建筑结构可靠度分析与设计总结

1、建筑结构可靠度分析与设计总结进过一个学学期的学学习，我我对建筑筑结构工工程可靠靠度分析析与设计计这门课课程有了了一些体体会，也也知道了了做为一一名土木木工程人人应该掌掌握的结结构设计计的基本本原理和和方法，拓展了我们对结构设计的认识。同时也感到结构设计人员的不易。一:建筑结结构可靠靠度研究究的意义义我国在以结结构可靠靠性理论论为基础础对各类类建筑结结构设计计规范修修订、影影响结构构可靠性性的不确确定因素素分析、在在役结构构的检验验、可靠靠性评定定、维修修决策、结结构诊断断专家系系统与加加固修复复技术、结结构耐久久性和剩剩余寿命命估计、结结构防灾灾减灾与与结构抗抗风、抗抗震控制制等理论论和技术术

2、多方面面已经取取得了重重要的基基础研究究成果并并部分应应用于工工程实际际。城市市化的加加速使得得土木建建筑业已已成为国国民经济济的支柱柱产业之之一，各各种高层层及大跨跨结构、大大型立交交桥及隧隧道、地地铁、空空港等工工程日益益巨大，城城市化带带来人口口高度密密集、财财富高度度集中，一一般的地地震灾害害就可造造成巨大大的经济济损失和和人员伤伤亡。目目前我国国的工程程结构质质量问题题仍然十十分严重重，如何何实现结结构的功功能和保保证结构构体系安安全可靠靠已引起起国内学学者的关关注，我我国工工程结构构可靠度度设计统统一标准准也提提出“当有条条件时，工工程结构构宜按结结构体系系进行设设计。二:对结构构

3、可靠度度总的概概括首先结构应应满足三三个方面面的基本本功能要要求：1.承载能能力的要要求。2.正常使使用的要要求。3.整体性性要求。当结构整体体或部分分超越某某一状态态就不再再满足设设计规定定的功能的的要求时时，这种状状态即为为结构该该功能的的极限状状态。结结构的极极限状态态有三种种：1 承载能能力极限限状态。2 正常使使用极限限状态。3 整体性性极限状状态。为了保证工工程结构构的安全全、适用用和经济济，在设设计时需需要进行行结构可可靠度分分析，称称为安全全度分析析。 总的来说任任何工程程结构，即是产生的荷载效应S和结构本身的抗力R两个基本变量之间的关系，当 RS时，结结构处于于安全状状态；

4、RS时，结结构处于于极限状状态； RS时，结结构处于于失效状状态。 工程结构可可靠度分分析主要要是在经经济和可可靠之间间选择一一种较佳佳的平衡衡。总的的说来，工工程结构构可靠度度的分析析方法可可分为定定值法，半半概率法法和一次次二阶矩矩概率法法和全分分布概率率法。同时，我们们需要建建立结构构的功能能函数，用用以研究究结构的的失效的的概率。综上，要研研究结构构的可靠靠度，就就必须要要研究两两大类问问题。一一是结构构的外荷荷载，二二是结构构本身的的抗力。结结构可靠靠度要解解决的就就是，使使结构的的抗力大大于外荷荷载而又又不至于于浪费材材料，这这一个平平衡点便便是既经经济有安安全的完完美结合合点。下

5、下面我分分两方面面陈述建建筑结构构可靠度度分析与与设计是是如何解解决这两两类问题题。三 :荷载载的统计计与分析析建筑在其工工作寿命命期内要要承受各各种外部部因素的的影响使结构构产生应应力与变形的外部部因素统统称作用用，作用有有直接作作用与间间接作用用之分直接作作用系指施加加在结构构上的集集中力或或分布力力，如自自重、风风压、雪雪压、人人员及设设备重等习惯上上称之为为荷载间间接作用用系指引引起结构构外加变变形和约约束变形形的原因因，如温度、地地震等。 永永久荷载载：在设设计基准准期内量量值不随随时间变变化，或或其变化化与平均均值之比比可以忽略不计计如结结构自重重、土壤壤最终重重量形成成的土压压力

6、、预预加应力力等 可可变荷载载：在设设计准期内内量值随随时间而而变且其其变化与与平均值值之比不不能忽略如使使用或居居住荷载载(人员、设设备、家家具等)以及风风、雪等等 偶偶然荷载载：在设设计基准准期内不不一定出出现，而而一旦出出现其量量值很大大且持续续时间很短如撞撞击、爆爆炸、某某地区罕罕遇的龙龙卷风等等1 按随随空间的的变异分分类固定荷载：在结构构上具有有固定分分布的荷荷载如结结构白重重、结构构上的固固定设备荷载等 自自由荷载载：在结结构上一一定范围围内可以以任意分分布的荷荷载如如风、雪雪以及人人员、家具等2 按结结构的反反应特点点分类 静静态荷载载：使结结构产生生的加速速度可忽忽略不计计如

