结构可靠度.ppt

§ 可靠度的基本概念
(1)结构的功能要求
承载能力要求:结构能承受在正常施工和正常使用
过程中出现的各种作用而不出现承载力不足的状况.
正常使用要求:结构在承受正常使用过程中出现的
各种作用时能良好工作而不出现影响正常使用或适
用性不充分的状况。
整体性要求:结构在偶然事件(火灾、爆炸、撞击
等)发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性
而不发生连续倒塌。
(2)结构的功能函数
设表影响结构某一功能的基本变量。则与此功能对应的结构功能函数可表为


考虑结构功能仅与荷载效应(荷载引起的结构的内力,位移等)和结构抗力(结构承受荷载效应的能力,如承载能力、刚度、抗裂度等)两个基本变量有关的最简单情况。此时,结构的功能函数可表为
(3)结构的极限状态
(GB50068-2001)
结构的期望状态:结构处于

函数
结构的不期望状态:结构处
于未能满足其功能要求的状态.
其功能函数
结构的极限状态:结构整体或部分超越某一状态
结构就不能满足设计规定的某一功能的要求,此状
态即称为结构该功能的极限状态。其功能函数满足:
极限状态的理解
1、结构极限状态的概念首先由前苏联学者于20世纪50年代提出,并得到各国学者的公认。苏联学者研究了结构的各种设计方法,认为结构必需满足某些功能的要求:如强度被超越、失稳、过渡的弹性变形或振动等,这些功能的限值就是极限状态。
2、早期的结构设计方法是以结构的分析方法的不同来区别的:线弹性分析——容许应力法;弹塑性分析——最大荷载设计法或叫极限设计法;但是,整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡,如滑移、倾覆,既不是弹性也不是非弹性分析方法,因而,基于结构分析理论提出的设计方法都不适用,只有用极限状态来命名设计方法,才能将这些情况包含进去。
3、极限状态是从极限设计发展而来的,但是,极限状态并非仅指破坏、倒塌等结构的最终状态,它只是包含这些状态。
4、极限状态是多种多样的,应该根据具体情况加以分析,不能简单化。比如:
1)受弯为主的梁,它的极限状态就有:屈服(边缘屈服或塑性深入发展)、总体失稳或局部失稳、振动或扰度过大、裂缝过宽等。
2)拉杆有:屈服、疲劳、脆断、振动过大、裂缝过宽等。
3)轴压杆有:承载力、理想直杆屈曲、非理想直杆屈曲等
5、极限状态很多,为便于设计时掌握,按其性质分类是必要的(包括破坏性和使用性)。
前苏联学者提出分成三类:
第一类:承载力极限状态,包括结构的强度、稳定性、疲劳等
第二类:由过大的变形引起的极限状态
第三类:由裂缝的形成或开展引起的极限状态(不适用于钢结构)。
许多学者认为,第一类极限状态应当包括塑性变形的极限状态,因而,将变形极限状态独立为第二极限状态,似乎不恰当。为此,欧洲有关学术组织将极限状态重新分为承载力极限状态和正常使用极限状态两类。
6、极限状态这一课题尚应继续加以研究。目前,尽管将极限状态的概念应用于设计,但对其机理还不清楚。比如:
1)疲劳:从疲劳强度的角度将其列为第一类,但是,疲劳的破坏机理一般是裂缝的形成和开展,似乎应将其列为第二类极限状态。
2)钢材的低温冷脆:现在是用冲击韧性描述它的极限状态的,但是,影响钢材脆断的因素很多,难以量化,可以说,对这一极限状态的本质尚不清楚。
3)轴压钢杆:一般以其净截面强度为极限状态,但是,是否是唯一极限状态,还有其它看法。
(4)极限状态的分类
由结构的功能要求分类:
(GB50068-2001)
结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于

①整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡
(如倾覆等);
②结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包
括疲劳破坏),或因过度变形而不适于继续承载;
③结构转变为机动体系(机构);
④结构或结构构件丧失稳定(如压屈等);
⑤地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。
整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡
如:倾覆、滑移
结构构件或连接因材料强度被超过而破坏,或因过度变形而不适于继续承载
如:钢筋混凝土构件:混凝土的抗拉抗压强度、钢筋的屈服强度;大体积混凝土结构,还需要混凝土的多轴强度;钢结构节点的抗剪强度;砌体结构,需要使用砌体的抗压强度、轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度;钢筋混凝土或钢结构的塑性设计中,要控制构件截面的变形不能太大;
结构转变为机动体系(机构)
如:门式钢架形成塑性铰
结构或结构构件丧失稳定
如:欧拉屈曲;压弯构件失稳;薄壁钢构件受压翼缘和腹板失稳;圆柱壳失稳;球面扁壳失稳等;
地基丧失承载能力而破坏
整体剪切、局部剪切、冲切破坏等
结构构件的疲劳破坏
如结构大震作用下的破坏,是低周疲劳破坏;铁路桥梁、厂房吊车梁、海洋平台等,是