結構設計原理第三講第三講：計算原則（1）

上一講的主要內容1、混凝土結構組成及工作原理：由鋼筋和混凝土結合成一體，共同發(fā)揮作用。發(fā)揮材料優(yōu)勢（混凝土的壓、鋼筋的拉），取長補短。是一種復合材料構件，工作過程相對復雜。2、鋼結構組成及工作原理：單一材料構件，材料理想，工作原理簡單。3、砌體結構組成及工作原理：用砂漿等膠結材料把磚、石或砌塊等砌筑成一體的結構。是一種復合材料構件，工作過程相對復雜。第三講：結構基本計算原則（1/28）一、結構上的作用二、結構的抗力三、結構的功能和極限狀態(tài)四、設計的基本原則五、基于近似概率法的設計表達式六、本章要點第三講：計算原則（2/28）

一、結構上的作用（1/5）1、作用及作用效應(1)作用引起結構內力和變形的一切原因。直接作用：直接以力的不同集結形式作用于結構，也稱為荷載；間接作用：不是直接以力出現(xiàn)，但是對結構產生內力。(2)作用效應作用在結構上產生的內力和變形等。

由直接作用(荷載)引起的效應稱為荷載效應。第三講：計算原則（3/28）

一、結構上的作用（2/5）2、作用的分類(1)按照隨時間的變異性分類

永久作用：不隨時間變化，或變化幅度可以忽略；可變作用：隨時間變化，且變化幅度不可以忽略；偶然作用：可能，但不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)效應很大。(2)按照隨位置的變異性分類固定作用：在結構空間位置上具有固定的分布；可動作用：在結構空間位置一定范圍內可以任意分布。(3)按照結構的反應分類：靜態(tài)作用：對結構不產生動力效應，或小的可以忽略；動態(tài)作用：對結構產生動力效應，且不可以忽略。第三講：計算原則（4/28）

一、結構上的作用（3/5）3、荷載的隨機性與概率模式(1)永久荷載性質：其量值是不確定的，其量值不隨時間變化數(shù)學描述：隨機變量概率模式，基本服從正態(tài)分布(2)可變荷載性質：其量值是不確定的，其量值也隨時間變化數(shù)學描述：把隨機過程模式簡化成隨機變量模式簡化方法：分析荷載最大值分布規(guī)律，是一隨機變量分布規(guī)律：極值I型概率分布模式第三講：計算原則（5/28）

一、結構上的作用（4/5）4荷載的代表值(1)實質：以確定值（代表值）表達不確定的隨機變量，便于設計時，定量描述和運算。(2)取值原則：根據(jù)荷載概率分布特征,控制保證率。第三講：計算原則（6/28）

一、結構上的作用（5/5）(2)代表值取值永久荷載的代表值

標準值：取分布的平均值，保證率50%；

可變荷載的代表值標準值：基本代表值，保證率尚未統(tǒng)一；準永久值：對可變荷載穩(wěn)定性的描述，等于標準值乘準永久值系數(shù)；

組合值：兩種或（以上）可變荷載作用時，都以標準值出現(xiàn)的概率小，因此對標準值乘以組合系數(shù)進行折減。第三講：計算原則（1）

下一講的主要內容1、抗力的不定因素及取值2、結構的功能3、極限狀態(tài)結構設計原理第四講主講教師：曹雙寅舒贛平東南大學遠程教育第四講：計算原則（2）

上一講的主要內容1、作用及作用效應作用：引起結構內力和變形的一切原因。作用效應：作用在結構上產生的內力和變形等。2、作用的分類按時間分：永久作用；可變作用；偶然作用。按位置分：固定作用、可動作用。按反應分：靜態(tài)作用、動態(tài)作用：3、荷載的隨機性及代表值目的：以確定值（代表值）表達不確定的隨機變量；種類：標準值、準永久值、

組合值。第四講：計算原則（7/28）

二、結構的抗力（1/2）1、抗力及其不定因素抗力：抵抗作用效應的能力性質：與時間有關的隨機過程

材料的性能，結構尺寸等都是隨機變量；

有些材料的力學性能是隨時間變化的。簡化：忽略隨時間的變化，用隨機變量模型描述?？沽Σ欢ㄐ灾饕蛩兀?/p>

材料性能的不定性

幾參數(shù)的不定性

計算模式的不定性第四講：計算原則（8/28）

二、結構的抗力（2/2）2、材料強度的標準值(1)實質：以確定值（標準值）表達不確定值，便于應用。(2)標準值取值：根據(jù)材料強度概率分布的0.05分位值，即95%保證率的要求確定。3、抗力的概率分布模式(假設)對數(shù)正態(tài)分布第四講：計算原則（9/28）

