结构可靠度设计方法
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结构上的作用按时间的变异，可分为三大类：
1、永久作用：在结构使用期间，其值不随时间变化， 或者变化与平均值相比可以忽略不计，或者变化是单 调的并能趋于限制的作用，如结构的自身重力、土压 力等。通常称为永久荷载或恒荷载。 2、可变作用：其值随时间变化且变化与平均值相比不 可忽略的作用，如楼面活荷载、桥面或路面的行车荷 载、风荷载、雪荷载等。通常称为可变荷载。 3、偶然作用：在结构使用期间不一定出现，一旦出现， 其量值很大且持续时间很短的作用，如强烈地震、爆 炸、撞击等引起的作用，多为间接作用。
结构可靠度指结构在规定的时间、条件下，完成预定功能 的概率，它是可靠性的概率度量
S<R 结构功能的表达 S=R S>R
可靠 极限状态 失效
S——作用效应 Action Effect 结构上的作用引起的效应 R——结构抗力 Resistant 结构抵抗作用效应的能力 对于砌体结构承载力，应该有γ0S < R
恒荷载设计值 γGGK=16.317X1.2=19.580kN 柱底截面轴心压力设计值N=140+19.580=159.58kN
例2.2截面尺寸为370×490mm的砖柱，砖的强度等 级为MU10，混合砂浆强度等级为M5，柱高3.2M,两 端为不动铰支座。柱顶承受轴向压力标准值=160KN （其中永久荷载130KN，已包括砖柱的自重），试 求：砖柱的轴力设计值；
n
【例2.1】截面为490mm×370mm的砖柱，采用强度等 级为MU10的烧结普通砖及M5混合砂浆砌筑，柱计算高 度H0=5m，柱顶承受轴心压力设计值为140kN，试验算 柱的恒荷载设计值及柱底截面的轴向力设计值。已知砖
砌体密度为18kN/m3
【解】
恒荷载标准值GK=0.49X0.37X5X18=16.317kN
四、荷载组合值系数ψc
当结构上作用有几个可变荷载时，各可变荷载最大 值在同一时刻出现的概率很小，若设计中仍用各荷 载作用效应设计值叠加，则可能造成结构可靠度不 一致，因而必须对可变荷载设计值再乘以调整系数 ψc。
对于风荷载，ψc=0.6
一般情况下，ψc=0.7
对于书库、档案库、贮藏室或通风机房、电梯机房， ψc=0.9
三、可变荷载Q
建筑结构的楼面活荷载、风荷载和雪荷载等都属于可 变荷载，其数值随时间而变化。
一般民用楼面活荷载分为持久性活荷载和临时性 活荷载两种，持久性活荷载是经常出现的，如家居数 量、布置随房屋用途变化；临时活荷载是短暂出现的， 如人员临时聚会，上课等。
可变荷载标准值Qk 《荷载规范》规定，办公楼、住宅楼楼面均布活荷载 标准值Qk为2.0kN/m2
五、荷载分项系数
⑴永久荷载分项系数γG 对由可变荷载效应控制的组合，取γG=1.2 对由永久荷载效应控制的组合，取γG=1.35 ⑵可变荷载分项系数γQ 一般情况下，取γQ=1.4 当活荷载标准值大于4kN/m2时，取γQ=1.3
六、荷载设计值
荷载分项系数与荷载标准值的乘积，称为荷载设计值。
1、砌体结构的可靠指标 砌体结构按承载能力极限状态设计时，应按下列公式进行 最不利组合：
结构抗力用R表示。
影响结构抗力的因素： 1、材料性能（强度、变形模量）
内力和变形
2、几何参数（构件尺寸）
3、计算模式的精确性（抗力计算所采用的基本假设 和计算公式）
结构可靠度
结构在规定的设计使用年限内应该满足的功能要求：
安全 性
1、在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种 作用，如荷载及外加变形Βιβλιοθήκη Baidu约束变形。
0 (1.2SGK 1.4SQ1k Qi Ci SQik ) R( f , ak )
i 2
n
由可变荷载效应控制
n
由永久荷载效应控制
0 (1.35SGK 1.4 Ci SQik ) R( f , ak )
i 1
注：无法判断结构是由可变荷载效应控制还是永久荷 载效应控制时，两个都需要计算，并取两者最大值。
