破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法簡介

破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法考慮結(jié)構(gòu)材料破壞階段的工作狀態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的方法。

破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法考慮了材料的彈塑性性質(zhì)，可合理利用材料的潛力。對(duì)荷載的特性（主要荷載、附加荷載或特殊荷載）在一定程度上可通過適當(dāng)調(diào)整荷載系數(shù)來反映。但是它和容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法一樣，取用的單一安全系數(shù)是一個(gè)籠統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，并把屬于材料截面抗力安全大小的問題也都包括在荷載系數(shù)中考慮，故不能直接反映材料強(qiáng)度和幾何尺寸變異的特性以及抗力計(jì)算的不定性；也不能保證各種結(jié)構(gòu)具有比較一致的安全水平。

這個(gè)方法的名稱極不一致，也有稱為極限設(shè)計(jì)、荷載系數(shù)設(shè)計(jì)、破壞荷載設(shè)計(jì)、極限荷載設(shè)計(jì)、最大荷載設(shè)計(jì)的。

破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，是結(jié)構(gòu)構(gòu)件任意截面上荷載的標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的效應(yīng)乘以安全系數(shù)應(yīng)等于或小于構(gòu)件截面的破壞抗力。其表達(dá)式為：

KS≤R

式中S—標(biāo)準(zhǔn)荷載所產(chǎn)生的效應(yīng)(例如受彎構(gòu)件的彎矩)；

R—構(gòu)件截面的破壞抗力(例如受彎構(gòu)件的破壞彎矩)；

K—安全系數(shù)。

1、按破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法計(jì)算結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件的效應(yīng)(例如內(nèi)力)時(shí)，一般仍采用線彈性理論(結(jié)構(gòu)力學(xué)方法)求解；但計(jì)算構(gòu)件的破壞抗力時(shí)，考慮了材料的彈塑性性質(zhì)，合理地利用了材料的潛力。對(duì)于某些超靜定結(jié)構(gòu)(如建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁、樓板)，還考慮了個(gè)別控制截面塑性鉸出現(xiàn)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的調(diào)整。對(duì)于具有彈塑性質(zhì)的材料構(gòu)成的，應(yīng)力在截面上分布不均勻的構(gòu)件，這種設(shè)計(jì)法所判定的結(jié)構(gòu)破壞抗力(或說結(jié)構(gòu)的安全貯備)，比容許應(yīng)力法更接近實(shí)際。

2、破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法的安全系數(shù)K，是一個(gè)籠統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。它是結(jié)構(gòu)的平均的安全貯備，以考慮荷載的超載和材料強(qiáng)度的不均勻性等因素。對(duì)不同用途的結(jié)構(gòu)、對(duì)不同特性荷載的組合，安全系數(shù)有不同取值：例如公路橋在恒載和汽車、人群作用時(shí)，K值為1.65。計(jì)入附加力后，K值改為1.5；又如鐵路橋的K值，主力時(shí)取2.0，主力和附加力時(shí)取1.8。但上述的安全系數(shù)，尚不能直接反映材料強(qiáng)度和幾何尺寸變異的特性和結(jié)構(gòu)抗力計(jì)算的不定性；因此也不能保證各種結(jié)構(gòu)具有比較一致的安全水平。 ’

3、破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法，除核算構(gòu)件強(qiáng)度時(shí)應(yīng)考慮材料塑性性能發(fā)揮后的破壞強(qiáng)度外，在驗(yàn)算構(gòu)件的變形和疲勞應(yīng)力等項(xiàng)時(shí)，是不考慮材料塑性性能的。這是因?yàn)橛嘘P(guān)該項(xiàng)限值，在材料塑性性質(zhì)發(fā)生前已被突破(如結(jié)構(gòu)變形)，或材料不表現(xiàn)出塑性性質(zhì)(如疲勞破壞)。

當(dāng)以整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)，按此狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法稱極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。它是針對(duì)破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法的缺點(diǎn)而改進(jìn)的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法。分為半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 。

極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（limit state design method）：當(dāng)以整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)，按此狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法稱極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。它是針對(duì)破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法的缺點(diǎn)而改進(jìn)的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法。分為半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。

半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法

將工程結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)、變形極限狀態(tài)和裂縫極限狀態(tài)三類（也可將后兩者歸并為一類），并以荷載系數(shù)、材料強(qiáng)度系數(shù)和工作條件系數(shù)代替單一的安全系數(shù)。對(duì)荷載或荷載效應(yīng)和材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值分別以數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法取值，但不考慮荷載效應(yīng)和材料抗力的聯(lián)合概率分布和結(jié)構(gòu)的失效概率。

概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法

將工程結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩大類。按照各種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和使用要求，給出極限狀態(tài)方程和具體的限值，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。用結(jié)構(gòu)的失效概率或可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)可靠度（見結(jié)構(gòu)可靠度分析方法），在結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程和結(jié)構(gòu)可靠度之間以概率理論建立關(guān)系。這種設(shè)計(jì)方法即為基于概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，簡稱為概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。其設(shè)計(jì)式是用荷載或荷載效應(yīng)、材料性能和幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值附以各種分項(xiàng)系數(shù)，再加上結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)來表達(dá)。對(duì)承載能力極限狀態(tài)采用荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)正常使用極限狀態(tài)按荷載的短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2100433B