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建筑结构第2章建筑结构设计的基本原则PPT课件


第五节 极限状态设计表达式
• 结构的可靠性:结构在规定的时间内和 规定的条件下完成预定功能的能力;
• 结构的可靠度:结构在规定的时间内和
• 规定的条件下完成预定功能的概率;
• 规定的时间:设计基准期;
• 规定的条件:正常设计、正常施工和正常使用。
极限状态方程 (1)极限状态函数:Z=R-S
上式中,R表示结构构件抗力,它与材料的力学指标及材料用量有 关;S表示作用(荷载)效应及其组合,它与作用的性质有关; (2)极限状态函数中各量的数学意义:
极限状态计算,必要时进行正常使用极限状态验算。
第三节 结构的可靠度 和极限状态方程
• 一.结构上的作用
1.作用的定义:使结构或构件产生效应(内力、应力、

位移等)的因素。
2.作用的分类(1)直接作用(如荷载);

(2)间接作用(如温差、不均匀沉降)。
第三节 结构的可靠度 和极限状态方程
• 3.荷载的分类 • (1)永久荷载:在设计基准期内大小、方向、作用点
R和S均可视为随机变量,Z为复合随机变量,它们之间的运算规则 应按概率理论进行。
第三节 结构的可靠度和极限状态
• 极限状态函数的物理意义:

Z=R-S>0,结构处于可靠状态;

Z=R-S=0,结构处于极限状态;

Z=R-S<0,结构处于失效状态;
第二节 结构的可靠度和极限状态 方程
• 三、设计基准期和设计使用年限
第五节 极限状态设计表达式
• 一.承载能力极限状态设计表达式

oS R
(2-5)
• 上式的物理意义为:荷载效应设计值不超过抗 力的设计值;
n

(2-6) SG C G G KQ 1C Q 1 Q 1K C Q QiQiCiiK
i2
RR(
fsk
s
,
fck
c
,k
)
• 上式中各符号的意义见P.17-18
第二章建筑结构设计的基本原则
• 第一节 建筑结构设计理论发展简史 • 建筑结构的作用: • 要能过承受自然空间和建筑空间在使用
过程中的各种作用
建筑结构设计理论的历史沿革: 1。允许应力法,定值的安全系数 2。按破损阶段设计法,前苏联 3。半经验半概率极限状态设计法,TJI0-74规范 4。近似概率极限状态设计法
第四节 可靠指标和目标可靠指标
• 二、目标可靠指标与安全等级
• 1.结构的安全等级
• (1)确定原则:根据破坏后果的严重性;
• (2)等级标准:表2-3。
• 2。目标可靠指标
• 选择结构的最有失效概率或作为设计依据的可靠指标
.关目标可靠指标 a.目标可靠指标:结构设计必须达到的指标; b.目标可靠指标的确定:校准法; c.目标可靠指标与安全等级的关系: d.延性破坏:破坏前有预兆; e.脆性破坏:破坏前无预兆。
• 一、可靠指标 • (1)求解上述概率存在的困难 • A.概率密度函数很难确定或不可积分; • B.上述积分运算较繁琐,不便于工程设计。 • (2)关于可靠指标 • A.物理意义:简化积分运算; • B.计算公式:式(2-3); • C.几何意义:图2-2; • D.可靠指标与失效概率的数量关系:表2-2;
要求。
• 3.引入分项系数的原因:利用积分求解失效概率困难、计算可靠指标麻烦且不便 工程师设计。
第五节 极限状态设计表达式
• 三.正常使用极限状态设计表达式 • 1.表达式:类似承载力极限状态表达式,但是将分项系数全取为1.0,例
如式2-10; • 2.理由:正常使用极限状态仅用于验算,所以可降低可靠度; • 四.按极限状态设计时材料强度和荷载的取值 • 1.材料强度标准值等于其均值减去1.645倍标准差; • 由概率论知,保证率为95%; • 2.荷载标准值等于其均值加上1.645倍标准差; • 由概率论知,保证率为95%;
第二节 结构的功能和极限状态
• 3.极限状态的分类 • (1)承载力极限状态:结构或构件丧失承载能力或不能继续
承载的状态;其主要表 现为材料破坏、丧失稳定或结构机动。 • (2)正常使用极限状态:结构或构件达到正常使用时的规定
限值的状态;其主要表 现为过大变形、裂缝过宽或较大振动; • (3)两种极限状态之间的关系:结构或构件必须进行承载力
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
第二节 结构的功能和极限状态
• 一、结构的功能
(1)安全性:在使用年限期间能承受各种作用;
(2)适用性:在使用年限期间能良好工作;
(3)耐久性:在使用年限期间保持安全和适用。
二、结构的极限状态 1.极限状态的一般定义:结构或构件不能满足某一 功能要求的特定状态; 2.极限状态的物理意义:未达到极限状态则处于有 效状态;超过极限状态则处于失效状态。
第五节 极限状态设计表达式
• 二.关于承载能力极限状态设计表达式的可靠性
• 1.可靠性的评价包含在三类分项系数之中,即

结构构件重要 G性, Qi系数

o
• 荷载分项系数 G , Qi ;
• 材料分项系数 s , c ;
• 2.分项系数的确定原则:由实用设计表达式求得的可靠指标满足目标可靠指标的
及形式不随时间变化,或者其变化可忽略不计,通常 称为恒载; • (2)可变荷载:在设计基准期内大小、方向、作用点 及形式等任意因素随时间变化,通常称为活载; • (3)偶然荷载:在设计基准期内一般不出现,一旦出 现,其值很大且持续时间很短。
第三节 结构的可靠度和极限状态
• 二、结构的可靠性和可靠度
第三节结构的可靠度和极限状态 方程
• .可靠指标和失效概率
• (1)失效概率的求解

根据极限状态函数,由概率论可知如下关系成立:

(a) p f 0 fZ dZ ,为失效概率;

(b) ps f Z dZ 0
,为可靠概率;

(c) pf ps 1 ,失效和可靠一定发生。
第四节 可靠指标和目标可靠指标
设计基准期:设计基准期是为了确定可变作用给予事件有关的性 能等取值而选用的时间参数
结构使用年限的概念:结构保持规定的可靠性的时间; 结构使用年限的规定: A.一般房屋结构为50年; B.桥梁结构和水工结构超过50年,可根据业主
要求确定; C.结构使用时间超过规定的年限后,可靠性降
低,但不一定不能用。
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