工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計(jì)原理第一部分小結(jié)ppt課件

1、構(gòu)造可靠度分析的概念和原理構(gòu)造可靠度分析的概念和原理荷載與構(gòu)造抗力的統(tǒng)計(jì)分析荷載與構(gòu)造抗力的統(tǒng)計(jì)分析第一部分小結(jié)第一部分小結(jié)工程構(gòu)造荷載與可靠度設(shè)計(jì)原理構(gòu)造設(shè)計(jì)實(shí)際的開展 l構(gòu)造設(shè)計(jì)的開展：從伽利略至今三百余年里，構(gòu)造設(shè)計(jì)閱構(gòu)造設(shè)計(jì)的開展：從伽利略至今三百余年里，構(gòu)造設(shè)計(jì)閱歷了各種演化，可從以下兩個方面進(jìn)展歸納：歷了各種演化，可從以下兩個方面進(jìn)展歸納： l l 從構(gòu)造設(shè)計(jì)實(shí)際上從構(gòu)造設(shè)計(jì)實(shí)際上 l 彈性實(shí)際彈性實(shí)際 極限形狀實(shí)際極限形狀實(shí)際 l 從設(shè)計(jì)方法上從設(shè)計(jì)方法上 l 定值設(shè)計(jì)法定值設(shè)計(jì)法 概率設(shè)計(jì)法概率設(shè)計(jì)法 l構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算的實(shí)際和方法構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算的實(shí)際和方法l允許應(yīng)力法允許應(yīng)力法 l

2、破損階段設(shè)計(jì)法破損階段設(shè)計(jì)法 l多系數(shù)極限形狀設(shè)計(jì)法多系數(shù)極限形狀設(shè)計(jì)法 l基于可靠性實(shí)際的概率極限形狀法基于可靠性實(shí)際的概率極限形狀法構(gòu)造設(shè)計(jì)中的不確定性要素 l不確定性不確定性l隨機(jī)性：由于事件發(fā)生的條件不充分，使得在條件與事件隨機(jī)性：由于事件發(fā)生的條件不充分，使得在條件與事件之間不能出現(xiàn)必然的因果關(guān)系，從而導(dǎo)致在事件的出現(xiàn)上之間不能出現(xiàn)必然的因果關(guān)系，從而導(dǎo)致在事件的出現(xiàn)上表現(xiàn)出的不確定性，如表現(xiàn)出的不確定性，如“拋硬幣等。拋硬幣等。人類認(rèn)識到的人類認(rèn)識到的第一種不確定性。第一種不確定性。l 處理手段：概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程實(shí)際。處理手段：概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程實(shí)際。l模糊性：由

3、于概念邊境劃分規(guī)范的模糊不清而產(chǎn)生的不確模糊性：由于概念邊境劃分規(guī)范的模糊不清而產(chǎn)生的不確定性稱為模糊性，例如，定性稱為模糊性，例如，“高與矮，高與矮，“冷與熱等。冷與熱等。l 處理手段：模糊集合實(shí)際、模糊隨機(jī)過程實(shí)際。處理手段：模糊集合實(shí)際、模糊隨機(jī)過程實(shí)際。l知識的不完善性：由于人類認(rèn)識上的局限性而呵斥的，所知識的不完善性：由于人類認(rèn)識上的局限性而呵斥的，所以又叫客觀認(rèn)識的未確定性，如以又叫客觀認(rèn)識的未確定性，如“人體有多少根頭發(fā)等。人體有多少根頭發(fā)等。l 處理手段：灰色系統(tǒng)實(shí)際。處理手段：灰色系統(tǒng)實(shí)際。在構(gòu)造可靠性實(shí)際中以隨機(jī)性為研討重點(diǎn)在構(gòu)造可靠性實(shí)際中以隨機(jī)性為研討重點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)中的不

4、確定性要素l構(gòu)造工程中的隨機(jī)性構(gòu)造工程中的隨機(jī)性l物理、幾何不確定性：如資料、桿件尺寸、截面物理、幾何不確定性：如資料、桿件尺寸、截面積、剩余應(yīng)力、初始變形等相關(guān)要素。積、剩余應(yīng)力、初始變形等相關(guān)要素。l統(tǒng)計(jì)的不確定性：在統(tǒng)計(jì)與穩(wěn)定性有關(guān)的物理量統(tǒng)計(jì)的不確定性：在統(tǒng)計(jì)與穩(wěn)定性有關(guān)的物理量和幾何量時，總是根據(jù)有限樣本來選擇概率密度和幾何量時，總是根據(jù)有限樣本來選擇概率密度分布函數(shù)，因此帶來一定閱歷技術(shù)性，這種不確分布函數(shù)，因此帶來一定閱歷技術(shù)性，這種不確定性稱為統(tǒng)計(jì)的不確定性，是缺乏實(shí)際要素而成。定性稱為統(tǒng)計(jì)的不確定性，是缺乏實(shí)際要素而成。l模型的不確定性：為了對構(gòu)造進(jìn)展分析，所提假模型的不確定

5、性：為了對構(gòu)造進(jìn)展分析，所提假設(shè)、數(shù)學(xué)模型、邊境條件以及目前構(gòu)造技術(shù)程度設(shè)、數(shù)學(xué)模型、邊境條件以及目前構(gòu)造技術(shù)程度難以在計(jì)算中反映的種種要素，是很多不具備施難以在計(jì)算中反映的種種要素，是很多不具備施工者完成要素，所導(dǎo)致實(shí)際值實(shí)踐承截力的差別，工者完成要素，所導(dǎo)致實(shí)際值實(shí)踐承截力的差別，都?xì)w結(jié)為模型的不確定性。都?xì)w結(jié)為模型的不確定性。構(gòu)造設(shè)計(jì)中的不確定性要素l總結(jié)總結(jié)l構(gòu)造的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)用過程中存在大量的隨機(jī)構(gòu)造的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)用過程中存在大量的隨機(jī)不確定性要素；不確定性要素；l荷載及構(gòu)造的抗力不是確定性的量，它們是隨機(jī)荷載及構(gòu)造的抗力不是確定性的量，它們是隨機(jī)變量，因此絕對可靠的構(gòu)造設(shè)計(jì)是不

6、存在的！變量，因此絕對可靠的構(gòu)造設(shè)計(jì)是不存在的！l由于構(gòu)造的荷載和抗力存在隨機(jī)不確定性，所以由于構(gòu)造的荷載和抗力存在隨機(jī)不確定性，所以必需采用構(gòu)造可靠度實(shí)際研討構(gòu)造的可靠性問題。必需采用構(gòu)造可靠度實(shí)際研討構(gòu)造的可靠性問題。構(gòu)造可靠度的概念 l構(gòu)造的功能要求構(gòu)造的功能要求l能接受在施工和運(yùn)用期間能夠出現(xiàn)的各種作用；能接受在施工和運(yùn)用期間能夠出現(xiàn)的各種作用；l堅(jiān)持良好的運(yùn)用性能；堅(jiān)持良好的運(yùn)用性能；l具有足夠的耐久性能；具有足夠的耐久性能；l當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，在規(guī)定的時間內(nèi)可堅(jiān)持足夠的承載力；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，在規(guī)定的時間內(nèi)可堅(jiān)持足夠的承載力；l當(dāng)發(fā)生爆炸、撞擊、人為錯誤等偶爾事件時，構(gòu)造能堅(jiān)持當(dāng)發(fā)生爆炸

7、、撞擊、人為錯誤等偶爾事件時，構(gòu)造能堅(jiān)持必需的整體穩(wěn)定性，不出現(xiàn)與原因不相稱的破壞后果，防必需的整體穩(wěn)定性，不出現(xiàn)與原因不相稱的破壞后果，防止出現(xiàn)構(gòu)造的延續(xù)倒塌。止出現(xiàn)構(gòu)造的延續(xù)倒塌。1、4、5為構(gòu)造的平安性；為構(gòu)造的平安性；2為構(gòu)造的適用性；為構(gòu)造的適用性；3為構(gòu)造的耐久性為構(gòu)造的耐久性統(tǒng)稱為構(gòu)造的可靠性統(tǒng)稱為構(gòu)造的可靠性構(gòu)造可靠度的概念 l構(gòu)造可靠度構(gòu)造可靠度l構(gòu)造在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定構(gòu)造在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。功能的概率。l是構(gòu)造可靠性的概率度量。是構(gòu)造可靠性的概率度量。 l規(guī)定的時間：普通是指設(shè)計(jì)運(yùn)用基準(zhǔn)期。在同樣規(guī)定的時間：普通是指設(shè)計(jì)運(yùn)用

8、基準(zhǔn)期。在同樣的條件下，規(guī)定的時間越長，構(gòu)造的可靠度越低。的條件下，規(guī)定的時間越長，構(gòu)造的可靠度越低。l規(guī)定的條件：指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常運(yùn)用、規(guī)定的條件：指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常運(yùn)用、正常維修，排除人為錯誤或過失要素。正常維修，排除人為錯誤或過失要素。l構(gòu)造可靠性構(gòu)造可靠性l構(gòu)造在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)構(gòu)造在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能定功能的能l力。力。 極限形狀設(shè)計(jì)原那么l極限形狀極限形狀l構(gòu)造可以滿足功能要求而良好地任務(wù)，那么稱構(gòu)構(gòu)造可以滿足功能要求而良好地任務(wù)，那么稱構(gòu)造是造是“可靠的或可靠的或“有效的。反之，那么構(gòu)造有效的。反之，那么構(gòu)造為為“

9、不可靠或不可靠或“失效。失效。l區(qū)分構(gòu)造區(qū)分構(gòu)造“可靠與可靠與“失效的臨界任務(wù)形狀稱失效的臨界任務(wù)形狀稱為為“極限形狀。極限形狀。整個構(gòu)造或構(gòu)造的一部分超越某一特定形狀，就不能滿足設(shè)計(jì)整個構(gòu)造或構(gòu)造的一部分超越某一特定形狀，就不能滿足設(shè)計(jì)指定的某一功能要求，這個特定形狀成為該功能的極限形狀。指定的某一功能要求，這個特定形狀成為該功能的極限形狀。按此形狀進(jìn)展設(shè)計(jì)的原那么稱為極限形狀設(shè)計(jì)原那么。按此形狀進(jìn)展設(shè)計(jì)的原那么稱為極限形狀設(shè)計(jì)原那么。構(gòu)造功能函數(shù)與極限形狀構(gòu)造所處形狀構(gòu)造所處形狀 作用效應(yīng)作用效應(yīng)S抗力抗力RR1R2R=S極限形狀極限形狀 Z1Z2S2R2失效失效S10具有相當(dāng)大的概率或具

10、有相當(dāng)大的概率或 Z0 具有相當(dāng)小的概率；具有相當(dāng)小的概率；通常采用失效概率來度量構(gòu)造的可靠度。通常采用失效概率來度量構(gòu)造的可靠度?？煽磕康膌根本概念根本概念標(biāo)準(zhǔn)差、均值、變量相互獨(dú)立的正態(tài)隨機(jī)、SRSRSRSRSR222,SRZSRZZSRZ亦為正態(tài)隨機(jī)變量22(0)0()ZZfZZZRSZZZZRSfZZpP ZPPZYpP YY 令： ， 則：其中： 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)隨機(jī)變量；（）標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)可靠目的 延性破壞延性破壞三級三級二級二級一級一級 脆性破壞脆性破壞 平安等級平安等級破壞類型破壞類型3.73.22.74.23.73.2房屋建筑構(gòu)造構(gòu)件的可靠目的房屋建筑構(gòu)造構(gòu)件的可靠目的GB5015

11、3-2021構(gòu)造可靠度適用分析方法中心點(diǎn)法l情況情況1 1：構(gòu)造功能函數(shù)為線性函數(shù)：構(gòu)造功能函數(shù)為線性函數(shù)iniiXaaZ10iXniiZaa1021)(iXniiZa構(gòu)造功能函數(shù)構(gòu)造功能函數(shù)均值均值方差方差根據(jù)概率論中心極限定理，當(dāng)根據(jù)概率論中心極限定理，當(dāng)n，Z 近似服從正態(tài)分布近似服從正態(tài)分布21110)(iiXniiniXZZaaa)(1)(fP可靠目的可靠目的可靠度可靠度構(gòu)造可靠度適用分析方法中心點(diǎn)法l情況情況2 2：構(gòu)造功能函數(shù)為非線性函數(shù)：構(gòu)造功能函數(shù)為非線性函數(shù)構(gòu)造功能函數(shù)構(gòu)造功能函數(shù)均值均值方差方差nXXXgZ,.,21將將Z Z在各變量的均值點(diǎn)處展開成泰勒級數(shù)，并取線性項(xiàng)在

12、各變量的均值點(diǎn)處展開成泰勒級數(shù)，并取線性項(xiàng)iiXnXiniiXXXXXggZ1,.,21nXXXZg,.,21niXiZiiXXg12構(gòu)造可靠度適用分析方法中心點(diǎn)法l情況情況2 2：構(gòu)造功能函數(shù)為非線性函數(shù)：構(gòu)造功能函數(shù)為非線性函數(shù)niXiXXXZZiiXnXgg12,.,21)(1)(fP可靠目的可靠目的可靠度可靠度可靠度目的的幾何意義l情況情況1 1：極限形狀方程為線性函數(shù)：極限形狀方程為線性函數(shù)可靠度目的的幾何意義l情況情況2 2：極限形狀方程為非線性函數(shù)：極限形狀方程為非線性函數(shù)驗(yàn)算點(diǎn)法對中心點(diǎn)法的改良l驗(yàn)算點(diǎn)法對中心點(diǎn)法的改良驗(yàn)算點(diǎn)法對中心點(diǎn)法的改良1 1當(dāng)功能函數(shù)當(dāng)功能函數(shù)Z為非線

13、性曲面時，不以經(jīng)過中心點(diǎn)的切平面作為非線性曲面時，不以經(jīng)過中心點(diǎn)的切平面作為線性近似，而以經(jīng)過為線性近似，而以經(jīng)過Z0上的某一點(diǎn)上的某一點(diǎn)X* X1*, X2*, , Xn*的切平面作為線性近似，以減小中心點(diǎn)法的誤差。該點(diǎn)的切平面作為線性近似，以減小中心點(diǎn)法的誤差。該點(diǎn)X* 稱為驗(yàn)算點(diǎn)，驗(yàn)算點(diǎn)法可使稱為驗(yàn)算點(diǎn)，驗(yàn)算點(diǎn)法可使X* 收斂于規(guī)范化空間中極限收斂于規(guī)范化空間中極限形狀曲面到原點(diǎn)的最近間隔點(diǎn)。形狀曲面到原點(diǎn)的最近間隔點(diǎn)。l中心點(diǎn)法的缺陷中心點(diǎn)法的缺陷1 1功能函數(shù)在平均值處展開不盡合理；對非線性能夠帶來較功能函數(shù)在平均值處展開不盡合理；對非線性能夠帶來較大的誤差。大的誤差。驗(yàn)算點(diǎn)法對中心

14、點(diǎn)法的改良l驗(yàn)算點(diǎn)法對中心點(diǎn)法的改良驗(yàn)算點(diǎn)法對中心點(diǎn)法的改良2 2當(dāng)根本變量當(dāng)根本變量Xi 具有分布類型的信息時，將具有分布類型的信息時，將Xi的分布在的分布在 X1*, X2*, , Xn*處以與正態(tài)分布等價(jià)的條件，變換為處以與正態(tài)分布等價(jià)的條件，變換為當(dāng)量正態(tài)分布，這樣可使所得的可靠目的與失效概率之間有當(dāng)量正態(tài)分布，這樣可使所得的可靠目的與失效概率之間有一個明確的對應(yīng)關(guān)系，從而在一個明確的對應(yīng)關(guān)系，從而在中合理地反映了分布類型的影中合理地反映了分布類型的影響。響。l中心點(diǎn)法的缺陷中心點(diǎn)法的缺陷2 2沒有思索隨機(jī)變量概率分布類型的信息。沒有思索隨機(jī)變量概率分布類型的信息。驗(yàn)算點(diǎn)法根本原理構(gòu)造

15、功能函數(shù)構(gòu)造功能函數(shù)均值均值nXXXgZ,.,21將將Z Z在各變量的驗(yàn)算點(diǎn)在各變量的驗(yàn)算點(diǎn)X X* * X1X1* *, X2, X2* *, , Xn, , Xn* *處展開成處展開成泰勒級數(shù)泰勒級數(shù)*121)(),(XiniiinXgXXXXXgZ*121)(),(XiniiXnZXgXXXXgi*1)(XiniiXZXgXi0l正態(tài)隨機(jī)變量的情況正態(tài)隨機(jī)變量的情況驗(yàn)算點(diǎn)法根本原理規(guī)范差規(guī)范差niXXiZiXg12*)()(*1121212iiiiiXXininiXXiXXiniXXiniXXiZXgXgXgXgXg)(*1iXXiniiZXgi靈敏系數(shù)：第靈敏系數(shù)：第i i個個隨機(jī)變量

16、對整個規(guī)隨機(jī)變量對整個規(guī)范差的相對影響。范差的相對影響。驗(yàn)算點(diǎn)法根本原理可靠目的可靠目的)()(*11*iiXXiniiXiniiXZZXgXgXiiXiXiX*采用逐次迭代！采用逐次迭代！驗(yàn)算點(diǎn)法根本原理l非正態(tài)隨機(jī)變量的情況非正態(tài)隨機(jī)變量的情況根本思緒：根本思緒：普通情況下普通情況下,在構(gòu)造的極限形狀中往往含有非正態(tài)隨機(jī)變量，在構(gòu)造的極限形狀中往往含有非正態(tài)隨機(jī)變量，如構(gòu)造的抗力普通服從對數(shù)正態(tài)分布，活荷載普通服從極值如構(gòu)造的抗力普通服從對數(shù)正態(tài)分布，活荷載普通服從極值型分布或其他分布等。對于這種情況下的可靠度分析，普型分布或其他分布等。對于這種情況下的可靠度分析，普通要把非正態(tài)變量當(dāng)量化

17、為正態(tài)分布隨機(jī)變量。通要把非正態(tài)變量當(dāng)量化為正態(tài)分布隨機(jī)變量。驗(yàn)算點(diǎn)法根本原理l非正態(tài)隨機(jī)變量的情況非正態(tài)隨機(jī)變量的情況當(dāng)量正態(tài)化的條件當(dāng)量正態(tài)化的條件:1在設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)在設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)Xi*處，當(dāng)量正態(tài)化隨機(jī)變量處，當(dāng)量正態(tài)化隨機(jī)變量Xi的概率的概率分布函數(shù)值與原隨機(jī)變量分布函數(shù)值與原隨機(jī)變量Xi的概率分布函數(shù)值相等；的概率分布函數(shù)值相等；2在設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)在設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)Xi*處，當(dāng)量正態(tài)化隨機(jī)變量處，當(dāng)量正態(tài)化隨機(jī)變量Xi的概率的概率密度函數(shù)值與原隨機(jī)變量密度函數(shù)值與原隨機(jī)變量Xi的概率密度函數(shù)值相等。的概率密度函數(shù)值相等。驗(yàn)算點(diǎn)法根本原理*)(iiXXiiiXXF)(*1*iiXiiiXXFX*1)

18、(iiiXXiXiiXXf)(/)()(*1*iiiiiiXXiXXfXFXfXiii在驗(yàn)算點(diǎn)上概率分布函數(shù)相等在驗(yàn)算點(diǎn)上概率分布函數(shù)相等在驗(yàn)算點(diǎn)上概率密度函數(shù)相等在驗(yàn)算點(diǎn)上概率密度函數(shù)相等驗(yàn)算點(diǎn)法討論1、在驗(yàn)算點(diǎn)法中，對于同一問題不論運(yùn)用應(yīng)力或荷載表示的、在驗(yàn)算點(diǎn)法中，對于同一問題不論運(yùn)用應(yīng)力或荷載表示的極限形狀方程，結(jié)果都是一樣的。極限形狀方程，結(jié)果都是一樣的。2、在工程實(shí)踐可靠度計(jì)算中，驗(yàn)算點(diǎn)法已作為求解可靠目的、在工程實(shí)踐可靠度計(jì)算中，驗(yàn)算點(diǎn)法已作為求解可靠目的的根底，但只是在統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的正態(tài)分布變量和具有線性極限的根底，但只是在統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的正態(tài)分布變量和具有線性極限形狀方程下才是準(zhǔn)確的。

19、形狀方程下才是準(zhǔn)確的。構(gòu)造設(shè)計(jì)要求與目的可靠度目的可靠度對設(shè)計(jì)結(jié)果的影響：目的可靠度對設(shè)計(jì)結(jié)果的影響：構(gòu)造目的可靠度定得越高，那么構(gòu)造設(shè)計(jì)得很強(qiáng)，使構(gòu)造造價(jià)構(gòu)造目的可靠度定得越高，那么構(gòu)造設(shè)計(jì)得很強(qiáng)，使構(gòu)造造價(jià)加大；反之，那么構(gòu)造設(shè)計(jì)得很弱，造價(jià)降低，產(chǎn)生不平安感。加大；反之，那么構(gòu)造設(shè)計(jì)得很弱，造價(jià)降低，產(chǎn)生不平安感。l目的可靠度目的可靠度目的可靠度確定原那么：目的可靠度確定原那么：到達(dá)構(gòu)造可靠與經(jīng)濟(jì)上的最正確平衡。到達(dá)構(gòu)造可靠與經(jīng)濟(jì)上的最正確平衡。目的可靠度確定要素：目的可靠度確定要素：1、公眾心思、公眾心思 2、構(gòu)造重要性、構(gòu)造重要性 3、構(gòu)造破壞性質(zhì)、構(gòu)造破壞性質(zhì) 4、社會經(jīng)濟(jì)接受才干

20、、社會經(jīng)濟(jì)接受才干構(gòu)造概率可靠度的適用表達(dá)式l分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式RRSnnSnSSSS02221101kRknSnkSkSRSSS12211平安系數(shù)分解為荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)，各荷載采用各平安系數(shù)分解為荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)，各荷載采用各自的分項(xiàng)系數(shù)自的分項(xiàng)系數(shù)功能函數(shù)功能函數(shù)021RSSSZniiXiXiX*驗(yàn)算點(diǎn)驗(yàn)算點(diǎn)RRRSiSiSi11100RRRRRSSSiSiSikk1111kRRkSSRSRRRSSSkk1111構(gòu)造概率可靠度的適用表達(dá)式分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式：能對影響構(gòu)造可靠度的各種要素分別進(jìn)分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式：能對影響構(gòu)造可靠度的各種要素分別進(jìn)展研討，

21、不同的荷載效應(yīng)，可根據(jù)荷載的變異性質(zhì)，采用不同展研討，不同的荷載效應(yīng)，可根據(jù)荷載的變異性質(zhì)，采用不同的荷載分項(xiàng)系數(shù)。而抗力分項(xiàng)系數(shù)那么可根據(jù)構(gòu)造資料的任務(wù)的荷載分項(xiàng)系數(shù)。而抗力分項(xiàng)系數(shù)那么可根據(jù)構(gòu)造資料的任務(wù)性能不同，采用不同的數(shù)值。性能不同，采用不同的數(shù)值。構(gòu)造概率可靠度的適用表達(dá)式l規(guī)范設(shè)計(jì)表達(dá)式規(guī)范設(shè)計(jì)表達(dá)式,12110kkRniQikCiQikQQGkGafRSSS國際上通常采用以下設(shè)計(jì)表達(dá)式國際上通常采用以下設(shè)計(jì)表達(dá)式構(gòu)造重要性系數(shù)構(gòu)造重要性系數(shù)工程設(shè)計(jì)人員習(xí)慣采用根本變量的規(guī)范值進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)。工程設(shè)計(jì)人員習(xí)慣采用根本變量的規(guī)范值進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)。各國的規(guī)范均閱歷了由單一系數(shù)向多系數(shù)的轉(zhuǎn)

22、化過程。各國的規(guī)范均閱歷了由單一系數(shù)向多系數(shù)的轉(zhuǎn)化過程。采用單一系數(shù)難以處理恒、活載統(tǒng)計(jì)參數(shù)的差別導(dǎo)致的可靠采用單一系數(shù)難以處理恒、活載統(tǒng)計(jì)參數(shù)的差別導(dǎo)致的可靠度計(jì)算的偏向。度計(jì)算的偏向。由于各國荷載和抗力規(guī)范值確定的方式不同，設(shè)計(jì)目的可靠度由于各國荷載和抗力規(guī)范值確定的方式不同，設(shè)計(jì)目的可靠度的水準(zhǔn)也有差別，因此不同國家構(gòu)造設(shè)計(jì)表達(dá)式的分項(xiàng)系數(shù)取的水準(zhǔn)也有差別，因此不同國家構(gòu)造設(shè)計(jì)表達(dá)式的分項(xiàng)系數(shù)取值均不一樣。各國的荷載分項(xiàng)系數(shù)、抗力分項(xiàng)系數(shù)與荷載規(guī)范值均不一樣。各國的荷載分項(xiàng)系數(shù)、抗力分項(xiàng)系數(shù)與荷載規(guī)范值和抗力規(guī)范值是配套運(yùn)用的。它們作為一個整體有確定的概值和抗力規(guī)范值是配套運(yùn)用的。它們作

23、為一個整體有確定的概率可靠度意義。率可靠度意義。構(gòu)造概率可靠度的適用表達(dá)式承載才干極限形狀設(shè)計(jì)式承載才干極限形狀設(shè)計(jì)式RS 0荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S取以下組合中的最不利值取以下組合中的最不利值:可變荷載效應(yīng)控制的組合：可變荷載效應(yīng)控制的組合：QikniciQikQQGkGSSSS211永久荷載效應(yīng)控制的組合：永久荷載效應(yīng)控制的組合：QikniciQiGkGSSS1構(gòu)造構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值構(gòu)造構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值結(jié)構(gòu)安全等級或設(shè)計(jì)使用年限結(jié)構(gòu)安全等級或設(shè)計(jì)使用年限0=1.1 0=1.0 0=0.9安全等級安全等級一一二二三三設(shè)計(jì)使用年限（年）設(shè)計(jì)使用年

24、限（年）100505構(gòu)造重要性系數(shù)構(gòu)造重要性系數(shù)構(gòu)造概率可靠度的適用表達(dá)式正常運(yùn)用極限形狀設(shè)計(jì)式正常運(yùn)用極限形狀設(shè)計(jì)式對于正常運(yùn)用極限形狀，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載的對于正常運(yùn)用極限形狀，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載的規(guī)范組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，并應(yīng)按以下設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)規(guī)范組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，并應(yīng)按以下設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)展設(shè)計(jì)展設(shè)計(jì):CS C為構(gòu)造或構(gòu)造構(gòu)件到達(dá)正常運(yùn)用要求的規(guī)定限值，例如變形、裂痕、振幅、為構(gòu)造或構(gòu)造構(gòu)件到達(dá)正常運(yùn)用要求的規(guī)定限值，例如變形、裂痕、振幅、加速度、應(yīng)力等的限值，應(yīng)按各有關(guān)建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定采用。加速度、應(yīng)力等的限值，應(yīng)按各有關(guān)建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)

25、定采用。規(guī)范組合：規(guī)范組合：QiknicikQGkSSSS21頻遇組合：頻遇組合：QikniqikQfGkSSSS211準(zhǔn)永久組合：準(zhǔn)永久組合：QikniqiGkSSS1荷載概率模型l平穩(wěn)二項(xiàng)隨機(jī)過程荷載模型平穩(wěn)二項(xiàng)隨機(jī)過程荷載模型根據(jù)荷載每變動一次在構(gòu)造上的時間長短，將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期根據(jù)荷載每變動一次在構(gòu)造上的時間長短，將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T等分為等分為r個相等的時段個相等的時段，或以為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，或以為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T內(nèi)荷載均勻變動內(nèi)荷載均勻變動r=T/； 在每個時段內(nèi)，荷載在每個時段內(nèi)，荷載Q出現(xiàn)的概率為出現(xiàn)的概率為p，不出現(xiàn)的概率為，不出現(xiàn)的概率為q=1-p；在每一時段在每一時段內(nèi)，荷載出現(xiàn)時，其幅值

26、是非負(fù)的隨機(jī)變量，且內(nèi)，荷載出現(xiàn)時，其幅值是非負(fù)的隨機(jī)變量，且在不同時段上的概率分布是一樣的，記時段在不同時段上的概率分布是一樣的，記時段內(nèi)的荷載概率分內(nèi)的荷載概率分布為布為不同時段不同時段上的荷載幅值隨機(jī)變量相互獨(dú)立，且與在時段上的荷載幅值隨機(jī)變量相互獨(dú)立，且與在時段上上能否出現(xiàn)荷載無關(guān)。能否出現(xiàn)荷載無關(guān)。( )( ),iF xP Q tx t模型假定：模型假定：荷載概率模型荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的最大值概率分布荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的最大值概率分布rirjirjjjTTxFpxFptxtQPTtxtQPxQPxF)(1 1)(1 1,)(,)(max)(11prNT年內(nèi)出現(xiàn)的平均次數(shù)為設(shè)荷載在Ni

27、TxFxF)()(為小數(shù)xxex1充分小若)(1 xFpipriprxFrxFpTxFeexFii)(1 1)()(1)(1NiTxFxF)()(rNp,1時當(dāng)時當(dāng)1p荷載代表值各種荷載的最大值普通為隨機(jī)變量，為了實(shí)踐設(shè)計(jì)方便，采各種荷載的最大值普通為隨機(jī)變量，為了實(shí)踐設(shè)計(jì)方便，采用詳細(xì)數(shù)值代表荷載的最大值，成為荷載代表值。用詳細(xì)數(shù)值代表荷載的最大值，成為荷載代表值。永久荷載代表值：規(guī)范值永久荷載代表值：規(guī)范值可變荷載代表值：規(guī)范值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值可變荷載代表值：規(guī)范值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值l荷載代表值荷載代表值荷載效應(yīng)及其組合l荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)由荷載引起構(gòu)造或構(gòu)造構(gòu)件的反響，如

28、內(nèi)力、變形和裂痕等。由荷載引起構(gòu)造或構(gòu)造構(gòu)件的反響，如內(nèi)力、變形和裂痕等。lq最大彎矩最大彎矩: Mmax=q l 2/8= l 2/8 q最大剪力最大剪力: Vmax=q l/2=l/2 q最大撓度最大撓度: fmax=5ql 4/384EI=5l 4/384EI q荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)S=荷載效應(yīng)系數(shù)荷載效應(yīng)系數(shù)C 荷載荷載Q(t) 反映荷載作用方式、構(gòu)造計(jì)算簡圖、幾何特征等反映荷載作用方式、構(gòu)造計(jì)算簡圖、幾何特征等對應(yīng)于線彈性構(gòu)造，荷載效應(yīng)與荷載呈線性關(guān)系；對應(yīng)于線彈性構(gòu)造，荷載效應(yīng)與荷載呈線性關(guān)系；荷載效應(yīng)與構(gòu)造的尺寸、構(gòu)造的截面特性和資料的特性相關(guān)；荷載效應(yīng)與構(gòu)造的尺寸、構(gòu)造的截面特性和

