荷载与可靠度之内力组合
工程结构荷载与可靠度设计原理
解决手段：模糊集合理论、模糊随机过程理论。
知识的不完善性：由于(yóuyú)人类认识上的局限性而造成的， 所以又叫主观认识的未确定性，如“人体有多少根头发”等。
解决手段：灰色系统理论。
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在结构(jiégòu)可靠性理论中以随机性为研究重点
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结构设计中的不确定性因素(yīn sù)
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验算(yàn suàn)点法基本原理
正态随机变量的情况
结构(jiégòu) Z gX1, X 2 ,....X n
功能函数
将Z在各变量的验算点X* （X1*, X2*,·····, Xn*）处展开成泰勒级数
Z
g(
X
1
,
X
2 ,,
X
n
)
n
(Xi
i 1
X
可靠度
失效概率
Ps PZ 0
0 f z (Z )dZ
Pf PZ 0
0
f z (Z )dZ
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Ps Pf 1
•结构可靠度满足： Z>0具有相当大的概率或 Z<0 具有相当小的概率； •通常采用失效概率来度量结构的可靠度。
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可靠(kěkào)指标
基本概念
i
)
g X i
X*
均值 (jū n
Z
g
(
X
1
,
X
2
,,
X
n
)
0
n
( X i
i 1
X
i
)
g X i
X*
zhí)
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工程结构荷载与结构可靠度设计原理
工程结构荷载与结构可靠度设计原理1、背景介绍在工程领域中，结构可靠度设计是一项非常重要的任务。
结构可靠度设计原理是指在工程结构设计过程中，通过合理的荷载计算和结构分析，确保工程结构在预定使用寿命内能够满足安全可靠的要求。
本文将详细探讨工程结构荷载与结构可靠度设计原理的相关内容。
2、工程结构荷载的分类2.1 永久荷载永久荷载是指不随时间变化的静态荷载，包括结构自重、固定设备和附加设备的重量等。
在结构设计过程中，需要准确计算永久荷载的大小，以便正确评估结构的强度和稳定性。
2.2 变动荷载变动荷载是指随时间变化的荷载，包括活荷载、温度荷载、风荷载等。
这些荷载会对结构产生不同程度的影响，因此在设计中需要合理估计和考虑这些荷载的作用。
2.3 异常荷载异常荷载是指不常见但可能发生的荷载，如地震荷载、爆炸荷载等。
这些荷载通常具有较高的能量，并可能导致结构发生破坏。
在结构可靠度设计中，需要对这些异常荷载进行详细的分析和评估，以确保结构能够承受其作用。
3、工程结构荷载计算方法3.1 荷载标准工程结构荷载的计算需要依据相应的荷载标准。
不同国家和地区的荷载标准可能有所不同，设计者需要根据实际情况选择合适的荷载标准进行计算。
常见的荷载标准包括国家标准、行业标准和国际标准等。
3.2 荷载计算原理荷载计算是工程结构设计的关键步骤之一。
荷载计算的原理是根据结构的力学性质和荷载作用原理，通过建立合适的数学模型和计算方法，确定结构所受荷载的大小和作用方式。
在荷载计算过程中，需要合理选择荷载组合，并考虑荷载的不确定性因素，如荷载的变化范围、荷载作用时间等。
4、结构可靠度设计原理4.1 可靠度概念结构可靠度是指结构在使用寿命内满足安全可靠的要求的能力。
结构可靠度设计的目的是使结构在设计寿命内具有足够的可靠性，能够承受荷载的作用而不发生失效。
可靠度的计算可以采用不同的方法，如概率方法、极限状态设计方法等。
4.2 可靠度分析方法可靠度分析是结构可靠度设计的重要工具之一。
《工程结构荷载及可靠度设计》课程笔记
《工程结构荷载及可靠度设计》课程笔记第一章：荷载类型1.1 荷载与作用荷载是指作用在结构上的各种力，它们可以导致结构的变形、位移或破坏。
荷载通常分为两类：直接作用和间接作用。
1. 直接作用：指直接施加在结构上的力，如人的重量、家具、车辆等。
这些力可以直接作用在结构的某个部分，导致该部分产生应力、应变和变形。
2. 间接作用：指不是直接施加在结构上的力，但会通过结构的一部分传递到另一部分，如温度变化、地震等。
这些力不会直接导致结构产生应力，但会通过结构的变形和位移产生影响。
1.2 作用的分类荷载作用可以分为以下几类：1. 恒载：指在结构使用过程中始终存在的荷载，如结构自重、固定设备等。
恒载的大小和作用点一般不会发生变化。
2. 活载：指在结构使用过程中可能变化的荷载，如人的活动、车辆的行驶等。
