《結(jié)構(gòu)安全評估課件：極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法解析》

結(jié)構(gòu)安全評估課件：極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法解析課程導(dǎo)入與體系介紹結(jié)構(gòu)安全評估意義防止工程失效極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法發(fā)展從經(jīng)驗(yàn)到理論體系主流規(guī)范簡介中美歐規(guī)范框架結(jié)構(gòu)安全評估的目標(biāo)與作用安全等級分類特殊、一級、二級、三級可靠性目標(biāo)不同結(jié)構(gòu)類型安全標(biāo)準(zhǔn)生命周期視角全壽命周期安全保障工程結(jié)構(gòu)常見破壞類型承載力破壞結(jié)構(gòu)承受超過設(shè)計(jì)荷載變形破壞過度變形影響正常使用穩(wěn)定性相關(guān)破壞整體或局部失穩(wěn)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分類承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)喪失承載能力正常使用極限狀態(tài)影響功能但不崩塌失穩(wěn)與疲勞極限狀態(tài)長期荷載下穩(wěn)定性破壞極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法基本理念概率理論基礎(chǔ)隨機(jī)變量模型結(jié)構(gòu)功能保障可用性多層次控制服務(wù)年限設(shè)計(jì)壽命周期安全評估極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的歷史沿革1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段20世紀(jì)初2允許應(yīng)力法1930-1970年代3極限狀態(tài)法1970年代至今極限狀態(tài)設(shè)計(jì)核心概念結(jié)構(gòu)可靠度滿足功能性要求概率作用與抗力外力與結(jié)構(gòu)承載能力安全系數(shù)不確定性控制系數(shù)結(jié)構(gòu)作用分類永久作用恒載、預(yù)應(yīng)力可變作用風(fēng)載、活載、雪載偶然作用爆炸、碰撞、火災(zāi)材料性質(zhì)與隨機(jī)性基本設(shè)計(jì)表達(dá)式與意義Sd≤RdSd=γS×S(γf×Fk)Rd=R(fd)/γR=R(fk/γm)/γRS為作用效應(yīng)，R為抗力，γ為分項(xiàng)系數(shù)荷載分項(xiàng)系數(shù)詳解荷載類型不利組合值有利組合值恒載1.351.0活載1.50風(fēng)載1.40材料分項(xiàng)系數(shù)詳解1.4混凝土考慮離散性1.1鋼筋質(zhì)控穩(wěn)定1.2預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛影響1.5砌體人工砌筑影響抗力設(shè)計(jì)表達(dá)式推導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)值確定統(tǒng)計(jì)分析確定應(yīng)用分項(xiàng)系數(shù)材料分項(xiàng)系數(shù)γm設(shè)計(jì)值應(yīng)用結(jié)構(gòu)驗(yàn)算使用荷載效應(yīng)計(jì)算要點(diǎn)荷載組合設(shè)計(jì)策略識別所有荷載永久、可變、偶然確定組合方式基本、偶然、頻遇組合尋找最不利組合最大內(nèi)力效應(yīng)校核設(shè)計(jì)要求滿足所有極限狀態(tài)局部極限狀態(tài)詳解梁柱節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中區(qū)柱端破壞抗彎抗剪關(guān)鍵洞口邊緣應(yīng)力集中區(qū)域框架結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分析彈性階段結(jié)構(gòu)線性響應(yīng)塑性鉸形成節(jié)點(diǎn)承載力達(dá)極限倒塌機(jī)制形成多個塑性鉸連成機(jī)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分析剪跨比影響決定破壞類型剪切破壞判別脆性破壞模式配筋設(shè)計(jì)影響控制性能與韌性板-柱結(jié)構(gòu)極限承載力解析冗余度分析相鄰構(gòu)件受力分布多道防線設(shè)計(jì)原則關(guān)鍵控制點(diǎn)板柱連接區(qū)域穿孔破壞模式配筋布置原則鋼結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)局部屈曲薄壁截面優(yōu)先破壞整體失穩(wěn)長細(xì)比影響顯著連接破壞焊接、螺栓節(jié)點(diǎn)薄弱砌體結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分析抗震性能延性較差受壓能力較好受剪能力薄弱環(huán)節(jié)橋梁結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)靜載分析恒載與靜態(tài)車輛荷載動載分析車輛沖擊系數(shù)考慮環(huán)境作用風(fēng)荷載與溫度效應(yīng)正常使用極限狀態(tài)控制變形限值梁跨高比限制樓板撓度控制水平位移限值裂縫寬度控制最大裂縫限值鋼筋保護(hù)層要求內(nèi)外環(huán)境影響混凝土裂縫控制詳解結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度與質(zhì)量控制滲透作用氯離子、碳化影響腐蝕啟動鋼筋表面銹蝕性能退化承載力逐步降低使用性能極限狀態(tài)量化1/500層間位移限值地震作用