工程结构可靠度计算方法

第九章结构可靠度分析内容提要第一节结构可靠度基本概念

一、结构的功能要求二、极限状态、极限状态方程三、结构的可靠度四、结构可靠指标

第二节结构可靠度分析的实用方法

一、中心点法二、验算点法

第三节结构体系的可靠度

一、基本概念二、结构体系可靠度的上下界第一节结构可靠度基本概念

一、结构的功能要求

结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：1、在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用2、在正常使用时具有良好的工作性能3、在正常维护下具有足够的耐久性4、在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必要的整体稳定性1项、4项

结构安全性的要求

2项

结构适用性的要求

3项

结构耐久性的要求结构在规定的时间（设计使用年限）内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用），完成预定功能的能力~结构的可靠性，包括结构的安全性、适用性和耐久性(联接)设计使用年限(designworkinglife)-设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预期目的使用的时期-即房屋结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护下所应达到的使用年限，如达不到这个年限则意味着在设计、施工、使用与维修的某一环节上出现了非正常情况，应查找原因类别设计使用年限（年）示例15临时性结构225易于替换的结构构件350普通房屋和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑结构(返回)

GB50068—2001规定：结构设计使用年限分类设计基准期(designreferenceperiod)--为确定可变作用及时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数规范所采用的设计基准期为50年设计基准期不等同于建筑结构的设计使用年限足够的耐久性--指结构在规定的工作环境中，在预定时期内，其材料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率。从工程概念上讲，足够的耐久性就是指在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。整体稳定性--指在偶然事件发生时和发生后，建筑结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌(返回)二、革极限时状态坚、极倒限状眨态方副程“极温限状赌态(l鞋im辛it士s面ta削te咬)”定义整炉个睛结筐构助或孤结肾构徐的年一镰部福分樱超用过匹某很一特定较状态(达到思极限午承载出力；卧失稳遭；变乌形、间裂缝叶宽度添超过绿某一挨规定据限制通等)就议不己能肤满互足淹设奏计腐规普定妇的改某推一熊功溜能增要倦求活，既此比特腐定末状哨态采称探为该功旷能的善极限固状态结构无的极这限状裳态结由构珠失窗效际的鼻临素界患状网态“极对限状愚态”破分类承供载击能暑力男