活载的大小和作用点可能会随着时间发生变化。
3.偶然荷载：指在结构使用过程中可能发生，但发生概率较小的荷载，如意外事故、爆炸等。
偶然荷载的大小和作用点通常难以预测。
4.地震作用：指地震时地面的震动对结构产生的影响。
地震作用是一种特殊的偶然荷载，其大小和作用点取决于地震的强度和震中距离。
5.风荷载：指风对结构产生的影响。
风荷载的大小和作用点取决于风速、风向和地形等因素。
6.温度作用：指温度变化对结构产生的影响。
温度作用可能导致结构产生膨胀或收缩，从而产生应力、应变和变形。
7.变形作用：指由于地基沉降、结构老化等原因导致结构产生的变形。
变形作用可能会导致结构的应力、应变和位移发生变化。
8.爆炸作用：指由于爆炸事故对结构产生的影响。
爆炸作用通常会导致结构产生局部破坏或整体破坏。
9.浮力作用：指由于水的浮力对结构产生的影响。
浮力作用通常发生在水下结构或浮体结构中。
10.制动力、牵引力与冲击力：指由于车辆行驶、机械运动等原因对结构产生的影响。
这些力可能会导致结构产生振动、噪声和疲劳损伤。
11.预加力：指在施工过程中预先施加在结构上的力，如预应力混凝土结构中的预应力钢筋。
工程结构荷载与可靠度设计原理知识点
工程结构荷载与可靠度设计原理知识点荷载：由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力，如重力、土压力、水压力、风压力。
效应：结构的内力、位移、变形、应力、应变、裂缝、速度、加速度等。
作用：将能使结构产生效应的各种因素称为作用。
直接作用：直接作用在各种结构上的各种荷载。
间接作用：能够引起结构内力，变形效应的非直接作用因素，如地震、温度变化、基础不均匀沉降。
作用的分类：随时间的变异分：永久作用、可变作用、偶然作用。
随空间位置的变异：固定作用、可变作用。
结构的反应分类：静态作用、动态作用。
注：1.严格意义上讲，只有直接作用才能称为荷载。
2.土压力、风压力和水压力是荷载，由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力也是荷载。
3.按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降为间接作用。
4.直接作用和间接作用都能引起结构效应。
雪荷载：单位面积地面上积雪的自重。
基本雪压：指当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。
（基本雪压是针对地面上的积雪荷载定义的）雪重度是一个随时间和空间变化的量。
最大雪深和最大雪重度不同时出现。
屋面血压影响因素:风、屋面形式、屋面散热。
汽车荷载：包括车辆荷载和车道荷载。
汽车荷载：考虑车的排列方式，以集中荷载形式作用于车轴位置。
车道荷载：不考虑车的排列方式，等效为均布荷载。
公路桥涵上的车辆荷载有车列荷载和车道荷载两种形式。
风压：当以一定速度向前运动遇到阻碍时，对阻碍物产生的压力。
基本风压：按规定的高度、地貌、时距、等量测的风速所确定的风压称为基本风压。
基本风压规定：1.标准高度：10m2.地貌:空旷平坦3.公称风速时距：10min4.最大风速的样本时间：1年5.基本风速的重现期：一般为几十年横向风风力系数：注：1.我国现行《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012规定基本风压的标准高度为10m。
2.地面越粗糙，风速变化越慢，梯度风高度越高；反之，风速变化越快，梯度风高度越小。
工程荷载与可靠度设计原理
工程荷载与可靠度设计原理[填空题]1什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？参考答案：结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。
引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如结构自重，楼面的人群、家具、设备，作用于桥面的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。
另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应，温度变化引起结构约束变形产生的内力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。
它们都是间接作用于结构，称为间接作用。
“荷载”仅指施加于结构上的直接作用；而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。
[填空题]2结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？参考答案：结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用；按空间位置变异可分为固定作用和自由作用；按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。
[填空题]3什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？参考答案：荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值，工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值：标准值，组合值，频遇值和准永久值。
荷载可根据不同设计要求规定不同的代表值，其中荷载标准值是荷载的基本代表值，其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。
[填空题]4成层土的自重应力如何确定？参考答案：地面以下深度z处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力，对于均匀土自重应力与深度成正比，对于成层土可通过各层土的自重应力求和得到。
[填空题]5土压力有哪几种类别？土压力的大小及分布与哪些因素有关？参考答案：根据挡土墙的移动情况和墙后土体所处应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种类别。
土的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关。
工程结构荷载与可靠度设计原理
工程结构荷载与可靠度设计原理工程结构荷载设计原理是指根据工程所受到的外部荷载及其影响，在设计中合理确定各种荷载的作用方式、计算方法和作用大小，以确保结构的安全可靠性。
在荷载设计原理中，结构荷载主要包括恒载、活载和自重荷载。
恒载是指结构在使用过程中持续存在的荷载，如自重、固定设备和常设荷载等。
活载是指结构所受到的可变荷载，如人员、设备、风荷载和流体荷载等。
自重荷载是指结构自身的重量所引起的荷载。
恒载的设计原理是根据结构本身的质量和统计数据确定荷载的大小。
常见的恒载有自重、固定设备质量、楼板养护荷载等。
活载的设计原理是根据实际使用情况及相关规范给出的活载标准确定荷载的大小。
常见的活载有人员荷载、设备荷载、风荷载和流体荷载等。
自重荷载的设计原理是根据结构的材料和形状确定其自身的重量，并将其作为荷载计算时考虑。
在可靠度设计原理中，考虑工程结构荷载的可靠度是确保结构安全可靠的重要步骤。
可靠度设计原理主要包括可靠度指标的选择、荷载概率分布的确定和可靠度分析方法的应用。
可靠度指标是衡量结构安全可靠性的一个重要指标，常用的指标有可靠系数、可靠指标和可靠指数等。
荷载概率分布是指荷载的大小在一定区间内发生的概率分布情况，常用的分布有正态分布和广义极值分布等。
可靠度分析方法是根据荷载概率分布和结构响应的关系，通过数学模型和统计方法计算结构的可靠度。
常用的可靠度分析方法有可靠指数法、蒙特卡洛模拟法和极限状态法等。
综上所述，工程结构荷载与可靠度设计原理是确保结构安全可靠性的基础。
在设计中，通过合理确定荷载的作用方式、计算方法和作用大小，以及考虑荷载的可靠度指标和概率分布，可以保证结构在荷载作用下具有足够的安全可靠性。
结构基本计算原则
第2章结构基本计算原则2.1极限状态2.1.1 结构上的作用使结构产生内力或变形的原因称为“作用”，分直接作用和间接作用两种。
荷载就是直接作用，混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用。
间接作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。
例如，地震对结构物的作用，不仅与地震加速度有关，还与结构自身的动力特性有关，所以不能把地震作用称为“地震荷载”。
结构上的作用使结构产生的内力(如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等)、变形、裂缝等统称为作用效应或荷载效应。
荷载与荷载效应之间通常按某种关系相联系。
1）荷载的分类按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类：（1）永久荷载在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
例如，结构的自身重力、土压力、预应力等荷载，永久荷载又称恒荷载。
（2）可变荷载在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。
