长沙理工大学：《荷载与结构设计方法》课程PPT教学课件（2020）第6章 近似概率极限状态设计法

荷载与结构设计方法第6章 第6章近似概率极限状态设计法 》 6.1结构设计的目标 6.2直接概率设计法 6.3概率极限状态的实用设计表达式

荷载与结构设计方法|第6章 第6章 近似概率极限状态设计法 6.1 结构设计的目标 6.2 直接概率设计法 6.3 概率极限状态的实用设计表达式

荷载与结构设计方法第6章 6.1结构设计的目标 结构设计的目标：科学地解决结构可靠性与经济性之间 的矛盾，力求以最经济的途径，使得结构以一定的可靠 度满足各项预定功能的要求。 一、设计要求 R>S 因为R和S的不定性，上式不能绝对满足，只能在一定概率 意义下满足，即 P(R2S)=Ps

荷载与结构设计方法|第6章 6.1 结构设计的目标 结构设计的目标：科学地解决结构可靠性与经济性之间 的矛盾，力求以最经济的途径，使得结构以一定的可靠 度满足各项预定功能的要求。 一、设计要求 R≥S 因为R和S的不定性，上式不能绝对满足, 只能在一定概率 意义下满足, 即 P{R≥S}= ps

荷载与结构设计方法第6章 二、目标可靠度 》 1.可靠度的大小对结构设计的影响 p太大成本高，失效概率小 经济与安全的合理平衡 卫太小城本低，失效概率大 2.目标可靠度的确定 矛盾如何 般需考虑以下四个因素 解决？ (1)公众心理； (2)结构重要性； (3)结构破坏性质；(4)社会经济承受力

荷载与结构设计方法|第6章 二、目标可靠度 1. 可靠度β的大小对结构设计的影响 ps太大→成本高，失效概率小 ps太小→成本低，失效概率大 2. 目标可靠度的确定 一般需考虑以下四个因素 (1) 公众心理; (2) 结构重要性; (3) 结构破坏性质; (4) 社会经济承受力。 矛盾如何 解决？ 经济与安全的合理平衡

荷载与结构设计方法第6章 经济与安全的合理平衡

荷载与结构设计方法|第6章 经济与安全的合理平衡

荷载与结构设计方法第6章 (1)公众心理采用类比法 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 5x10-3 汽车旅行 2.5x10-5 飞机旅行 1x10-4 游泳 3x10-5 采矿 7x10-4 结构施工 3x10-5 房屋失火 2x10-5 电击 6x10-6 雷击 5x10-7 暴风 4x10-6

荷载与结构设计方法|第6章 (1) 公众心理 采用类比法 事故 年死亡率 事故 年死亡率 爬山、赛车 5x10-3 汽车旅行 2.5x10-5 飞机旅行 1x10-4 游泳 3x10-5 采矿 7x10-4 结构施工 3x10-5 房屋失火 2x10-5 电击 6x10-6 雷击 5x10-7 暴风 4x10-6 一些事故的年死亡率

荷载与结构设计方法第6章 (1)公众心理采用类比法 年危险率 可承受人群 10-3 胆大的人 104 一般的人 10-5 不再考虑其危险 50年失效率 公众心理 5x10-3 较安全 5x104 安全 5x10-5 很安全

荷载与结构设计方法|第6章 (1) 公众心理 采用类比法 年危险率 可承受人群 10-3 胆大的人 10-4 一般的人 10-5 不再考虑其危险 50年失效率 公众心理 5x10-3 较安全 5x10-4 安全 5x10-5 很安全

荷载与结构设计方法第6章 (1)公众心理采用类比法 ●据此建议结构的年失效概率为1×105，大致相当于房屋 在正常使用年限50年的失效概率为5×104。当功能函数 为正态分布时，相当于可靠指标Bβ=3.29。 ●由于对风险水平的接受程度因人而异，所以用类比法 确定设计可靠指标不易为人们所公认

荷载与结构设计方法|第6章 (1) 公众心理 采用类比法 ⚫ 据此建议结构的年失效概率为110-5 ,大致相当于房屋 在正常使用年限50年的失效概率为510-4。当功能函数 为正态分布时，相当于可靠指标＝3.29。 ⚫ 由于对风险水平的接受程度因人而异，所以用类比法 确定设计可靠指标不易为人们所公认

荷载与结构设计方法第6章 (2)结构重要性的影响 般结构 Ps 重要结构 脆性结构 PsT 次要结构 Ps 3)结构破坏性质的影响 (a) 脆性结构p>延性结构ps 延性结构 ()

荷载与结构设计方法|第6章 (2) 结构重要性的影响 一般结构 ps 重要结构 ps ↑ 次要结构 ps ↓ (3) 结构破坏性质的影响 脆性结构 ps > 延性结构 ps 脆性结构 延性结构

荷载与结构设计方法第6章 (4)社会经济承受力的影响 如何 经济越发达→P↑。。O 确定 通常采用校准法确定目标可靠指标 ●所谓校准法，就是通过对现行设计规范安全度的校核（反演计算）， 找出隐含于现行规范中的可靠指标，再经过综合分析和调整，据以 制定今后设计（规范）采用的目标可靠指标。 ●现行设计规范指校准法所要反演计算的规范。 校准法：承认传统设计所具有的可靠度的合理性，通过计算 得出的传统设计的可靠度水平为参考目标可靠度

荷载与结构设计方法|第6章 (4) 社会经济承受力的影响 ⚫ 经济越发达 → ps↑ 如何 确定？ 通常采用校准法确定目标可靠指标 ⚫所谓校准法，就是通过对现行设计规范安全度的校核（反演计算）， 找出隐含于现行规范中的可靠指标，再经过综合分析和调整，据以 制定今后设计（规范）采用的目标可靠指标。 ⚫现行设计规范指校准法所要反演计算的规范。 校准法：承认传统设计所具有的可靠度的合理性,通过计算 得出的传统设计的可靠度水平为参考目标可靠度

荷载与结构设计方法第6章 三、校准法的计算步骤 》 (1)确定校准范围，如结构类型，结构材料形式，选取代表性的结 构构件，包括构件的破坏形式； (2)确定设计中基本变量的取值范围，如可变荷载标准值与永久荷 载标准值比值的范围； (3)分析需要校准的设计规范的设计表达式，计算抗力的标准值， (4)根据所求的及第2章、第4章的统计参数，计算各基本变量的统 计参数，并采用验算点法计算可靠指标 (5)根据构件在工程中的应用数量和重要性，确定一组权重系数； 确定所校准结构可靠指标加权平均值

荷载与结构设计方法|第6章 三、校准法的计算步骤 （1）确定校准范围，如结构类型，结构材料形式，选取代表性的结 构构件，包括构件的破坏形式； （2）确定设计中基本变量的取值范围，如可变荷载标准值与永久荷 载标准值比值的范围； （3）分析需要校准的设计规范的设计表达式，计算抗力R的标准值； （4）根据所求的及第2章、第4章的统计参数，计算各基本变量的统 计参数，并采用验算点法计算可靠指标； （5）根据构件在工程中的应用数量和重要性，确定一组权重系数； 确定所校准结构可靠指标加权平均值