荷载与结构设计方法第4章 第4章结构构件抗力的统计分析 4.1抗力的概念 4.2影响结构构件抗力不确定性的因素 4.3结构构件抗力的统计参数和概率分布类型
荷载与结构设计方法|第4章 第4章 结构构件抗力的统计分析 4.1 抗力的概念 4.2 影响结构构件抗力不确定性的因素 4.3 结构构件抗力的统计参数和概率分布类型
荷载与结构设计方法第4章 4.1抗力统计分析的一般概念 1.结构抗力的定义： ● 结构是一个复杂的体系，体系抗力的统计分析是正在 研究的问题，目前在设计中可供普遍应用的只是结构 构件的可靠性分析。 ● 结构构件抗力R是指结构构件截面抵抗荷载效应的能 力。广义地说，结构抗力应当包括结构构件承受外加 作用的各种能力
荷载与结构设计方法|第4章 4.1 抗力统计分析的一般概念 1. 结构抗力的定义： ⚫ 结构是一个复杂的体系，体系抗力的统计分析是正在 研究的问题，目前在设计中可供普遍应用的只是结构 构件的可靠性分析。 ⚫ 结构构件抗力R是指结构构件截面抵抗荷载效应的能 力。广义地说，结构抗力应当包括结构构件承受外加 作用的各种能力
荷载与结构设计方法第4章 4.1抗力统计分析的一般概念 2.抗力统计分析的思路 ●直接统计各种结构构件的抗力以确定其统计参数和概 率分布很困难； ●找到影响结构构件抗力的各主要因素，分别对它们进 行统计分析，确定其统计参数； ●通过构件抗力与各因素之间的函数关系，运用概率论 的方法，求出抗力的统计参数和概率分布类型
荷载与结构设计方法|第4章 4.1 抗力统计分析的一般概念 2. 抗力统计分析的思路 ⚫直接统计各种结构构件的抗力以确定其统计参数和概 率分布很困难； ⚫找到影响结构构件抗力的各主要因素，分别对它们进 行统计分析，确定其统计参数； ⚫通过构件抗力与各因素之间的函数关系，运用概率论 的方法，求出抗力的统计参数和概率分布类型
荷载与结构设计方法第4章 4.2结构构件抗力不定性因素的分析 主要影响因素： 1.结构构件材料性能的不定性； 2.结构构件几何参数的不定性； 3.结构构件计算模式的不定性。 一般认为它们是相互独立的随机变量
荷载与结构设计方法|第4章 4.2 结构构件抗力不定性因素的分析 主要影响因素： 1. 结构构件材料性能的不定性； 2. 结构构件几何参数的不定性； 3. 结构构件计算模式的不定性。 一般认为它们是相互独立的随机变量
荷载与结构设计方法第4章 4.2结构构件抗力不定性因素的分析 1.结构构件材料性能的不定性 ●材料性能是指结构构件的各种物理力学性能，由于材料本身的品质 差异，导致了材料的不定性； ●材料性能一般是采用标准试件和标准试验方法确定的，并以一个时 期内由全国有代表性的生产单位的材料性能的统计结果作为全国平 均生产水平的代表； ●对于结构构件的材料性能，还需考虑实际结构中的材料性能与标准 试件材料性能的差别，实际工作条件与标准试验条件的差别
荷载与结构设计方法|第4章 4.2 结构构件抗力不定性因素的分析 1. 结构构件材料性能的不定性 ⚫ 材料性能是指结构构件的各种物理力学性能，由于材料本身的品质 差异，导致了材料的不定性； ⚫ 材料性能一般是采用标准试件和标准试验方法确定的，并以一个时 期内由全国有代表性的生产单位的材料性能的统计结果作为全国平 均生产水平的代表； ⚫ 对于结构构件的材料性能，还需考虑实际结构中的材料性能与标准 试件材料性能的差别，实际工作条件与标准试验条件的差别
荷载与结构设计方法第4章 4.2结构构件抗力不定性因素的分析 2.结构构件几何参数的不定性 ●结构构件几何参数，一般是指构件的截面几何特征， 如高度、宽度、面积、面积矩等； ●结构构件几何参数的不定性，主要是指制作尺寸偏差 和安装误差等引起的结构构件几何参数的变异性； ●反映了制作和安装后的实际结构构件与所设计的标准 结构构件之间几何上的差异
荷载与结构设计方法|第4章 4.2 结构构件抗力不定性因素的分析 2. 结构构件几何参数的不定性 ⚫结构构件几何参数，一般是指构件的截面几何特征， 如高度、宽度、面积、面积矩等； ⚫结构构件几何参数的不定性，主要是指制作尺寸偏差 和安装误差等引起的结构构件几何参数的变异性； ⚫反映了制作和安装后的实际结构构件与所设计的标准 结构构件之间几何上的差异
荷载与结构设计方法第4章 4.2结构构件抗力不定性因素的分析 3.结构构件计算模式的不定性 ●结构构件计算模式的不定性，主要是指抗力计算中采 用的某些基本假定的近似性和计算公式的不精确性等 引起的对结构构件抗力估计的不定性，有时被称为计 算计算模型误差”。 ●实际上，在结构设计中采用的各种计算公式，由于常 用理想弹（塑）性、匀质性、各向同性、平截面变形 等假定
荷载与结构设计方法|第4章 4.2 结构构件抗力不定性因素的分析 3. 结构构件计算模式的不定性 ⚫结构构件计算模式的不定性，主要是指抗力计算中采 用的某些基本假定的近似性和计算公式的不精确性等 引起的对结构构件抗力估计的不定性，有时被称为计 算“计算模型误差”。 ⚫实际上，在结构设计中采用的各种计算公式，由于常 用理想弹（塑）性、匀质性、各向同性、平截面变形 等假定
荷载与结构设计方法第4章 4.2结构构件抗力不定性因素的分析 3.结构构件计算模式的不定性 ●常用矩形、三角形等规则且简单的图形来描述截面应 力分布以替代实际上是曲线分布的应力图形； ●还常用简支、固定、弹性等理想支座来替代实际的边 界条件； ●常用线性方法来简化计算表达式等一系列近似处理或 方法，必然导致实际结构构件抗力与按公式计算的结 果之间的差异
荷载与结构设计方法|第4章 4.2 结构构件抗力不定性因素的分析 3. 结构构件计算模式的不定性 ⚫常用矩形、三角形等规则且简单的图形来描述截面应 力分布以替代实际上是曲线分布的应力图形； ⚫还常用简支、固定、弹性等理想支座来替代实际的边 界条件； ⚫常用线性方法来简化计算表达式等一系列近似处理或 方法，必然导致实际结构构件抗力与按公式计算的结 果之间的差异
荷载与结构设计方法第4章 4.3结构构件抗力的统计参数和概率分布类型 1.单一材料组成的结构构件 ● 对抗力R直接进行统计分析，理应从相同条件下（同一母体） 的一大批实测数据组成的样本出发来进行统计分析，实际上这 是很困难的。 ● 为了把不同条件下的试验值或实测值近似地转换为相同条件下 的统计样本，可取比值Rz/Rx这个无量纲量作为样本(Rk为按 设计规范公式算得的抗力标准值)，亦即近似认为这样得到的 样本来自同一母体
荷载与结构设计方法|第4章 4.3 结构构件抗力的统计参数和概率分布类型 1. 单一材料组成的结构构件 ⚫ 对抗力R直接进行统计分析，理应从相同条件下（同一母体） 的一大批实测数据组成的样本出发来进行统计分析，实际上这 是很困难的。 ⚫ 为了把不同条件下的试验值或实测值近似地转换为相同条件下 的统计样本，可取比值RZ /RK这个无量纲量作为样本（Rk为按 设计规范公式算得的抗力标准值），亦即近似认为这样得到的 样本来自同一母体
荷载与结构设计方法第4章 4.3结构构件抗力的统计参数和概率分布类型 1.单一材料组成的结构构件 ●对于分别由钢、木、砖、石、素混凝土等材料制作的构件，称为 单一材料组成的结构构件，其抗力表达式为 R=KMKAKPRK (4-8) ●式中，KM、K和K分别为材料性能的不定性、几何参数的不定性 和计算模式的不定性，Rx为构件抗力标准值，它是材料性能标准 值、几何参数标准值等变量的函数
荷载与结构设计方法|第4章 4.3 结构构件抗力的统计参数和概率分布类型 1. 单一材料组成的结构构件 ⚫ 对于分别由钢、木、砖、石、素混凝土等材料制作的构件，称为 单一材料组成的结构构件，其抗力表达式为 R=KMKAKPRK (4-8) ⚫ 式中，KM、KA和KP分别为材料性能的不定性、几何参数的不定性 和计算模式的不定性，RK为构件抗力标准值，它是材料性能标准 值、几何参数标准值等变量的函数