例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等，可变荷载又称活荷载。
（3）偶然荷载在结构设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。
例如，爆炸力、撞击力等。
2）荷载的标准值荷载标准值是荷载的基本代表值。
实际作用在结构上的荷载的大小具有不定性，应当按随机变量，采用数理统计的方法加以处理。
这样确定的荷载是具有一定概率的最大荷载值称为荷载标准值。
《建筑结构荷载规范》(GBJ 50009)规定，对于结构自身重力可以根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确定。
可变荷载通常还与时间有关，是一个随机过程，如果缺乏大量的统计资料，也可近似地按随机变量来考虑。
考虑到我国的具体情况和规范的衔接，《建筑结构荷载规范》采用的基本上是经验值。
2．1．2 结构的功能要求1）结构的安全等级建筑物的重要程度是根据其用途决定的。
例如，设计一个大型体育馆和设计一个普通仓库，因为大型体育馆一旦发生破坏引起的生命财产损失要比普通仓库大得多，所以对它们的安全度的要求应该不同，进行建筑结构设计时应按不同的安全等级进行设计。
《工程荷载与可靠度设计原理》习题解答
《工程荷载与可靠度设计原理》习题解答1 荷载与作用1、1 什么就是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？结构上的作用就是指能使结构产生效应的各种原因的总称,包括直接作用与间接作用。
引起结构产生作用效应的原因有两种,一种就是施加于结构上的集中力与分布力,例如结构自重,楼面的人群、家具、设备,作用于桥面的车辆、人群,施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等,它们都就是直接施加于结构,称为直接作用。
另一种就是施加于结构上的外加变形与约束变形,例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应,温度变化引起结构约束变形产生的内力效应,由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。
它们都就是间接作用于结构,称为间接作用。
“荷载”仅指施加于结构上的直接作用;而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。
1、2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用与偶然作用;按空间位置变异可分为固定作用与自由作用;按结构反应性质可分为静态作用与动态作用。
1、3 什么就是荷载的代表值？它们就是如何确定的？荷载代表值就是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值,工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值:标准值,组合值,频遇值与准永久值。
荷载可根据不同设计要求规定不同的代表值,其中荷载标准值就是荷载的基本代表值,其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。
2 重 力 作 用2、1 成层土的自重应力如何确定？地面以下深度z 处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力,对于均匀土自重应力与深度成正比,对于成层土可通过各层土的自重应力求与得到。
2、2 土压力有哪几种类别？土压力的大小及分布与哪些因素有关？根据挡土墙的移动情况与墙后土体所处应力状态,土压力可分为静止土压力、主动土压力与被动土压力三种类别。
土的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关。
2023年工程结构荷载与可靠度设计原理复习概要(最新版整理)
工程结构荷载与可靠度设计原理复习概要1.设计基准风速：桥梁所在地区开阔平坦的条件下，地面以上10m高度、重现期100年、10min平均的年最大风速。
2.涡激共振：风经过结构时产生漩涡脱落，当漩涡脱落频率与结构的自振频率接近或相等时，由涡激力所激发出得结构的一种共振现象。
3.颤振：振动的桥梁或构件由于气流的反馈作用不断吸取能量，扭转振幅逐步或突然增大的发散性自激振动失稳现象。
4.抖振：在风的脉动力、上游构造物尾流的脉动力或风绕流结构的紊流脉动力的作用下，结构或构件发生的一种随机振动现象。
5.风雨激振：拉索或吊索在风和雨的作用下发生的一种驰振现象。
6.结构延性：延性抗震设计时，允许发生塑性变形的构件。
7.常规桥梁：包括单跨跨径不超过150m的圬工或混凝土拱桥、下部结构为混凝土的桥梁。
