果，即危及人的生命、造成的经济损失、产生社会影响等的严重程度确定。的经济损失、产生社会影响等的严重程度确定。安全等级安全等级破坏后果破坏后果建筑物类型建筑物类型一级一级很严重很严重重要的房屋重要的

10、房屋二级二级严严 重重一般的房屋一般的房屋三级三级不严重不严重次要的房屋次要的房屋建筑结构的安全等级建筑结构的安全等级 建筑物中各类建筑物中各类结构构件的安全等级结构构件的安全等级宜与宜与整个结构的安全等级整个结构的安全等级相同相同，但，但允允许许对部分结构构件根据其重要程度和综合效益进行适当的对部分结构构件根据其重要程度和综合效益进行适当的调整。调整。 结构的安全等级结构的安全等级用结构重要性系数用结构重要性系数0体现。体现。第6页/共37页第七页，共37页。2 2 设计使用设计使用(shyng)(shyng)年限年限(design working life)(design working

11、life) 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即可按其预定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即可按其预定目的使用的时期目的使用的时期(shq)，即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。，即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。 设计设计(shj)使用年限的概念不同于实际寿命或耐久年限。建筑结构使用年限的概念不同于实际寿命或耐久年限。建筑结构可靠度设计可靠度设计(shj)统一标准规定了各类建筑结构的设计统一标准规定了各类建筑结构的设计(shj)使用年限。使用年限。类别类别设计使用年限（年）设计使用年限（年）示例示例15临时性结构临时性结构225易于替换的结构构

12、件易于替换的结构构件350普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑物纪念性建筑和特别重要的建筑物 设计使用年限分类设计使用年限分类第3章 按近似概率理论的极限状态设计法3.1 极限状态第7页/共37页第八页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限状态(zhungti)设计法3.1 结构(jigu)的功能3 3 建筑结构建筑结构(jigu)(jigu)的功能的功能 Functions of Structures Functions of Structures安全性安全性Safety （MMu）：结构在预定的使用期间内（）：结构在预定的使用期间内（一般为一般为50年年），

13、应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）等的作用。），应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）等的作用。在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。适用性适用性Serviceability （f f ）：结构在正常使用期间，具有

14、良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。）：结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。耐久性耐久性Durability （wmax wmax）：结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（）：结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低而导致结构在其预定使用期间内丧

15、失安全性和适用性，降低使用寿命。），结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。第8页/共37页第九页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限(jxin)状态设计法3.1.3 3.1.3 结构功能的极限结构功能的极限(jxin)(jxin)状态状态 Limit State Limit State 整个整个(zhngg)(zhngg)结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。 结

16、构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠可靠”的或的或“有效有效”的。反之，则结构为的。反之，则结构为“不可靠不可靠”或或“失效失效”。区分结构。区分结构“可靠可靠”与与“失效失效”的临界工作状态称为的临界工作状态称为“极限状态极限状态”。3.1 结构的功能第9页/共37页第十页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限(jxin)状态设计法承载力能力极限状态承载力能力极限状态Ultimate Limit State：超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求。超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求。结构或构件达到最大承载力

17、（包括疲劳）结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆(qngf)、滑移）、滑移）结构塑性变形过大而不适于继续使用结构塑性变形过大而不适于继续使用结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）3.1 结构(jigu)的功能第10页/共37页第十一页，共37页。第3章 按近似概率(gil)理论的极限状态设计法正常使用极限状态正常使用极限状态Serviceability

18、 Limit State：超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求(yoqi)。过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）；过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）；过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；过大的振动（不舒适）；过大的振动（不舒适）；其他正常使用要求其他正常使用要求(yoqi)。3.1 结构(jigu)的功能第11页/共37页第十二页，共37页。第3章 按近似概率理论(lln)的极限状态设计法3.1.4

19、 极限极限(jxin)状态方程状态方程S作用效应作用效应Action Effect，结构上的作用（使结构产生内力和变形的原因，如荷载、不均匀沉降、温度，结构上的作用（使结构产生内力和变形的原因，如荷载、不均匀沉降、温度(wnd)变形、收缩变形、地震等）引起的效应，如弯矩变形、收缩变形、地震等）引起的效应，如弯矩M、轴力、轴力N、剪力、剪力V、扭矩、扭矩T、挠度、挠度 f、裂缝宽度、裂缝宽度 w 等等 S = S(Q)281plM R结构抗力结构抗力 Resistant，结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力，结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力、受剪承载力Vu、容许挠度、容许挠度