7、永久久荷载、家家具、稳稳定风压压动态荷载：使结构构产生不不能忽视视的加速速度如如设备振振动、脉脉动风压压等3按有无界界限值分分类有界荷载：具有明明显的上上界和(或)下界值(具有已已知限值值)如水坝坝静水压压无界荷载：无明显显的亡界界值和下下界值(不具有有已知限限值)。 荷荷载的概概率模型型 一一般而言言，荷载载是时间间的函数数统计分分析表明明，对任任一特定定时刻tt=t荷载并非定值值，存在在变异故故对任一一特定时时刻，荷荷载可用用随机变变量来描描述对整整个设计基准期期，荷载载可用随随机过程程来描述述荷载的概率率模型可可分为荷荷载的随随机过程程模型和和荷载的的随机变变量模型型。荷载的代表表值有标

8、标准值，频频遇值，准准永久值值和组合合值。荷载的效应应组合分分为：基基本组合合，JCSSS组合模模型与JJ.C.TURRKSTTRA组合模模型。四:结构构构件抗力力的统计计分析结构构件承承受作用用效应的的能力称称为结构构构件抗抗力一般般而言，构构成结构构构件抗抗力不定性的的主要因因素有三三 11结构构构件抗抗力固有有的随机机变异性性如构构成结构构构件抗抗力的主主要因素素结构构件的材材料件能能及几何何参数的的变异性性采用用先进的的生产和和质量控控制方法法可降低此类不不定性，但但生产成成本可能能增加 22知识识不足引起起的不定定性如如结构构构件抗力力计算模模式的不不定性通过进进一步研究与与完善结结

9、构构件件抗力计计算模型型可降低低此类不不定性 33统计不不定性系指对对结构构构件抗力力的概率率分布及及统计参参数的估估计偏差产生估估计偏差差的主要要原冈有有：对不问问的统计计总体缺缺乏认证证和区分分实验量偏少导导致对结结构构件件抗力均均值、标标准差等等统计参参数的估估算偏差差忽赂严严变量间可能能存在的的相关性性忽略观观察变量量的系统统变异性性，例如如对气候候变量等通过增增加试验验量以及及加强观观测可降降低统计计不定性性主要讨论结结构构件件材料性性能的变变异性，结构构件几何参数的变异性以及结构构件计算模型的不定性五：结构概概率可靠靠度设计计法1.结构设设计工作作寿命我们称规定定的结构构或结构构构

10、件不不需进行行大修即即可按其其预定目目标使用用的时期为结构设设计工作作寿命，结构设设计工作作寿命分分类见表表一。表一 2设设计基准准期 称为确确定可变变作用及及与时间间有关的的材料性性能取值值而选用用的时间间参数为为设计基准期DJ变作用用与材料料性能随随时间而而变时时域取值值不同其其概率模模型及统统计参数必然也也不同，从从而结构构可靠度度也将发发生改变变为便于于结构可可靠度分分析与比比较，应统一一可变作作用与材材料性能能取值时时域这这即产生生设计基基准期概概念设设计基准期的取值值与设计计工作寿寿命有关关我国国建筑筑结构可可靠度设设计统一一标准规规定结构设计基基准期取取值为安安全等级级为二级级的

11、建筑筑结构的的设计工工作寿命命安全全等级为二级的的建筑为为一般普普通房屋屋与构筑筑物我我国的结结构设计计基准期期取值为为50年3设计状状况设计状况为为代表一一定时段段的物理理条件组组设计计应做到到结构在在该时段段内不超越有关的的极限状状态结结构在施施工及使使用过程程中，其其性能及及环境条条件随时时间而变进行结构构设计时时，对此此应加以以考虑这即产产生结构构设计状状况概念念根据据其出现概率及持持续期长长短，设设计状况况可分二二种： 持久状状况：在在结构使使用过程程中一定定出现且且其持续续期很长长的状况况持续续期一般与设设计工作作寿命为为同一数数量级； 短暂状状况：在在结构施施工与使使用过程程中出

12、现现概率较较大，与与设计工工作寿命命相比，持续续朗很短短的状况况，如施施工和维维修等； 偶然状状况：在在结构使使用过程程中出现现概率很很小，且且持续期期很短的的状况，如如火灾、爆炸炸、撞击击等 4.基本本设计原原则结构存在三三种基本本功能要要求要要满足此此三种要要求，原原则上应应对结构构进行二二种极限状态态设计即承载载能力极极限状态态设计、正正常使用用极限状状态设计计及整体体性极限状态设设计整整体性极极限状态态设计尚尚处于研研究中，未未能进入入工程实实用故目目前进行结构构设计时时仅进行行结构承承载能力力极限状状态设计计与结构构正常使使用极限限状态设计 考考虑到结结构存在在三种设设计状况况，此三三种设计计状况出出现概率率不向，持持续期不不同，对结构构功能影影响也不不同从从经济、适适用角度度考虑，我我国建建筑结构构可靠度度设计统统一标难难规定定：a针对不同同设计状状况，可可采用相相应的结结构体系系、基本本变量及及可靠度度水淮等进行结构构设计b对持久状状况，因因其持续续期长，且且为必然然出现，应应进行承承载能力力极限状状态设计与正常常使用极极限状态态设计；对短暂暂状况，虽虽出现概概率大但但持续期期短，对对结构影响短暂暂应进进行承载载能力极极限状态态设计并并视需要要确定是是否进行行正常使使用极限状态设设计；对对偶然状状况，出出现概率率小且持持续期十十分短，可可仅进行行承载能能