目录:
一: 建筑结构可靠度研究的意义
二:对结构可靠度总的概括
三 :荷载的统计与分析
四:结构构件抗力的统计分析
五:结构概率可靠度设计法
建筑结构可靠度研究的意义
我国在以结构可靠性理论为基础对各类建筑结构设计规范修订、影响结构可靠性的不确定因素分析、在役结构的检验、可靠性评定、维修决策、结构诊断专家系统与加固修复技术、结构耐久性和剩余寿命估计、结构防灾减灾与结构抗风、抗震控制等理论和技术多方面已经取得了重要的基础研究成果并部分应用于工程实际。城市化的加速使得土木建筑业已成为国民经济的支柱产业之一,各种高层及大跨结构、大型立交桥及隧道、地铁、空港等工程日益巨大,城市化带来人口高度密集、财富高度集中,一般的地震灾害就可造成巨大的经济损失和人员伤亡。目前我国的工程结构质量问题仍然十分严重,如何实现结构的功能和保证结构体系安全可靠已引起国内学者的关注,我国《工程结构可靠度设计统一标准》也提出“当有条件时,工程结构宜按结构体系进行设计。
对结构可靠度总的概括
首先结构应满足三个方面的基本功能要求:1.承载能力的要求。2.正常使用的要求。3.整体性要求。
当结构整体或部分超越某一状态就不再满足设计规定的功能的要求时,这种状态即为结构该功能的极限状态。结构的极限状态有三种:1 承载能力极限状态。2 正常使用极限状态。3 整体性极限状态。
为了保证工程结构的安全、适用和经济,在设计时需要进行结构可靠度分析,称为安全度分析。
总的来说任何工程结构,即是产生的荷载效应S和结构本身的抗力R两个基本变量之间的关系,当
R>S时,结构处于安全状态;
R=S时,结构处于极限状态;
R<S时,结构处于失效状态。
工程结构可靠度分析主要是在经济和可靠之间选择一种较佳的平衡。总的说来,工程结构可靠度的分析方法可分为定值法,半概率法和一次二阶矩概率法和全分布概率法。
同时,我们需要建立结构的功能函数,用以研究结构的失效的概率。
综上,要研究结构的可靠度,就必须要研究两大类问题。一是结构的外荷载,二是结构本身的抗力。结构可靠度要解决的就是,使结构的抗力大于外荷载而又不至于浪费材料,这一个平衡点便是既经济有安全的完美结合点。下面我分两方面陈述建筑结构可靠度分析与设计是如何解决这两类问题。
荷载的统计与分析
建筑在其工作寿命期内要承受各种外部因素的影响.使结构产生应力与变形的外部因素统称作用,作用有直接作用与间接作用之分.直接作用系指施加在结构上的集中力或分布力,如自重、风压、雪压、人员及设备重等.习惯上称之为荷载间接作用系指引起结构外加变形和约束变形的原因,如温度、地震等。
永久荷载:在设计基准期内量值不随时间变化,或其变化与平均值之比可以忽略不计.如结构自重、土壤最终重量形成的土压力、预加应力等.
可变荷载:在设计准期内量值随时间而变且其变化与平均值之比不能忽略.如使用或居住荷载(人员、设备、家具等)以及风、雪等.
偶然荷载: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如撞击、爆炸、某地区罕遇的龙卷风等.
1 按随空间的变异分类
固定荷载:在结构上具有固定分布的荷载如结构白重、结构上的固定设备荷载等
自由荷载:在结构上一定范围内可以任意分布的荷载.如风、雪以及人员、家具等.
2 按结构的反应特点分类
静态荷载:使结构产生的加速度可忽略不计如永久荷载、家具、稳定风压
动态荷载:使结构产生不能忽视的加速度.如设备振动、脉动风压等.
3 按有无界限值分类
有界荷载:具有明显的上界和(或)下界值(具有已知限值)如水坝静水压
无界荷载:无明显的亡界值和下界值(不具有已知限值)。
荷载的概率模型
一般而言,荷载是时间的函数统计分析表明,对任一特定时刻t=t1荷载并非定值,存在变异故对任一特定时刻,荷载可用随机变量来描述对整个设计基准期,荷载可用随机过程来描述.荷载的概率模型可分为荷载的随机过程模型和荷载的随机变量模型。荷载的代表值有标准值,频遇值,准永久值和组合值。荷载的效应组合分为:基本组合,JCSS组合模型与J.C.TURKSTRA组合模型。
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