山东理工大学：《荷载与结构设计方法》课程教学课件（讲稿，双语）Chapter 10 Structural probabilistic reliability-based design approachesX

第10章结构概率可靠度设计方法Structural probabilistic reliability-based design approach 10.1结构设计的目标objectives of structural design l0.2结构概率可靠度的直接设计法direct design approach 10.3结构概率可靠度设计的实用表达式practical equations 归东理子大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

第10章 结构概率可靠度设计方法 Structural probabilistic reliability-based design approach 10.1 结构设计的目标 objectives of structural design 10.2 结构概率可靠度的直接设计法 direct design approach 10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式 practical equations

10.1结构设计的目标objectives of structural design 。设计要求design requirements R≥S ·不能绝对满足，只能在一定概率下满足，即 P{R≥S}=Ps 归东理王大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

10.1 结构设计的目标 objectives of structural design • 设计要求 design requirements ▫ 不能绝对满足，只能在一定概率下满足，即 𝑅𝑅 ≥ 𝑆𝑆 𝑃𝑃 𝑅𝑅 ≥ 𝑆𝑆 = 𝑃𝑃𝑠𝑠

10.1结构设计的目标objectives of structural design 。目标可靠度target reliability ·可靠度的大小对结构设计的影响 ·太大，则成本高 ·P太小，则失效概率大 ·目标可靠度β的确定： ·Cost and safety should be balanced应考虑经济与安全的合理平衡 的东理王大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

10.1 结构设计的目标 objectives of structural design • 目标可靠度 target reliability ▫ 可靠度𝛽𝛽的大小对结构设计的影响  𝑃𝑃𝑠𝑠太大，则成本高  𝑃𝑃𝑠𝑠太小，则失效概率大 ▫ 目标可靠度𝛽𝛽的确定：  Cost and safety should be balanced 应考虑经济与安全的合理平衡

10.1结构设计的目标objectives of structural design 。目标可靠度target reliability 。一般需考虑以下四个因素 。 公众心理 ·结构重要性 结构破坏性质 ·社会经济承受力 归东理子大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

10.1 结构设计的目标 objectives of structural design • 目标可靠度 target reliability ▫ 一般需考虑以下四个因素  公众心理  结构重要性  结构破坏性质  社会经济承受力

10.1结构设计的目标objectives of structural design 。目标可靠度target reliability ·各因素对目标可靠度的影响 ·公众心理的影响 一些事故的年死亡率 事故 年死亡率 事故 年死亡率 爬山、赛车 5×10- 汽车旅行 2.5×10-5 飞机旅行 1×104 游泳 3×10-5 采矿 7×104 结构施工 3×10-9 房屋失火 2×10-5 电击 6×10-6 雷击 5×10-7 暴风 4×10-6 归东理子大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

10.1 结构设计的目标 objectives of structural design • 目标可靠度 target reliability ▫ 各因素对目标可靠度的影响  公众心理的影响

10.1结构设计的目标objectives of structural design 。目标可靠度target reliability ·各因素对目标可靠度的影响 ·公众心理的影响 年危险率 可承受人群 103 胆大的人 104 般的人 105 不再考虑其危险性 50年失效率 公众心理 5×10-J 较安全 5×10 安全 5×10-5 很安全 归东理王大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

10.1 结构设计的目标 objectives of structural design • 目标可靠度 target reliability ▫ 各因素对目标可靠度的影响  公众心理的影响

10.1结构设计的目标objectives of structural design 。目标可靠度target reliability ·各因素对目标可靠度的影响 ·结构重要性的影响 一般结构P 重要结构P,↑ 次要结构P,1 ·结构破坏性质的影响 ·脆性结构P>延性结构P ·社会经济承受力的影响 ·经济越发达P↑ 归东理子大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

10.1 结构设计的目标 objectives of structural design • 目标可靠度 target reliability ▫ 各因素对目标可靠度的影响  结构重要性的影响  结构破坏性质的影响  脆性结构𝑃𝑃𝑠𝑠> 延性结构𝑃𝑃𝑠𝑠  社会经济承受力的影响  经济越发达 𝑃𝑃𝑠𝑠 ↑ 一般结构 𝑃𝑃𝑠𝑠 重要结构 𝑃𝑃𝑠𝑠 ↑ 次要结构 𝑃𝑃𝑠𝑠 ↓

10.1结构设计的目标objectives of structural design 。 目标可靠度设计方法target reliability 。类比法 ·参照日常活动风险，确定一个公众能接受的失效概论。 。校准法 ·指采用可靠度计算方法对原结构设计规范进行反演计算分析，以确定原结 构设计规范隐含的可靠度水准，以此为基础，综合确定今后的结构构件目 标可靠指标。 归东理王大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

10.1 结构设计的目标 objectives of structural design • 目标可靠度 设计方法target reliability ▫ 类比法 • 参照日常活动风险，确定一个公众能接受的失效概论。 ▫ 校准法  指采用可靠度计算方法对原结构设计规范进行反演计算分析，以确定原结 构设计规范隐含的可靠度水准，以此为基础，综合确定今后的结构构件目 标可靠指标

l0.2结构概率可靠度的直接设计法direct design approach 。定义 ·直接基于结构可靠度分析理论的设计方法 。目前，直接设计法主要用于以下情况： ·（1)在特定情况下，一些重要结构物的设计。如核电站、压力容 器、海上采油平台等 。(2)根据规定的可靠度，校准分项系数表达式中的分项系数。 。(3)对不同设计条件下的结构可靠度进行一致性对比 归东理子大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

10.2 结构概率可靠度的直接设计法 direct design approach • 定义 ▫ 直接基于结构可靠度分析理论的设计方法 • 目前，直接设计法主要用于以下情况： • （1）在特定情况下，一些重要结构物的设计。如核电站、压力容 器、海上采油平台等 • （2）根据规定的可靠度，校准分项系数表达式中的分项系数。 • （3）对不同设计条件下的结构可靠度进行一致性对比

10.3结构概率可靠度设计的实用表达式practical equations 。单一系数表达式single factor equation 。分项系数设计表达式partial factor equation 承载能力极限状态 基本组合 偶然组合 标准组合 正常使用能力极限状态 频遇组合 准永久组合 归东理王大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式 practical equations • 单一系数表达式 single factor equation • 分项系数设计表达式 partial factor equation 基本组合 偶然组合 标准组合 频遇组合 准永久组合 承载能力极限状态 正常使用能力极限状态