国产结构用规格材的抗弯强度可靠度分析和设计值

我国现行木结构设计规范中缺乏国产规格材的强度设计值取值方法,其强度设计值仅参照方木与原木的设计方法确定。强度设计值取决于木材树种,而与规格材的材质等级、尺寸规格无关。为了合理确定国产规格材的强度设计值,开展了不同等级(Ⅰc、Ⅱc、Ⅲc、Ⅳc)的国产东北落叶松(兴安)规格材的足尺抗弯强度试验研究,并基于一次二阶矩验算点法对其进行了可靠度分析。建议采用前25%抗弯强度数据拟合结果确定的平均值和标准差准确拟合抗弯强度的尾部概率分布,规格材几何尺寸的统计平均值和变异系数设置为1.00和0.05。基于可靠度分析,计算得到了东北落叶松(兴安)规格材在不同数据拟合、短期抗弯强度概率分布、荷载组合类型、荷载比值等条件下的可靠度指标与抗力分项系数之间的变化规律。结合GB 50068—2001《建筑结构设计可靠度统一标准》规定的目标可靠度要求,给出了适于工程应用的规格材受弯构件的抗力分项系数及其对应抗弯强度设计值。     

结构设计荷载的错误对结构可靠性影响研究

结构设计荷载错误是结构设计中出现的人为错误之一,结构设计人为错误会对结构可靠性产生不利影响.设计荷载取错的结果是建筑物结构抗力与期望抗力不符.通过引入抗力修正系数来分析设计错误结构的可靠度,推导出设计正、误两种失效概率间的关系式.文章分别从构件和结构层次推导了荷载取错对结构可靠性影响的公式,并分别给出对结构可靠性影响的敏感性分析图,直观表述出各因素对可靠度影响的敏感程度.算例研究计算出荷载取错导致结构可靠度减小的大小,表明本研究具有工程应用价值.     

钢筋混凝土结构预期使用期可靠度设计实用方法

考虑钢筋锈蚀对混凝土结构的抗力影响,根据我国现行结构可靠度设计规范设计原理,提出了钢筋混凝土建筑结构预期使用期可靠度设计的实用方法。首先,考虑三种荷载组合以及不同恒荷载与可变荷载效应比影响,给出了代表性钢筋混凝土构件在给定环境下、不同使用期的可靠度分析方法;提出了预期使用期结构设计可靠度水平的确定原则,即预期使用期内结构构件可靠度指标不能低于现行规范的标准;在我国结构可靠度设计表达式基础上引入耐久性折减系数,给出了该系数的确定方法,通过该系数在设计阶段保证和实现预期使用期内结构构件可靠度指标不低于现行规范的标准。最后,通过算例验证了该方法的有效性和简便性。     

氯盐环境下混凝土结构的耐久性设计方法

为了建立氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计方法,根据混凝土结构性能劣化的特点,在分析结构耐久性失效状态、可靠度设置水平、环境荷载及抗力影响因素的基础上,建立了钢筋初锈、保护层锈胀开裂及锈胀损伤达到最大限值这3种情况下的耐久性极限状态方程.基于结构可靠度设计理论,引入荷载和抗力变量的分项系数来反映结构耐久目标可靠指标的要求,建立了结构耐久性设计的分项系数表达形式.按照概率设计与分项系数设计具有相同可靠度水平的原则,给出了抗力分项系数的确定方法及不同耐久性极限状态下抗力分项系数的取值.     

钢筋混凝土结构基于耐久性的可靠度设计方法

对处于氯盐环境中的混凝土结构,为使其在设计使用寿命期内具有合格的可靠度要求,基于结构抗力劣化过程的动态计算模型及动态可靠度分析,在我国 现行结构可靠度设计表达式基础上,引入结构耐久性系数γD来考虑抗力衰减对可靠指标的影响,并给出了耐久性系数的确定方法。针对50年设计使用年限 情况,考虑港口结构3种荷载组合以及5种可变荷载与恒载效应比影响,给出不同的环境条件、水灰比、保护层厚度下结构耐久性系数γD的取值。从而建立 了基于耐久性的可靠度设计实用方法。     

基于可靠度的FRP加固混凝土结构设计方法研究

为进一步完善FRP加固混凝土结构的设计方法,通过对新颁布的《纤维增强复合材料工程应用技术规范》GB50608中各类FRP加固混凝土结构在不同破坏模式下的设计方法进行可靠度校核,明确现阶段设计方法所能达到的可靠度水平,并探讨规范中FRP材料分项系数的作用。在此基础上,通过引入附加抗力系数γβ修正荷载-抗力分项系数表达式,并在可靠度分析的基础上确定附加抗力系数取值。计算结果表明,附加抗力系数可较好地调整不同类型加固构件的可靠度,使加固构件满足目标可靠度的要求,且可靠度指标具有较好的一致性。     

