雪灾下轻钢结构大面积破坏的概率成因

现行可靠度设计统一标准在分析轻钢结构构件可靠度时,对荷载效应比值的取值范围考虑不够充分。针对此不足,提出了1种基于应力的荷载效应比值计算方法,解决了在构件失效是由多种形式内力引发的情形下选择何种荷载效应来计算荷载效应比值的问题。以多个轻钢结构构件为例,采用该方法分析了轻钢结构中荷载效应比值的取值范围。揭示了雪荷载不利布置下,轻钢结构的荷载效应比值将会非常高的现象。接着对按现行分项系数设计的轻钢结构进行了可靠度校核,表明轻钢结构的可靠性处于较低的水平。最后分析了雪荷载超过设计标准时轻钢结构可靠度随不同荷载效应比值的变化规律。结果表明当雪荷载超载较大时,荷载效应比值越大的结构可靠性越低。这从可靠性的角度为近年雪灾中轻钢结构大面积破坏的现象提供了补充解释。     

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。     

建筑结构可靠度性相关问题探讨

针对现行的建筑结构设计可靠性问题进行分析探讨,建议把设计使用年限与结构安全等级一一对应,明确不同设计使用年限建筑结构的可靠度;建议现行建筑结构可靠度计算方法采用新的变量考虑设计和施工质量的影响;建议采用中震设计方法,荷载效应采用标准值,采用材料标准值计算构件承载力,让设计人员更加直观准确把握抗震结构的可靠度。     

现役石油井架结构体纱的模糊动态可靠性评定

针对现役井架结构的使用特点，研究了其可靠性评定的随机性荷载分析以及荷载效应的统计分析，提出了构件的模糊动态可靠度评定方法和井架结构体系的可靠度评定实用方法，通过工程实例说明了文中理论与方法的可行性，为现役井架结构的可靠性评定及科学管理提供了理论基础。     

现役石油井架结构体系的模糊动态可靠性评定

针对现役井架结构的使用特点，研究了其可靠性评定的随机性荷载分析以及荷载效应的统计分析，提出了构件的模糊动态可靠度方法和井架结构体系的可靠度评定实用方法，通过产例说明了中文理论与方法的可行性，为现役井架结构的可靠性评定及科学管理提供了理论基础。     

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。     

基于概率的结构抗震设计方法

本文分析了结构抗震可靠度的特点,着重分析了结构在地震作用下承载能力的可靠度。在校准现行抗震规范可靠指标的基础上,运用优化方法导出了设计表达式中的地震作用系数,抗力的抗震调整系数,以及荷载组合系数;同时对以概率为基础的多系数表达式和现行抗震规范设计表达式的构件荷载效应计算上进行了分析比较。     

铝合金结构构件可靠度分析

以试验数据为基础,对铝合金结构基本构件(包括轴压构件、受弯构件和偏压构件)进行了设计可靠度分析。分析结果表明,构件类型和荷载组合对于结构构件可靠度的影响很大;在相同荷载条件下,轴压构件的可靠指标最低,受弯构件的可靠指标最高;对于同类构件,参与组合的风荷载越大,其可靠指标越低。最后,针对国产结构用铝合金6061-T6的构件承载力设计提出了合理的抗力分项系数和设计强度建议值。采用本文建议的强度设计值,铝合金结构基本构件的设计可靠指标平均值均大于3.70,完全满足《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068—2001)的规定。     

基于联合算法的受损变电构架承载能力可靠度分析

采用蒙特卡罗方法与响应面法相结合的方法,分析了三种常见钢结构变电构架在设计荷载作用下的承载力可靠度。结果表明:在设计荷载作用下,三种变电构架承载能力的可靠度均随着构件损伤程度的增大而降低。当构件损伤程度较轻时,整个变电构架的结构可靠度并不明显降低,此时整个结构仍具有良好的工作性能;随着构件损伤程度的增大,结构的可靠概率明显降低,结构很快就变得不可靠,此时须立即修复或更换受损构件,以保证变电构架结构整体的安全性。     

