7、结构功能函数 可靠指标用来描述结构可靠度的原因 可靠指标计算简单，且与可靠度有一一对应的数 量关系； β值愈大，失效概率Pf值就愈小； β值愈小，失效概率Pf值就愈大。
7、结构功能函数 结构抗力R与作用效应S都是随机变量，因此功 能函数Z=R-S也是随机变量，Z>0 结构可靠； Z=0 结构处于极限状态；Z<0 结构失效。
为：假定RP和f S均服/从2 1正e态t22d分t布，(则)结构失效概率 Pf
引入符 号 βZZ，μσzz————功功能能函函数数ZZ的的标平准均差值。； Pf ()
1、结构设计的目的 使所设计的结构，在规定时间内以足够的概率完成所有 预期功能的要求。
2、结构设计的预期功能要求
结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各 种荷载、外加变形、约束变形等的作用 ——承载能力
结构在正常使用条件下具有良好的工作性能——适用性 安
结构在正常使用和正常维护条件下，在规定的时间内， 全
其中：安全系数是个大于1的数字，越大，结构安全度 就越高，同时材料的用量就越多
优点：简单实用，把所有不利因素用K>1表示
缺点：安全系数的确定主要凭借经，缺乏严格科学依 据
适用情况：当结构是非杆件结构（如大体积坝体、空 间薄壳结构等）时，因规范没有给出明确的计算公式， 则弹性力学方法仍是较实用的分析方法。
结构设计原理
2 结构按极限状态法设计计算的原则
重点： 2.1 结构设计方法的发展 2.2 概率极限状态设计法的基本概念 2.3 我国公路桥涵设计规范的计算原则 2.4 材料强度的取值 2.5 作用的代表值和作用效应组合
2.1 结构设计方法的发展
结构设计经历了各种演变，可从以下两个方面进行 归纳：
6、结构的极限状态
可靠状态：结构能够满足各项功能要求而良好 工作的状态
失效状态：可靠状态以外的其他工作状态 极限状态：上述两者的临界/边际状态 分三类：
承载能力极限状态：对应于安全功能要求，失 去平衡，结构构件或连接处因超过材料强度而破 坏，失稳，结构转变成机动体系 ；
正常使用极限状态：对应于适用和耐久功能要 求，变形，局部损坏，振动，沉降过大等；
缺点：安全系数的确定依赖经验，且是一个定值
2.1 结构设计方法的发展
塑性基础上，用统计方法确 定材料和荷载不同的分项系 数。
极限状态设计法——以承载能力极限状态表达式 为例：
fck， fsk —材料强度，根据大量试验数据统计后，按一
定保证率确定的下限分位值，反映材料强度的变异性。 q —根据各种荷载的实测统计资料，按一定保证率的上
在对整个体系进行精确概率分析的基础上，以结构失效 概率作为结构的直接度量。
2 结构按极限状态法设计计算的原则
重点： 2.1 结构设计方法的发展 2.2 概率极限状态设计法的基本概念 2.3 我国公路桥涵设计规范的计算原则 2.4 材料强度的取值 2.5 作用的代表值和作用效应组合
2.2 概率极限状态设计法的基偶然荷载作用下或偶然事件发生时和发生后，结构仍 能保持整体稳定性，不发生倒塌——稳定性
3、结构的可靠性
安全性、适用性和耐久性统称结构的可靠性。 4、结构的可靠度
是结构可靠性的度量，指在规定的时间内，在 规定的条件下，完成预期功能要求的概率。
5、设计基准期
概念：是进行结构可靠性/可靠度分析时，考虑 持久设计状况下各项基本设计变量与时间关系所 采用的基准时间参数
限分位值；
kq，kc ，ks —荷载和材料强度的分项系数，经验确定； As，b —截面几何尺寸。
优点：是我国原规范采用的设计方法，其针对荷载、 材料的不同变异性，不再采用单一系数，是多系数法。
缺点：材料强度系数、荷载系数仍按经验确定，只是 对不同的荷载变异大小，取用不同的系数
2.1 结构设计方法的发展
设计基准期取值：国际上取值标准不一，多取 50~120年，重大结构适当延长；中国公路桥梁设
设计基准期与使用寿命
设计基准期：考虑持久设计状况下各项基本变量 与时间关系所采用的基准时间参数。 使用寿命：为结构或构件在正常维护条件下，不 需要大修即可按其设计规定的目的正常使用的时 间。 结构的使用年限超过设计基准期时，表明它的失 效概率可能会增大，不能保证其目标可靠指标， 但不等于结构丧失所有要求功能甚至报废，通常 使用寿命大于设计基准期。
三个概率水准
以概率论为基础的极限状态设计法分为三个概率水准
水准I——半概率设计法
只对影响结构可靠度的某些参数，用数理统计进行分析， 并与经验相结合，然后引入某些经验系数，该法对结构 的可靠度还不能作出定量的估计。
水准II——近似概率设计法（现我国规范采用的设计方法）
运用概率论和数理统计，对工程结构、构件或截面设计 的可靠概率作出较为近似的相对估计；分析中忽略或简 化了变量随时间的关系，非线性极限状态方程线性化。 水准III——全概率设计法
1、从结构设计理论上
弹性理论
极限状态理论
2、从设计方法上
定值设计法
概率设计法
2.1 结构设计方法的发展
依靠经验，定尺寸模数
2.1 结构设计方法的发展
弹性理论计算的构件截 面任一点应力不大于容 许应力值
容许应力法：
构件在外界作用下，某截面的最大应力 达到 或超过材料的容许应力时，构件即失效（破
坏），即要满足安 材：全 料系 强数 度
2.1 结构设计方法的发展
考虑混凝土塑性特征的 计算方法：K·S≤R
破损阶段设计法：
构件在外界作用下，某截面的内力达到某极限 内力时，构件即失K·效S≤R（破坏）
R—考虑材料塑性性能的整个截面的极限承载力，由试 验得出的经验公式计算； S—最大荷载产生的内力； K—安全系数，由经验确定
优点：考虑了材料塑性和强度的充分发挥，极限荷载 可以直接由试验验证，构件的总安全度较为明确
7、结构功能函数
是描述结构满足功能要求的情形或程度（工作 状态）的函数，结构抗力R与作用效应S之差
Z=g(R, S)=R- S
结构抗力R：结构构件承受内力和变形的能力， 它是结构材料性能和几何参数等的函数。
作用S：施加在结构上的集中力或分布力，或 引起结构外加变形或约束变形的原因，它分为直 接作用和间接作用。