60年设计基准期钢结构构件可靠性分析

摘要

20世纪中叶以来，世界各国纷纷致力于以概率理论为基础的建筑结构极限状态设计方法的研究，制定了许多标准和规范。我国于70年代末也从设计、荷载、材料三方面编制了《建筑结构设计统一标准》（GBJ68--84），该标准为结构设计规范的编制提供了依据。研究现行结构设计规范，不难发现，目前的分项系数设计表达式存在一定的局限性，很难完全满足工程需求。比如，浙江省台州市三门核电站，该核电站是继中国第一座自行设计、建造的核电站--秦山核电站之后，获准在浙江省境内建设的第二个核电基地。三门核电站总占地面积740万平方米，将建造6台单机装机容量为125万千瓦的AP1000核电机组，分三期建设。一期工程是国家首个核电自主化依托项目，其中一号机组为全球首台AP1000核电机组。三门核电站钢结构主厂房的设计基准期为60年，显然目前规范中的分项系数取值已不再适用，故重新分析该厂房的安全性并确定60年基准期下钢结构构件的设计表达式十分必要。
　　 本文研究了《建筑结构设计统一标准》（GBJ68--84）和《建筑结构荷载规范》（GB50009--2001）的编制理论基础，从目标可靠指标、设计基准期、荷载三方面对钢结构构件进行了可靠性分析，确定60年基准期下的分项系数设计表达式。
　　 首先，标准第一次提出了分项系数设计表达式，规范延续了标准中的分项系数设计表达式，但荷载标准已有所提高，所以，规范隐含的可靠指标比标准给出的建议值偏大一些，本文采用校准法校核了规范隐含的可靠指标，并进一步确定钢结构构件设计的目标可靠指标；
　　 其次，逐项分析了规范与标准中的可变荷载设置水平，发现可变荷载荷载设置水平有所提高，并根据标准中提供的荷载统计参数，通过荷载等超概率原则计算了60年设计基准期下的可变荷载统计参数，给出了60年设计基准期下的可变荷载取值标准；
　　 最后，综合考虑可靠度设置水平、结构设计基准期大小、荷载设置水平等因素，确定60年基准期下钢结构构件设计的分项系数设计表达式，填补了规范中分项系数设计表达式在60年基准期下的空白。
　　 本项研究不仅是对现行结构设计规范钢结构设计可靠度水平的一次评估，而且也合理地给出了60年设计基准期下的荷载分项系数表达式，使其能够达到现行规范可靠度设置水平。此外，该研究方法可以推广到其它设计基准期的情况，其结论可供实际工程设计参考。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 结构可靠性设计理论发展进程

1.1.2 工程问题

1.2 结构可靠度设计方法研究现状

1.2.1 我国基于可靠度理论的设计方法

1.2.2 现有规范的不足之处

1.3 本文的主要工作

参考文献

第二章 工程结构可靠性设计原理

2.1 结构可靠性概念及原理

2.1.1 结构可靠性与可靠度

2.1.2 结构安全等级

2.1.3 结构可靠性设计方法分类

2.2 结构可靠度计算方法

2.2.1 中心点法

2.2.2 验算点法

2.2.3 蒙特卡罗法

参考文献

第三章 荷载及抗力的统计参数研究

3.1 结构上的作用及抗力

3.1.1 结构上的作用

3.1.2 结构上的抗力

3.260年设计基准期恒载、抗力的统计参数取值

3.2.160年基准期恒载统计参数

3.2.260年基准期抗力统计参数

3.3 可变荷载统计参数取值

3.3.1 《建筑结构设计统一标准》(GBJ 68-84)中对应的可变荷载统计参数

3.3.2 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)中对应的可变荷载统计参数

3.3.360年基准期下可变荷载统计参数

3.4 本章小结

参考文献

第四章 确定目标可靠指标

4.1 目标可靠指标

4.2 结构可靠度校准

4.2.1 结构极限状态设计的功能函数及计算流程

4.2.2 钢结构典型构件分类

4.2.3 校核规范隐含的可靠指标

4.3 本章小结

参考文献

第五章 分项系数研究

5.1 分项系数确定原则

5.2 分项系数计算方法

5.2.1 求解抗力均值

5.2.2 计算可变荷载分项系数

5.2.3 计算组合值系数

5.3 计算结果

5.460年设计基准期分项系数设计表达式

5.5 本章小结

参考文献

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

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