极御限问状硬态正汪常耗使考用炊极企限风状骨态承载巴能力感极限忆状态--结秋构盆或阔结周构行构圆件田达宗到麦最瓣大魄承神载休力或不毛适袜于方继百续涉承岩载害的艇变平形承钱载拴能庄力航极爱限资状判态旱标祥志（1）基整袄个购结罩构掘或俘结膝构晚的讽一煎部阁分报作必为飞刚倦体宪失诸去畅平荷衡（2）踏结革构符构气件麦或阀连材接老因睡超誉过辛材肚料巧强攻度宇而钻破火坏(包括疲欧劳用破根坏)，清或因过券度变阳形而横不适茂于继塘续承叫载（3）结泊构转提变为浇机动池机构（4）结捉构或服结构看构件殖丧失台稳定撞性(5秩)地基功丧失弟承载睁力而女破坏保不证脏结暗构道或愚构追件耕的劝安蚊全享性正伸常东使尘用歼极现限辉状误态-结翅构撇或金结亡构使构犁件貌达障到说正姿常旅使严用或耐久候性的胳某项英规定罩限值正泳常铜使事用简极铁限顽状途态隙标周志（1）影叫响正起常使是用或直外观撞的变这形（2）率影交响寺正茂常惕使戴用贫或采耐盈久东性恩的串局呜部崇破混坏(包括告裂缝)（3）火影陕响写正为常经使扩用删的镰振这动（4）影址响正刊常使密用的狭其它闭特定宝状态仓（例砍：渗边漏、秀腐蚀赶、冻摧害等)保些证缩慧结浆构求或羊构灯件馒的音适奖用物性核、闪耐冠久束性结构重的三铅种设典计状侧态（它根虏据扇结编构也在拾施搜工刚和寨使滔用幼中绝的吊环谜境贱条械件钳和话影违响宾）1、持岁久短状达况—在结社构使妈用过应程中版一定奸出现梨，其持续膨期很色长(一禾般描与旅设春计逆使恒用近年登限温为芦同讲一恒数岩量严级)的氏状选况必。2、短暂宋状况—在结标构施瓜工和岗使用得过程句中出眯现概甩率较适大，苍而与急设计驳使用朵年限贱相比倡，持宣续期违很短盈的状凡况。湖如施掠工和势维修狡等。3、偶然子状况—在巨结跑构缺使盛用蜻过丹程呀中挺出植现启概他率都很昼小工，缘瑞且闻持肉续间期泽很磁短舅的桥状梅况循，市如戚火返灾欠、奖爆木炸诞、宽撞斤击顶等鸦。建她筑妈结返构疼的更三天种化设纵计朝状航况嘱应帆分栋别众进粥行绍承近载说力荣极余限钓状户态棕设领计1、咽对贴三垃种荣状尤况我，均应秃进箩行描承纷载遍力宝极住限脆状田态态设忘计2、揪对敏持波久异状墙况疾，尚应务进减行构正馋常议使课用劫极软限魂状砖态卵设禾计3、对洒短暂射状况壁，可麻根乞据姓需驰要进港行躁正枝常爹使晴用胞极正限跃状装态嘱设仙计极牌限诸状笔态越方吹程基方本刚变留量:作绑用嘉效悠应S、结构虽抗力R经-予-随初机衬变亦量结云构冠的态功申能怀函从数Z采=羊g(R,肆S)伙=R-体S极似限且状仁态侨方法程Z=网g(R衣,斗S波)展=身R投-丘S=0SRZ=丛R-粒S=0Z>0可鲜靠盏区Z<0失秃效冤区0三、招结构响的可犯靠度定义-握-结鬼构虫在城规熟定桑时惰间齿内课，哗在之规场定缴条祖件齐下凑完弃成鹅预忌定侦功磨能交的概赶率结构衡可靠编性的叛概率幼度量结眨构架可俊靠爸度惹是危以爸正部常锦设残计仅、顷正蜻常猴施坚工么、沸正暴常部使丸用惹为仍条即件乳的设，颠不摇考甚虑戴人辅为斗过蚊失低的勉影径响懂。人为征过失都应通本过其反他措滥施予腰以避县免。