8.时程分析：由结构基本运动方程输入地震加速度记录进行积分，求得整个时间历程内结构地震作用效应的一种结构动力计算方法。
9.能力设计：为确保延性抗震设计桥梁可能出现塑性铰的桥墩的非塑性铰区、基础和上部结构构件不发生塑性变形和剪切破坏，必须对上述部位、构件进行加强设计，以保证非塑性铰区的弹性能力高于塑性铰区。
10.可靠度:指结构可靠性概率量度，结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。
11.结构耐久性:在设计确定的环境作用和养护、使用条件下，结构及其构件在设计年限内保持其安全性和适用性的能力。
12.承载能力极限状态：对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继承的变形的状态。
13.正常使用极限状态：对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值状态。
14.作用的设计值:作用的代表值与作用分项系数的乘积。
15.作用的代表值：极限状态设计采用的作用值。
可以是作用的标准值或可变作用的伴随值。
16.荷载效应及作用组合:作用在结构上的荷载Q对结构产生的内力变形和裂缝等的总称，称为荷载效应。
在不同作用的同时影响下，为验证某一极限状态的结构可靠度而采用的一组作用设计值为作用组合。
荷载组合和内力调整的先后顺序-规范-SATWE-ETABS
荷载组合和内力调整的先后顺序01——规范规定(2011-09-27 20:54:54)转载▼分类：土木标签：荷载组合内力调整前后顺序分析内力设计内力组合内力杂谈规范的作用效应组合，一般建立在线弹性分析叠加原理基础上。
高规JGJ 3-2010在第5.6节《荷载组合和地震作用组合的效应》正文和条文说明中首次将线形叠加予以明确，以符合《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的有关规定，区分线形分析和非线性分析的不同效应组合状况。
常规情况下，荷载效应组合仍以【线弹性分析叠加类型】为主，上述假定已成为中国绝大部分规范和教材解释荷载效应的默认前提条件。
另一方面，中国规范对结构总体地震作用工作性能、地震剪力分担及构件内力调整等内容做了详细规定，并且在结构分析之前需对【结构体系相关属性】进行定义，使荷载组合（实为“荷载效应组合”）时必须注意规范的这些内力调整，并且要关注调整的前后顺序。
一、非线性作用效应组合查《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008第 8.2.4条：对持久设计状况和短暂设计状况，应采用作用的基本组合。
1、基本组合的效应设计值可按下式确定：注：在作用组合的效应函数S(•)中，符号“∑”和“+”均表示组合，即同时考虑所有作用对结构的共同影响，而不表示代数相加。
2、当作用与作用效应按线性关系考虑时，基本组合的效应设计值可按下式计算：注1.对持久设计状况和短暂设计状况，也可根据需要分别给出作用组合的效应设计值；2.可根据需要，从作用的分项系数中将反映作用效应模型不定性的系数γsd分离出来。
高规JGJ 3-2010条文说明：第5.6.1条和5.6.3条均适应于【作用和作用效应】呈【线性关系】的情况。
如果结构上的作用和作用效应不能以线性关系表述，则作用组合的效应应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的有关规定。
二、常规荷载组合【线形关系】2.1 规范规定以高规JGJ 3-2010为例。
工程荷载与可靠度设计原理9 结构可靠度分析与计算
Z
Z } Z
此时转化为标准正态分布
第一节 结构可靠度基本原理
令
Y Z Z
Z
Z Z
1 (1 p f )
有
p f P{Y } ( ) 1 ( )
式中 （）——标准正态分布函数； -1（）——标准正态 分布函数的反函数。 将 代替pf作为度量结构 可靠性的数量指标（可靠 指标）
第一节 结构可靠度基本原理
（2）正常使用极限状态 对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规 定限值。该状态为： 1）影响正常使用或外观的变形； 2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）； 3）影响正常使用的振动； 4）影响正常使用的其他特定状态。 按不同的极限状态采用相应的可靠度水平进行结构设计。
第一节 结构可度基本原理
失效概率计算
已知R和S的联合概率密度函数为fRS（r，s），则结 构的失效概率为
p f P{Z 0} P{R S 0} f RS (r，s)drds
r s
假定R、S相互独立，相应的概率密度函数为fR（r） 及fS（s），则有
