山东理子大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 第十章.概率极限状态设计法 §10-1结构设计的目标 §10-2直接概率设计法 §10-3概率极限状态的实用设计表达式
2 第十章.概率极限状态设计法 §10-1 结构设计的目标 §10-2 直接概率设计法 §10-3 概率极限状态的实用设计表达式
§10.1结构设计的目标 一、设计要求 、1958 1.安全性要求 《建筑结构可靠度设计统一标准》用结构的安全等级来表示房屋的重 要性，将建筑结构安全等级划分为三级，如表10-1所示。而《高耸结构设 计规范》(G$50135-2006)则将高耸结构安全等级划分为两级，如表10-2所 示。 表10-1建筑结构安全等级 安全等级 破坏后果 建筑物类型 一级 很严重 重要建筑 二级 严重 一般工业与民用建筑 三级 不严重 次要建筑物 表10-2高耸结构的安全等级 安全等级 高耸结构类型 结构破坏后果 一级 重要的高耸结构类型 很严重 二级 一般的高耸结构类型 严重
3 §10.1 结构设计的目标 一、设计要求 1.安全性要求 《建筑结构可靠度设计统一标准》用结构的安全等级来表示房屋的重 要性，将建筑结构安全等级划分为三级，如表10-1所示。而《高耸结构设 计规范》(GB 50135-2006)则将高耸结构安全等级划分为两级，如表10-2所 示。 安全等级 破坏后果 建筑物类型 一级 很严重 重要建筑 二级 严重 一般工业与民用建筑 三级 不严重 次要建筑物 表10-1 建筑结构安全等级 安全等级 高耸结构类型 结构破坏后果 一级 重要的高耸结构类型 很严重 二级 一般的高耸结构类型 严重 表10-2 高耸结构的安全等级
§10.1结构设计的目标 2.适用性要求 设计的适用性要求指的是结构在正常使用时应具有良好的工作性能，如不 发生过大的变形或过宽的裂缝等，以及不产生影响正常使用的振动等。 3.耐久性要求 所谓耐久性要求指的是结构在正常维护下，具有足够的耐久性能，不发生 钢筋锈蚀和混凝土严重风化等现象。而耐久性设计就是根据结构的环境类别和 设计使用年限进行设计，主要解决环境作用与材料抵抗环境作用能力的问题。 要求在规定的设计使用年限内，结构能够在自然和人为环境的化学和物理作用 下，不出现无法接受的承载力减小、使用功能降低和不能接受的外观破损等耐 久性问题，所以还要掌握设计基准期和设计使用年限的概念。 设计基准期就是指结构设计时，为确定可变作用及与时间有关的材料性能 等取值而选用的时间参数。例如：现行的建筑结构设计规范中的荷载统计参数 是按设计基准期为50年确定的，桥梁结构为100年，水泥混凝土路面结构不大 于30年沥青混凝土路面结构不大于15年
4 §10.1 结构设计的目标 2.适用性要求 设计的适用性要求指的是结构在正常使用时应具有良好的工作性能，如不 发生过大的变形或过宽的裂缝等，以及不产生影响正常使用的振动等。 3. 耐久性要求 所谓耐久性要求指的是结构在正常维护下，具有足够的耐久性能，不发生 钢筋锈蚀和混凝土严重风化等现象。而耐久性设计就是根据结构的环境类别和 设计使用年限进行设计，主要解决环境作用与材料抵抗环境作用能力的问题。 要求在规定的设计使用年限内，结构能够在自然和人为环境的化学和物理作用 下，不出现无法接受的承载力减小、使用功能降低和不能接受的外观破损等耐 久性问题，所以还要掌握设计基准期和设计使用年限的概念。 设计基准期就是指结构设计时，为确定可变作用及与时间有关的材料性能 等取值而选用的时间参数。例如：现行的建筑结构设计规范中的荷载统计参数 是按设计基准期为50年确定的，桥梁结构为100年，水泥混凝土路面结构不大 于30年，沥青混凝土路面结构不大于15年