现有结构可靠度分析的一种实用方法

提出了一种可以用于结构鉴定与加固的结构可靠度分析实用方法。将结构视为楼层的串联模型,以楼层可靠度的最小值作为系统的可靠度;将同一楼层中各构件的可靠度按照一定的权函数组合形成楼层的可靠度,权函数以各构件的荷载/抗力为主,并按照构件的重要性、变形情况、裂缝情况和使用情况等进行修正。同时,对影响结构可靠度的抗力因素和外荷载因素做了分析。     

可变荷载效应占高比重时荷载分项系数取值研究

针对现行可靠度设计统一标准给出的荷载分项系数值对应可变荷载效应比值取值范围较低,缺乏对该荷载分项系数值在可变荷载效应占高比重下适用性的充分考虑的情形,以钢拱架结构模型和RC框架柱模型为例,分析了可变荷载效应比值的取值范围,揭示了可变荷载效应比值将会较高的现象;基于可靠度理论并结合设计约束条件建立了荷载分项系数的计算方法;通过数值分析,求解得到了荷载分项系数值;最后分析了按多国规范用荷载分项系数进行结构设计的可靠指标随可变荷载效应比值的变化规律。结果表明：可变荷载效应占高比重时,按我国规范用荷载分项系数设计的混凝土和钢结构构件的可靠指标低于目标可靠指标较多;而美英两国规范用荷载分项系数的适用性要好于我国规范,但对应的钢结构构件的设计可靠指标仍偏低。从可靠性的角度为近年风、雪灾害中若干结构容易破坏的现象提供了补充解释,同时也为相关规范修订提供参考。     

国际标准“设计值法”在我国结构可靠度设计中的应用

介绍了我国现行结构设计标准中采用的设计方法存在的不足和国际标准中提出的工程结构可靠度"设计值法"的基本思想。根据我国荷载、抗力的统计结果及设计值法的荷载、抗力设计值的取值原则,考虑活荷载与恒荷载的比值对结构可靠度的影响,对不同类型构件在轴心受压条件下的可靠度进行系统的分析。分析表明:"设计值法"隐含的可靠度水平较我国的设计方法明显偏低,无法直接用于我国结构设计。依据我国结构设计的目标可靠指标对其进行修正,初步建立适用于我国结构设计的荷载、抗力设计值法取值参数。     

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。     

承载力折减系数对结构构件可靠度的影响分析

构件承载力评定是鉴定结构构件安全性的重要指标。本文采用一阶二次矩阵法得出了不同承载力折减系数下的构件可靠指标计算公式,并结合多种常用材料的抗力参数,根据非迭代方法计算出了不同结构构件对应的可靠指标。结果表明：可变荷载对结构可靠度的贡献优于永久荷载的影响,但当可变荷载与永久荷载标准值之比达到一定限值时,构件的可靠度不再提高。依照现行标准要求的承载力折减系数计算可知,结构构件可靠指标大致呈等差数列排布,此种划分方法下得出的结果与构件实际失效概率存在较大偏差,可靠指标降幅过大将对构件安全性鉴定工作产生不利影响。     

碳纤维增强复材加固钢筋混凝土轴压圆柱可靠度评估与规范评价

以碳纤维增强复材(CFRP)包裹钢筋混凝土圆柱为研究对象,利用设计点(JC)法对GB 50608—2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中轴压构件的设计方法进行可靠度评估,并进行了主要参数对可靠度指标的影响分析。研究结果发现:圆柱直径和混凝土强度对平均可靠度指标几乎没有影响;钢筋强度、钢筋配筋率和FRP强度对平均可靠度指标的影响较小,而FRP用量的影响则相对较为明显,且呈现出随着FRP用量增大而增大的变化趋势;平均可靠度指标随着荷载效应比的增大先逐渐增大,而当荷载效应比大于2.0后则变得平缓;对于住宅和办公楼活荷载,CFRP加固钢筋混凝土圆柱的平均可靠度指标分别为4.40和4.53,均比现行的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中普通钢筋混凝土轴压构件的可靠度指标大约低0.8。为能够获得与GB 50010—2010中轴压构件同等的可靠度水平,对原有的承载力计算式提出了修正建议。     

