结构设计安全的温馨提示
lcom
lcom Lv.5
2009年11月12日 16:10:22
只看楼主

以下给出的提示多数是辛辛苦苦、认认真真做了设计,到头来还是不能满足规范的安全要求的各种情况。欢迎设计人员、专业总工、单位法人及施工图审查、政府管理、责任保险、软件开发、规范制定、质量管理、质量(事故)鉴定、法律、房地产等相关部门讨论。提示依据的规范如下:《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001《建筑结构荷载规范》

以下给出的提示多数是辛辛苦苦 、认认真真做了设计,到头来还是不能满足规范的安全要求的各种情况。
欢迎设计人员 、专业总工、单位法人及施工图审查、政府管理、责任保险、软件开发、规范制定、质量管理、质量(事故)鉴定、法律、房地产等相关部门讨论。
提示依据的规范如下:
《工程结构可靠性设计统一标准》
GB 50153-2008

《建筑结构可靠度设计统一标准》
GB 50068-2001

《建筑结构荷载规范》
GB 50009-2006

《建筑抗震设计规范》
GB 50011-2001(2008年版)

《混凝土结构设计规范》
GB 50010-2002

《钢结构设计规范》
GB 50017-2003

《建筑地基基础设计规范》
GB 50007-2002



提示一:
《工程结构可靠性设计统一标准》 GB 50153-2008 4.3.4 条要求:
“对每一种作用组合,工程结构的设计均应采用其最不利的效应设计值进行。”
《工程结构可靠性设计统一标准》 GB 50153-2008 4.3.6 条还要求:
结构按极限状态设计应符合下列要求:
g (X1,X2,…,Xn)
0
当采用结构的作用效应和结构的抗力作为综和基本变量时,结构按极限状态设计应符合下列要求
:
R-S
0 (4.3.5-2)
式中
R
—结构的抗力;
S
—结构的作用效应。
这样,结构的作用效应 S 和结构的抗力 R 对于结构设计安全是非常重要的。本文仅讨论结构的作用效应设计值计算不当所造成的结构设计安全缺陷。

提示二:
现行设计中,作用与作用效应是非线性关系时也在使用作用与作用效应按线性关系考虑的相关组合的效应设计值表达式,这样会造成结构设计可靠度不能满足规范要求;如混凝土结构偏心受压构件承载力计算,钢结构压弯构件稳定性计算等。

提示三:
现行设计中,荷载组合时,一般以单项内力极值法( Nmax Nmin Mmax Mmin…… )计算最不利荷载(直接作用)组合,以该方法求其最不利荷载组合可找到最不利荷载组合工况的概率很低,一般是找不到最不利荷载组合工况的,也会造成结构设计可靠度不能满足规范要求。如混凝土结构及钢结构柱等复合受力构件承载力计算一般都有该问题,而单项内力的梁构件没有该问题。

提示四:
现行设计中,抗震设计时,《建筑抗震设计规范》要求钢筋混凝土结构调整构件的组合内力设计值,但多数设计没有按规范的公式计算,使结构“强柱弱梁”得不到保证。规范 6.2.2 条要求:“一 三级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于 0.15 者及框支梁与框支柱节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:
∑Mc=ηc∑Mb
……
当反弯点不在柱的层高范围内, 柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。”实际设计中,未区分 Mc ,一律将 柱端截面组合的弯矩设计值直接乘以上述柱端弯矩增大系数,一般使 ∑Mc偏小,给 “强柱弱梁”打了折扣,汶川地震已有了惨痛的教训。

提示五:
现行桥梁设计影响线动态规划法对于复合受力构件承载力计算只能计算 Nmax Nmin Mmax Mmin…… 等,多数情况计算不出最不利工况。

提示六:
仅梁考虑柱未考虑荷载不利布置,由于对软件了解不透造成的。

提示七:
当前的地震力最不利方向计算,由于提示三的原因,结果也是强梁弱柱。
另外,梁的振型组合结果是安全的,柱的振型组合结果是不安全的。

提示八:
由于提示四的原因,尽管梁建模时考虑部分楼板的刚度及钢筋,实质上又作了一次强梁。因为现行方法 ∑Mc与∑Mb无关。

在我国持续大规模基本建设时期,加之我国强地震区域分布范围又比较广阔,尤其当前是汶川地震震后重建时期,希望上面提示能对广大设计者及相关人员有所帮助。
仅供参考。
待续。
(针对后续内容的位置偶有变更,为方便同行审阅指导,本人将及时把新位置更正如下)
细说提示四 详见34F
细说提示三 详见48F
回复16# 详见54F
细说提示五详见65F
“工程结构可靠性设计统一标准 GB 50153——2008”有关新条文 详见73F
关注各结构软件新规范版是否执行了“GB 50153——2008”新标准 详见82F
回复83# 具体非线性问题 详见85#
核对时间:2010-09-22


(针对会员提出规范版本应更新问题,版主做了相应调整,其他提示尊重作者愿意,未做修改)
提示三细说详见68F)
(提示四细说详见43F)
(建议关注81F)
(建议关注并讨论87F、88F 概念设计问题)
(建议关注并讨论90F、91F “严格按照规范要求,是绝对不会出问题的”观点)

[ 本帖最后由 lcom 于 2010-9-22 11:48 编辑 ]
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lz_8_8
2010年08月28日 00:04:21
82楼
楼主说的提示二,我不太明白,还希望楼主详细点说说,具体的非线性问题,能简单举个例子最好。
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boldfor
2010年09月03日 16:33:15
83楼
4楼说的有一定的道理,现在的出图速度,让我们在设计中失去了太多的考虑时间。
但是不知道大家发现没有,以前感觉按照规范设计应该没事,就算出了事情也是规范的事情。但前段时间我看了一本规范(不好意思,当时着急翻得,现在一时想不起来是哪本),上面有句话写着的意思大概是此规范仅作为参考,如何设计要设计人员自己考虑,在以前这样的话我记得是不会出现在规范里的,说明了什么?说明了那些编规范的正在往外面再摘责任,以后我们自身的风险意识要更高了。还是要不断的学习巩固专业知识。
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lcom
2010年09月21日 12:24:10
84楼
首先感谢lz_8_8的关注

关注内容:
楼主说的提示二,我不太明白,还希望楼主详细点说说,具体的非线性问题,能简单举个例子最好。

原帖内容:
提示二:
现行设计中,作用与作用效应是非线性关系时也在使用作用与作用效应按线性关系考虑的相关组合的效应设计值表达式,这样会造成结构设计可靠度不能满足规范要求;如混凝土结构偏心受压构件承载力计算,钢结构压弯构件稳定性计算等。


回复如下:
这里主要讨论弹性体的非线性组合(工程结构设计经常遇到的)问题,大部分结构,在计算构件截面设计内力时,基本上是按弹性力学分析所得到;但钢筋混凝土结构在计算截面配筋时,截面已进入典型的弹塑性阶段,所以在计算作用(荷载)组合时,作用与作用效应不再是线性关系。如钢筋混凝土柱,矩形截面对称配筋偏心受压时,纵向钢筋截面面积计算公式经整理如下:
As=As’=aN+bN*N+cM+d
显然是 非线性的,其中a,b,c,d等为常数。
此提示二的目的:钢筋混凝土柱 是非常普遍的构件,绝大多数软件仍以作用与作用效应是线性的关系进行作用组合,这样做,找不到最不利的组合,使结构设计的可靠度不能满足国家标准的要求。

好消息!《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008已实施一年多,条文说明8.2.4写到:
“......。《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001给出了用显示的表达式,设计人员可用作设计,但仅限于作用与作用效应按线性关系考虑的情况,非线性关系时不适用。
本标准首次提出对各类工程结构、对线性与非线性两种关系全部适用的,设计人员可直接采用的表达式。”

欢迎再讨论!





[ 本帖最后由 lcom 于 2010-9-21 12:27 编辑 ]
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zhengbancun
2010年09月25日 14:04:56
85楼
说的很深奥啊
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池运发
2010年09月27日 08:53:16
86楼
是不怎么实用
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lcom
2010年10月21日 10:33:40
87楼
搞清作用(荷载)与作用(荷载) 效应关系很重要:
在GB50153-2008 发布以前多本规范提到“......仅适用于(荷载)与(荷载) 效应关系为线性的情况。”, 而且仅有这一种情况。许多本来属于非线性关系的也都按线性关系设计,使所结构设计不安全。新规范GB50153-2008 给出了适应两种情况的表达式,采用之前,需要得搞清楚。
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lcom
2010年12月16日 21:23:52
88楼
新版软件即将陆续发行,建议新版软件考虑工程结构可靠性设计统一标准 GB 50153——2008”,该规范已于2008-11-12发布,2009-07-01实施。
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lcom
2011年04月06日 16:21:05
89楼
感谢该话题移到本版块,敬请新朋友提出宝贵意见及热烈讨论。
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lcom
2011年04月12日 09:27:14
90楼
“工程结构可靠性设计统一标准 GB 50153——2008”的一个重要新概念是“向量”作用效应,直到目前,结构设计还是一统天下的标量作用效应,使一大批“向量”作用效应构件,结构中很重要的构件,如柱、拱、斜拉桥主梁等,找不到最不利效应组合,最终使结构设计可靠度不能满足国家标准要求。一些桥梁的坍塌及地震中过多的“弱柱强梁”破坏等等都与“向量”作用效应概念未建立且未得到解决有很重要关系。
敬请发表个人看法,真不知,以前的结构设计安全严重缺陷谁来负责。
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lcom
2011年05月03日 10:20:16
91楼
首先感谢各方面朋友关注!
以上罗列了一些结构设计作中较常遇到的影响结构安全的现象,供同行参考。
其主要的问题是“最不利荷载效应组合”、“强柱弱梁”未能实现。
怎么会出现这些问题等,请见“结构设计可靠度不达标,谁之过,谁来管......”一帖

http://bbs.co188.com/content/1748_3407103_1.html


欢迎各方面朋友对上述两贴继续讨论、批评指正、辩论。

[ 本帖最后由 lcom 于 2011-5-3 10:41 编辑 ]
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