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鋼結(jié)構(gòu)都有哪些設(shè)計(jì)方法?
2019-03-20 09:21 陜西鋼結(jié)構(gòu) 華邦建設(shè)
結(jié)構(gòu)計(jì)算的目的在于保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在施工和工作過程中均能滿足預(yù)期的安全性和使用性要求。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)當(dāng)這樣來陳述：結(jié)構(gòu)由各種荷載所產(chǎn)生的效應(yīng)(內(nèi)力和變形)不大于結(jié)構(gòu)(包括連接)由材料性能和幾何因素等所決定的抗力或規(guī)定限值。假如影響結(jié)構(gòu)功能的各種因素，如荷載大小、材料強(qiáng)度的高低、截面尺寸、計(jì)算模式、施工質(zhì)量等都是確定性的，則按上述準(zhǔn)則進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，應(yīng)該說是非常容易的。但是，現(xiàn)實(shí)中上述影響結(jié)構(gòu)功能的諸多因素都具有不確定性，是隨機(jī)變量(或隨機(jī)過程)，因此，荷載效應(yīng)可能大于設(shè)計(jì)抗力，結(jié)構(gòu)不可能百分之百的可靠，而只能對(duì)其作出一定的概率保證。在設(shè)計(jì)中如何對(duì)待上述問題就出現(xiàn)了不同的設(shè)計(jì)方法。
如果將影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的諸多因素取為定值，而用一個(gè)憑經(jīng)驗(yàn)判定的安全系數(shù)來考慮設(shè)計(jì)諸多因素變異的影響，衡量結(jié)構(gòu)的安全度，這種方法稱為定值法，包括容許應(yīng)力法和最大荷載法。
容許應(yīng)力法計(jì)算簡單，但不能定量度量結(jié)構(gòu)的可靠度，更不能使各類結(jié)構(gòu)的安全度達(dá)到同一水準(zhǔn)。一些設(shè)計(jì)人員往往從定值概念出發(fā)，將結(jié)構(gòu)的安全度與安全系數(shù)等同起來。常常誤認(rèn)為采用了某一給定的安全系數(shù)，結(jié)構(gòu)就能百分之百的可靠，或認(rèn)為安全系數(shù)大結(jié)構(gòu)安全度就高，沒有與抗力及作用力的變異性聯(lián)系起來。例如磚石結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)最大，但不能說明磚石結(jié)構(gòu)比其他結(jié)構(gòu)更安全。所以定值法對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度的研究是處于以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的定性分析階段。
隨著工程技術(shù)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法也開始由長期采用的定值法轉(zhuǎn)向概率設(shè)計(jì)法。在概率設(shè)計(jì)法的研究進(jìn)程中，首先考慮荷載和材料強(qiáng)度的不確定性，用概率方法確定它們的取值。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定分項(xiàng)安全系數(shù)，仍然沒有將結(jié)構(gòu)可靠度與橛率聯(lián)系起來，故稱為半概率法。半概率法的設(shè)計(jì)表達(dá)式仍可采用容許應(yīng)力法的設(shè)計(jì)式，我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)計(jì)式就是這樣決定的，但安全系數(shù)是由多系數(shù)分析決定的。概率設(shè)計(jì)法的研究在20世紀(jì)60年代末期有了重大突破，這使概率設(shè)計(jì)法應(yīng)用于規(guī)范成為可能。這個(gè)重大突破就是提出了一次二階矩法，該法既有確定的極限狀態(tài)，又可給出不超過該極限狀態(tài)的概率(可靠度)，因而是一種較為完善的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，把結(jié)構(gòu)可靠度的研究由以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的定性分析階段推進(jìn)到以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的定量分析階段。
一次二階矩法雖然已經(jīng)是一種概率設(shè)計(jì)法，但由于在分析中忽略或簡化了基本變量隨時(shí)間變化的關(guān)系，確定基本變量的分布時(shí)有一定的近似性，且為了簡化計(jì)算而將一些復(fù)雜關(guān)系進(jìn)行了線性化，所以還只能算是一種近似的概率設(shè)計(jì)法。完全的、真正的全概率法有待今后繼續(xù)深入和完善，還將經(jīng)歷一個(gè)較長的發(fā)展過程。
華邦建設(shè)熱線：029-86252006
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