《结构可靠度设计》PPT课件
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不同人群可承受的年危险率
年危险率
可承受人群
10-3
胆大的人
10-4
一般的人
10-5
不再考虑其危险性
公众对50年失效率的接受程度
50年失效率
公众心理
较安全
安全
很安全
2012
第6章 结构可靠性设计
7
Changsha University of Science来自百度文库& Technology
据此建议结构的年失效概率为110-5,大致相当于房屋在正
常使用年限50年的失效概率为510-4。当功能函数为正态分布 时，相当于可靠指标＝3.29。
由于对风险水平的接受程度因人而异，所以用类比法确定
设计可靠指标不易为人们所公认。
3、采用校准法确定设计可靠指标
所谓校准法，就是通过对现行设计规范安全度的校核（反演
计算），找出隐含于现行规范中的可靠指标，再经过综合分 析和调整，据以制定今后设计（规范）采用的目标可靠指标。
2
Changsha University of Science & Technology
6.1 结构设计的目标
一、设计要求
R≥S 不能绝对满足，只能在一定概率意义下满足，即:
P{R≥S}=ps 可靠度ps的大小对结构设计的影响
ps太大
成本高
ps太小
失效概率大
目标可靠度β的确定应考虑经济与安全的合理平衡
因此人们认为编写新规范可以看成是对旧规范的一种“校
准”(Calibrating)。
我国、美国、加拿大和欧洲的一些国家都采用校准法。
2012
第6章 结构可靠性设计
11
Changsha University of Science & Technology
3、我国老规范存在的问题 我国老规范在可靠度方面存在着不少缺陷，如果用统一的
2012
第6章 结构可靠性设计
5
Changsha University of Science & Technology
一些事故的年死亡率
事故 爬山、赛车 飞机旅行
采矿 房屋失火
雷击
年死亡率
事故 汽车旅行
游泳 结构施工
电击 暴风
年死亡率
2012
第6章 结构可靠性设计
6
Changsha University of Science & Technology
现行设计规范指校准法所要反演计算的规范。
2012
第6章 结构可靠性设计
8
Changsha University of Science & Technology
4、结构重要性的影响
一般结构 ps 重要结构 ps ↑ 次要结构 ps ↓
5、结构破坏性质的影响
脆性结构 ps > 延性结构 ps
6、社会经济承受力的影响
经济越发达 → ps↑
2012
第6章 结构可靠性设计
脆性结构 延性结构
9
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四、校准法
1、制订规范的基本思想
规范与科学技术的结论并不能等同。同一个时期，世界上
可以同时存在几十种结构设计规范，根据它们进行设计，
一般来讲都是安全的。
10
Changsha University of Science & Technology
2、修改规范的基本思想 规范体系本身也需要“设计”，修改规范最重要的步骤就是
规定恰当的可靠度水平，同时在每一个具体的步骤中贯彻它。
澳地利舒勒和梅尔彻斯谈到修改规范时说“如果要有什么改
变，也只能是逐步的和微小的，以便不引起规范使用者们的 不安和苦恼。规范修订所导致的安全度水平的变化若大于 10%，就常常会大得使实际工作者们恐慌，从而拒绝接受”。
规范的制定，不仅与科学技术发展有关，还与一个国家特
定时期特定的技术经济条件和国家方针政策、社会心理等
因素有关。
加拿大的林德曾经说：“规范无非是有代表性的专家对结
构的一种权衡”。
要求设计者遵循一种规范，就是规定他们必须按照统一的
一套算法做设计，按照规定的步骤设计。
2012
第6章 结构可靠性设计
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第6章 结构可靠性设计
3
Changsha University of Science & Technology
二、目标可靠度（设计可靠指标）的定义
设计（目标）可靠指标是设计规范规定的作为设
计依据的可靠指标，它表示设计所预期达到的结 构可靠度。
如何选择结构的最优失效概率或设计可靠指标是
关系到社会、政治、经济、生命财产等一系列方 面的重要问题。 目前一般采用类比法或校准法来确定设计可靠指标
2012
第6章 结构可靠性设计
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三、设计可靠指标的确定
1、确定设计可靠指标的影响因素： (1)公众心理； (2)结构重要性； (3)结构破坏性质； (4)社会经济承受力。
2、采用类比法考虑公众心理的影响
参照人们在日常活动中所经历的各种风险或危险率，确定 一个为公众所能接受的失效概率即可靠指标。
可靠指标来进行分析，就会发现其中最主要的问题是各本 规范以及同一本规范中各个结构构件，甚至同一种构件在 不同条件下可靠度水平都不一致。
修改规范，就需要采用校准法来分析原有规范的可靠度水
平，同时根据本国的实际经济和科技情况确定新规范的目 标可靠度水平（可靠指标），这个指标应当更为合理，但 是又不能偏离原规范太远。亦即在引入许多新观念和方法 的同时，对老规范也必须具有很大程度的继承性。
继承了老规范中隐含的结构设计可靠度水准；
认为老规范总体上是合理的，可靠度水平为绝大部分人所
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第6章 结构可靠性设计
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Changsha University of Science & Technology
4、对老规范校准的基本思想 校准法承认传统设计所具有的可靠度的合理性，通过计算
得出的传统设计的可靠度水平作为参考目标可靠度；
校准法实质上充分考虑了工程建设常年积累的实践经验，
Changsha University of Science & Technology
第6章 结构可靠性设计
杨春侠 长沙理工大学土木工程学院
2012
第6章 结构可靠性设计
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第6章 结构可靠性设计
