长沙理工大学：《荷载与结构设计方法》课程教学资源（讲稿）第8讲.pdf_大学文库

8-3 荷载与结构设计方法|第6章 (4) 社会经济承受力的影响 ⚫ 经济越发达 → ps↑ 如何确定？通常采用校准法确定目标可靠指标 ⚫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。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为参考目标可靠度。荷载与结构设计方法|第6章三、校准法的计算步骤（1）确定校准范围，如结构类型，结构材料形式，选取代表性的结构构件，包括构件的破坏形式；（2）确定设计中基本变量的取值范围，如可变荷载标准值与永久荷载标准值比值的范围；（3）分析需要校准的设计规范的设计表达式，计算抗力R的标准值；（4）根据所求的及第2章、第4章的统计参数，计算各基本变量的统计参数，并采用验算点法计算可靠指标；（5）根据构件在工程中的应用数量和重要性，确定一组权重系数；确定所校准结构可靠指标加权平均值。所谓校准法，是指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可靠指标。现行设计规范指校准法所要反演计算的规范。荷载与结构设计方法|第6章安全等级破坏后果一级很严重：对人的生命、经济、社会或环境影响很大二级严重：对人的生命、经济、社会或环境影响较大三级不严重：对人的生命、经济、社会或环境影响较小安全等级路面结构建筑类型一级高速公路路面特大桥、重要大桥二级一级公路路面大桥、中桥、重要小桥三级二级公路路面小桥、涵洞公路工程结构的设计安全等级建筑结构的安全等级目标可靠指标是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，与目标可靠指标对应的失效概率称为允许失效概率。荷载与结构设计方法|第6章破坏类型安全等级一级二级三级延性破坏 3.7 3.2 2.7 脆性破坏 4.2 3.7 3.2 建筑结构承载能力极限状态的目标可靠指标破坏类型安全等级一级二级三级延性破坏 4.7 4.2 3.7 脆性破坏 5.2 4.7 4.2 公路桥梁结构承载能力极限状态的目标可靠指标目标可靠指标代表了设计所要达到的结构可靠度，是预先给定的作为结构设计依据的可靠指标。荷载与结构设计方法|第6章 6.2 直接概率设计法定义: 直接基于结构可靠度分析理论的设计方法. 简单示例已知μS、δR、δS ,求μR，则由 2 2 R S R S      − = + 2 2 2 R S R R S S        − = + 得 ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 0 R R S S R R S S R R R S R S                   + = − + − + + − = 由上式可解得μR 验算点还可以用来以目标可靠指标 及各基本变量的统计特征和分布类型，反求构件抗力 R 的均值，从而进行构件截面设计，采用这一过程设计结构构件即为直接概率设计法

8-4 荷载与结构设计方法|第6章直接概率设计法的计算步骤（1）列出极限状态方程及基本变量概率模型、统计参数；（2）赋初值：令（3）当量正态化，可得（4）计算方向余弦（5）计算新一轮验算点坐标（6）重复（2）-（5），直到验算点坐标满足精度要求；（7）将最后一轮迭代的验算点作为设计验算点，计算抗力 R的当量正态均值； * * * * * , , NG =  NG NL =  NL R = NG + NL ' ' ' , , N N R L L    ' ' , , G L N N R    ' ' ' * * * * * , , G G G L L L G N N N L G L N N N N N R N N = + = + = +       ' ' ' * R R R  = R −  荷载与结构设计方法|第6章直接概率设计法的计算步骤（8）计算抗力R的均值，由得（9）计算抗力标准值（10）假定截面尺寸，计算钢筋用量 ) 1 (1 ln ln 2 * * ' R R R R R    + = − + ' 2 * * 1 exp( 1 ln ) R R R R R    = + − + RK R KR =  / ' ' k ck S yk R f bh A f − = 荷载与结构设计方法|第6章程序框图 * ' ' R = +    R i R  满足目标 '  R 赋初值，假定 * * * * * , , G S Q S G Q G Q S S R S S = = = +   当量正态化， ' * 2 ln(1 )   R = + R R 求方向余弦i 由得否是已知：，Z=R-SG-SQ，SG和SQ的统计参数，δR 由 ' ' 计算新的验算点， * i i i i X X x = +    * * * R S S = + G Q 由求出 ' * * 2 (1 ln ln ) 1 R R R R R    = + − +  R 对于十分重要的结构，如原子能反应堆压力容器、海上采油平台等，已开始采用近似概率极限状态法直接进行设计或可靠度校核。荷载与结构设计方法|第6章 6.3 概率极限状态的实用设计表达式 ⚫分项系数设计法 ⚫ 《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2018）和《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）的规定； ⚫ 《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283- 1999）的规定； ⚫ 《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》（GB50199-2013）的规定；对于工程结构中的一般结构构件，根据规定的目标可靠指标T 或允许失效概率直接进行截面设计，由于计算工作量太大，是不实用的。设计人员已习惯于采用基本变量的标准值(如荷载标准值、材料标准强度等)和分项系数(如荷载系数、材科强度系数等)进行结构设计，并已积累了大量的工程实践经验。荷载与结构设计方法|第6章一、分项系数设计法《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）对基本变量设计值的确定原则作出了规定。 1. 一般规定作用的设计值Fd可按下式确定： d F r F F =  式中：Fd为作用的代表值； F  为作用的分项系数。（6-14）考虑到这些情况，因此设计表达式在形式上仍采用分项系数表达的形式，设计时无需进行直接概率设计法的运算