pf f（s）drds [ f（r）
第一节 结构可靠度基本原理
三、功能函数和极限状态方程 结构某一功能对应的结构功能函数为
Z g（X 1，X 2， ，X n）
其中Xi（i=1,2,…,n）表示影响该功能的基本变量（如各 种作用、材料性能、几何参数等）等。 该功能函数可简化为
Z g（R，S） RS
S——作用效应方面的基本变量组合成的综合作用效应； R——抗力方面的基本变量组合成的综合抗力。
第一节 结构可靠度基本原理
可靠指标 和失效概率pf 之间的对应关系
工程结构荷载与结构可靠度设计原理
工程结构荷载与结构可靠度设计原理工程结构荷载是指在结构设计中所考虑的各种外部荷载，包括自重、活载、风荷载、地震荷载等。
这些荷载对于结构的安全性和可靠性有着至关重要的影响。
因此，在结构设计中，必须充分考虑荷载的大小、方向、作用时间等因素，以确保结构的安全性和可靠性。
结构可靠度设计原理是指在结构设计中，要考虑结构的可靠性，即在设计中要充分考虑各种不确定因素，如荷载、材料强度、结构几何形状等因素的不确定性，以确保结构在使用过程中的安全可靠性。
结构可靠度设计原理是结构设计的重要原则之一，它是保证结构安全可靠的基础。
在结构设计中，荷载是影响结构安全可靠性的重要因素之一。
荷载的大小、方向、作用时间等因素都会对结构的安全性和可靠性产生影响。
因此，在结构设计中，必须充分考虑荷载的大小、方向、作用时间等因素，以确保结构的安全性和可靠性。
除了荷载外，材料强度也是影响结构安全可靠性的重要因素之一。
材料强度的不确定性会对结构的安全性和可靠性产生影响。
因此，在结构设计中，必须充分考虑材料强度的不确定性，以确保结构的安全性和可靠性。
此外，结构几何形状也是影响结构安全可靠性的重要因素之一。
结构几何形状的不确定性会对结构的安全性和可靠性产生影响。
因此，在结构设计中，必须充分考虑结构几何形状的不确定性，以确保结构的安全性和可靠性。
综上所述，工程结构荷载与结构可靠度设计原理是结构设计中的重要原则之一。
在结构设计中，必须充分考虑荷载的大小、方向、作用时间等因素，以及材料强度和结构几何形状的不确定性，以确保结构的安全性和可靠性。
只有在结构设计中充分考虑这些因素，才能保证结构在使用过程中的安全可靠性。
工程荷载与可靠度设计原理
工程荷载与可靠度设计原理工程荷载与可靠度设计原理1. 引言工程荷载与可靠度设计原理是在工程设计中非常重要的一部分。
在工程中，荷载是指在结构体上作用的力、力矩或其他外部作用。
可靠度设计原理是指在工程设计中考虑到结构的可靠性和安全性的设计原则。
本文将对工程荷载与可靠度设计原理进行解释。
2. 工程荷载工程荷载是指在工程中作用在结构体上的力、力矩或其他外部作用。
工程荷载包括静载荷和动载荷两种类型。
静载荷是指作用在结构上的静态力、力矩或其他力的作用，如自重、外部荷载等。
动载荷是指作用在结构上的动态力、力矩或其他力的作用，如风荷载、地震荷载等。
3. 荷载的分类荷载可以按照不同的分类方式进行划分，常见的分类方式有静态荷载和动态荷载，永久荷载和可变荷载等。
静态荷载是指在结构体上作用的静态力、力矩或其他外部作用。
静态荷载是恒定的，不会随时间变化。
动态荷载是指在结构体上作用的动态力、力矩或其他外部作用。
动态荷载是随时间变化的，如风荷载、地震荷载等。
永久荷载是指在结构体上永久存在的荷载，如自重、地基压力等。
永久荷载在结构设计中需要充分考虑，因为它们对结构的稳定性和承载能力有重要影响。
可变荷载是指在结构体上随时间变化的荷载，如人员活动荷载、交通荷载等。
可变荷载在结构设计中也需要考虑，因为它们会对结构的疲劳性能和动力响应产生影响。
4. 荷载计算与规范荷载计算是指根据工程实际情况和规范要求，对结构体上的荷载进行计算和分析的过程。
荷载计算需要考虑结构的承载能力、安全性和可靠性等因素。
荷载计算需要参考相关的规范和标准，如国家标准、行业标准等。
这些规范和标准提供了荷载计算的方法和要求，以确保结构的安全性和可靠性。
在荷载计算中，通常需要考虑不同荷载的组合作用，如永久荷载和可变荷载的组合、静态荷载和动态荷载的组合等。
这些组合荷载需要根据规范要求进行计算和分析。
5. 可靠度设计原理可靠度设计原理是指在工程设计中考虑结构的可靠性和安全性的设计原则。
工程结构荷载与可靠度设计原理-完整版
2021/3/4
§2.4 车辆荷载
➢ 公路车辆荷载 • 汽车荷载分为两个等级：公路Ⅰ级和公路Ⅱ级； • 对于桥梁结构的整体计算，汽车荷载采用车道荷
载；对于桥梁的局部加载； • 对于涵洞、桥台和挡土墙压力等的计算，汽车荷
载采用车辆荷载。 • 对于多车道桥涵，可根据多个车道上同时出现最