20、f、容许裂缝宽度、容许裂缝宽度w。R = R(fc, fy, A, h0, As, )bfkAfkhAfMcsysyu120)1 (3.1 结构的功能第12页/共37页第十三页，共37页。12(,)nZg XXX12(,)0nZg XXX极限极限(jxin)状状态方程态方程 当当 时时，0Z 结构处于结构处于(chy)可可靠状态靠状态 当当 时时， 当当 时，时，结构处于失效结构处于失效(sh xio)状态状态结构处于结构处于极限极限状态状态功能函数功能函数0Z 0Z 3.1 结构的功能承载能力极限状态函数承载能力极限状态函数 ZR-S第3章 按近似概率理论的极限状态设计法第13页/共37页第

21、十四页，共37页。第3章 按近似概率(gil)理论的极限状态设计法3.2 按近似(jn s)概率的极限状态设计法 结构在规定的使用期限内（设计工作寿命结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成(wn chng)预定结构功能的能力，称为结构的可靠性预定结构功能的能力，称为结构的可靠性reliability 。 结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即结构在设计使用年限内，在正常条件下，完成结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即结构在设计使用年限内，在正常条件下，完成(wn

22、 chng)预定功能的概率预定功能的概率ps。 结构可靠性越高，建设造价投资越大。因此，如何在结构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方法要解决的问题。显然这种可靠与经济的均衡受到多方面的影响，如国家经济实力、设计工作寿命、维护和修复等。规范规定的设计方法，是这种均衡的最低限度，也是国家法律。设计人员可以根据具体工程的重要程度、使用环境和情况，以及业主的要求，提高设计水准，增加结构的可靠度。结构可靠性越高，建设造价投资越大。因此，如何在结构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方法要解决的问题。显然这种可靠与经济的均衡受到多方面的影响，如国家经济实力、设计工作寿命、维护和修复等。规范规定的设计方法，是这

23、种均衡的最低限度，也是国家法律。设计人员可以根据具体工程的重要程度、使用环境和情况，以及业主的要求，提高设计水准，增加结构的可靠度。 经济的概念不仅包括第一次建设费用，还应考虑维修，损失及修复的费用。经济的概念不仅包括第一次建设费用，还应考虑维修，损失及修复的费用。3.2按近似概率的极限状态设计法3.2.1 3.2.1 结构的结构的可靠度可靠度 degree of reliability第14页/共37页第十五页，共37页。第3章 按近似概率理论(lln)的极限状态设计法3.2 按近似(jn s)概率的极限状态设计法 3.2.2 3.2.2 可靠指标可靠指标(zhbio)(zhbio)与失效概

24、率与失效概率 由于作用效应由于作用效应 和结构抗力和结构抗力 都是随机变量或随机过程，因此要绝对地保都是随机变量或随机过程，因此要绝对地保证证 总是大于总是大于 是不可能的。是不可能的。RSSR 由图可见，在多数情况下，由图可见，在多数情况下， 大于大于 。但是，由于。但是，由于 和和 的离散性，在它的离散性，在它们概率密度曲线的重叠区（阴影段内）仍有可能出现们概率密度曲线的重叠区（阴影段内）仍有可能出现 小于小于 的情况，这种可能的情况，这种可能性的大小用概率来表示就是失效概率性的大小用概率来表示就是失效概率 。RRRSSSfp 和和 的概率密度曲线的概率密度曲线RS第15页/共37页第十六

25、页，共37页。 当结构当结构(jigu)功能函数中仅有两个独立的随机变量功能函数中仅有两个独立的随机变量 和和 ，且都服从正态分布时，功，且都服从正态分布时，功能函数能函数 的概率密度曲线如图所示。的概率密度曲线如图所示。ZRS 功能功能(gngnng)函数的概率密度函数的概率密度曲线曲线 结构结构(jigu)的失效概率可直接通过的失效概率可直接通过 的概率（图中阴影面积）来表达的概率（图中阴影面积）来表达，即，即0f(0)( )ZZpP Zf Z dZ0Z 第3章 按近似概率理论的极限状态设计法3.2 按近似概率的极限状态设计法第16页/共37页第十七页，共37页。 令令22RSZZRS则则