2、在设计规定的偶然事件，如的证、爆炸等，发生时 及发生后，仍能保持必须的整体稳定性，即结构仅产 生局部的损坏而不知发生连续倒塌。 3、在正常使用时具有良好的工作性能，如不发生过大 的变形或过宽的裂缝。
适 用 性
耐久 性
4、在正常维护下具有足够的耐久性能，如结构材料的 风化、腐蚀和老化不超过一定限度。 安全性、适用性和耐久性称为结构的可靠性。
2、结构上的作用效应 直接作用或间接作用作用在结构构件上，由此在结构 内产生内力和变形，称为作用效应。
轴力、弯矩、 剪力、扭矩
挠度、转角、裂缝
当为直接作用，即荷载时，其效应也称为荷载 效应，用S表示。 SGk:永久荷载标准值的效应。 SQk：可变荷载标准值的效应。
3、结构抗力
结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应 的能力，如构件的承载能力、刚度等。
砌体结构按承载能力极限状态设计时，应按下列公式进行 最不利组合：
0 ( G SGK Q1SQ1k Qi Ci SQik ) R( f , ak )
i 2
n
0 ( G SGK Qi Ci SQik ) R( f , ak )
i 1
n
二、永久荷载G
建筑结构中的屋面、楼面、墙体、梁柱等构件自重 重力及找平层、保温层、防水层等自重重力都是永 久荷载，通常称为恒荷载，其值不随时间变化或变 化很小。 荷载标准值是建筑结构按极限状态设计时采用的荷 载基本代表值。由设计基准其最大荷载概率分布的 某一分位值确定。 永久荷载标准值Gk 永久荷载标准值Gk可按结构设计规定的尺寸和《荷 载规范》规定的材料容重（或单位面积的自重）平 均值确定，一般相当于永久荷载概率分布的平均值。
当仅有一个可变荷载时，可按下列两个最 不利组合进行计算：
0 (1.2SGK 1.4SQk ) R( f , ak )
0 (1.35SGK 1.0 SQK ) R( f , ak )
2、整体稳定性验算
0 1.2SG 2k 1.4SQ1k SQik 0.85SG1k i 2
1、永久作用：在结构使用期间，其值不随时间变化， 或者变化与平均值相比可以忽略不计，或者变化是单 调的并能趋于限制的作用，如结构的自身重力、土压 力等。通常称为永久荷载或恒荷载。 2、可变作用：其值随时间变化且变化与平均值相比不 可忽略的作用，如楼面活荷载、桥面或路面的行车荷 载、风荷载、雪荷载等。通常称为可变荷载。 3、偶然作用：在结构使用期间不一定出现，一旦出现， 其量值很大且持续时间很短的作用，如强烈地震、爆 炸、撞击等引起的作用，多为间接作用。
结构可靠度指结构在规定的时间、条件下，完成预定功能 的概率，它是可靠性的概率度量
S<R 结构功能的表达 S=R S>R
可靠 极限状态 失效
S——作用效应 Action Effect 结构上的作用引起的效应 R——结构抗力 Resistant 结构抵抗作用效应的能力 对于砌体结构承载力，应该有γ0S < R
恒荷载设计值 γGGK=16.317X1.2=19.580kN 柱底截面轴心压力设计值N=140+19.580=159.58kN
例2.2截面尺寸为370×490mm的砖柱，砖的强度等 级为MU10，混合砂浆强度等级为M5，柱高3.2M,两 端为不动铰支座。柱顶承受轴向压力标准值=160KN （其中永久荷载130KN，已包括砖柱的自重），试 求：砖柱的轴力设计值；
n
【例2.1】截面为490mm×370mm的砖柱，采用强度等 级为MU10的烧结普通砖及M5混合砂浆砌筑，柱计算高 度H0=5m，柱顶承受轴心压力设计值为140kN，试验算 柱的恒荷载设计值及柱底截面的轴向力设计值。已知砖
砌体密度为18kN/m3
【解】
恒荷载标准值GK=0.49X0.37X5X18=16.317kN
四、荷载组合值系数ψc
当结构上作用有几个可变荷载时，各可变荷载最大 值在同一时刻出现的概率很小，若设计中仍用各荷 载作用效应设计值叠加，则可能造成结构可靠度不 一致，因而必须对可变荷载设计值再乘以调整系数 ψc。