三、結構功能和極限狀態(tài)（1/2）1、結構的功能（1）安全性：要求結構承擔正常施工和正常使用條件下，可能出現(xiàn)的各種作用，而不產生破壞。并且在偶然事件發(fā)生時以及發(fā)生后，能保持必需的整體穩(wěn)定性，不至于因局部損壞而產生連續(xù)破壞。（2）適用性：要求結構在正常使用時滿足正常的要求，具有良好的工作性能。（3）耐久性要求結構在正常使用和維護下，在規(guī)定的使用期內，能夠滿足安全和使用功能要求。如材料的老化、腐蝕等不能超過規(guī)定的限制等。第四講：計算原則（10/28）

三、結構功能和極限狀態(tài)（2/2）2、極限狀態(tài)(1)定義：極限狀態(tài)是判別結構是否能夠滿足其功能要求的標準，指結構或結構一部分處于失效邊緣的狀態(tài)。(2)分類：承載能力極限狀態(tài)是判別結構是否滿足安全性要求的標準，指結構或結構構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)加載的變形。正常使用極限狀態(tài)：是判別結構是否滿足正常使用和耐久性要求的標準，指結構或構件達到正常使用或耐久性的某些規(guī)定限值。第四講：計算原則（2）

下一講的主要內容1、功能函數(shù)與極限狀態(tài)方程2、結構可靠度的概念結構設計原理第五講主講教師：曹雙寅舒贛平東南大學遠程教育第五講?。河嬎惴菰瓌t（3）上一幫講的虹主要賺內容1、抗湯力及記其不潛定因言素及艇材料愛強度假的標算準值標準值烏的實質現(xiàn)：以確逝定值表井達不確魚定值，騎便于應備用。標準貴值取嚴值：敲具有95插%保證率賴的強度姓值。2、結查構的刃功能安全湯性、辛適用拐性和恨耐久脂性3、極限狀勿態(tài)目的唱：判劍別結哥構是蹦否能飄夠滿辦足功滅能要端求；分類：嘉承載腎能力極案限狀態(tài)船和正常且使用極喚限狀態(tài)雀。第五講顧：計算擺原則娛（11芹/2截8）四、設股計計算始原則（1/1川1）1、功岡能函卡數(shù)與皂極限是狀態(tài)舍方程(1帝)功能柔函數(shù)Z=R渣-S=就g(X1,X2,X3….Xn)(2)結果分轟析Z=碧R-筍S>臟0：處于可太靠狀態(tài)吩；Z=供R-會S<善0：處于戚不可紋靠狀師態(tài)，概即失倒效；Z=欺R-展S=句0：處于茂極限訴狀態(tài)惕，此益方程忌稱極鍋限狀絞態(tài)方懸程2、結炕構的柜可靠悔性(1)關于托結構掛設計本質鎖：對吉比、滋控制R和S，即保旬證R-S塑>0問題愧：R和S為隨君機變固量，毯功能必函數(shù)膽值Z是隨機康變量絕對保年證R大于S不可能糧！第五講甚：計算驚原則猜（12/遭28）四、或設計火計算不原則樹（2/1創(chuàng)1）解決怖方法能：控斧制可捷靠度蹈，絕滲大多歪數(shù)情微況下支：R>S允許極承少數(shù)情布況下：R<通S(2)結構可配靠度和梳失效概揭率可靠遇度(可靠幟概率)：是結宗構在規(guī)能定的時院間內，做在規(guī)定每的條件屬下，你完成丙預定倡功能信的概樸率，賽以Ps表示察。失效概出率：結奏構不能繩完成預喝定功能晃的概率帽，以Pf表示。第五講萬：計算原菠則（13根/2鎮(zhèn)8）四、賊設計賀計算產原則欠（3/1聞1）(3站)可靠倦度三彎個水紙準水準I：是用隨南機變量月的一階嗽矩（平末均值）王加以概倉括;水準II：用隨千機變觀量的眉一階舅矩和檔二階桑矩來范描述;水準III：也稱做為全富概率年法，脾是以推真實旬分布繪進行臂計算陸。第五講惹：計算按原則祝（3）下一刺講的煉主要場內容1、可靠臣性的計盈算及可紋靠指標結構如設計擁原理第栽六斤講主講教插師：余曹雙寅乘舒贛平東南汗大學機遠程組教育第六皆講：刺計算稍原則臭（4）上一舌講的耕主要步內容1、功臉能函錯數(shù)和究極限障狀態(tài)錦方程Z=R竟-S2、結構愧可靠可性概鼠念功能函企數(shù)值Z可能<0（失效進）、也點可能>0（可靠禿）。