我国现行建筑结构设计规范可靠度的校核与分析

根据可靠度校核的非迭代方法推导了检验设计值点是否为设计验算点(理想设计值点)的公式,并建立了可接受设计值点的判断准则。采用非迭代方法对我国现行建筑结构设计规范中的15类典型构件的实际可靠指标进行校核,并对比分析了《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068—2018)对荷载分项系数调整带来的构件可靠指标变化。结果表明:荷载分项系数调整后,各类构件的实际可靠指标平均值比目标可靠指标大0.8,比调整前的可靠指标平均提高了0.28;混凝土、砌体和木构件的综合安全系数提高为原来的1.05倍,钢构件的综合安全系数提高为原来的1.07倍。各类构件以及同类构件在不同荷载比例和组合下的实际可靠指标差异很大,"恒荷载+风荷载"组合下构件的可靠指标明显低于"恒荷载+楼面活荷载"组合。不同类型荷载设计值的保证率差异过大是导致可靠指标离散性偏大的主要原因。永久荷载效应比例较大时,多数构件的设计值点不是可接受设计值点,既有建筑结构鉴定时的荷载标准值及荷载分项系数存在优化的空间。     

结构可靠度的时段分析方法

当结构可靠度的分析涉及多个荷载效应的组合时,目前多采用JCSS根据Turkstra规则推荐的组合方法,该法在国际、国内标准中都得到了应用。本文通过研究发现,这种方法与其所采用的荷载效应概率模型是不相符的,而且会导致结构可靠度的分析结果偏于冒进。为此文中提出了结构可靠度的时段分析方法,它不仅与荷载效应概率模型完全相符,而且不必采用经验方法进行荷载效应组合,组合问题已融入结构可靠度的计算之中;同时该法还具有较强的通用性,可应用于抗力为随机过程时的情形,以及抗力、荷载效应随机过程具有非平稳性和相关性时的情形。     

混凝土构件裂缝控制的可靠度分析模式

本文基于可靠度理论研究了混凝土构件抗裂和限制裂缝宽度的失效模式，阐述了对使用极限状态设计基准期的选取及其相应的荷载效应组合的建议；提出了混凝土构件三种抗裂尺度条件下可靠度分析的一般原则以及考虑混凝土早期开裂对抗裂可靠度模式的影响；将裂缝宽度与荷载效应之间的关系视作随机函数，在以短期裂缝宽度为依据并考虑长期增长的物理模式基础上，建立了任意裂缝宽度分布及裂缝宽度极大值分布的密度函数，给出了失效概率公式     

钢筋混凝土结构纯扭构件承载力计算方法研究

介绍了钢筋混凝土结构纯扭构件的破坏形式及特征,研究了纯扭构件承载力计算方法,将其与美国规范相关计算方法进行对比,并给出了计算算例,进行了可靠度分析。结果表明,中美规范中纯扭构件抗扭纵筋配筋率随混凝土立方体抗压强度的增大而增大,美国规范大于中国;对于钢筋混凝土结构纯扭构件,美国规范只考虑了钢筋受扭,而我国规范则考虑了钢筋和混凝土受扭这两个部分,美国规范抗扭承载力计算比我国规范安全;经可靠度分析,对于恒荷载加活荷载组合,中国规范计算的纯扭构件可靠度指标大于美国规范,按照恒荷载加风荷载组合两国规范计算的可靠度指标较为接近。     

可靠度分析中的荷载问题

阐述了结构可靠度分析的基本原理 ,重点分析了高层、高耸建筑结构抗风动力可靠性计算与结构的静力可靠度分析之间的本质区别。指出在动力响应分析中 ,最大的荷载效应与最大的荷载之间没有完全的对应关系。分析表明 ,在结构的抗风动力可靠度分析中是否可以采用设计基准期最大荷载取决于给出的限值水平 ,但一般采用年最大风荷载进行可靠度分析均可以得到较可靠的结论