对于风荷载，ψc=0.6
一般情况下，ψc=0.7
对于书库、档案库、贮藏室或通风机房、电梯机房， ψc=0.9
三、可变荷载Q
建筑结构的楼面活荷载、风荷载和雪荷载等都属于可 变荷载，其数值随时间而变化。
一般民用楼面活荷载分为持久性活荷载和临时性 活荷载两种，持久性活荷载是经常出现的，如家居数 量、布置随房屋用途变化；临时活荷载是短暂出现的， 如人员临时聚会，上课等。
可变荷载标准值Qk 《荷载规范》规定，办公楼、住宅楼楼面均布活荷载 标准值Qk为2.0kN/m2
五、荷载分项系数
⑴永久荷载分项系数γG 对由可变荷载效应控制的组合，取γG=1.2 对由永久荷载效应控制的组合，取γG=1.35 ⑵可变荷载分项系数γQ 一般情况下，取γQ=1.4 当活荷载标准值大于4kN/m2时，取γQ=1.3
六、荷载设计值
荷载分项系数与荷载标准值的乘积，称为荷载设计值。
1、砌体结构的可靠指标 砌体结构按承载能力极限状态设计时，应按下列公式进行 最不利组合：
结构抗力用R表示。
影响结构抗力的因素： 1、材料性能（强度、变形模量）
内力和变形
2、几何参数（构件尺寸）
3、计算模式的精确性（抗力计算所采用的基本假设 和计算公式）
结构可靠度
结构在规定的设计使用年限内应该满足的功能要求：
安全 性
1、在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种 作用，如荷载及外加变形Βιβλιοθήκη Baidu约束变形。
0 (1.2SGK 1.4SQ1k Qi Ci SQik ) R( f , ak )
i 2
n
由可变荷载效应控制
n
由永久荷载效应控制
0 (1.35SGK 1.4 Ci SQik ) R( f , ak )
i 1
注：无法判断结构是由可变荷载效应控制还是永久荷 载效应控制时，两个都需要计算，并取两者最大值。
2、在设计规定的偶然事件，如的证、爆炸等，发生时 及发生后，仍能保持必须的整体稳定性，即结构仅产 生局部的损坏而不知发生连续倒塌。 3、在正常使用时具有良好的工作性能，如不发生过大 的变形或过宽的裂缝。
适 用 性
耐久 性
4、在正常维护下具有足够的耐久性能，如结构材料的 风化、腐蚀和老化不超过一定限度。 安全性、适用性和耐久性称为结构的可靠性。
2、结构上的作用效应 直接作用或间接作用作用在结构构件上，由此在结构 内产生内力和变形，称为作用效应。
轴力、弯矩、 剪力、扭矩
挠度、转角、裂缝
当为直接作用，即荷载时，其效应也称为荷载 效应，用S表示。 SGk:永久荷载标准值的效应。 SQk：可变荷载标准值的效应。
3、结构抗力
结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应 的能力，如构件的承载能力、刚度等。
砌体结构按承载能力极限状态设计时，应按下列公式进行 最不利组合：
0 ( G SGK Q1SQ1k Qi Ci SQik ) R( f , ak )
i 2
n
0 ( G SGK Qi Ci SQik ) R( f , ak )
i 1
n
二、永久荷载G
建筑结构中的屋面、楼面、墙体、梁柱等构件自重 重力及找平层、保温层、防水层等自重重力都是永 久荷载，通常称为恒荷载，其值不随时间变化或变 化很小。 荷载标准值是建筑结构按极限状态设计时采用的荷 载基本代表值。由设计基准其最大荷载概率分布的 某一分位值确定。 永久荷载标准值Gk 永久荷载标准值Gk可按结构设计规定的尺寸和《荷 载规范》规定的材料容重（或单位面积的自重）平 均值确定，一般相当于永久荷载概率分布的平均值。
当仅有一个可变荷载时，可按下列两个最 不利组合进行计算：
0 (1.2SGK 1.4SQk ) R( f , ak )
0 (1.35SGK 1.0 SQK ) R( f , ak )
2、整体稳定性验算
0 1.2SG 2k 1.4SQ1k SQik 0.85SG1k i 2