结构安全性设计的广义方法

基于概率的分项系数法是结构可靠度通用设计方法,也是我国现行结构设计规范的重要基础,但在30多年的实际应用中,该方法已逐渐显现出广义性和可靠度控制精度不足等缺陷。借鉴国际标准ISO 2394:2015中设计值法的基本思路,根据前期提出的结构安全性设计的广义表达式和标准灵敏度系数的取值方法,提出结构安全性设计的广义方法,并对其进行了必要的简化。该方法可在设计中直接考虑基本变量概率特性、目标可靠指标和设计使用年限变化对设计结果的影响,基于作用和结构性能的新近统计结果,建立新材料、新型结构的可靠度设计方法,并允许业主选取不同的目标可靠指标和设计使用年限,具有良好的普适性,较国际标准中的设计值法也更具有实用性。理论和实例分析结果表明:广义设计方法采用了利用解析优化提出的标准灵敏度系数建议值,可更好地实现对可靠度的控制;该法较目前的分项系数法和设计值法具有更高的可靠度控制精度。     

轻钢结构承载能力设计中分项系数的确定

针对对可变荷载敏感的轻钢结构,应用现行规范中计算目标可靠度的校准法,主要考虑风荷载和雪荷载与恒荷载的简单组合,分别计算分析了轴心受拉、轴心受压和偏心受压三种构件的荷载和抗力分项系数,给出确保现行目标可靠度的分项系数的建议值,对轻钢结构的设计具有一定的指导意义。     

木结构可靠度分析及木材强度设计值的确定方法

为使结构用木材的强度设计值符合可靠度要求,建立了适用于现代木结构构件的功能函数,对不同荷载组合下的受弯、受拉和受压木构件进行了可靠度分析。鉴于木材的强度变异系数在较大范围内变动,给出了满足可靠度要求的抗力分项系数与强度变异系数间的关系曲线。以安全可靠与经济合理为原则,选取恒载与住宅楼面活荷载组合且在活荷载与恒载比值为1.0情况下的抗力分项系数与强度变异系数的关系曲线为确定木材强度设计值的基准曲线。当恒载与住宅楼面活荷载或与办公楼面活荷载组合且荷载比值小于1.0时,按基准线确定的强度设计值乘以调整系数0.83+0.17ρ(ρ为活荷载与恒载之比);当恒载与风荷载或与雪荷载组合时,按基准线确定的强度设计值乘以调整系数0.83。对不同安全等级木结构抗力分项系数间的关系进行了讨论,强度变异系数小于0.20的木材方可用于安全等级为一级的木结构,或者适用于木结构设计的结构重要性系数的取值范围宜为0.8~1.2。     

以概率理论为基础的极限状态设计方法——我国《建筑结构设计统一标准》(初稿)中的若干概念问题

本文对我国《建筑结构设计统一标准》(初稿)采用的以概率理论为基础的极限状态设计方法作了概要的综合介绍。文中着重论述了这种设计方法的概念,包括:荷载效应与结构抗力的变异性,荷载效应的组合形式,结构可靠度的度量和概率分析,结构的目标可靠指标与安全等级,结构构件的设计表达式和分项系数的确定,以及结构可靠度与材料、构件质量控制的关系等。最后概述了这一标准的特点。     

基于极限承载力平面屈曲约束支撑钢框架整体可靠度设计

以最简形式的功能函数描述平面屈曲约束支撑钢框架在静力荷载作用下的体系极限承载力状态,利用对偶变数抽样法与指数多项式近似概率密度法对结构整体抗力的概率密度函数及其统计特征进行了估计。考虑两种基本荷载组合,在对平面屈曲约束支撑钢框架结构整体可靠度评价的基础上,给出了在一定目标可靠度下的基于结构体系极限承载力可靠度的实用设计公式。通过一个具体算例表明,该设计方法既比传统的基于构件可靠度的设计方法经济,又能保证结构体系的可靠度。     

钢筋混凝土住宅结构可靠性分析

结构荷载和抗力作为结构可靠性分析时的重要参数,直接影响着结构可靠性。在对典型钢筋混凝土住宅结构楼面活荷载以及结构构件材料强度、几何参数等抗力参数调查的基础上,系统地研究了当前住宅结构的可靠性水平,分析了楼面活荷载取值标准对住宅结构可靠度的影响以及装修增加荷载对楼板可靠度的影响,得出了住宅结构钢筋混凝土受弯构件可靠度降低的主要原因。     

《建筑结构设计统一标准》问题专栏(十六) 正常使用极限状态设计中的荷载代表值与荷载组合

建筑结构除应按承载能力极限状态设计之外,还应满足正常使用极限状态的要求。在有些情况下,后者甚至对截面选择和材料用量起控制作用。但是,对于正常使用极限状态下结构可靠度的分析,目前研究得还较少。本文仅就若干问题提出初步意见,以供讨论。一、荷载代表值的取值原则在我国现行结构设计规范中,对于正常使用极限状态设计,有所谓短期荷载与长期荷载之别,其含意大体上与目前国际上所用     

可靠度β与实用设计表达式的内在关系

新颁布的《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)按《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)的规定,采用以概率论为基础,以可靠度β为保证的极限状态设计方法,给出了以荷载分项系数和材料(钢筋、混凝土)分项系数、荷载和材料强度标准值为基本参数的实用设计表达式。如果不对统一标准深入理解,只有规范,会片面认为与原规范TJ10-74在理论上没有本质的区别。在使用时,看到的只是对材料的设计值和标准值进行了修正。将结构抗力的单一安全系数取消,而在计算荷载时考虑了分项系数,以此计算     

