及当理工大￥ Changsha University of Science Technology 第6章概率极限状态设计法 6.1结构设计的目标 6.2直接概率设计法 6.3概率极限状态的实用设计表达式 《工程结构可靠度计算方法》 《结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用》 2015/10/30
Changsha University of Science & Technology 1 第6章 概率极限状态设计法 6.1 结构设计的目标 6.2 直接概率设计法 6.3 概率极限状态的实用设计表达式 《工程结构可靠度计算方法》 《结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用》 2015/10/30
发沙理工大￥ Changsha University of Science Technology 6.1结构设计的目标 结构设计的目标：科学地解决结构可靠性与经济性之问的矛 盾，力求以最经济的途径，使得结构以一定的可靠度满足各 项预定功能的要求。 一、设计要求 Qusetion R>S 因为R和S的不定性，上式不能绝对满足，只能在一定概率意义 下满足，即 P(R2S)=Ps 取何值 、合适？ 2015/10/30 2
Changsha University of Science & Technology 2 6.1 结构设计的目标 结构设计的目标：科学地解决结构可靠性与经济性之间的矛 盾，力求以最经济的途径，使得结构以一定的可靠度满足各 项预定功能的要求。 一、设计要求 R≥S 因为R和S的不定性，上式不能绝对满足, 只能在一定概率意义 下满足, 即 P{R≥S}= ps Qusetion 取何值 合适？ 2015/10/30
。当理工大￥ Changsha University of Science Technology 二、目标可靠度 矛盾如何 1.可靠度B的大小对结构设计的影响 解决？ P太大成本高，失效概率小 经济与安全的合理平衡。 卫太小成本低，失效概率大 2.目标可靠度的确定 一般需考虑以下四个因素 (1)公众心理； (2)结构重要性； (3)结构破坏性质； (4)社会经济承受力。 2015/11/1 3
Changsha University of Science & Technology 3 二、目标可靠度 1. 可靠度β的大小对结构设计的影响 ps太大→成本高，失效概率小 ps太小→成本低，失效概率大 2. 目标可靠度的确定 一般需考虑以下四个因素 (1) 公众心理; (2) 结构重要性; (3) 结构破坏性质; (4) 社会经济承受力。 矛盾如何 解决？ 经济与安全的合理平衡。 2015/11/1
是沙理工大￥ Changsha University of Science Technology (1)公众心理采用类比法 一些事故的年死亡率 事故 年死亡率 事故 年死亡率 爬山、赛车 5x103 汽车旅行 2.5x105 飞机旅行 1x104 游泳 3x105 采矿 7x104 结构施工 3x105 房屋失火 2X105 电击 6x10-6 雷击 5x10-7 暴风 4x106 2015/11/1 4
Changsha University of Science & Technology 4 (1) 公众心理 采用类比法 事故 年死亡率 事故 年死亡率 爬山、赛车 5x10-3 汽车旅行 2.5x10-5 飞机旅行 1x10-4 游泳 3x10-5 采矿 7x10-4 结构施工 3x10-5 房屋失火 2x10-5 电击 6x10-6 雷击 5x10-7 暴风 4x10-6 一些事故的年死亡率 2015/11/1
及沙理工大￥ Changsha University of Science Technology 类比法 年危险率 可承受人群 103 胆大的人 10-4 一般的人 10-5 不再考虑其危险 50年失效率 公众心理 5x103 较安全 5x104 安全 5x105 很安全 2015/11/1 5
Changsha University of Science & Technology 5 类比法 年危险率 可承受人群 10-3 胆大的人 10-4 一般的人 10-5 不再考虑其危险 50年失效率 公众心理 5x10-3 较安全 5x10-4 安全 5x10-5 很安全 2015/11/1
及为理工大努 Changsha University of Science Technology ◆据此建议结构的年失效概率为1x105,大致相当于房屋在正 帝使用年限50年的失效概率为5×104。，当功能函数为正态分布 时，相当于可靠指标阝=329。 ◆由于对风险水平的接受程度因人而异，所以用类比法确定 设计可靠指标不易为人们所公认。 2016 第6章结构可靠性设计 6
Changsha University of Science & Technology 2016 第6章 结构可靠性设计 6 ◆据此建议结构的年失效概率为110-5 ,大致相当于房屋在正 常使用年限50年的失效概率为510-4。当功能函数为正态分布 时，相当于可靠指标＝3.29。 ◆由于对风险水平的接受程度因人而异，所以用类比法确定 设计可靠指标不易为人们所公认
及当理工大￥ Changsha University of Science Technology (2)结构重要性的影响 脆性结构 一般结构卫s 重要结构ps 次要结构Ps↓ (a) (③)结构破坏性质的影响 脆性结构P、>廷性结构Ps 延性结构 (4)社会经济承受力的影响 经济施发达→时0 如何 确定？ (b) 2016 第6章结构可靠性设计 7
Changsha University of Science & Technology 2016 第6章 结构可靠性设计 7 (3) 结构破坏性质的影响 脆性结构ps > 延性结构ps (4) 社会经济承受力的影响 经济越发达 → ps↑ (2) 结构重要性的影响 一般结构 ps 重要结构 ps ↑ 次要结构 ps ↓ 脆性结构 延性结构 如何 确定？
发沙理工大￥ Changsha University of Science&Technology 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。 2015/11/1 8
Changsha University of Science & Technology 8 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。 2015/11/1 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
及沙理工大￥ Changsha University of Science Technology 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圆，如可变荷载标准值 与永久荷载标准值比值的范圆； (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 重集数；确定所校准结构可靠指标加权平均值。 2015/11/1 结构可靠度设计 9
Changsha University of Science & Technology 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。 2015/11/1 结构可靠度设计 9
及泸理工大舞 Changsha University of Science Technology 建筑结构的安全等级 安全等级 破坏后果 建筑类型 一级 很严重 重要的建筑 二级 严重 一般的建筑 三级 不严重 次要的建筑 公路工程结构的设计安全等级 安全等级 路面结构 建筑类型 一级 高速公路路面 特火桥、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 2015/11/1 10
Changsha University of Science & Technology 10 安全等级 破坏后果 建筑类型 一级 很严重 重要的建筑 二级 严重 一般的建筑 三级 不严重 次要的建筑 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 2015/11/1