工程结构荷载与可靠度设计原理 完整版
工程结构荷载与可靠度设计原理
分类： 根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力 状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力 和被动土压力。
3
二、基本原理
一般土的侧向压力计算采用朗肯土压力理论
或库伦土压力理论，这里以较为普遍的朗肯 土压力理论为例，介绍土体侧向压力的基本 原理及计算公式。 朗肯通过研究弹性半空间土体在自重作用下， 由于某种原因而处于极限平衡状态时的受力， 提出了土压力计算方法。
23
在开放体系中，分凝冰的劈裂作用，使地下水源源不 断的补给孔隙水而侵入到土颗粒中间，使土颗粒被迫 移动而产生冻胀力。
＊束缚力越大，冻胀力也就越大。
＊当冻胀力达到一定界限时，就不产生冻胀。 即，最大冻胀力。 建筑在冻胀土上的结构物，地基土冻结时产生的冻胀 力将反映在对结构物的作用上，引起结构物的位移、 变形。
：时段平均动压力(Pa) ：脉动压力(Pa)
19
式中
Cp ：压力系数;
d ：脉动系数; r ：水的密度(kg/m3);
v ：水的平均流速(m/s)。
20
§3-4 冻胀力
一、冻土的概念、性质及与结构物的关系
冻土的概念：具有负温度或零温度，其中含有冰， 且胶结着松散固体颗粒的土。 冻土的基本成分：固态的土颗粒、冰、液态水、 气体和水汽。 冻土的性质：冻土是一种复杂的多相天然复合体， 结构构造上也是一种非均质、各相异性的多孔介质。 ＊冰与土颗粒之间的胶结程度及其性质 ＊冻土的含冰量及其所处的物理状态 ＊土体的冻胀及其特性ーー土颗粒大小，土颗粒外形
2 1 2 c Ea H 2 K a 2cH K a 2
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3.被动土压力
被动土压力的计算（强度）示意图
13
无粘性土（左图示）：
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。
工程荷载与可靠度设计原理
第一章荷载：将由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力称为荷载。
将能使结构产生效应(内力、应力、位移、应变、裂缝、挠度等)的因素统称为 作用将可归结为作用在结构上的力的因素成为直接作用(荷载)； 将不是作用力但同样引起结构效应的其他因素称为间接作用。
1•按随时间的变异分类：永久荷载 / 作用 (perma nent load/actior) 设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计 可变荷载 /作用(variable load/action) 设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略 偶然荷载 /作用(accidental load/actio)设计基准期内出现或不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短2. 按随空间位置的变异分类固定作用一在结构空间位置上固定分布可动作用一在结构空间位置上的一定范围内任意分布3. 按结构的反应分类静态荷载 /作用(static load/action )对结构或结构部件不产生加速度或其加速度可忽略 动态荷载 /作用(Dynamic load/action )对结构或结构部件产生的加速度不可忽略 效应：各种作用使结构构件所产生的内力、应力、位移、应变、裂缝等 第二章 重点：自重的计算结构自重：是由地球引力产生的组成结构的材料重力， 一般而言，只要知道结构 各部件或构件的尺寸及所使用的材料资料,n 就可以根据材料的重度，算出构件的 自重。
结构的自自重 =永久荷载G 构设计时，将结构自重转化为平均楼面恒载iM4.95- 7.43kN/m2 钢筋砼结构 普通砖 18 kN/m3土的自重应力即为土自身有效重力在土体中所引起的应力 n 设甘叽土的无議容黨孩18 kN/n^2. 土的自重应力Sh ♦均质土中二浴探度地下城隹攻下壬曲重度采用土曲有豉重疲=土的血芹怔重度-水的重度雪重度 雪深s天然地面十曲再工r 七屁*■记*甩七▼不逢抿层面折毂介命b 纹-E Yj1=1雪压：单位面积地面上积雪的自重一般将楼面活荷载处理为楼面均布荷载。
(完整版)工程结构荷载与可靠度设计原理_复习资料
荷载与结构设计原理总复习题一、判断题1.严格地讲，狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与间接作用等价。
（N）2.狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与作用等价。
（Y）3.广义的荷载包括直接作用和间接作用。
（Y）4.按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降、风压力、地震等均是间接作用。
（N）5.由于地震、温度变化、基础不均匀沉降、焊接等引起的结构内力变形等效应的因素称为间接作用。
（Y）6.土压力、风压力、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不是荷载。
（N）7.由于雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一，所以基本雪压是针对屋面上积雪荷载定义的。
（N）8.雪重度是一个常量，不随时间和空间的变化而变化。
（N）9.雪重度并非一个常量，它随时间和空间的变化而变化。
（N）10.虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系，但是两者不一定同时出现。
（Y）11.汽车重力标准是车列荷载和车道荷载，车列荷载是一集中力加一均布荷载的汽车重力形式。
（N）12.烈度是指某一地区遭受一次地震影响的强弱程度，与震级和震源深度有关，一次地震有多个烈度。
（Y）13．考虑到荷载不可能同时达到最大，所以在实际工程设计时，当出现两个或两个以上荷载时，应采用荷载组合值。
（N）14.当楼面活荷载的影响面积超过一定数值需要对均布活荷载的取值进行折减。
（Y）15.土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。
（Y）16.波浪荷载一般根据结构型式不同，分别采用不同的计算方法。
（Y）17.先张法是有粘结的预加力方法，后张法是无粘结的预加力方法。
（Y）18.在同一大气环境中，各类地貌梯度风速不同，地貌越粗糙，梯度风速越小。
（N）19.结构构件抗力R是多个随机变量的函数，且近似服从正态分布。
（N）20.温度作用和变形作用在静定结构中不产生内力，而在超静定结构中产生内力。
（Y）21.结构可靠指标越大，结构失效概率越小，结构越可靠。
工程结构荷载与可靠度设计原理结构抗力统计分析
结构构件抗力的统计特征
结构抗力的概率分布
结构抗力是多个随机变量的函数，如果已知每个随机变量的概 率分布，通过多维积分求出抗力的概率分布是很困难的。对实 际工程，可由概率理论假定抗力的概率分布。
概率论中心极限定理
若随机变量序列X1、X2 、 …. 、Xn，其中任何一个都不占绝对 优势，当n时，不论X1、X2 、 …. 、Xn的概率分布是否为正 态分布，只要它们相互独立，并满足定理条件时：
因素影响的系数或其函数。
影响结构抗力的不定性
Ωf
fc k0 fk
1
k0
fc fs
fs fk
Ω0
fc ; fs
Ω1
fs fk
1
Ωf k0 Ω0 Ω1
0 ：反映构件材料性能与试件材料性能差别的随机变量； 1 ：反映试件材料性能不定性的随机变量； f ：反映构件材料性能的不定性。
平均值
f
1
k0
0 1
0 fs
k0 fk
变异系数
f
2 0
2 fs
影响结构抗力的不定性
结构几何参数的不定性---随机变量a表示
➢制作尺寸偏差
➢安装误差
Ωa
a ak
a：结构构件的实际几何参数值，一般取实测值；
ak：结构构件的几何参数标准值，一般取设计值。
平均值
a
a
ak
变异系数 a a
几何参数的变异性一般随几何尺寸的增大而减小。
RP的平均值 Rp R（fc1 a1，，fcn an）
RP的方差
2
2 Rp
n
Rp
i1 X i
2 Xi
RP的变异系数
Rp
Rp Rp
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
工程结构荷载与可靠度设计原理-完整版
2021/5/9
§2.3 雪荷载
漂积作用的影响： • 使敞风较好的平屋面或小坡度屋面上的雪压小于
邻近地面上的雪压； • 在高低跨屋面的情况下，在低屋面形成局部较大
其他几种水压力在结构物上的分布模式
§3.2 水压力及流水压力
二、动水压力
➢ 当水流过结构物表面时，会对结构物产生切应力 和正应力。
➢ 切应力只有在水高速流动时，才表现出来。
➢ 正应力=静水压力+动水压力。
即：
p p静 p动
p p静 p动 p'
p动 时段平均动压力（Pa）;
p'
2021/5/9
大汽车荷载的概率大小，对荷载效应进行折减。 车道数越多，折减率越大。
2021/5/9
§2.4 车辆荷载 车辆荷载布置图
2021/5/9
单位（m）
§2.4 车辆荷载 ➢ 列车荷载 • 列车荷载应采用中华人民共和国铁路标准活载， 及“中-活载”。
我国城市桥梁设计荷载标准规定的城-A级车道荷载
2021/5/9
hi
i
2021/5/9
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
' i
§2.1 结构自重
土的有效重度
' i
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
2021/5/9
中南大学《工程结构可靠度设计原理》课件第一章-荷载与作用
2.按随空间位置的变异分类 固定作用—在结构空间位置上固定分布 可动作用—在结构空间位置上的一定范
围内任意分布 3.按结构的反应分类 静态荷载/作用（static load/action）结构产生的
加速度可忽略 动态荷载/作用（ Dynamic load/action）结构产
教材：
[2] Nowak, A. S., and K. R. Collins (2000). Reliability of Structures. McGraw-Hill, New York, NY. 张川导读，重庆大学出版社，2005年3月
参考书：
生的加速度不可忽略
作用
引起结构内力和变形的一切原因。
直接作用：直接以力的不同集结形式作用于结构， 也称为荷载；
间接作用：不是直接以力出现，但是对结构产生 结构效应。