变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计。例 如，结构自重、土压力、水压力、预加应力、基 础沉降、焊接等。 （2）可变作用：在结构设计基准期内其值随时间变 化，且其变化与平均值相比不可忽略。例如，车 辆重力、人员设备重力、风荷载、雪荷载、温度 变化等。 （3）偶然作用：在结构设计基准期内不一定出现而 一旦出现其量值很大且持续时间较短。例如，地 震。
• 作用—能使结构产生效应的各种因素总称为作用；
• 直接作用—直接作用在结构上的各种荷载； • 间接作用—能引起结构内力、变形等效应的非直接
作用因素，如地震、温度变化、基础不均匀沉降等。
2021/3/4
§1.1 荷载与作用
直接作用
作用
2021/3/4
间接作用
狭义荷载
广义荷载
§1.2 作用的分类
1. 按随时间的变异分类 （1）永久作用：在结构设计基准期内其值不随时间
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2021/3/4
第i层土的厚度（m）
第i层土的天然重度，若土层位
于地下水位以下，计算土的自
重应力时应取土的有效重度
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§2.1 结构自重
土的有效重度
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若土层位于地下水位以下，由于受到水的 浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重 力扣除浮力后的重度称为土的有效重度， 是土的有效密度与重力加速度的乘积
荷载组合详解
荷载组合详解荷载规范里的荷载组合中提到的荷载“基本组合”、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么？分别用在什么情况下？1）基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。
两者中的分项系数取值不同，这是新规范不同老规范的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。
在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了简化组合。
2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小，如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。
还有就是荷载分项系数的取值问题新的荷载规范中恒载的分项系数在实际工作中怎么取？什么时候取1.35什么时候取1.2？1.2恒＋1.4活1.35恒＋0.7*1.4活抗浮验算时取0.9砌体抗浮取0.81.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4QG/Q>2.8所以当恒载与活载的比值大于2.8时,取1.35G+0.7*1.4Q否则,取1.2G+1.4Q对一般结构来说,1.楼板可取1.2G+1.4Q1.36屋面楼板可取1.35G+0.7*1.4Q1.37梁柱(有墙)可取1.35G+0.7*1.4Q1.38梁柱(无墙)可取1.2G+1.4Q1.39基础可取1.35G+0.7*1.4Q荷载效应组合及设计要求1．什么是荷载效应？什么是荷载效应组合？一般用途的高层建筑结构承受哪些何载？答：所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。
工程结构荷载与可靠度设计原理
工程结构荷载与可靠度设计原理工程结构荷载和可靠度设计原理是建筑设计中的重要概念。
在设
计建筑结构时，需要考虑设计荷载，即所需要承受的各种重力、气动、地震或其他自然或人为荷载。
这些设计荷载需要考虑到结构本身的承
载能力，以及结构所处的环境情况，包括天气、土壤、地形等。
同时，工程结构获得可靠度设计也是十分重要的。
这通常涉及到
概率统计和结构安全设计的理论。
可靠度是为了确保结构在设计寿命
内不会发生失效，而能够保持其原有的安全性能。
在设计时需要考虑
多种不确定因素，比如材料、制造、施工和使用过程中的变化等因素。
通过大量的试验和计算，能够提高工程结构的可靠度，从而确保结构
的稳定性和安全性。
总的来说，工程结构荷载与可靠度设计原理的关键在于对工程结
构进行的全面分析，并在此基础上设计出承载性能高且稳定性强的结构。
这样，才能保证工程的安全性、可靠性以及长期的稳定运行。
工程结构荷载与可靠度设计原理第五版
工程结构荷载与可靠度设计原理第五版工程结构荷载与可靠度设计原理是结构工程领域的重要课题，其设
计原理是建立在对荷载和可靠度分析的基础上的。
本书第五版详细介
绍了工程结构荷载和可靠度的设计原理，涵盖了以下内容：
一、荷载设计原理
