混凝土结构极限状态.ppt

极限状态设计表达式
11–06
混凝土结构设计
第一章混凝土结构按近似概率的极限状态设计法
本章说明
混凝土结构极限状态的基本概念
概率论的有关知识
结构的可靠度、失效概率、可靠指标
按近似概率的极限状态的设计表达式
本章重点
结构设计方法
限值[β]或[pf]
三个分项系数
概率极限状态设计法
结构设计的一般概念
结构设计的量化问题
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混凝土结构设计
建筑结构的功能
结构的功能要求
建筑结构的三个基本功能
安全性
适用性
耐久性
结构可能还会有其它附加功能要求,例如整体稳定性,是考虑突发事件对结构提出的抗倒塌性功能要求。
结构的可靠性
结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力,称为结构的可靠性
混凝土结构设计
结构设计使用年限
结构的设计使用年限
是指设计规定的一个时期,在这一规定时期内,只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用,完成预定的功能,即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护下所应达到的使用年限。
设计基准期
结构设计使用年限
结构使用寿命
注意区分这三个名词的含义
为确定可变荷载代表值而选用的时间参数
或者: 结构设计使用年限是指计算结构可靠度所依据的年限。
《建筑结构可靠度设计统一标准》规定:普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年,纪念性建筑和特别重要的建筑结构的设计使用年限为100年,临时性结构的设计使用年限为5年,结构构件易于替换的结构,设计使用年限为25年。
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混凝土结构设计
我国,按照建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否,将建筑结构分为三个等级:
安全等级
破坏后果的影响程度
建筑物的类型
一级
很严重
重要的建筑物
二级
严重
一般的建筑物
三级
不严重
次要建筑物
在近似概率极限状态设计法中,结构安全等级是用结构重要性系数γ0来体现的。
结构安全等级
虽然结构都必须具备三个基本功能,但是不同用途的建筑物,其要求的程度可能不同,例如:电信大楼、普通民宅。
建筑结构的安全等级
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混凝土结构设计
结构的极限状态
极限状态的引出
两类极限状态
第一类:承载能力极限状态——对应的是安全性功能。
第二类:正常使用极限状态——对应的是适用性功能和耐久性功能。
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,则此特定状态称为该功能的极限状态。
极限状态实质上是结构可靠或不可靠的界限,也称为“界限状态”
结构或结构构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态,称为承载能力极限状态。
结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限度的能力,称为正常使用极限状态。
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混凝土结构设计
§ 结构的可靠度与可靠指标
概率论的有关基础知识
直接作用VS间接作用:
(1)直接作用:荷载、力
(2)间接作用:温度变化、收缩变形、基础的不均匀沉降、地震等。
结构的可靠度
自学掌握
使结构产生内力与变形的原因;
荷载效应:
荷载对结构或构件产生的内力、变形,用S表示
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混凝土结构设计
结构抗力:
结构或构件承受荷载效应的能力,如承载力、刚度等,用R表示
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荷载效应和结构抗力都具有随机性。
结构的失效概率:
可以根据极限状态函数Z的取值,判别结构所处的状态:
Z>0,结构可靠
Z =0,结构处于极限状态
Z<0, 结构失效
设 Z=R-S
结构不能完成预定功能要求的概率,即R-S<0的概率,称为失效概率,记为
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混凝土结构设计
结构可靠度:结构在规定时间内,完成预定功能的概率,称为结构的可靠度。是结构可靠性的概率度量,
结构的可靠度:
即为结构的可靠度。
结构可靠性:结构在规定的时间内、规定的条件下,完成预定功能的能力称为结构的可靠性。
结构可靠度是结构可靠性的概率度量。
结构的可靠指标β
β与pf有着对应关系,β越小,pf越大;反之亦然。
例题1-2
,
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混凝土结构设计
§ 按近似概率的极限状态实用设计表达式
目标可靠指标[β]
可靠指标与失效概率:
R 和S 的概率密度分布曲线
由于作用效应 S 和结构抗力 R 都是随机变量或随机过程,因此要绝对地保证 R 总是大于S 是不可能的。
在多数情况下,R 大于S 。但是,在它们概率密度曲线的重叠区(阴影段内)仍有可能出现 R 小于S 的情况
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混凝土结构设计
结构失效概率:
引入可靠指标: