2011年一級建筑師建筑結構輔導資料:結構設計的基本規(guī)定

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結構設計的基本規(guī)定
    一、結構的功能要求
    結構在規(guī)定的設計基準期內和規(guī)定的條件下必須具有安全性、適用性和耐久性等三方面的功能。
    二、結構極限狀態(tài)的定義和分類
    1.定義
    整個結構或結構的一部分,超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求,則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。
    2.分類
    結構的極限狀態(tài)分為兩類,即:
     ( l )承載能力極限狀態(tài):結構或結構構件達到承載力、或出現(xiàn)疲勞破壞、或不能繼續(xù)承載變形的狀態(tài)。
     ( 2 )正常使用極限狀態(tài):結構或結構構件達到正常使用或耐久性功能的某項規(guī)定的限值。
    三、結構可靠度的基本概念
    1 .結構的功能函數(shù): Z =R-
    S 式中 S ——外部作用在結構上產生的效應(內力和變形) ;
    R ——結構能承受內力和變形的能力。
    2 .極限狀態(tài)方程: Z =R -S =0,(表示結構處于極限狀態(tài))
    當 Z =R 一 S >0時,則表示結構處于可靠狀態(tài);
    當 Z=R 一 S <。時,則表示結構處于失效狀態(tài)。
    3 .結構可靠度概念
    S 和 R 均不是定值,而是隨機變量,所以對上述狀態(tài)要科學的衡量,只能用概率的方法。只要 Z =R 一 S ≥0的概率(即可靠概率或稱可靠度)大到人們足以放心,就可認為設計的結構是安全可靠的。
    4 .幾個重要的概念:
     (1)作用效應 S 的不確定性主要是由下列因素引起的:
    1)荷載(或作用)本身的變異性;
    2)內力計算假定與結構實際受力情況間的差異。
     (2)結構抗力 R 的不確定性主要是由下列因素引起的:
    l)材料性能的不確定性;
    2)結構構件幾何參數(shù)的不確定性;
    3)結構構件抗力 R 的計算模式的不確定性。
     (3)結構的可靠性:結構在規(guī)定時間內、規(guī)定條件下能完成預定功能的能力。
     (4)結構的可靠度:結構在規(guī)定時間內、規(guī)定條件下能完成預定功能的概率(或稱可靠概率Pa:)。
     (5)失效概率Pf :結構功能在規(guī)定時間內、規(guī)定條件下不能完成預定功能的概率 ( Pf )。
      
     (6)可靠指標β:結構功能函數(shù) Z 的平均值產 Z 與其標準差內的比值(它與Pf,有一一對應的函數(shù)關系)。
     (7)目標可靠指標[β] :作為結構設計依據(jù)的可靠指標稱為目標可靠指標 [β],亦稱設計可靠指標。
    現(xiàn)行《 混凝土結構設計規(guī)范 》( GB 50010 -2002 )是采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法,以可靠指標度量結構構件的可靠度,采用分項系數(shù)的設計表達式進行設計的。