因此要裳用概率秧控制。3、可礦靠概術率和將失效沉概率4、可予靠度組的水奮準：I、II、II緩I第六血講：計算原鵝則（14/響28）四、設將計計算墻原則（4/1愛1）3、可靠乒度的計器算方法曠及可靠股指標(1距)可靠指隸標簡單分錘析：假晨設只有捧兩個隨梁機變量R和S，相互芬獨立近，均服降從正默態(tài)分撫布，殖已知佩平均脾值和對均方黨差。功能函漂數(shù)Z:第六士講：計算原稿則（15/銳28）四、設蒼計計算泉原則（5/1酒1）計算珠結構國失效炒概率進行數(shù)慘學變換昆得（把Z由正態(tài)失分布變啟換成標需準正態(tài)夢分布）定野義可靠度教指標：則：第六秩講：計算原棍則（16久/2者8）四、棗設計棒計算遞原則恥（6/止11）分析：可靠屈指標與韻可靠度拼（失效紫概率）匯相關，釀可靠指林標越大，結構本越可役靠；可靠耳指標越小獵，結狡構越解不可遠靠。優(yōu)點蘿：用銅統(tǒng)計巾特征渾值來猜反映促可靠差度，志不直矩接用框概率撓?？煽慷扔鹬笜巳∑荡_定方并法：校霸核法、柄類比法值協(xié)商給牙定法取顫值：版與安抱全等廉級、油截面笛破壞記形態(tài)診、極異限狀動態(tài)有貧關：安全等涌級越高侵，可靠煩指標越嫁大（0.妄5）；脆性破苗壞高于邊延性破充壞（0.極5）；承載力隱極限狀親態(tài)高于床正常使仆用極限風狀態(tài)。第六講凝：計算原揭則（4）下一講寸的主要認內容1、可靠傲指標的鏡計算方險法-中心羨點法結構祥設計嗎原理第且七鍵講主講扮教師躬：貸曹雙罵寅顆舒贛餐平東南大緊學遠程胞教育第七講置：計算毯原則（5）上一泥講的始主要倘內容1、可竄靠概枝率和幣失效告概率融的計遲算用數(shù)學壘方法可企以計算播但計算倚工作量袖大。2、可靠懶指標的涌定義及輸計算取值：安全射等級耽、截咐面破蘆壞形所態(tài)、谷極限糧狀態(tài)姥有關第七碧講：計算巷原則裹（17/資28）四、設流計計算防原則（7/1做1）(2)計算恒方法戴之一罵：中改心點賞法假設星：Z中所討有隨次機量輕是相愧互獨虜立的變，均直服從恩正態(tài)邊分布將Z在平均困值處按店泰勒級征數(shù)展開秀，忽略謝二次以聲上項確定Z的特征恭值求可靠峽指標適用條熊件：基仍本變量車的正態(tài)獎分布；抬功能函旗數(shù)是線俊性的。特點鹿：直攏接用錦特征略值；素概念贈清楚念，應烤用簡該便；燈誤差逃較大誦。第七序講：計算原池則（18脅/2猴8）四、逢設計礦計算寸原則擋（8/1程1）例題播：某勁軸心霧受壓思短柱篇，按姨中心恥點法勢求構循件可細靠指更標已叢知：抗壓承若載力：哭恒載償產生的給壓力：活載躲產生廉的軸灑向壓盲力：建立陣功能松函數(shù):求Z的特濃征值票：求可喝靠指歐標第七變講：計算原租則（19/詞28）四、啦設計冒計算寺原則形（9/忌11）例題：吼上題中曾，要求這可靠指業(yè)標3.7，在潮其它耐條件歪不變蘭的條訴件下,用中漆心點脹法求留該柱趕應具鈔有的蝕承載撤能力惑平均臥值。建立當功能宇函數(shù)求Z的特析征值求可靠獸指標承載能繡力平均噴值第七講雄：計算蹄原則原（4）下一辜講的事主要逆內容1、可靠臺指標的捕計算方將法-驗算按點法結構旋設計估原理第咱八油講主講教犁師：湯曹雙寅深舒贛平東南魂大學形遠程指教育第八憂講：電計算囑原則賓（6）上一講國的主要臣內容1、中庫心點揀法的覆原理假設基本變昨量均符貌合正態(tài)擊分布，爹功能函剝數(shù)是線矩性方程辱；利用按全泰勒級陣數(shù)展開根（忽略劍二次及軋以上項鼓）經(jīng)數(shù)學精推導，賭可靠指羅標可以絡直接用慈平均值壘和均方焰差表示飄；2、中心羨點法的撈特點直接國用變膏量的增特征涉值計張算；概念吼清楚泄，應課用簡仁便；計算結調果誤差銅較大。第八講案：計算醬原則代（20柱/2嚴8）四、嗽設計笛計算貝原則歡（10/立11）(3)計算方職法之二郵：驗析算點法毫介紹中心磁點法叔的缺涌陷：拐非正奔態(tài)分航布？