鋼結(jié)構(gòu)的兩種設(shè)計(jì)方法

怒江傈僳族自治州鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10秒前1閱讀0評論

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法主要分為兩種：直接設(shè)計(jì)和間接設(shè)計(jì)。，，直接設(shè)計(jì)是一種基于構(gòu)件和連接的詳細(xì)計(jì)算方法，它要求工程師對每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析和變形計(jì)算。這種方法適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如高層建筑、橋梁等。在直接設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)載荷條件、材料性能和設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算出每個(gè)構(gòu)件的尺寸、形狀和連接方式。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以精確控制結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，但缺點(diǎn)是工作量大，耗時(shí)較長。，，間接設(shè)計(jì)則是一種基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法，它通過簡化計(jì)算和假設(shè)來預(yù)測結(jié)構(gòu)的性能。這種方法適用于小型簡單結(jié)構(gòu)，如住宅樓、辦公樓等。在間接設(shè)計(jì)中，工程師通常需要參考已有的設(shè)計(jì)案例和規(guī)范，通過對比分析來確定合適的設(shè)計(jì)方案。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以快速完成設(shè)計(jì)工作，但缺點(diǎn)是可能無法完全滿足實(shí)際需求，且存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

鋼結(jié)構(gòu)的兩種設(shè)計(jì)方法

一、容許應(yīng)力法

將影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的諸因素取為定值，采用一個(gè)憑經(jīng)驗(yàn)選定的安全系數(shù)來考慮設(shè)計(jì)諸因素變異的影響，以衡量結(jié)構(gòu)的安全度。其表達(dá)式為：（未在搜索結(jié)果中明確給出表達(dá)式具體內(nèi)容）。這種方法計(jì)算簡便，目前許多國家在不同的規(guī)范中仍在采用。但此設(shè)計(jì)方法采用定值的安全系數(shù)考慮不確定諸因素的影響不科學(xué)，不能定量度量結(jié)構(gòu)的可靠度，而且給人一種誤導(dǎo)，只要有安全系數(shù)結(jié)構(gòu)就百分之百可靠。在我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017 - 2003)中，只有結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接的疲勞強(qiáng)度計(jì)算采用此方法。

二、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法

將變異性的設(shè)計(jì)參數(shù)采用概率分析引入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。根據(jù)應(yīng)用概率分析的程度分為三種水準(zhǔn)，即半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和全概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。目前，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法采用的是近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，有時(shí)也稱為概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。

極限狀態(tài)定義及分類
- 承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)的極限狀態(tài)，它包括強(qiáng)度、穩(wěn)定和疲勞等計(jì)算。
- 正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用的某項(xiàng)規(guī)定極限值時(shí)的極限狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：
  - 影響正常使用或外觀的變形；
  - 影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫)；
  - 影響正常使用的振動(dòng)；
  - 影響正常使用的其它特定狀態(tài)。
結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮影響結(jié)構(gòu)可靠性的隨機(jī)變量有n個(gè)，即 $x_1$ ， $x_2$ ，…， $x_n$ ，則在n個(gè)隨機(jī)變量間通常可建立函數(shù)關(guān)系，若僅考慮 $R$ ， $S$ 兩個(gè)參數(shù)，則結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)為： $Z=(R,S)=R - S$ 。式中： $R$ 為結(jié)構(gòu)的抗力； $S$ 為作用效應(yīng)。實(shí)際工程中，隨著條件的不同， $Z$ 有三種可能性：當(dāng) $Z>0$ 結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當(dāng) $Z<0$ 結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的可靠度 $P_s = P(Z\geq0)$ ，兩者關(guān)系為 $P_s+P_f = 1$ （ $P_f$ 為失效概率）。
設(shè)計(jì)方法表達(dá)式現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017 - 2003)中除疲勞計(jì)算外，都采用廣大設(shè)計(jì)人員熟悉的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式表示以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。對于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合或偶然組合進(jìn)行荷載組合，基本組合按下列設(shè)計(jì)表達(dá)式中最不利值確定（表達(dá)式未在搜索結(jié)果中明確給出）。