26、f()ZZp 由上式可见，由上式可见， 与与 具有数值上的对应关系，也具有与具有数值上的对应关系，也具有与 相对应的物相对应的物理意义理意义(yy)。 越大，越大， 就越小，即结构越可靠，故就越小，即结构越可靠，故 称为可靠指标。称为可靠指标。fp 当仅有作用效应和结构抗力两个当仅有作用效应和结构抗力两个(lin )基本变量且均按正态分布时，结构构件基本变量且均按正态分布时，结构构件的可靠指标可按上式计算。的可靠指标可按上式计算。fpfp第3章 按近似概率理论的极限状态(zhungti)设计法3.2 按近似概率的极限状态设计法第17页/共37页第十八页，共37页。 设计设计(shj)规范所规定

27、的、作为设计规范所规定的、作为设计(shj)结构或结构构件时所应达结构或结构构件时所应达到的可靠指标，称为设计到的可靠指标，称为设计(shj)可靠指标，它是根据设计可靠指标，它是根据设计(shj)所要求达到所要求达到的结构可靠度而取定的，所以又称为目标可靠指标的结构可靠度而取定的，所以又称为目标可靠指标。 目标可靠指标，理论上应根据各种结构构件的重要性、破坏性质（延目标可靠指标，理论上应根据各种结构构件的重要性、破坏性质（延性、脆性）及失效后果，用优化方法分析确定。限于目前统计资料不够完备性、脆性）及失效后果，用优化方法分析确定。限于目前统计资料不够完备，并考虑到标准规范的现实继承性，一般采用

28、，并考虑到标准规范的现实继承性，一般采用“校准法校准法”确定。所谓确定。所谓“校准法校准法”，就是通过，就是通过(tnggu)对原有规范可靠度的反演计算和综合分析，确定以后对原有规范可靠度的反演计算和综合分析，确定以后设计时所采用的结构构件的可靠指标。设计时所采用的结构构件的可靠指标。破坏类型破坏类型安安 全全 等等 级级一一 级级二二 级级三三 级级延性破坏延性破坏3.73.22.7脆性破坏脆性破坏4.23.73.2结构构件承载能力极限状态的设计可靠结构构件承载能力极限状态的设计可靠(kko)指指标标第3章 按近似概率理论的极限状态设计法3.2 按近似概率的极限状态设计法第18页/共37页第

29、十九页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限(jxin)状态设计法3.3 实用(shyng)设计表达式 建筑结构可靠度设计统一标准提出便于实际使用的设计表达式，把荷载、材料、截面尺寸、计算方法等视为随机变量，应用数理统计的方法进行分析，采用了以荷载和材料强度的标准值分别与荷载分项系数和材料分项系数相联系的荷载设计值、材料强度设计值来表达的方式。这样，既考虑了结构设计的传统方式，又避免建筑结构可靠度设计统一标准提出便于实际使用的设计表达式，把荷载、材料、截面尺寸、计算方法等视为随机变量，应用数理统计的方法进行分析，采用了以荷载和材料强度的标准值分别与荷载分项系数和材料分项系数相联系的荷载设计值

30、、材料强度设计值来表达的方式。这样，既考虑了结构设计的传统方式，又避免(bmin)设计时直接进行概率方面的计算。分项系数按照目标可靠指标设计时直接进行概率方面的计算。分项系数按照目标可靠指标值（或确定的结构失效概率值（或确定的结构失效概率pf值），并考虑工程经验优先确定后，将其隐含在设计表达式中。所以，分项系数已起着考虑目标可靠指标的等价作用。值），并考虑工程经验优先确定后，将其隐含在设计表达式中。所以，分项系数已起着考虑目标可靠指标的等价作用。3.3 实用设计表达式3.3.1 3.3.1 分项系数分项系数ksRkSR第19页/共37页第二十页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限(jxin

31、)状态设计法3.3 实用(shyng)设计表达式 在概率极限状态分析中只用到统计平均值和均方差，并在概率极限状态分析中只用到统计平均值和均方差，并非非 实际概率分布。实际概率分布。 在分离导出分项系数时作了一些假定在分离导出分项系数时作了一些假定(jidng)。 运算中采用了一些近似的处理方法运算中采用了一些近似的处理方法 所以，只能称为近似概率设计方法。所以，只能称为近似概率设计方法。ksRkSR第20页/共37页第二十一页，共37页。作用作用(zuyng)效应标准值效应标准值Sk作用作用(zuyng)效应效应S的不确定性就主要取决于结构上作用的不确定性就主要取决于结构上作用(zuyng)Q