结总构传可时靠绢度那的盘度歉量结构懂可靠费度满混足：Z>鸣0具晶有凳相最当遮大拐的耐概印率或Z<央0具符有爆相盛当捎小就的黎概派率结亮构异完厉成壤预遭定休功避能稼的闸概霜率Ps=P(Z0)--可靠毛概率结构环不能妥完成喷预定割功能稿的概期率Pf=P(Z<0绒)--失练效阁概再率Ps+Pf=桌1→Pf=1彻-Ps采用失效仓概率Pf来百度盖量肺结旋构底的恢可绑靠伸度四嫌、搁结丸构扁可垃靠琴指晶标若R~呈N(R,R)，S~肾N(S,S)，且R、S相葵互圾独贵立Z俱=船R赛-汪S桶~然N(z,z)，z=R-S，2z=2R+2S可行用罗结液构衬可带靠槽指事标来度元量结汉构的鼓可靠慈性↓Ps+Pf=肥1=z/zPfPs↑Pf=1律-()结色构丹可阅靠筐指未标第二浙节结构识可靠菜度分穗析的映实用芦方法中心妻点法~只适罩用于书基本巩变量狗为正身态分社布、亲功能遭函数返为线猾性的诵情况一、企中心序点法根铁据醉概津率理论秤中衡心换极敲限释定恋理蹄，驶当n，Z近似管服从软正态疮分布=z/zPf=1往-()验量算瓣点鬼法较（JC骑SS建议柜）~能醋够近考都虑誉非议正姐态夜基唐本勒变定量厌、邀非刃线溜性紧极腹限简状具态盯方炉程=z/zPf=1遵-饮()将Z在各混变量浪的均粗值点墙处展众开成泰锻勒躬级脾数，呀并安取苹线芝性纲项二、盘验算兆点法（章以尘两烤个号正贱态照基盘本兆变色量R、S情况掉为例穷）多个蝴正态唐基本泄变量击情况——自医学多非个揪非喝正美态雀基气本篮变殿量关情怨况——自棒学将映一股般正态燃分布N（,）标鉴准外正尘态颈分貌布N（0，1）坐标男变换极喉限夕状矩态版方建程束：极映限衫状佛态格方男程肚：验算拨点第欠四毕节题结遇构誓体妖系闭的凝可英靠罗度结构费构件(包括惹连接棉）的盼可靠葵度结衬构鹿体稿系矛可让靠土度?一、古基本料概念1、结弟构构挡件的混失效鼠性质（根肃据其姥材料扎和受豪力性肌质不丹同）脆扶性巧构者件-浑-一旦竖失效刺立即截完全泽丧失哄功能妈的构兆件延性镇构件-割-失效逝后仍僚能维似持原彻有功预能的慰构件构腾件傍失叉效耽性发质册的鲁不刻同堆，辆对赛结阁构槐体观系傍可抽靠壤度丘的叛影器响匀不骂同2、后结扣构跟体帖系窗的径失屋效右模说型组成纪结构劲的方拆式（垦静定矿、超盗静定胜）构件茶失效权性质栗（脆孔性、喉延性切）串联叉模型添、并好联模仗型、眼串-并兰联呼模薄型（1）扣串拍联宫模棒型若袭结弓构户中碰任晕一捆构迎件取失汪效盖，瞎则逢整底个丝式结途构王也誉失习效蠢，斩这缝类绿结孤构味系谈统~串抵联碍模岁型所有昆静定亭结构的罚失笨效棉分笼析~串联珠模型由脆存性构著件做肃成的迁超静嗓定结划构的失州效分网析~串刺联宝模逢型PPPSS桁期架惕杆偶件~若构俱件中男有一遗个或盗一个鹊以上促的构酿件失讲效，甩剩余狂的构里件或滥失效词的延缩慧性构射件，垫仍能盯维持基整体蝇结构放的功祥能排架蔬柱所有疮超静棚定结乎构的重失效估分析~并坝联天模贱型（2）并语联模仙型(屡3阶)串—并联敏模型在筑延怒性教构莲件蔬组素成央的间超铃静歌定涨结鞭构寇中锻，挖若岂结巡寿构束的堪最墨终征失庸效阶状陵态踏不凑限声于坦一关种误，忍则隶这友类积结叔构动系繁统~串-并禾联膨模篇型钢构钥架截面望塑性许铰元苹件15234111555244433212451345234由拾脆杯性亏构咬件罪组逃成社的朽超丘静拔定勾结践构继并笼联猫子俗系意统强可贵简欠化变为弱一悔个荐单基元?串联床模型（乞当及一杀个浩元战件谣发弟生捉破惹坏尘，残就寸可拨近权似健认芳为笑整斥个障结摇构肌破限坏源）二、真结构民体系声可靠寺度的汪上下堂界同一通结构览中不熄同构绑件的旺失效山有一驳定相粒关性各失买效形漫态间神存在眠相关肢性结构充体系盘可靠课度的偶上、宣下界各迹构竿件摸的栏工拐作带状日态Xi、失红效分状颗态Xi、各估构课件疤失幻玉效近概装率Pf欣i结阁构扶系抬统碍失参效字概艇率Pf1、塞串予联娇系笨统