下控制L/250梁撓度限值一般使用條件10Hz振動頻率下限人體舒適度保障極限狀態(tài)法與允許應(yīng)力法比較允許應(yīng)力法單一安全系數(shù)線性分析為主使用荷載計(jì)算極限狀態(tài)法多種分項(xiàng)系數(shù)可包含非線性分析極限荷載組合國內(nèi)外規(guī)范主要對比規(guī)范體系荷載分項(xiàng)系數(shù)材料分項(xiàng)系數(shù)中國規(guī)范1.2~1.41.1~1.4歐洲規(guī)范1.35~1.51.15~1.5美國規(guī)范1.2~1.6φ因子0.65~0.9可靠度校核與評定方法確定目標(biāo)可靠指標(biāo)基于重要性分類概率計(jì)算蒙特卡洛模擬法結(jié)果評估與設(shè)計(jì)目標(biāo)比對案例：高層框架結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)整體布局抗側(cè)力體系配置設(shè)計(jì)模型關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分析變形控制限值對比校核案例：大跨度屋蓋極限狀態(tài)分析關(guān)鍵荷載識別雪荷載與風(fēng)荷載控制結(jié)構(gòu)體系選型桁架或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)連接方式與承載力校核案例：橋梁結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)評估案例：工業(yè)廠房正常使用極限狀態(tài)分析吊車荷載動載影響顯著變形控制設(shè)備精度要求高振動控制機(jī)械設(shè)備共振避免常見結(jié)構(gòu)安全問題分析設(shè)計(jì)安全裕度偏小分項(xiàng)系數(shù)選取不當(dāng)局部破壞機(jī)制誤判薄弱環(huán)節(jié)識別不足實(shí)際環(huán)境荷載低估極端天氣影響忽略施工質(zhì)量問題實(shí)際強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)極限狀態(tài)法常見誤區(qū)規(guī)范公式誤用適用條件不符荷載取值盲區(qū)特殊荷載未考慮忽視可靠度指標(biāo)未校核總體安全度極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法發(fā)展趨勢大數(shù)據(jù)應(yīng)用海量工程數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測實(shí)時(shí)安全狀態(tài)評估人工智能融合智能化設(shè)計(jì)與評估極限狀態(tài)法與BIM/數(shù)字化結(jié)合BIM建模三維信息模型數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算信息共享自動計(jì)算結(jié)構(gòu)分析自動化迭代優(yōu)化方案快速比選長壽命與韌性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)趨勢設(shè)計(jì)使用年限延長百年建筑目標(biāo)多道防線設(shè)計(jì)冗余度提高極端事件適應(yīng)性氣候變化考量綠色結(jié)構(gòu)與極限狀態(tài)法環(huán)境效應(yīng)碳排放評估材料全生命周期可持續(xù)設(shè)計(jì)資源節(jié)約型結(jié)構(gòu)靈活適應(yīng)性設(shè)計(jì)工程檢測與結(jié)構(gòu)安全評估現(xiàn)場檢測幾何尺寸與材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)室分析材料性能測試計(jì)算模型校準(zhǔn)基于實(shí)測數(shù)據(jù)修正評估報(bào)告安全等級判定結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與極限狀態(tài)缺陷識別關(guān)鍵薄弱點(diǎn)判斷加固方案材料與構(gòu)造選擇效果驗(yàn)證加固后承載力評估地震作用下結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)彈性設(shè)計(jì)地震正常使用保證罕遇地震不倒塌設(shè)計(jì)目標(biāo)延性設(shè)計(jì)塑性鉸控制位置風(fēng)荷載極限狀態(tài)分析50年基本風(fēng)壓重現(xiàn)期一般建筑物設(shè)計(jì)100年重要建筑重現(xiàn)期關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施10分鐘平均風(fēng)速時(shí)間規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速現(xiàn)澆與裝配式結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)對比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)整體性好節(jié)點(diǎn)剛度高施工周期長裝配式結(jié)構(gòu)工廠化生產(chǎn)連接節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵施工速度快工程師常用極限狀態(tài)法工具分析軟件ETABS、MIDAS、SAP2000計(jì)算表格自編Excel校核工具規(guī)范校核自動化驗(yàn)算模塊極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法主要難點(diǎn)解答分項(xiàng)系數(shù)選取特殊情況判斷隨機(jī)變量處理統(tǒng)計(jì)模型選擇體系復(fù)雜性關(guān)鍵路徑識別學(xué)習(xí)與應(yīng)用建議經(jīng)典著作《概率