1. 荷载的种类和类型：本书对静力荷载和动力荷载进行了详尽的阐述，如静力荷载包括自重荷载、活荷载和附加荷载，动力荷载包括风荷载、地震荷载和水荷载等。
2. 荷载参数的计算方法：包括荷载的作用点、作用方向、强度等参数
的计算方法，以保证对荷载的准确描述。
3. 荷载的组合：本书介绍了不同荷载的组合方式，如极限状态荷载组
合和现行规范荷载组合等，以满足不同设计要求的需要。
二、可靠度设计原理
1. 可靠度基础知识：本书阐述了可靠度的基础知识，包括可靠度的定义、评估方法、可靠度指标和可靠度设计的概念等。
2. 可靠度分析方法：针对不同的结构，本书介绍了可靠度分析方法，
如试验数据法、统计数据法、分析法等，以分析结构可靠度。
3. 可靠性指标的确定：介绍了确定可靠性指标的方法，包括可靠指标的计算、核定方法以及对极限状态下的可靠性指标的分析等。
4. 可靠度优化设计：在满足结构安全性的前提下，本书介绍了如何通过可靠度优化设计，使结构更为经济、合理。
其中包括对可靠性指标的优化和对结构参数的优化等。
综上所述，工程结构荷载与可靠度设计原理第五版是一本详尽阐述工程结构荷载和可靠度设计原理的专业书籍，对于结构工程领域的专业人士和学生具有重要的参考价值。
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4. 内力组合要点
（1）每种内力组合以一种内力称为目标来决定其他 荷载的取舍。
（2）无论结果如何，每次组合必须包括恒荷载
Nmin，应使 M 绝对值尽可能的 （3）组合轴力 N max ， 大，即对不产生轴力但产生弯矩的风荷载项也组合
（4）风载有左风、右风两种可能，每次组合仅取其一
（5）对吊车荷载，应注意几点 （a）吊车荷载 Dmax 在A柱与 Dmax 在柱B不可能同时出 现，每次组合仅取其一； （b）由于吊车横向水平荷载 不可能脱离其竖向荷载单 Dmax 同时出现在柱上 独存在，即 Tmax 作用在柱上时，
(4)大偏心受压时(AB)，M相同，N越小， 越大
一般考虑以下四种最不利内力组合即可满足设计要求： ① + M max 及相应的 N 和 V ；
② - M max 及相应的 N 和 V ；
③ N max及相应的 M 和 V ；
④ N min 及相应的 M 和 V合并为一种：
单阶柱因偏心荷载缘故，造成该截面弯矩图突变， 形成两个控制截面，上柱Ⅰ-Ⅰ和下柱Ⅱ-Ⅱ控制截面； 基顶截面Ⅲ-Ⅲ也是下柱的控制截面
2. 最不利内力组合（不同种类内力组合）
(1)大偏心受压时(AB)，N相同，M越大， 越大 (2)小偏心受压时(BC)，N相同，M越大， 越大 (3)小偏心受压时(BC)，M相同，N越大， 越大
S G SGK Q1SQ1K
2）：恒载+0.9（任意两种或两种以上“活载”）
S G SGK 0.9 Qi SQiK
i 1 n
（2）、由永久荷载效应控制的组合：
S 1.35SGK Qici SQiK
i 1 n
ci 0.6 风荷载时：
ci 0.7 其他活荷载时：
M max及相应的 N 和 V
3. 荷载效应组合（同一种内力组合）
考虑到几种活荷载同时作用又同时达到其设计 值的可能性不大，因此要考虑活荷载组合系数。 《荷载规范》规定：按承载力极限状态设计时， 对一般框架、排架结构的基本组合可采用如下简 化设计：
（1）、由可变荷载效应控制的组合
1）：恒载+任一种“活载”
即：“ 有 Tmax 必有 Dmax ”；
（c）如果取 Dmax 产生的内力，由于 Tmax 有左右两个方 向，总要同时 Tmax 取产生的内力才能得到最不利内力。 即：“有 Dmax 也要有 Tmax ”； （d）在恒载+任一种活荷载时，不能取 Tmax
因为：“ 有 Tmax 必有 Dmax ”
（d）考虑多台吊车竖向荷载时对单跨厂房的每个排 架，参与组合的吊车台数不宜多于2台，对多跨厂房 的每个排架，不宜多于4台。
12.2.4、 排架结构的内力组合
为确保结构安全，须求可能出现的最不利内力组，即导致 截面出现最大配筋的内力组。
要解决的问题： 1、确定控制截面的位置； 2、组合出各控制截面上可能出现的最不利内力； 3、按最不利内力进行承载力计算。
1. 控制截面
指排架柱中可能出现最不利内力并对柱配筋控制 作用的截面。
Dmax,k Dmin, k Dmax,k Dmin, k Dmax,k Dmin, k
Dmin, k Dmax,k
Dmin, k Dmax,k
Dmin, k
Dmax,k
（f）考虑多台吊车水平荷载时，对单跨或多跨厂房的 每个排架，参与组合的吊车台数不应多于2台
Tmax Tmax
Tmax Tmax
Tmax Tmax
Tmax Tmax
Tmax Tmax
Tmax Tmax
剪力对柱截面配筋不起控制作用，但对于基础设计 不可忽视，故除Ⅲ-Ⅲ截面外，内力组合可略。
由于内力组合过程复杂，手工计算只能采用列 表的形式，表格设计大同小异，下面给出一种常 见的排架柱内力组合表。