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房屋检测鉴定与结构加固公开课（十八）——既有房屋可靠度的理论
来源：www.jiandajc.com | 发布时间：2017年05月10日
既有房屋可靠度的理论
既有房屋可靠性鉴定是在建筑物建成并投入使用后,根据对结构上的作用、结构抗力及其相互关系的实际调查,评估其实际的结构可靠性,使结构持续正常地满足各项预定功能。既有房屋可靠性评估即研究建筑结构使用期及加固后的结构可靠性。各国建筑结构设计规范以结构可靠性理论为基础得到修订和完善,并在结构设计中得到应用,既有房屋可靠性评估同样以结构可靠性理论为基础。因而,既有房屋可靠性评估的发展有赖于结构可靠性理论的研究与进展。
结构可靠度的研究始于20世纪30年代,当时主要是围绕飞机失效进行研究。可靠度在结构设计中的应用大概从20世纪40年代开始。1946年,弗罗伊詹特(A.M.Freudenthal)发表题为《结构的安全度》的论文,开始比较集中的研究结构可靠度问题。结构动力可靠度的研究以20世纪40年代美国5.0.Rice首次建立在给定时间内交差次数期望的数学表达式为标志。我国对这一领域的研究始于20世纪50年代,经过几十年的发展,我国在理论研究和应用方面已提高到一个新的水平,己跻身国际先进水平行列,结构可靠度理论已成为建筑结构工程领域的重要基础理论。
结构可靠性是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的特性。根据规范规定,建筑结构必须满足安全性、实用性和耐久性的要求。建筑结构要求具有一定的可靠性,是因为建筑结构在设计、施工、使用过程中具有种种影响其安全、适用、耐久的不确定性。这些不确定性与结构的几何特性、材料特性、失效准则及人为因素等有关,大致有以下几个方面:
(1)事物的随机性。所谓事物的随机性,是由于事件发生的条件不充分,使得条件与结果之间不能出现必然的因果关系,从而事件的出现与否表现出不确定性。研究事件随机性问题的数学方法主要有概率论、随机过程和数理统计。
(2事物的模糊性。事物本身的概念是模糊的,即一个对象是否符合这个概念是难以确定的,也就是说一个集合到底包含哪些事物是模糊的,非明确的,主要表现在客观事物差异的中间过渡中的“不分明性”,即“模糊性”。研究和处理模糊性的数学方法主要是1965年美国自动控制专家查德(L.A.Zadeh)教授创始的“模糊数学”。
(3)事物知识的不完善性。事物是由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的有机整体。人们常用颜色来简单地描述掌握事物知识的完善程度,并把事物(或称系统)分为三类:白色系统、灰色系统、黑色系统。对知识的不完善性处理还没有成熟的数学方法,在工程实践中只能由有经验的专家对这种不确定性进行评估,引入经验参数。
结构可靠性的测度是结构可靠度。结构可靠度是指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。运用概率理论处理结构静力作用时的可靠度可划分为三个水准:
水准一:分别在荷载效应S和结构抗力R的基础上考虑概率原则,主要根据经验确定安全系数。这种方法称为半概率法。我国20世纪70年代规范中采用的单一安全系数法,容许应力法均属于这一水准。
水准二:将极限状态函数中有关荷载效应S和结构抗力R的基本变量视为随机变量,考虑两者的联合分布,以此建立与结构失效概率有内在联系的安全指标作为衡量结构安全度的尺度。因为在分析中忽略或简化了基本变量随时间变化的关系,采用了近似的线性化方法处理极限状态方程和非正态随机变量,且统计数据不够充分,因而确定基本变量的分布类型时有相当的近似性,这种方法通常称为近似概率法。国内外20世纪80年代开始在规范中应用的二阶矩法、JC法属于这一水准。
水准三:对各随机变量分别采用随机变量或随机过程的概率模型来描述,对整个结构体系进行精确概率分析,使其具有最大的可靠度。这种方法称为全概率法。
既有房屋可靠性鉴定是在建筑物建成并投入使用后,根据对结构上的作用、结构抗力及其相互关系的实际调查,评估其实际的结构可靠性,使结构持续正常地满足各项预定功能。既有房屋可靠性评估即研究建筑结构使用期及加固后的结构可靠性。各国建筑结构设计规范以结构可靠性理论为基础得到修订和完善,并在结构设计中得到应用,既有房屋可靠性评估同样以结构可靠性理论为基础。因而,既有房屋可靠性评估的发展有赖于结构可靠性理论的研究与进展。
结构可靠度的研究始于20世纪30年代,当时主要是围绕飞机失效进行研究。可靠度在结构设计中的应用大概从20世纪40年代开始。1946年,弗罗伊詹特(A.M.Freudenthal)发表题为《结构的安全度》的论文,开始比较集中的研究结构可靠度问题。结构动力可靠度的研究以20世纪40年代美国5.0.Rice首次建立在给定时间内交差次数期望的数学表达式为标志。我国对这一领域的研究始于20世纪50年代,经过几十年的发展,我国在理论研究和应用方面已提高到一个新的水平,己跻身国际先进水平行列,结构可靠度理论已成为建筑结构工程领域的重要基础理论。
结构可靠性是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的特性。根据规范规定,建筑结构必须满足安全性、实用性和耐久性的要求。建筑结构要求具有一定的可靠性,是因为建筑结构在设计、施工、使用过程中具有种种影响其安全、适用、耐久的不确定性。这些不确定性与结构的几何特性、材料特性、失效准则及人为因素等有关,大致有以下几个方面:
(1)事物的随机性。所谓事物的随机性,是由于事件发生的条件不充分,使得条件与结果之间不能出现必然的因果关系,从而事件的出现与否表现出不确定性。研究事件随机性问题的数学方法主要有概率论、随机过程和数理统计。
(2事物的模糊性。事物本身的概念是模糊的,即一个对象是否符合这个概念是难以确定的,也就是说一个集合到底包含哪些事物是模糊的,非明确的,主要表现在客观事物差异的中间过渡中的“不分明性”,即“模糊性”。研究和处理模糊性的数学方法主要是1965年美国自动控制专家查德(L.A.Zadeh)教授创始的“模糊数学”。
(3)事物知识的不完善性。事物是由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的有机整体。人们常用颜色来简单地描述掌握事物知识的完善程度,并把事物(或称系统)分为三类:白色系统、灰色系统、黑色系统。对知识的不完善性处理还没有成熟的数学方法,在工程实践中只能由有经验的专家对这种不确定性进行评估,引入经验参数。
结构可靠性的测度是结构可靠度。结构可靠度是指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。运用概率理论处理结构静力作用时的可靠度可划分为三个水准:
水准一:分别在荷载效应S和结构抗力R的基础上考虑概率原则,主要根据经验确定安全系数。这种方法称为半概率法。我国20世纪70年代规范中采用的单一安全系数法,容许应力法均属于这一水准。
水准二:将极限状态函数中有关荷载效应S和结构抗力R的基本变量视为随机变量,考虑两者的联合分布,以此建立与结构失效概率有内在联系的安全指标作为衡量结构安全度的尺度。因为在分析中忽略或简化了基本变量随时间变化的关系,采用了近似的线性化方法处理极限状态方程和非正态随机变量,且统计数据不够充分,因而确定基本变量的分布类型时有相当的近似性,这种方法通常称为近似概率法。国内外20世纪80年代开始在规范中应用的二阶矩法、JC法属于这一水准。
水准三:对各随机变量分别采用随机变量或随机过程的概率模型来描述,对整个结构体系进行精确概率分析,使其具有最大的可靠度。这种方法称为全概率法。
结构可靠度通常受各种荷载、材料性能、几何参数、计算公式精确性等因素影响。这些因素一般具有随机性,称为随机变量,计作X;(i=1、2,…,n)。
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