間非線越形方?jīng)r程？舅誤差考！處理北辦法畝：對墊中心域點法悠進行滲了改止進簡單窯分析：僅考烤慮兩個宣相互獨忍立的正相態(tài)分布艦變量R和S極限貝狀態(tài)激方程往為：標準化姥變換，殿令以弟和叨表述的肺極限狀概態(tài)第八張講：計算軋原則繭（21/寬28）四、栗設計籍計算售原則洪（11湖/1郊1）即：可靠從指標錢的實幟質：綱標準累正態(tài)晃坐標臉系中掘原點兼到極識限狀尼態(tài)方夠程直根線的怕最短核距離督。驗算北點定義對：P點非正近態(tài)變溫量的仇當量缸正態(tài)寬化原融則在驗農算點最處，怖當量首前后暑分布頁函數(shù)值渣相等拾；當蛾量前躍后概簽率密脂度函數(shù)手值相工等。第八典講：計算原銳則（6）下一歷講的碎主要勇內容1、近似海概率的用設計表詠達式結構仇設計撐原理第恰九組講主講反教師旗：熔曹雙跟寅禁舒贛偽平東南采大學鋪遠程類教育第九易講：事計算器原則咽（7）上一掃講的盟主要障內容1、驗算告點法的腳原理是對中完心點法緣瑞的修正峰：對非正凝態(tài)變量汽等效正超態(tài)化；通過筋數(shù)學聚變化寨尋找修驗算狠點；2、驗算白點法的秋特點計算結陽果比較文準確；計算復識雜，與首隨機變疊量的分真布有關穩(wěn)；當隨瓣機變乒量為普正態(tài)險分布見，功喬能函砌數(shù)是遞線形循方程只時，贏計算結果和援中心點蓄法相同網(wǎng)。第九惡講：計算原貴則（22/屢28）五、路近似寶概率志法設爸計表豬達式(1/貧6)1、一般赴方法(1)結構可寸靠性設膜計需要芽解決的巡壽問題：理論模攻式問題協(xié)：失效商標準、徹概率模競式和計謀算方法弦等。社會太認同穩(wěn)問題惠：設正計可脖靠指修標的梨取值樂能否戰(zhàn)被社臭會接輔受。應用方懷法問題具：所采仁用的設信計表達賀式的形值式問題增。(2踢)安全瓣系數(shù)橫法簡尼單示扭例：設Z只有兩深個獨立增的正態(tài)蹈變量R和S，根據(jù)仰定義得：第九講箭：計算北原則宏（23/直28）五、胖近似裂概率毒法設準計表教達式(2/盞6)即解得皇：定義安朽全系數(shù)訪：則：安全輩系數(shù)唉法設客計表附達式鞠：第九講部：計算原戚則（24/緞28）五、近蟲似概率畢法設計前表達式(3/衣6)(3詳)分項系規(guī)數(shù)法簡丈單示例當功婆能函扔數(shù)有到兩個眉隨機釣變量R和S時整理可丈得：以標醫(yī)準值釘代入朗整理衰得：當功伍能函磨數(shù)有攤三個韻隨機仙變量R和SG和SQ時整理孔可得以標正準值軌代入:分項系減數(shù)法設級計表達痕式第九講猛：計算善原則鏈（7）下一衫講的低主要以內容1、現(xiàn)懼行設組計表惡達式結構給設計博原理第臂十掙講主講教序師：迷曹雙寅嫂舒贛平東南大斥學遠程獅教育第十漿講：錯計算斥原則破（8）上一講礎的主要避內容1、安圣全系恩數(shù)法經(jīng)過變緒化設計著表達式嶄可以表泉示成：安全或系數(shù)K與可靠逐指標和刊隨機變麗量的數(shù)匠字特征炎有關2、分項比系數(shù)法經(jīng)過左變化芹設計詳表達軟式可邀以表下示成定：分項汁系數(shù)湖法與看可靠陪指標康和隨殲機變驅量的洞數(shù)字使特征壟有關跨。第十趣講：計算捧原則甲（25炮/2輸8）五、榮近似糕概率踏法設起計表膜達式(4垂/6奴)2、我孫國現(xiàn)攔行規(guī)私范采字用的骨基本賽設計糠表達歪式(1)承載能息力極限塔狀態(tài)設臺計表達劉式組合擺情況士：基本組疼合：永蔑久荷載軍和最大煙的可變頑荷載以惰標準值盲作為代表值謊，其它狡可變荷例載以組歇合值為催代表值董。偶然組誘合基本組遣合承載軍能力設瓦計采用銜下列設揪計表達恨式：第十講原：計算原堅則（26/柔28）五、近胡似概率欣法設計吹表達式(5疾/6周)(2掩)正常使往用極限行狀態(tài)設今計表達