§10.1结构设计的目标 、1956 设计使用年限指结构在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达 到的使用年限，在这个年限内，结构只需要进行正常的维护而不需要进行大 修就能够按预期目的使用。如果达不到这个年限，则意味着在设计、施工、 使用和维护的某一环节上出现了不正常情况，应查找原因。 结构的可靠度或失效概率与结构的使用年限长短有关。当结构的实际使 用年限超过设计使用年限后，结构失效概率将会比设计时的预期值增大，但 并不意味着该结构立即丧失功能或报废。《建筑结构可靠度设计统一标准》 规定的各类建筑结构设计使用年限见表10-3。 表10-3建筑结构设计使用年限分类 类别 设计使用年限/年 示例 1 5 临时性结构 2 25 易于替换的结构构件 3 50 普通房屋和构造物 4 100 纪念性建筑和特别重要的建筑结构
5 §10.1 结构设计的目标 设计使用年限指结构在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达 到的使用年限，在这个年限内，结构只需要进行正常的维护而不需要进行大 修就能够按预期目的使用。如果达不到这个年限，则意味着在设计、施工、 使用和维护的某一环节上出现了不正常情况，应查找原因。 结构的可靠度或失效概率与结构的使用年限长短有关。当结构的实际使 用年限超过设计使用年限后，结构失效概率将会比设计时的预期值增大，但 并不意味着该结构立即丧失功能或报废。《建筑结构可靠度设计统一标准》 规定的各类建筑结构设计使用年限见表10-3。 表10-3 建筑结构设计使用年限分类 类 别 设计使用年限/年 示 例 1 5 临时性结构 2 25 易于替换的结构构件 3 50 普通房屋和构造物 4 100 纪念性建筑和特别重要的建筑结构
§10.1结构设计的目标 设计方法和设计状况 1958 4. 结构目前普遍采用的设计方法是概率论的极限状态设计法。我国的标 准将极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两种。对于结构 的各种极限状态，均应规定明确的标志及限值。 由于结构物在建造和使用过程中所承受的作用和所处环境不同，设计 时所采用的结构体系、可靠度水准、设计方法等也应有所区别。因此，建 筑结构设计时，应根据结构在施工和使用中的环境条件和影响，区分下列4 种设计状况。 (1)持久状况：在结构使用过程中一定出现、其持续期很长的状况。持续期一 般与设计使用年限为同一数量级，如房屋结构承受家具和正常人员荷载的状况。 (2)短暂情况：在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相 比持续时间很短的状况，如结构施工和维修时承受堆料和施工荷载的状况： (3)偶然状况：在结构使用过程中出现的概率很小，且持续期很短的状况，如 结构遭受火灾、爆炸、撞击等作用的状况。 (4)地震设计状况：结构遭受地震时的设计状况。 6
6 §10.1 结构设计的目标 4. 设计方法和设计状况 结构目前普遍采用的设计方法是概率论的极限状态设计法。我国的标 准将极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两种。对于结构 的各种极限状态，均应规定明确的标志及限值。 由于结构物在建造和使用过程中所承受的作用和所处环境不同，设计 时所采用的结构体系、可靠度水准、设计方法等也应有所区别。因此，建 筑结构设计时，应根据结构在施工和使用中的环境条件和影响，区分下列4 种设计状况。 (1) 持久状况：在结构使用过程中一定出现、其持续期很长的状况。持续期一 般与设计使用年限为同一数量级，如房屋结构承受家具和正常人员荷载的状况。 (2) 短暂情况：在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相 比持续时间很短的状况，如结构施工和维修时承受堆料和施工荷载的状况。 (3) 偶然状况：在结构使用过程中出现的概率很小，且持续期很短的状况，如 结构遭受火灾、爆炸、撞击等作用的状况。 (4) 地震设计状况：结构遭受地震时的设计状况