钢结构系统可靠性分析及其应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com钢结构系统可靠性分析及其应用*杨瑞刚。，常红英。，布志坤。(1．太原理工大学机械学院，山西太原030024；2．太原科技大学机电学院，山西太原030024；3．太原煤气化煤矸石热电厂，山西太原030024)摘要：针对我国钢结构系统目前的现状，阐述了应用结构系统可靠性的重要意义。通过讨论结构系统可靠性的概念以及如何确定主要失效模式的方法，找出一种适合大型工程应用的方法，并通过算例来加以说明。该方法对工程实践具有指导意义。关键词：钢结构系统；主要失效模式；可靠性中图分类号：TB114．

2、3文献标志码：A从当前我国宏观经济发展状况来看，随着我国价，确定结构服役状态的处理方式，如是维修还是拆现代社会经济的高速发展，今后需要建造愈来愈多除。对于有些现役结构，为适应实用条件或环境等的结构工程。一方面，从设计角度考虑，为达到既安其它因素的改变而需做改造或加固，如何确定既经全又经济的目的，把结构系统的可靠度作为一个重济又安全的改造加固方案，需对目前结构的承载性要的设计指标参数是完全合理而又非常必要的。因能做全面合理的评价。为在实际工程设计中，各种技术参数如：各种构件的结构系统的可靠性评定理论和方法不仅有重要几何特性和材料的

3、各种力学特性等，从数理统计学的科学价值，而且具有广泛的工程应用前景和重大角度来讲，都是服从一定分布的。这些设计变量在的社会效益和经济效益。一定范围内具有不确定性因素，即存在变异系数，而1结构系统可靠性概念传统设计中假设这些参数为一定值，即其均值，这无疑对最后的设计结果产生一定的影响，而可靠性设结构系统是指若干元件组成的承受外部作用并计正是运用可靠性原理处理这种不确定性问题。另有特定功能的整体，在它的各个元件之间存在相互外，系统可靠性是从全局角度多方面评价一系统性作用和相互依存的关系。结构的可靠度是指结构安能的综合技术参数。因为实

4、际工程中的结构一般都全性、适用性和耐久性的统称。所谓安全性即：结构是高冗余度的，当结构系统在有若干元件达到临界能承受正常使用施工时可能出现的各种作用以及在(即构件的各种力学指标达到设计规定值)时，必须偶然事件发生时及发生后能保持必需的稳定性；适考虑这些元件临界后对结构系统余下元件的内力影用性是指在正常使用时具有良好的工作性能；耐久响，即一个失效模式所涉及的若干临界元件之间不性即具有足够的耐久性能。结构系统的可靠性是指存在简单的并联关系。在每一个元件达到其极限状在规定的时间内、在规定条件下完成规定功能的能态后，结构系统内存在内力重

5、新分配的问题。结构力。所谓“规定时间”是指分析系统可靠性时，考虑系统的破坏是由任意失效模式引起的，形成一个失各项基本变量与时间关系所取的设计基准期。一般效模式需要有一系列元件达到临界，尽管各失效模说来，结构系统可靠性是随着时间的延长而逐渐降式之间是串联的，但评价系统可靠性时，需用各失效低的。所以，一定的结构系统可靠性是针对一定时模式之间的相关性来综合评价，这样才是最合理的。间而言的。“规定条件”是指设计时所确定的结构正由于可靠性分析与设计充分考虑了结构系统内各元常设计、正常施工和正常使用的条件。在不同的条件之间以及所确定的各主要

6、失效模式之间的相关性件下，结构系统可靠性是不同的。“规定功能”一般因素，运用可靠性设计可以充分挖掘材料的最大实是以结构系统是否达到“极限状态”来标志的。分析用潜能，并且可以对结构系统内各构件的截面尺寸结构系统可靠性时，约束条件不同，得出的系统可靠进行合理的匹配，从而在结构系统总重量不变的情度也不一样。分别把在强度、稳定性和刚度的约束况下，系统的可靠度达到最大，或在系统可靠度不变下称为结构系统的强度可靠性、稳定性可靠性和刚的情况下，结构总重量最轻。因而，把系统可靠度作度可靠性。为工程结构设计当中所考虑的技术参数是合理的、结构系统失

7、效的含义是系统变成机构，或超过科学的。另一方面，从经济角度考虑，为充分利用现规定的变形，或不能进一步承受外载荷。结构系统有服役结构，以结构可靠度为控制参数，对其进行评的失效概率越小，其可靠性越大。度量结构系统可·22·《新技术新工艺》·数字技术与机械加工工艺装备2008年第2期维普资讯http://www.cqvip.com靠性的数量指标称为结构系统可靠度。其定义为：Fi1一R1一bnSiCR(3)结构系统在规定时间内、规定条件下完成规定功能所以，．的概率。因为在实际工程结构设计及分析中，载荷SilcrmUilbl-1／(~．)

8、=1／口n(一1，⋯，)(4)变量、构件几何外形尺寸及材料的力学特性等都是随机因素，结构系统完成规定功能的能力只有用概符号S一定义为：率度量才比较符合实际情况。Sn一一min(S)(5)结构系统可靠性理论的研究主要包括以下3项s曲的值越小，状态越临界。令s表示s