结构可靠性分析全套课件-第5章 结构可靠性设计-PPT课件.ppt

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1、第五章结构可靠性设计10/1/20211东南大学结构可靠性设计须解决的问题：结构的失效标准和失效模型（理论基础：中心点法和验算点法）确定结构的（目标）设计可靠指标各有关参量的统计参数（R和S）设计表达式（与现行设计规范相一致）10/1/20212东南大学5.1确定设计可靠指标的方法设计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、经济、生命财产等一系列方面的重要问题。例如考虑失效概率、直接造价、维修费用和投资风险之间的关系。Pf小，则造价高、维修费和投资风

2、险低，反之亦然。10/1/20213东南大学一、类比法或协商给定法目前一般采用类比法或校准法来确定设计可靠指标。类比法或协商给定法是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。例如根据美国和德国对人们参加各种活动所面临的风险水平作的统计分析，一些事故的年死亡率为：赛车为510-3;汽车失事为2.510-4；游泳淹死为310-5;飞机失事为110-5；暴风为410-7；雷击为510-7。10/1/20214东南大学二、校准法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

3、年的失效概率为510-4。当功效函数为正态分布时，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。10/1/20215东南大学规范与科学技术的结论本身并不能等同起来。同一个时期，世界上可以同时存在几十种结构设计规范，根据它们设计建筑物，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

4、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一的一套算法作设计，按照规定的步骤来设计。而规范体系本身也是需要“设计”的，修改规范的最重要之处就在于规定恰当的可靠度水平，10/1/20216东南大学同时在每一个具体的步骤中贯彻它。澳地利舒勒（Schueller）和梅尔彻斯(Melchers)在谈到修改规范时，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

5、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)。但是在采用可靠指标之前，并没有一种简易可行的校准法。10/1/20217东南大学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

6、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。10/1/20218东南大学这种方法实质上充分考虑了工程建设常年积累的实践经验，继承了现行规范中暗含的结构设计可靠度水准，所以从总体上来讲它是合理的，并且也是为绝大部分人所接受的，是一种切实可行的确定设计可靠指标的方法。我国、美国、加拿大和欧洲的一些国家都采用此法。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。下面举例说明校准方法。10/1/20219东南大学老规范的强度表达式一般可归结为10/1/202110东南大学在

7、校核时，要考虑活载效应与恒载效应的比值＝SQK/SGK不同的情况，这是因为两种荷载的变异性不同，当变化时，将发生变化。又从极限状态方程知，Ｒ与SQK＋SGK按同一比例增减，所以荷载效应绝对值的大小不影响的计算结果，所以在校核时，可以仅以荷载效应比为参变量，而不管Sk和RK具体取值。10/1/202111东南大学承受恒载和楼面活荷载的钢筋混凝土轴心受压短柱，已知恒载效应NG为正态分布，活载效应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KG=NG/NGK＝1.06，VNG＝0.07，KL=NL/NLK＝0.

8、7，VNL＝0.29，KR=R/RK＝1.33，VR＝0.17，试求当=2时，与老规范轴心受压构件的安全