确定目标可靠指标的方法 校准法 截面设计 设计实用表达式 分项系数确定方法
年危险率
可承受人群
10-3
胆大的人
10-4
一般的人
10-5
不再考虑其危险性
公众对50年失效率的接受程度
50年失效率
公众心理
较安全
安全
很安全
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第6章 结构可靠性设计
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Changsha University of Science来自百度文库& Technology
据此建议结构的年失效概率为110-5,大致相当于房屋在正
常使用年限50年的失效概率为510-4。当功能函数为正态分布 时，相当于可靠指标＝3.29。
由于对风险水平的接受程度因人而异，所以用类比法确定
设计可靠指标不易为人们所公认。
3、采用校准法确定设计可靠指标
所谓校准法，就是通过对现行设计规范安全度的校核（反演
计算），找出隐含于现行规范中的可靠指标，再经过综合分 析和调整，据以制定今后设计（规范）采用的目标可靠指标。
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6.1 结构设计的目标
一、设计要求
R≥S 不能绝对满足，只能在一定概率意义下满足，即:
P{R≥S}=ps 可靠度ps的大小对结构设计的影响
ps太大
成本高
ps太小
失效概率大
目标可靠度β的确定应考虑经济与安全的合理平衡
因此人们认为编写新规范可以看成是对旧规范的一种“校
准”(Calibrating)。
我国、美国、加拿大和欧洲的一些国家都采用校准法。
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3、我国老规范存在的问题 我国老规范在可靠度方面存在着不少缺陷，如果用统一的
2012
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5
Changsha University of Science & Technology
一些事故的年死亡率
事故 爬山、赛车 飞机旅行
采矿 房屋失火
雷击
年死亡率
事故 汽车旅行
游泳 结构施工
电击 暴风
年死亡率
2012
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现行设计规范指校准法所要反演计算的规范。
2012
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4、结构重要性的影响
一般结构 ps 重要结构 ps ↑ 次要结构 ps ↓
5、结构破坏性质的影响
脆性结构 ps > 延性结构 ps
6、社会经济承受力的影响
经济越发达 → ps↑
2012
第6章 结构可靠性设计
脆性结构 延性结构
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四、校准法
1、制订规范的基本思想
规范与科学技术的结论并不能等同。同一个时期，世界上
可以同时存在几十种结构设计规范，根据它们进行设计，
一般来讲都是安全的。
10
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2、修改规范的基本思想 规范体系本身也需要“设计”，修改规范最重要的步骤就是
规定恰当的可靠度水平，同时在每一个具体的步骤中贯彻它。
澳地利舒勒和梅尔彻斯谈到修改规范时说“如果要有什么改
变，也只能是逐步的和微小的，以便不引起规范使用者们的 不安和苦恼。规范修订所导致的安全度水平的变化若大于 10%，就常常会大得使实际工作者们恐慌，从而拒绝接受”。
规范的制定，不仅与科学技术发展有关，还与一个国家特
定时期特定的技术经济条件和国家方针政策、社会心理等
因素有关。
加拿大的林德曾经说：“规范无非是有代表性的专家对结
构的一种权衡”。
要求设计者遵循一种规范，就是规定他们必须按照统一的
一套算法做设计，按照规定的步骤设计。
2012
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二、目标可靠度（设计可靠指标）的定义
设计（目标）可靠指标是设计规范规定的作为设
计依据的可靠指标，它表示设计所预期达到的结 构可靠度。
如何选择结构的最优失效概率或设计可靠指标是
关系到社会、政治、经济、生命财产等一系列方 面的重要问题。 目前一般采用类比法或校准法来确定设计可靠指标
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三、设计可靠指标的确定
1、确定设计可靠指标的影响因素： (1)公众心理； (2)结构重要性； (3)结构破坏性质； (4)社会经济承受力。
2、采用类比法考虑公众心理的影响
参照人们在日常活动中所经历的各种风险或危险率，确定 一个为公众所能接受的失效概率即可靠指标。
可靠指标来进行分析，就会发现其中最主要的问题是各本 规范以及同一本规范中各个结构构件，甚至同一种构件在 不同条件下可靠度水平都不一致。
修改规范，就需要采用校准法来分析原有规范的可靠度水
平，同时根据本国的实际经济和科技情况确定新规范的目 标可靠度水平（可靠指标），这个指标应当更为合理，但 是又不能偏离原规范太远。亦即在引入许多新观念和方法 的同时，对老规范也必须具有很大程度的继承性。
继承了老规范中隐含的结构设计可靠度水准；
认为老规范总体上是合理的，可靠度水平为绝大部分人所
2012
第6章 结构可靠性设计
12
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4、对老规范校准的基本思想 校准法承认传统设计所具有的可靠度的合理性，通过计算
得出的传统设计的可靠度水平作为参考目标可靠度；
校准法实质上充分考虑了工程建设常年积累的实践经验，
Changsha University of Science & Technology
第6章 结构可靠性设计
杨春侠 长沙理工大学土木工程学院
2012
第6章 结构可靠性设计
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Changsha University of Science & Technology
第6章 结构可靠性设计
确定目标可靠指标的方法 校准法 截面设计 设计实用表达式 分项系数确定方法