1、可靠度分析法在钢筋混凝土正常使用结构状态设计中的应用【摘要】结构可靠度理论是分析和度量结构安全性的一种先进手段。在钢筋混凝土结构设计中, 主要从结构设计的基本要求, 概率设计和结构可靠性指标等方面, 对结构设计的可靠度进行了较为深入的研究, 通过对结构可靠性度量的分析及荷载作用效应的论证，从而设计出更为经济而安全的工程结构。 【关键字】可靠度理论 正常使用状态 结构设计 荷载效应 Abstract the structural reliability theory is an advanced means of analysis and measurement of structural sa
2、fety. In the reinforced concrete structure design, mainly from the basic requirements of structure design, probability design and structural reliability index, reliability of structure design for a more in-depth study, through the analysis and the load effect of structure reliability metrics on the
3、card, to design more economic and safe engineering structure. keyword reliability theory the normal use of structure design load state effect 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 新!为您提供类似表述，查看示例用法： 翻译结果重试 抱歉，系统响应超时，请稍后再试 支持中英、中日、泰英、日英在线互译 支持网页翻译，在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看，使您体验更加流畅 一、结构可靠度分
4、析法简介 以工程结构设计为基本目的，在一定的经济条件下，赋予结构以适当的可靠度，使结构在预定的使用期限内，能满足设计所预期的各种功能要求。无论是房屋、桥梁、隧洞等结构，都必须满足四项基本功能要求：能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；在正常使用时具有良好的工作性能；在正常维护下具有足够的耐久性能；在偶然事件发生时（如地震、火灾等）及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。 结构在设计、施工和使用运作中因受到各种不定因素对结构的影响, 使结构在安全性、适用性和耐久性方面同样具有不定性, 即使按正常的方法设计建造和使用结构, 仍不能保证结构是绝对安全的, 也就是说结构抗力 R 小于作用效应 S
5、 的可能性仍然存在。但是, 只要这种可能性达到极小时, 小到人们可以接受的程度, 就可以认为结构是可靠的。这就是概率论的观点, 这种方法也称概率设计法 二、结构设计的基本要求 结构设计的目的是保证结构安全适用,经济合理,其中安全适用最为重要。具体要求有以下 3 个方面: 安全性。要求结构能承受正常使用、正常施工时可能出现的各种作用。在出现预定的偶然作用时,主体结构仍保持稳定。如:直接作用在结构上荷载和温度变化、支座沉陷、地震作用、撞击等偶然事件,在发生时和发生后,结构仍保持整体稳定性。 适用性。要求结构在正常作用时具有良好的工作性能。如不发生过大的变形而影响正常使用,不出现过大的变形和过宽的裂
6、缝。裂缝宽度不超过允许值。 耐久性。要求结构在正常维护下具有足够的耐久性能。如设计的结构必须满足结构的使用时间。 安全性、适用性及耐久性,统称为结构的可靠性,也称为结构最基本的功能要求。在结构设计中,一定要学会正确处理结构的可靠性和经济性之间的矛盾,使结构设计既安全可靠又经济合理 三、正常使用极限状态 结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。如影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝） ；影响正常使用的振动；影响正常使用的其他特定状态。 正常使用极限状态主要考虑结构的适用性和耐久性功能,一般不会危及生命和财产安全,但仍应足够重视,因
7、为过大的变形和过宽裂缝不仅影响结构的正常使用及耐久性能,而且也会造成心理上的不安全感。结构设计时,首先进行承载力极限状态计算,然后再根据使用上的要求,对应地进行变形、裂缝宽度、抗裂度验算。 正常使用极限状态验算是指结构正常使用条件下,抗裂、裂缝宽度和变形应小于或等于相应的允许值。由于验算是在正常使用情况下进行,因此材料分项系数、荷载分项系数、结构系数及设计状况系数都可取为1.0。 由于结构的变形、抗裂验算、裂缝宽度均与作用持续时间的长短有关,因此,在进行正常使用极限状验算时,应分别考虑作用效应的短期组合及长期组合的验算。 短期组合指永久荷载与可变荷载的作用效应的组合,即所有可能同时作用在结构上
8、的作用效应的组合。长期组合则是在持久状况下,可变荷载中长期作用的那部分荷载(称为荷载的准永久值) 的效应与永久荷载的效应的组合。二者组合所产生的荷载效应大小不同,前者产生的荷载效应值大,后者的小,这是因为短期组合是除永久荷载外,全部可变荷载加以组合;而长期组合则是除永久荷载外,可变荷载中长期作用的那部分加以组合。 根据实际设计的需要，常须区分荷载的短期作用（标准组合、频遇组合）和荷载的长期作用（准永久组合）下构件的变形大小和裂缝宽度验算。所以， 建筑结构可靠度设计统一标准规定按不同的设计目的，分别选用荷载的标准组合、频遇组合和荷载的准永久组合。 荷载的标准组合 标准组合主要用于当一个极限状态被
9、超越时将产生严重的永久性损害的情况。按荷载的标准组合时，荷载效应组合的标准值 S 应按下式计算 荷载的频遇组合 频遇组合主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损害、较大变形或短暂振动的情况。按荷载的频遇组合时，荷载效应组合的标准值S 应按下式计算 荷载的准永久组合 准永久组合主要用于当长期效应是决定性因素的情况。按荷载的准永久组合时，荷载效应组合的标准值 Sk 应按下式计算 必须指出,在正常使用极限状态计算中,短期组合时的内力值是指由各荷载标准值所产生的荷载效应总和,并乘以结构重要性系数后的值;长期组合时的内力值是指由各荷载标准值并考虑荷载长期组合系数后,所产生的荷载效应总和,再乘以结构重要
10、性系数后的值。 四、例证 简支矩形截面钢筋混凝土梁，截面尺寸 bh=200mm500mm，混凝土强度等级为 C30，钢筋为 HRB335 级，416，按荷载效应标准组合计算的跨中弯矩；环境为一类。试对其进行裂缝宽度验算，如不满足应采用什么措施。 解：对于 C30 混凝土：； 不满足裂缝要求，可以采取增大截面配筋的措施。 五、结语 结构设计的目标是安全可靠,经济合理。结构的可靠性用可靠度来度量,它的定义是:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。即结构处于可靠状态概率。可靠指标概括了各有关基本变量的统计特性,较全面地反映各种影响因素的变异性,综合考虑了荷载和抗力变异性对结构可靠度的影响。荷载效应基本组合用于按承载能力极限状态设计;长期效应组合和短期效应组合用于结构按正常使用极限状态设计,前者表达式中含荷载分项系数,后者则不含荷载分项系数。 参考文献： 1 中华人民共和国国家标准 . 混凝土结构设计规范 ( GB500102002) M . 北京: 中国建筑工业出版社, 2002 2 水工钢筋混凝土结构设计规范 SDJ2078( 试行)M.水利电力出版社, 1979.
