钢结构都有哪些设计方法?
2019-03-20 09:21 陕西钢结构 华邦建设
结构计算的目的在于保证所设计的结构和结构构件在施工和工作过程中均能满足预期的安全性和使用性要求。因此，结构设计准则应当这样来陈述：结构由各种荷载所产生的效应(内力和变形)不大于结构(包括连接)由材料性能和几何因素等所决定的抗力或规定限值。假如影响结构功能的各种因素，如荷载大小、材料强度的高低、截面尺寸、计算模式、施工质量等都是确定性的，则按上述准则进行结构计算，应该说是非常容易的。但是，现实中上述影响结构功能的诸多因素都具有不确定性，是随机变量(或随机过程)，因此，荷载效应可能大于设计抗力，结构不可能百分之百的可靠，而只能对其作出一定的概率保证。在设计中如何对待上述问题就出现了不同的设计方法。
如果将影响结构设计的诸多因素取为定值，而用一个凭经验判定的安全系数来考虑设计诸多因素变异的影响，衡量结构的安全度，这种方法称为定值法，包括容许应力法和最大荷载法。
容许应力法计算简单，但不能定量度量结构的可靠度，更不能使各类结构的安全度达到同一水准。一些设计人员往往从定值概念出发，将结构的安全度与安全系数等同起来。常常误认为采用了某一给定的安全系数，结构就能百分之百的可靠，或认为安全系数大结构安全度就高，没有与抗力及作用力的变异性联系起来。例如砖石结构的安全系数最大，但不能说明砖石结构比其他结构更安全。所以定值法对结构可靠度的研究是处于以经验为基础的定性分析阶段。
随着工程技术的发展，建筑结构的设计方法也开始由长期采用的定值法转向概率设计法。在概率设计法的研究进程中，首先考虑荷载和材料强度的不确定性，用概率方法确定它们的取值。根据经验确定分项安全系数，仍然没有将结构可靠度与橛率联系起来，故称为半概率法。半概率法的设计表达式仍可采用容许应力法的设计式，我国《钢结构设计规范》的设计式就是这样决定的，但安全系数是由多系数分析决定的。概率设计法的研究在20世纪60年代末期有了重大突破，这使概率设计法应用于规范成为可能。这个重大突破就是提出了一次二阶矩法，该法既有确定的极限状态，又可给出不超过该极限状态的概率(可靠度)，因而是一种较为完善的概率极限状态设计方法，把结构可靠度的研究由以经验为基础的定性分析阶段推进到以概率论和数理统计为基础的定量分析阶段。
一次二阶矩法虽然已经是一种概率设计法，但由于在分析中忽略或简化了基本变量随时间变化的关系，确定基本变量的分布时有一定的近似性，且为了简化计算而将一些复杂关系进行了线性化，所以还只能算是一种近似的概率设计法。完全的、真正的全概率法有待今后继续深入和完善，还将经历一个较长的发展过程。
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