鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)設(shè)計方法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法結(jié)構(gòu)功能要求

在設(shè)計基準期（一般50年，也有100和25年）內(nèi)，滿足功能要求，即,適用性，耐久性。安全性：滿足特定的與建筑物功能相適應(yīng)的承載力極限狀態(tài)適用性：保證結(jié)構(gòu)在日常使用中滿足要求耐久性：保證結(jié)構(gòu)的承載力的持續(xù)時間與環(huán)境適應(yīng)度§3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計目的

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法建筑物的基準期結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期 1.結(jié)構(gòu)保證其設(shè)計可靠度指標的時間期限成為設(shè)計基準期，即在基準期內(nèi)，結(jié)構(gòu)的可靠度指標完全滿足設(shè)計要求； 2.設(shè)計基準期是測算最大荷載重現(xiàn)期的基本期限； 3.在超過設(shè)計基準期后，并非意味著結(jié)構(gòu)的失效，而是其可靠度有所降低，因此基準期不能等同于建筑物的使用壽命； 4.我國對于多數(shù)建筑物的設(shè)計基準期均為50年，特殊建筑物可以除外；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的變遷1957年以前：采用總安全系數(shù)的容許應(yīng)力計算法；1957～1974：采用三個系數(shù)的極限狀態(tài)計算法；1974～1989：采用以結(jié)構(gòu)極狀態(tài)為依據(jù)，進行多系數(shù)分 析，用單一的系數(shù)表示的容許應(yīng)力計算法；1989～：采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法。2023/3/19缺點：安全系數(shù)憑工程經(jīng)驗確定的一定值，這樣，各種構(gòu)件的可靠性將不能保證比較一致的水平?？偘踩禂?shù)容許應(yīng)力法三系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法特點：明確提出了兩種極限狀態(tài)，采用三個系數(shù)來考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全儲備問題，避免單一安全系數(shù)的缺陷。缺點：材質(zhì)均勻系數(shù)概念重復(fù)。強度標準不是明確概率取值，而是取鋼的廢品限值，不符合概率方法。2023/3/19缺點：各種載荷并不相同，各種構(gòu)件承受荷載的情況也不一定相同，構(gòu)件的幾何尺寸變異并不完全一致，采用統(tǒng)一的安全系數(shù)顯然不可能獲得相同的安全度。以結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)為依據(jù)，多系數(shù)分析后用單一安全系數(shù)的容許應(yīng)力計算法以概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法

把各種參數(shù)（載荷效應(yīng)、結(jié)構(gòu)抗力等）作隨機變量，運用概率分析法并考慮變異性來確定設(shè)計采用值。把概率分析引入結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，顯然比容許應(yīng)力法先進，標志我國在設(shè)計理論上前進了一大步，邁入了國際先進水平。2023/3/191.4.2結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法1.基本概念結(jié)構(gòu)可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間（50年），規(guī)定的條件（正常設(shè)計、正常施工、正常使用、正常維護）下，完成預(yù)定功能的概率。失效概率：結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率。結(jié)構(gòu)的功能要求：安全性，適用性，耐久性。結(jié)構(gòu)作用：施加在結(jié)構(gòu)上的各種荷載及引起外加變形或約束變形的原因（如荷載、地震、基礎(chǔ)下沉、溫度變化、焊接等）作用：永久作用，可變作用，偶然作用作用效應(yīng)（S）:結(jié)構(gòu)作用引起結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力（軸、彎、剪）和變形（撓度、轉(zhuǎn)角）。結(jié)構(gòu)抗力（R）：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力。2023/3/19（1）承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形，包括以下幾個方面：2.結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞；結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接在循環(huán)荷載作用下發(fā)生的疲勞破壞；結(jié)構(gòu)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）。

整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，這一特定狀態(tài)稱為結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。2023/3/19（2）正常使用極限狀態(tài)

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定值：影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；影響正常使用的振動；影響正常使用的其它特定狀態(tài)。

承載力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)相比，前者可能導(dǎo)致人身傷亡和大量的財產(chǎn)損失，而后者對生命的危害則較小，主要是引起人們的不適，所以也應(yīng)該給予足夠的重視。2023/3/193.概率極限狀態(tài)設(shè)計原理

設(shè)計基本原則：技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量。將各因素概括為兩個綜合隨機變量——結(jié)構(gòu)的抗力R、作用效應(yīng)S。

>0，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)功能函數(shù)Z=R-S=0，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)

<0，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)失效概率（1.3.3）Z=R-S稱為極限狀態(tài)方程。這樣，結(jié)構(gòu)可靠概率為Ps=p{(R-S)≥0}且可靠度Ps=1-Pf絕對可靠的結(jié)構(gòu)是不存在的，只要Pf達到人們可以接受的程度是安全的。2023/3/19可靠指標的引入結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Z=R-S

由于S和R均為正態(tài)分布的隨機變量，其均值和標準差分別為s、s和

R、R。（1.3.7）設(shè)：（1.3.6）1z12z2可靠失效z1Z1z2Z2f(z)Z=R-SoPf2Pf1Z功能函數(shù)Z的概率密度曲線2023/3/19b2.52.73.23.74.2Pf5×10-33.5×10-36.9×10-41.1×10-41.3×10-5表1.3.1失效概率和可靠指標的對應(yīng)關(guān)系值越大，Pf

就越小。

可以作為衡量結(jié)構(gòu)可靠度的一個數(shù)量指標。—可靠度指標表1.3.2結(jié)構(gòu)構(gòu)建承載力極限狀態(tài)的可靠指標破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.2

建筑結(jié)構(gòu)安全等級：一級；設(shè)計基準期：50年；設(shè)計使用年限：100年；抗震設(shè)防分類：乙類；抗震設(shè)防烈度：8度；場地類別：Ⅲ類；設(shè)計地震分組：第一組。鳥巢結(jié)構(gòu)設(shè)計特性2023/3/19將改寫為

若規(guī)定了，并有μR、

μS、σR、

σS，就可利用上式進行設(shè)計或驗算。一次二階矩的近似概率方法結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)抗力2023/3/19

GB50068-2001《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的極限狀態(tài)設(shè)計表達式，應(yīng)根據(jù)各種極限狀態(tài)的設(shè)計要求，采用有關(guān)的荷載代表值、材料性能標準值、幾何參數(shù)標準值以及各種分項系數(shù)等表達。

為了便于應(yīng)用并符合人們長期以來的習慣，規(guī)范并不直接使用進行設(shè)計，而利用式: 來完成。就設(shè)計而言，問題被轉(zhuǎn)化為計算效應(yīng)S和抗力R。4.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計表達式2023/3/19鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure

在荷載效應(yīng)的基本組合條件下，式（）可轉(zhuǎn)化為等效的以基本變量標準值、分項系數(shù)和組合系數(shù)，并以應(yīng)力形式表達的極限狀態(tài)公式?？勺兒奢d起控制作用時：永久荷載起控制作用時：1）承載能力極限狀態(tài)分項系數(shù)表達式

對于一般排架和框架結(jié)構(gòu)：（）2023/3/19

對于正常使用極限狀態(tài)，要求分別采用荷載的標準組合、頻遇組合和準永久組合進行設(shè)計，并使變形等設(shè)計值不超過相應(yīng)的規(guī)定限值。對于鋼結(jié)構(gòu)只考慮荷載的標準組合。υGk--永久荷載標準值在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中產(chǎn)生的變形值；υ