32、的不确定性的不确定性QCS11QCGCSQG永久荷载永久荷载(hzi)G可变荷载可变荷载(hzi)Q偶然荷载偶然荷载(hzi)（作（作用）用）不同的荷载，其变异情况不同。根据统计分析可以确定一个具有一定保证率（不同的荷载，其变异情况不同。根据统计分析可以确定一个具有一定保证率（如如95%）的上限荷载分位值，该特征值称为荷载标准值（符号）的上限荷载分位值，该特征值称为荷载标准值（符号Gk，Qik）。）。按荷载标准值确定的荷载效应，称为荷载效应标准值按荷载标准值确定的荷载效应，称为荷载效应标准值Sk有多个可变荷载同时作用的情况，考虑到它们同时达到标准值的可能性较有多个可变荷载同时作用的情况，考虑到

33、它们同时达到标准值的可能性较小，考虑荷载组合系数小，考虑荷载组合系数y y，niikQiQikQkGkQCQCGCS211y3.3.2 3.3.2 承载能力极限状态设计表达式承载能力极限状态设计表达式第3章 按近似概率理论的极限状态设计法3.3 实用设计表达式第21页/共37页第二十二页，共37页。结构结构(jigu)抗力标准值抗力标准值Rk)(0，hbAffRRsskckkfck、fsk分别分别(fnbi)为混凝土和钢筋的强度标准值，截面尺寸为混凝土和钢筋的强度标准值，截面尺寸b、h0和配筋和配筋As取设计值。取设计值。Rk的具体表达形式是本课程的主要内容。的具体表达形式是本课程的主要内容。

34、3.3 实用(shyng)设计表达式第22页/共37页第二十三页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限(jxin)状态设计法RSffPP kSSS作用效应作用效应(xioyng)设计值，设计值，gS作用效应作用效应(xioyng)分项系数分项系数RkRR结构抗力设计结构抗力设计(shj)值，值，gR结构抗力分项系数结构抗力分项系数niikQiQiQikQQkGGkSQCQCGCSS2111y)(0，hbAffRRRssskcckRk3.3 实用设计表达式第23页/共37页第二十四页，共37页。第3章 按近似(jn s)概率理论的极限状态设计法规范规范(gufn)设计表达式设计表达式0 0 结

35、构结构(jiu)(jiu)重要性系数重要性系数3.3 实用设计表达式RS0 由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合)()(2110，kcskccksskniQikQiQikQQkGGaffRaffRsSSy 由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合)()(10，kcskccksskniQikQiQikGGaffRaffRsSy两组基本组合：)()(9 . 010，kcskccksskniQikQikGGaffRaffRsS第24页/共37页第二十五页，共37页。 可变荷载可变荷载(hzi)的频的频遇值：遇值： 可变荷载可变荷载(hzi)的准永的准永久值：久值：在设计基准期内，

36、其超越的总时间为规定的较小比率或超越频在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率率(pnl)为规定频率为规定频率(pnl)的荷载值。可由可变荷载的频遇值的荷载值。可由可变荷载的频遇值系数乘以可变荷载标准值求得。系数乘以可变荷载标准值求得。在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。可由可变荷载的准永久值系数乘以可变荷载的荷载值。可由可变荷载的准永久值系数乘以可变荷载标准值求得。标准值求得。可变荷载的一个样本可变荷载的一个样本第3章 按近似概率理论的极限状态设计法3.3 实用设计表达式3.3.3 3.3.3 正常使用极限

37、状态设计表达式正常使用极限状态设计表达式第25页/共37页第二十六页，共37页。 按荷载效应的标准组合、频遇组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响按荷载效应的标准组合、频遇组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响，采用下列极限，采用下列极限(jxin)状态设计表达式：状态设计表达式：SCS正常使用正常使用(shyng)极限状态的荷载效极限状态的荷载效应组合值。应组合值。C 结构构件达到正常使用要求所规定的变形结构构件达到正常使用要求所规定的变形(bin xng)、裂缝宽度、应力等的限、裂缝宽度、应力等的限值；值； 标准组合标准组合： 频遇组合频遇组合： 准永久组合准永久组合：kGkQ

38、1kciQik2niSSSSyfGkf1Q1kqiQik2niSSSSyyqGkqiQik1niSSSy第3章 按近似概率理论的极限状态设计法3.3 实用设计表达式第26页/共37页第二十七页，共37页。3.3.4 3.3.4 按极限状态按极限状态(zhungti)(zhungti)设计时材料强度和荷载的取值设计时材料强度和荷载的取值第3章 按近似概率理论的极限(jxin)状态设计法3.3 实用(shyng)设计表达式1.钢筋抗拉强度标准值钢筋抗拉强度标准值 国家冶金工业局废品限值，为国家冶金工业局废品限值，为平均值减去二倍标准差，保证率平均值减去二倍标准差，保证率97.73，大于，大于建筑结

