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按近似概率理论的极限状态设计法
我国《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068--2001)规定,设计基准期统一取50年。
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、 众值、中值或某个分位值)称为荷载的标准值。
荷载的标准值是荷载的基本代表值,其大小由《建筑 结构荷载规范》(GB5009-2001)规定。
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
永久荷载:在结构设计使用期间,大小基本不随时 间变化,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。例如结构的 自重、土压力、预应力等。又称为恒荷载、恒载。
可变荷载:在结构使用期间,大小随时间变化,其 变化与平均值相比不可忽略的荷载。例如楼面活荷 载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。可变荷载又称 为活荷载、活载。
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念
结构的功能
可靠
安全性 受弯承载力 M < Mu
适用性 挠度变形 f < [f]
极限状态
M = Mu f = [f]
失效
M > Mu f > [f]
耐久性 裂缝宽度
wmax< [wmax]
wmax= [wmax] wmax> [wmax]
偶然荷载:在结构使用期间不一定出现,一旦出现, 其值很大且持续时间很短的荷载。例如爆炸力、撞 击力等。
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
2、荷载标准值
作用在结构上的荷载的大小具有不确定性,是一随机 变量,应采用数理统计的方法进行处理。
为确定可变作用及于时间有关的材料性能等取值而选 用的时间参数称为设计基准期(design reference period)
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
三、结构功能的极限状态
整个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,这个状态称为该功 能的极限状态。
◆ 结构能够满足功能要求而良好地工作,则称结 构是“可靠”的或“有效”的。反之,则结构为 “不可靠”或“失效”。
◆ 区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称 为“极限状态”
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
◆ 耐久性 Durability ◎ 如(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(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失安全性和适 用性,降低使用寿命。
结构的设计使用年限应按《建筑结构可靠度设计统 一标准》采用,一般为50年。
超过设计设用年限的结构并不是不能使用,而是它 的可靠度降低了。
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
设计使用年限分类 类别 设计使用年限(年)
示例
1
5
临时性结构
2
25
易于替换的结构构 件
3
50
普通房屋和构筑物
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
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 ◆ 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、 滑移)
§3.1 极限状态
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
◆适用性Serviceability ◎ 如(f ≤[ f ]) ◎ 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。
§3.1 极限状态
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
建筑结构的安全等级 安全等级 破坏后果 建筑物类别
一级 很严重
重要的建筑物
二级 严重
一般的建筑物
三级 不严重
次要的建筑物
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
2、结构的设计使用年限
计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用 年限(Design working life)。它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。
永久荷载的标准值根据设计尺寸和重力密度确定;
可变荷载的标准值根据设计使用年限内最大荷载概率 分布的某一分位值确定;
钢筋混凝土24~~25KN/m3, 水泥砂浆20KN/m3,住宅楼 面可变荷载2KN/m2
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
二、结构的功能要求
1、结构的安全等级
我国根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否, 分为三个安全等级。 构件的安全等级一般同结构,一般建筑结构的安全 等级为二级
4
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纪念性建筑和特别 重要的建筑结构
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
3、建筑结构的功能
◆安全性Safety ◎ 如(M≤Mu) ◎ 结构在预定的使用期间内(一般为50年),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。
第三章 按近似概率理论的 极限状态设计法
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
§3.1 极限状态
一、结构上的作用
使结构产生内力或变形的原因称为作用。作用分为直 接作用和间接作用两种。
直接作用一般直接以力的形式表现出来,又称荷载。 间接作用一般不直接以力的形式表现出来, 例如收缩、 温差、沉降差、地震等 间接作用不仅与外界因素有关,还与结构本身的特性 有关,例如地震作用。
§3.1 极限状态
第三章 按近似概率理论的极限状态设计法
结构上的作用使结构产生的内力(弯矩、剪力、轴力、 扭矩等)、变形、裂缝等统称为作用效应。由荷载产 生的作用效应称为荷载效应。 作用效应是作用的函数。
1、荷载的分类
按荷载作用时间,可以把荷载分为永久荷载、可变 荷载、偶然荷载三类
§3.1 极限状态