建筑结构构件可靠度校核的非迭代方法

针对以概率理论为基础的结构承载能力极限状态方程,提出了一种直接校核结构构件可靠度的非迭代方法。根据正态随机变量下结构可靠度的一次二阶矩理论,证明了在一般设计值点与设计验算点计算的可靠指标完全相等,可以省去搜索设计验算点的迭代计算过程。本文提出了荷载效应与结构抗力分项可靠指标的计算公式,建立了通过荷载效应及结构抗力分项可靠指标计算结构可靠指标的方法,同时证明了如设计值点正好是设计验算点,则结构可靠指标等于荷载效应和结构抗力分项可靠指标的平方和之根。对典型结构构件的分析表明,虽然现行设计规范中较多情况下的设计值点偏离设计验算点较远,但在现行设计规范的设计值点进行当量正态化可近似代替在设计验算点进行当量正态化,由此引起的可靠指标计算误差可忽略不计。最后,对本文方法的适用范围进行了探讨。     

基于试验的试件设计指标合理取值方法研究

参照澳洲规范AS/NZS 4600:2005，结合国内实际情况，提出直接基于试验不需经设计公式计算的试件设计指标的确定方法。首先运用概率分析得到表征试验最小值与试验标准值之间关系的修正因子，保证所取标准值具有要求的保证率；进而通过可靠度分析得到一定目标可靠度指标下由所得标准值确定设计值的抗力分项系数。经验证，所推荐抗力分项系数可使基于试验方法确定的设计指标取值在各种荷载组合下的实际可靠指标不小于目标可靠指标。采用已有试验结果进行验证分析，将按规范推荐方法得到的试件承载力设计值与采用所提方法直接由试验结果获得的试件承载力设计值进行比较，结果表明，该法可由样本试件的试验结果合理估计其承载力设计值。最后分析了该方法的使用条件及适用范围，为进一步推广应用提供参考。     

国产建筑结构用钢板设计指标和可靠度分析

我国现行钢结构设计规范中仅有Q345GJ钢的设计指标。为了补充其他较高强度建筑结构用钢板（主要是Q390GJ钢、Q420GJ钢和Q460GJ钢）的设计指标,对国产建筑结构用钢板的可靠度进行了分析。在对Q390GJ钢、Q420GJ钢和Q460GJ钢的材料性能调研统计的基础上,结合已有的对钢结构几何参数不定性、计算模式不定性的研究,计算得到了建筑结构用钢板抗力不定性的统计参数。利用验算点法,计算得到了建筑结构用钢板在不同荷载组合下的抗力分项系数,并分析了其变化规律。经过比较试算,提出了适用于不同情况下的建筑结构用钢板抗力分项系数和设计强度建议值。最后对上述设计指标进行了可靠度校核。分析结果表明,所提出的建筑结构用钢板设计指标满足GB 50153-2008《工程结构可靠性设计统一标准》的要求,具有一定的可靠性。     

钢筋混凝土梁的时变可靠度实用分析方法

考虑服役期内的抗力退化和评估使用年限缩短,采用实用方法分析钢筋混凝土梁受弯承载力的时变可靠度。首先,考察了不考虑抗力退化时结构累积失效概率的发展规律,证明"累积失效概率与服役年数成正比"的规律总体成立。其次,以二次曲线近似表达混凝土梁受弯承载力的退化过程,比较了不同抗力退化率下结构累积失效概率及可靠指标的发展过程,同时分析了等时段内结构失效概率及可靠指标的变化,并发现如下规律:抗力退化不严重时,分段可靠度的乘积接近设计或评估使用年限内的可靠度,但抗力退化严重时这个规律不存在。最后,对采用抗力退化系数-荷载效应折减系数比较的近似法与可靠度法的计算结果进行了比较,结果表明近似法总体上更能反映抗力退化与使用年限缩短引起的结构时变可靠度变化规律,便于工程应用。     

雪荷载的统计分析

<正> 建筑结构概率极限状态设计法是以可靠指标β作为衡量结构可靠度的标准。为了确定结构的可靠指标值,就要估计结构抗力和各种作用于结构上的荷载的统计参数;同时,在研究荷载效应组合、确定荷载组合系数、以及确定结构按承载能力和正常使用极限状态设计时荷载的各种代表值(标准值、常遇值、准永久值等)时,都要求掌握各种荷载的概率分布律。本文根据有雪地区的历年气象资料,对我国的雪荷载进行了统计分析,提出了统一的雪荷载统计参数、概率分布函数和有关的代表值系数。     

既有结构可靠性评定中的荷载分项系数优化

针对我国现行设计规范中各类结构构件可靠指标校核中发现的问题,对荷载分项系数及部分可变荷载标准值的取值进行优化.从构件可靠指标的最小值与平均值、构件可靠指标的离散性、荷载分项可靠指标的一致性、设计值点与理想值的偏离程度四个维度对近三代设计标准[《建筑结构荷载规范》(GBJ 9-87)、《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB...