抗力
结构或结构构件抵抗作用效应和环境影响的能力称为结构或结构构件的抗力,一般用R表示。抗力分为四个层次:整体结构抗力(如整体结构承受风荷载的能力),结构构件抗力(如构件在轴力、弯矩作用下的承载能力),构件截面抗力(构件截面抗弯、抗剪的能力)和截面各点的抗力(截面各点抵抗正应力、剪应力的能力)。
基本信息
- 中文名
抗力
- 外文名
reactance
- 影响因素
材料性能、计算模型、几何参数
- 抗力层次
整体、构件、截面、截面各点
- 主要性质
不定性
- 应用范围
建筑、焊接等
简介
结构或结构构件抗力是一个广义的概念,它与结构的极限状态对应,不同的极限状态所考虑的抗力也不相同。对于承载能力极限状态,结构构件或连接的强度、整个结构或结构的某一部分的抗倾覆滑移能力、结构或结构构件的稳定性、地基承载力和结构或结构构件的抗疲劳能力等均为结构抗力。
结构构件或连接的强度是结构设计中最常用的和最基本的指标。对于混凝土结构,需要使用钢筋、混凝土抗压强度和抗拉强度、构件的截面尺寸和跨度等几何参数,从而计算结构构件抵抗弯矩、剪力、轴力、扭矩等作用效应的能力。对于钢结构,需要使用钢材的抗拉强度和抗压强度、焊缝强度、连接螺栓的强度、构件的截面尺寸、跨度等几何参数,从而计算结构构件抵抗弯矩、剪力、轴力、扭矩等作用效应的能力。对于砌体结构,需要使用砌体的抗压强度、轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度、抗剪强度、构件的截面尺寸等几何参数,从而计算砌体构件抵抗弯矩、剪力、轴力等作用效应的能力。1
抗力的不定性
影响结构构件抗力的主要因素是结构构件的材料性能m、截面几何参数a以及计算模式的精确性P等。这些因素都是相互独立的随机变量,因而结构抗力是多元随机变量的函数。
结构构件材料性能的不定性
结构构件的强度、弹性模量、泊松比等物理力学性能称为结构构件的材料性能。材料性能的不定性,主要是指材质因素以及工艺、加载制度、环境条件、尺寸等因素引起的构件材料性能的变异性。在工程问题中,材料性能一般是采用标准试件和标准试验方法确定的,并以一个时期内南全国有代表性的生产单位(或地区)的材料性能的统计结果作为全国平均生产水平的代表。对于结构构件的材料性能,还要进一步考’虑实际材料性能与标准试件材料性能的差别、实际工作条件与标准试验条件的差别等。
结构构件几何参数的不定性
结构构件几何参数的不定性,主要是指制作尺寸偏差和安装误差等引起的构件几何参数的变异性,它反映了所设计的构件和制作安装后的实际构件之间几何上的差异。根据对结构构件抗力的影响程度,一般构件可仅考虑截面几何参数(如宽度、有效高度、面积、面积矩、抵抗矩、惯性矩、箍筋间距及其函数等)的变异。
影响结构抗力因素
影响结构构件抗力R不确定性的因素很多。在分析结构构件可靠度时经常考虑的主要因素有三个:材料性能的不定性KM,几何参数的不定性KA,计算模式的不定性KP,它们一般是相互独立的随机变量。由于这些因素一般都是随机变量,因此结构构件的抗力经常是多元随机变量的函数。要直接获得抗力的统计资料,并确定其统计参数和概率分布类型是非常困难的。所以,人们常是先对影响抗力的各种主要因素分别进行统计分析,确定其统计参数,然后通过抗力与各有关因素的函数关系,来推求(或经验判断)抗力的统计参数和概率分布类型。
结构抗力是指结构或构件承受作用效应的能力。如构件的承载力、刚度等。用R表示。影响抗力的主要因素有:
(1)材料性能(f)的不确定性:主要是指材质因素以及工艺、加荷、环境、尺寸等因素引起的结构或构件中材料性能(如强度、弹性模量)的变异性。
(2)构件几何参数(a)的不确定性:主要是指尺寸偏差和安装误差等引起的构件几何尺寸的变异性。
(3)计算模式(p)的不确定性:主要是指抗力计算所采用的基本假设和计算公式不精确等引起的变异性。
由上述因素(均为随机变量)综合影响而成的结构或构件抗力也是随机变量,一般认为服从对数正态分布。结构构件的抗力R可用下式表达:
(2-2)
式中R(·)——结构构件的承载力函数;
f一材料强度设计值;