结构可靠性设计(ppt53)-经营管理(编辑修改稿)

结构可靠性设计(ppt53)-经营管理(编辑修改稿)内容摘要：

指标 bk，由极限状态方程和抗力 R及荷载效应 S的统计参数 ， 用验算点法求出抗力平均值 ， 再根据抗力统计分析所求得的 KR， 进而求出抗力标准值 RK，最后根据抗力标准值进行截面估算和配筋。 承受恒载和楼面活荷载的钢筋混凝土轴心受压短柱，已知恒载产生的轴向力 NG为正态分布，活载产生的轴向力 NL为极值 Ⅰ 型分布，截面承载能力（抗力） R为对数正态分布，统计参数分别为 mNG＝636kN， VNG＝ ， mNL＝ 840kN， VNL＝ ， VR＝ ，极限状态方程为 Z＝ g(R, NG, NL)=R－ NG－ NL＝ 0， 试求目标可靠指标 b=mR。 若又知 KR=, C30混凝土， Ⅱ 级钢筋，试设计截面尺寸和配筋。 例 1： 〔 解 〕 由第三章例题 ， 已由验算点法求得当 bk＝ mR＝。 现在由于 KR=， 故： RK=mR/KR＝ 设柱截面尺寸为 35cm 35cm， 则所需钢筋截面面积 As’为： 2 34003535175288230 39。 39。 cmfbhfRAycks二、截面复核 复核步骤为根据已知的设计基本变量的概率分布和统计参数 ， 由极限状态方程 ， 应用验算点法求出可靠度指标 b值。 如果 b≥ bk， 则截面是安全的 ， 反之则不安全。 例 2： 已知钢筋混凝土短柱的截面尺寸 b＝30cm,h=50cm,配筋率 m’=,C30混凝土 ，Ⅱ 级钢筋 ， 荷载效应总标准值 Nk＝ 2187kN，活载效应与恒载效应的比值为 r＝ NLk/NGk＝ 1,KG=,KL=,VNG=,VNL=，随机变量分布类型与第三章例子相同 ， 试复核该截面面积是否安全。 〔 解 〕 按近似概率法复核： 由于已知 r＝ 1,NK=2187 则有 NGK=NLK=2187/2=， 因为 KG=,KL=， 故可得 mNG＝ KGNGK= = mNL＝ KLNLK= = 又因 VNG=， VNL=， 故有： sNG＝ KG mNG= ＝ sNL＝ KL mNL= =222 根据第四章抗力的统计分析 ， 可求得 mR＝ 456KN， sR＝ 极限状态方程为： Z=g(R,NG,NL)＝ RNGNL=0 现在已经知道了各个统计参数 ， 所以可以利用验算点法 ， 经四次或五次迭代 ， 求得安全指标 b＝ bk =,故截面安全。 （ 钢筋混凝土轴心受压短柱为脆性破坏构件 ， 在安全等级为二级的情况下 ，有 bk =。 ） 验算点法详细计算过程见第三章例题。 实用设计表达式 对于十分重要的工程结构 ， 如原子能反应堆 、 海上石油钻井平台等的设计 ， 已开始采用近似概率极限状态法直接进行设计或可靠度校核。 但是对于一般结构构件 ， 由于计算工作量太大 ， 故目前直接利用近似概率极限状态法进行设计或可靠度校核是不实用的。 目前的做法是在设计验算点 P*处 ， 将极限状态方程转化为设计人员所习惯的以基本变量标准值和分项系数形式表达的极限状态实用设计表达式 ， 其中各个分项系数的取值是以近似概率法来确定的。 例如对于仅有恒载效应 SG和一种可变荷载效应 SQ的情况 ， 在验算点 P*处极限状态方程可写成：   结构抗力。 可变荷载效应和应的标准值计算的恒载效分别为按规范规定抗力分项系数；可变荷载和结构分别为恒载式中，设计表达式有：而按照规范的分项系数,,2/1***KQKGKRQGRKQKQGKGQGRSSRSSRSS 为使上两式等价 ， 必需满足： ***,RRSSSSKRQKGKGG即如果满足上式 ， 则按 （ 2） 式设计结构构件与采用近似概率法 （ 1） 式设计效果是一致的。 从上式也可看出各个分项系数值取决于验算点 SG*、 SQ*和 R*的值 ， 而 SG*、 SQ*、 R*不仅与设计可靠指标 bk有关 ， 也与极限状态方程中的各个基本变量的统计特征有关。 亦即为了使所设计的结构符合预先给定的可靠度指标 ， 当荷载效应比 r改变时 ， 各个分项系数值也必须随之改变。 如果采用随 r变化的分项系数设计表达式 ， 实用上很不方便。 所以必须选择出最佳的一组 G、 Q、 R， 使由此设计表达式设计的结构的可靠度指标与规范规定的 bk值在总体上差值最小。 现行规范就是按照上述原则来给出实用设计表达式和确定各个分项系数的。 建筑结构可靠度设计统一标准（ GB50068－ 2020） 对于承载能力极限状态 ， 在基本荷载组合下 ， 给出下列实用设计表达式 （ 取最不利值 ） ：          cafRSSbafRSSaafRSSSkkRniiiCGKGkkRniiQCiQiGKGkkRniQCiQiGKGikikikK,, ,0。