39、构可靠度设建筑结构可靠度设计统一标准计统一标准规定的保证率规定的保证率95的要的要求。求。混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范采用采用冶金局的废品限值作为钢筋强度的冶金局的废品限值作为钢筋强度的标准值。标准值。第27页/共37页第二十八页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限状态(zhungti)设计法3.3 实用(shyng)设计表达式2.混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度(kn y qin d)标准值标准值 建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准规定标准试块尺寸规定标准试块尺寸150mm 150mm 150mm、保证率、保证率95的抗压强度值，为的抗压强度值，为平均值

40、减去平均值减去1.645倍标准差倍标准差。第28页/共37页第二十九页，共37页。第3章 按近似概率(gil)理论的极限状态设计法3.3 实用(shyng)设计表达式3.分项系数分项系数(xsh)和设计值和设计值 按照目标可靠指标经可靠度分析，按照目标可靠指标经可靠度分析，混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定热规定热轧钢筋（包括轧钢筋（包括HPB235, HRB335, HRB400和和RRB400级钢筋）的材料强级钢筋）的材料强度分项系数度分项系数s1.1，预应力钢筋（包括消除应力钢丝，刻痕钢丝，钢，预应力钢筋（包括消除应力钢丝，刻痕钢丝，钢铰线和热处理钢筋）的材料强度分项系数铰线和热处

41、理钢筋）的材料强度分项系数s1.2，混凝土的材料强度分，混凝土的材料强度分项系数项系数c1.4。（1）材料强度的分项系数）材料强度的分项系数材料强度设计值材料强度设计值cckcffsykyff第29页/共37页第三十页，共37页。第3章 按近似概率(gil)理论的极限状态设计法3.3 实用(shyng)设计表达式第30页/共37页第三十一页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限状态(zhungti)设计法3.3 实用(shyng)设计表达式 荷载荷载(hzi)的分项系数按照目标可靠指标经可靠度分析得到。永久的分项系数按照目标可靠指标经可靠度分析得到。永久荷载荷载(hzi)的分项系数，根据其效

42、应对结构不利和有利分别取的分项系数，根据其效应对结构不利和有利分别取1.2（或（或1.35）和）和1.0，可变荷载，可变荷载(hzi)的分项系数一般取的分项系数一般取1.4。（2）荷载的分项系数）荷载的分项系数第31页/共37页第三十二页，共37页。第3章 按近似(jn s)概率理论的极限状态设计法3.4 结构设计方法(fngf)3.4 3.4 结构设计方法结构设计方法(fngf)(fngf) 由于结构工程中的不确定性，为取得安全可靠与经济合理的均衡，在设计中需要考虑这些不确定性的影响。结构设计方法就是处理这种安全可靠与经济合理的矛盾。由于结构工程中的不确定性，为取得安全可靠与经济合理的均衡，

43、在设计中需要考虑这些不确定性的影响。结构设计方法就是处理这种安全可靠与经济合理的矛盾。容许应力设计法容许应力设计法kf钢筋混凝土结构的受力性能不是弹性的；钢筋混凝土结构的受力性能不是弹性的；结构中一点达到容许应力，结构即认为失效；结构中一点达到容许应力，结构即认为失效；没有考虑结构功能的多样性要求；没有考虑结构功能的多样性要求；安全系数是凭经验确定的，缺乏科学依据。安全系数是凭经验确定的，缺乏科学依据。第32页/共37页第三十三页，共37页。第3章 按近似概率理论的极限状态(zhungti)设计法3.4 结构设计方法(fngf)破损破损(p sn)阶段设计法阶段设计法KMMu 整个截面达到极限承载力才认为失效，考虑了材料整个截面达到极限承载力才认为失效，考虑了材料塑性和强度的充分发挥，极限荷载可以直接由试验验塑性和强度的充分发挥，极限荷载可以直接由试验验证，构件的总安全度较为明确。证，构件的总安全度较为明确。 但但安全系数安全系数K仍然仍然凭经验确定，凭经验确定， 没有考虑结构功能的多样性要求的问题。没有考虑结构功能的多样性要求的问题。第33页/共37页第三十四页，共37页。第3章 按近似(j