材料强度标准值应根据符 合规定质量的材料强度的概率分布的某一分位值确定。 材料强度标准值的概率含义 钢筋和混凝土强度均服从正 态分布,其强度标准值可统 一表示为: CH3.结构设计基本原理15 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 3.2 荷载和材料强度的取值 2)材料强度标准值(characteristic value materialstrength) 材料强度标准值的概率含义 钢筋强度标准值 具有不小于95%保证率的强度值,根 据有关标准保证率为97.73%。 混凝土的强度标准值具有95%保证率的强度值 cu(1-1.645δ CH3.结构设计基本原理16 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 3.3 概率极限状态设计法 3.3.1 极限状态定义与分类Concept LimitState 结构的极限状态Limit State 若整个结构或结构一部分超过某一特定状态就不能满足设 计规定的某一功能要求,此状态即为该功能的极限状态。 极限状态实质上是区分结构可靠与失效的界限。 承载能力极限状态Limit State carryingcapacity 正常使用极限状态Limit State serviceabilityCH3.结构设计基本原理 17 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 3.3 概率极限状态设计法 承载能力极限状态:结构或构件达到最大承载能力或不适于继 续承载的变形。 (2)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等) (1)结构构件或连接发生材料强度破坏,或因过度变形而不适 于继续承载。 (3)结构转变为机动体系。 (4)结构或构件丧失稳定(如压屈等)。 (5)地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。 (6)结构因局部破坏而发生连续倒塌。 (7)结构或构件的疲劳破坏。 CH3.结构设计基本原理 18 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 3.3 概率极限状态设计法 正常使用极限状态:结构或构件达到正常使用或耐久性能的某 项规定的限值。 (1)影响正常使用或外观的变形。 (2)影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝)。 (3)影响正常使用的振动。 (4)影响正常使用的其他特定状态。 CH3.结构设计基本原理 19 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 Limit State Limit State carryingcapacity Limit State serviceabilityDurability Serviceability Safety 3.3 概率极限状态设计法 通常对结构构件先按承载能力极限状态进行承载能力 计算,然后根据使用要求按正常使用极限状态进行变形、 裂缝宽度或抗裂等验算。 CH3.结构设计基本原理 20 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 偶然状况 Accidental situation 短暂状况 Short-time situation 建筑结构设计时,应根据结构在施工和使用中的环境条件和影响,区分 下列四种设计状况: 持久状况 Long-time situation 在结构使用过程中一定出现, 持续时间较长的状况 在结构施工和使用过程中出现 概率较大,而与设计使用年限 相比持续时间很短的状况 在结构使用过程中出现概率很 小,且持续期很短的状况 均应进行承载能力 极限状态设计;对 持久状况,尚应进 行正常使用极限状 态设计;对短暂状 况和地震状况,可 根据需要进行正常 使用极限状态设计; 对偶然状况,可不 进行正常使用极限 状态设计 3.3.2结构的设计状况Design State Structure3.3 概率极限状态设计法 地震状况— seismic situation 遭遇地震作用时的状况,抗震 设防地区必须考虑 CH3.结构设计基本原理21 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 3.3.3 结构的功能函数和极限状态方程 Performance Function LimitState Equation 结构构件的工作状态可用包括各有关变量在内的结构功能函数来表达。 极限状态方程limitstate equation 当功能函数中仅包括作用效应和结构抗力 两个基本变量时,可得 功能函数performancefunction 结构处于失效状态结构处于极限状态 3.3概率极限状态设计法 CH3.结构设计基本原理 22 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 3.3.4 结构可靠度和失效概率 Degree FailureProbability 作用效应S和结构抗力R均为随机的,结构满足或不 满足其功能要求的事件也是随机的。 结构在规定的时间内、规定条件下,完成预定功能 的概率称为可靠概率(P Reliability),是结构可靠性的概率度量;出现不满足功 能要求的概率称为失效概率(Failure Probability ---ReliableProbability ---FailureProbability 3.3 概率极限状态设计法 1)结构的失效概率P CH3.结构设计基本原理23 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 由于作用效应S 和结构抗力R都是随机变量,要绝对保 证R总是大于S是不可能的。 3.3 概率极限状态设计法 由图可见,在多数情况下,R大于S。但是,由于R和S的离散性,在 它们概率密度曲线的重叠区(阴影段内)仍有可能出现R小于S的情况,这 种可能性的大小用概率来表示就是失效概率P 假设R、S均能服从正态 分布且二者 为线性关系 CH3.结构设计基本原理 24 2016-4-1 河南理工大学土木工程学院 当结构功能函数中仅有两个独立的随机变量R和S,且都服 从正态分布(Normal distribution)时,功能函数Z =R-S 也服从正 态分布,则: probability density distribution curve 结构的失效概率可直接通过的概率(图中阴影面积) 来表达,即3.3概率极限状态设计法 Z的概率密度曲线如图所示。