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结构可靠度
主要内容:本文简要地阐述可靠度理论的几个方面以及发展。
关键词:可靠性,安全指标。
可靠性
可靠性是指结构的安全性,适用性和耐久性的统称,可靠性是现有建筑下的一般要求,一般情况下,总是将影响结构可靠性的因素归纳为结构构件的荷载效应的R和抗力S。荷载在设计基准期内有不同的组合和效应,抗力在材料性能,几何参数和计算模式下均具有不定性,因此在现实情况的复杂性下,我们只能从概率学上用失效概率度量结构的可靠性,通过将抗力和作用效应相互独立。
虽然可靠度理论正在迅速发展,各国为了保证安全多数用分项安全系数表达安全度,这是一种半经验,半概率的计算法,主要是因为分项安全系数考虑得较全面,自从写入规范后在各国都有了很好这实际应用,取得了巨大的成功。
结构可靠度
结构可靠度( structural reliability )是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。换句话说,结构可靠度方法要解决的根本问题是: 在给定一个或多个材料特性或几何尺寸,而这些特性具有随机的或不完全知道的性质,以及在某些方面,结构上作用的荷载具有随机的或不完全知道的特性的情况下,结构按预定方式工作的概率是多少?规定的时间是指结构设计基准期,一般大多数国家是50年,且有一个关系就是:规定的时间越长,结构可靠度就越低,当然在结构可靠度的定义中,为了研究上的方便,没有把人为因素考虑进去,这样规定的条件就是在正常情况下的施工等。在结构可靠度理论中将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标。
结构可靠度设计包括分析和设计两个方面:在结构可靠度理论中将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标。同时将结构在失效状态时的概率称为失效概率,结构分析的目标就是在一系列的假设下使失效概率足够小。在分析时主要的实用方法是:中心点法和验算点法,并应用一定的修正方法修正上述方法的分别假设成独立时的影响,一般是应用二阶矩矩阵的方法用以任意相关非态随机向量所构成结构功能函数的结构可靠度计算。
结构可靠度设计的总要求是结构的抗力应大于或等于结构的综合荷载效应,,我们一般经常采用可靠度间接设计方法对结构进行计算,具体考虑因素同可靠性,即抗力和荷载效应,由于知识所限,具体计算不详述。
对于我国现有的建筑可靠度设计标准和以前采用的多项安全系数的争论,个人认为分项多安全系数设计方法要比可靠度方法更为灵活实用。在确定安全系数时,同样可以利用可靠度理论一起作分析,最后选定合适的系数值。鉴于现行建筑结构设计规范已经采用了可靠度理论,不足之处可继续改进,而其设计公式的表达形式又与分项多安全系数基本相似,所以也不必再回到老路上去。现行可靠度设计规范中的分项系数,其含义可以模糊些,考虑更多的经验因素,这在可靠度理论中也是说得过去的。规范采用可靠度理论应采取实事求是的态度,能用的尽量用,尚不成熟的将来再用,不宜用行政手段一刀切去追求“统一”。
结构可靠度理论的发展史:
结构设计理论经过了以弹性极限理论为基础的容许应力设计方法、以塑性极限理论为基础的破损阶段设计方法,直至多系数极限状态设计方法。其中“安全度”是结构设计中最为重要的概念。虽然“安全度”是结构物用来抵抗影响结构的各种不利因素,以保证结构物的承载能力和正常使用所必