结构可靠度设计

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1、第6章结构可靠性设计杨春侠长沙理工大学土木工程学院20121第6章结构可靠性设计第6章结构可靠性设计确定目标可靠指标的方法校准法截面设计设计实用表达式分项系数确定方法2一、设计要求R≥S不能绝对满足，只能在一定概率意义下满足，即:P{R≥S}=ps可靠度ps的大小对结构设计的影响6.1结构设计的目标ps太大ps太小成本高失效概率大目标可靠度β的确定应考虑经济与安全的合理平衡20123第6章结构可靠性设计二、目标可靠度（设计可靠指标）的定义设计（目标）可靠指标是设计规范规定的作为设计依据的可靠指标，它表示设计所预期达到的结构可靠度。如何选择结构的最优失效概率或设计可靠指标是关系到社会、政治

2、、经济、生命财产等一系列方面的重要问题。目前一般采用类比法或校准法来确定设计可靠指标20124第6章结构可靠性设计三、设计可靠指标的确定1、确定设计可靠指标的影响因素：(1)公众心理；(2)结构重要性；(3)结构破坏性质；(4)社会经济承受力。2、采用类比法考虑公众心理的影响参照人们在日常活动中所经历的各种风险或危险率，确定一个为公众所能接受的失效概率即可靠指标。20125第6章结构可靠性设计事故年死亡率事故年死亡率爬山、赛车汽车旅行飞机旅行游泳采矿结构施工房屋失火电击雷击暴风一些事故的年死亡率20126第6章结构可靠性设计年危险率可承受人群10-3胆大的人10-4一般的人10-5不再考

3、虑其危险性50年失效率公众心理较安全安全很安全不同人群可承受的年危险率公众对50年失效率的接受程度20127第6章结构可靠性设计据此建议结构的年失效概率为110-5,大致相当于房屋在正常使用年限50年的失效概率为510-4。当功能函数为正态分布时，相当于可靠指标＝3.29。由于对风险水平的接受程度因人而异，所以用类比法确定设计可靠指标不易为人们所公认。所谓校准法，就是通过对现行设计规范安全度的校核（反演计算），找出隐含于现行规范中的可靠指标，再经过综合分析和调整，据以制定今后设计（规范）采用的目标可靠指标。现行设计规范指校准法所要反演计算的规范。3、采用校准法确定设计可靠指标201

4、28第6章结构可靠性设计5、结构破坏性质的影响脆性结构ps>延性结构ps6、社会经济承受力的影响经济越发达→ps↑4、结构重要性的影响一般结构ps重要结构ps↑次要结构ps↓脆性结构延性结构20129第6章结构可靠性设计四、校准法1、制订规范的基本思想规范与科学技术的结论并不能等同。同一个时期，世界上可以同时存在几十种结构设计规范，根据它们进行设计，一般来讲都是安全的。规范的制定，不仅与科学技术发展有关，还与一个国家特定时期特定的技术经济条件和国家方针政策、社会心理等因素有关。加拿大的林德曾经说：“规范无非是有代表性的专家对结构的一种权衡”。要求设计者遵循一种规范，就是规定他们必须按照统

5、一的一套算法做设计，按照规定的步骤设计。201210第6章结构可靠性设计2、修改规范的基本思想规范体系本身也需要“设计”，修改规范最重要的步骤就是规定恰当的可靠度水平，同时在每一个具体的步骤中贯彻它。澳地利舒勒和梅尔彻斯谈到修改规范时说“如果要有什么改变，也只能是逐步的和微小的，以便不引起规范使用者们的不安和苦恼。规范修订所导致的安全度水平的变化若大于10%，就常常会大得使实际工作者们恐慌，从而拒绝接受”。因此人们认为编写新规范可以看成是对旧规范的一种“校准”(Calibrating)。我国、美国、加拿大和欧洲的一些国家都采用校准法。201211第6章结构可靠性设计3、我国老规范存在的问

6、题我国老规范在可靠度方面存在着不少缺陷，如果用统一的可靠指标来进行分析，就会发现其中最主要的问题是各本规范以及同一本规范中各个结构构件，甚至同一种构件在不同条件下可靠度水平都不一致。修改规范，就需要采用校准法来分析原有规范的可靠度水平，同时根据本国的实际经济和科技情况确定新规范的目标可靠度水平（可靠指标），这个指标应当更为合理，但是又不能偏离原规范太远。亦即在引入许多新观念和方法的同时，对老规范也必须具有很大程度的继承性。201212第6章结构可靠性设计4、对老规范校准的基本思想校准法承认传统设计所具有的可靠度的合理性，通过计算得出的传统设计的可靠度水平作为参考目标可靠度；校准法实质上充

7、分考虑了工程建设常年积累的实践经验，继承了老规范中隐含的结构设计可靠度水准；认为老规范总体上是合理的，可靠度水平为绝大部分人所接受；我国现行规范规定的结构构件设计可靠指标，就是通过对老规范中的14种具有代表性的结构构件，进行所谓校准并经适当调整而制定的。201213第6章结构可靠性设计5、校准法的计算步骤（1）选取可变荷载效应与永久荷载效应的比值＝SQK/SGK，假定SGK值，可得SQK=SGK；（2）根据老规范设计公式计算抗力