29、資料的特性相關(guān)；與荷載變異性相比，荷載效應(yīng)變異性小，可以近似為常數(shù)；與荷載變異性相比，荷載效應(yīng)變異性小，可以近似為常數(shù)；荷載效應(yīng)的概率特性概率分布與荷載的概率特性一樣。荷載效應(yīng)的概率特性概率分布與荷載的概率特性一樣。QSCQSC荷載效應(yīng)及其組合l荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合構(gòu)造接受永久荷載的同時，能夠接受兩種以上可變荷載活構(gòu)造接受永久荷載的同時，能夠接受兩種以上可變荷載活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等。荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等。一切可變荷載以最大值相遇的概率很小，為了構(gòu)造的平安和一切可變荷載以最大值相遇的概率很小，為了構(gòu)造的平安和經(jīng)濟(jì)，必需研討多個荷載效應(yīng)組合的概率分布問題。經(jīng)濟(jì)，必需研討多個荷載效應(yīng)組合的

30、概率分布問題。兩種組合規(guī)那么兩種組合規(guī)那么Turkstra組合規(guī)那么組合規(guī)那么JCSS構(gòu)造平安度結(jié)合委員會構(gòu)造平安度結(jié)合委員會組合規(guī)那么組合規(guī)那么抗力統(tǒng)計(jì)分析的普通概念構(gòu)件抗力構(gòu)件抗力R：指構(gòu)件接受各種作用的才干，它與構(gòu)件的：指構(gòu)件接受各種作用的才干，它與構(gòu)件的荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)S相對應(yīng)。相對應(yīng)。l構(gòu)造抗力概念構(gòu)造抗力概念 兩種抗力：兩種抗力： 承載力：抵抗荷載作用內(nèi)力承載力：抵抗荷載作用內(nèi)力 剛剛 度：抵抗荷載作用變形度：抵抗荷載作用變形l構(gòu)造抗力的層次構(gòu)造抗力的層次整體構(gòu)造抗力如整體構(gòu)造接受風(fēng)荷載的才干整體構(gòu)造抗力如整體構(gòu)造接受風(fēng)荷載的才干構(gòu)造構(gòu)件抗力如構(gòu)件在軸力、彎矩作用下的承載才干構(gòu)造構(gòu)

31、件抗力如構(gòu)件在軸力、彎矩作用下的承載才干構(gòu)件截面抗力構(gòu)件截面抗彎、抗剪的才干構(gòu)件截面抗力構(gòu)件截面抗彎、抗剪的才干截面各點(diǎn)的抗力截面各點(diǎn)抵抗正應(yīng)力、剪應(yīng)力的才干截面各點(diǎn)的抗力截面各點(diǎn)抵抗正應(yīng)力、剪應(yīng)力的才干設(shè)計(jì)變形抗力要求設(shè)計(jì)變形抗力要求設(shè)計(jì)承載力抗力要求設(shè)計(jì)承載力抗力要求影響構(gòu)造抗力的不定性 資料性能如強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等資料性能如強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等l影響構(gòu)件抗力的不定性要素影響構(gòu)件抗力的不定性要素幾何參數(shù)如寬度、高度、面積、慣性矩等幾何參數(shù)如寬度、高度、面積、慣性矩等計(jì)算方式的準(zhǔn)確度計(jì)算方式的準(zhǔn)確度），（21nXXXgZ），（21ngXXXZ222iniiXgX1ZZZZ誤差傳送公式誤差傳送公式構(gòu)造抗力的統(tǒng)計(jì)特征單一資料構(gòu)件：鋼、木、磚等組成的構(gòu)造構(gòu)件單一資料構(gòu)件：鋼、木、磚等組成的構(gòu)造構(gòu)件l構(gòu)造抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)構(gòu)造抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)Rk：按規(guī)范規(guī)定的資料性能和幾何參數(shù)規(guī)范值及抗力計(jì)算公式：按規(guī)范規(guī)定的資料性能和幾何參數(shù)規(guī)范值及抗力計(jì)算公式求得的抗力規(guī)范值。求得的抗力規(guī)范值。kpafpkak0fp)()(RafkafRckk0kafkR kRpafRpafkRRR222pafRR的平均值的平均值R的變異系數(shù)的變異系數(shù)無量綱無量綱有量綱有量綱構(gòu)造構(gòu)件抗力的統(tǒng)計(jì)特征多種資料構(gòu)件：鋼筋混