标准格式、特征值与安全因子解析

结构设计标准中规定了在结构或结构元件设计过程中应遵循的准则。设计标准中的设计准则总体框架就是所谓的标准格式。

在设计中最常用的标准格式是以控制载荷和强度变量的设计值来表示的，这些设计值定义成载荷和强度变量的特征值加上部分安全因子。这样的标准格式来源于简单而经济的设计要求，也就是设计值格式。按照设计值格式得到的设计有时被归结为载荷和强度因子设计（LRFD）。

在最简单的形式中，标准要求可以表示成以不等式表示的设计规则，即

L_D＜R_D

式中 L_D——设计载荷；

R_D——设计强度。

设计载荷可以计算为

L_D=γ_fL_C

式中 L_C——特征载荷；

γ_f——载荷因子。(www.xing528.com)

类似地，设计强度可以计算为

式中 R_C——特征强度值；

γ_m——材料因子。

通常，几种不同的载荷必须组合进结果载荷中，一般是几种最大的不同载荷的组合作为设计规程中的载荷。这样的载荷组合例子如重力载荷与风载荷的组合。

特征值通常分别取自载荷及强度分布对应特定分位数的值。特征值常常是对应于死点载荷的名义值，即变化载荷（环境）年度最大值分布98%的分位数，强度分布2%或5%的分位数，如图2-4所示。标准也规定了用于部分安全因子γ_f及γ_m的值。

图2-4 载荷L、强度R的概率密度函数与特征值

设计方程是把不等式转化成等式得到的设计准则的特殊情况，如例中的R_D=L_D。