爆炸作用
地震作 用基础 不均 匀沉 降风荷载温度作 用
[1] 李国强等.工程结构荷载与可靠度设计原理. 中国建筑工业出版社. 2005.12 (第三版)
1.按随时间的变异分类： 永久荷载/作用 （permanent load/action） 设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均
值相比可以忽略不计 可变荷载/作用(variable load/action) 设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值
相比不可忽略 偶然荷载/作用（accidental load/action） 设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且
第一篇 工程结构荷载
第一章 荷载类型
1.1 荷载与作用
各种材料的自重
人群和车辆
设备和家具
风压力、水压力和土压 力
爆炸、冲击、制动、离 心作用等产生的作用在 结构上的其他物体的惯 性力
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》复习资料一、判断题1.严格地讲，狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与间接作用等价。
（N）2.狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与作用等价。
（Y）3.广义的荷载包括直接作用和间接作用。
（Y）4.按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降、风压力、地震等均是间接作用。
（N）5.由于地震、温度变化、基础不均匀沉降、焊接等引起的结构内力变形等效应的因素称为间接作用。
（Y）6.土压力、风压力、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不是荷载。
（N）7.由于雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一，所以基本雪压是针对屋面上积雪荷载定义的。
（N）8.雪重度是一个常量，不随时间和空间的变化而变化。
（N）9.雪重度并非一个常量，它随时间和空间的变化而变化。
（N）10.虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系，但是两者不一定同时出现。
（Y）12.烈度是指某一地区遭受一次地震影响的强弱程度，与震级和震源深度有关，一次地震有多个烈度。
（Y）14.当楼面活荷载的影响面积超过一定数值需要对均布活荷载的取值进行折减。
（Y）15.土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。
（Y）18.在同一大气环境中，各类地貌梯度风速不同，地貌越粗糙，梯度风速越小。
（N）22.朗肯土压力理论中假设挡土墙的墙背竖直、光滑、填土面水平无超载。
（Y）23.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间既无摩擦力也无剪力存在。
（Y）24.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间虽然无摩擦力，但仍有剪力存在。
（N）25.土的自重应力为土自身有效重力在土体中引起的应力。
（Y）26.不但风的作用会引起结构物的共振，水的作用也会引起结构物的共振。
（Y）27.平均风速越大，脉动风的幅值越大，频率越高。
（N）28.风压是指风以一定的速度向前运动受到阻塞时对阻塞物产生的压力。
（Y）29.地震作用中的体波可以分为横波和纵波，两者均可在液体和固体中传播。
工程机构荷载与可靠度设计原理
第一章荷载类型1.荷载与作用在概念上有何不同？答：荷载，将有各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力成为荷载。
只有直接作用才可称为荷载作用，将使结构产生效应（结构或构件的内力，应力，位移，应变，裂缝等）的各种因素统称为作用。
2.作用有哪些类型？答；按时间变异分类有；（1）永久作用（2）可变作用（3）偶然作用按随空间位置的变异性分类；（1）固定作用（2）可动作用按结构反应分类；（1）静态作用（2）动态作用第二章重力1.影响基本雪压的主要因素有哪些？答；（1）海拔高度，一般山上积雪比附近平原地区的积雪要大，并且随山区地形海拔高度的增加而增大。
（2）决定雪压值大小的是雪深和雪重度。
2说明影响屋面雪压的因素和原因。
答；（1）风的影响，在下雪过程中，风会把部分本将落在屋面的雪吹走。
当风速较大或屋面处于的别暴风的地位时，部分已落在屋面的积雪被吹走，导致平屋面或小坡度的屋面上的雪压比临近的地面雪压要小。
（2）屋面坡度的影响，一般随坡度的增加而减小，主要原因是风的作用和雪滑移所致。
（3）屋面温度的影响，冬季采暖房的屋面积雪比非采暖房屋面积积雪小，因为屋面散发的热量使部分积雪融化。
3说明车辆荷载和车道荷载的区别、答；车辆荷载考虑车的尺寸和排列方式以集中荷载的形式作用于车轴的位置；车道荷载不用考虑车的尺寸及排列方式，将车辆荷载等效为均布荷载和一个可作用于任意位置的集中荷载形式。
第四章 风荷载1.风是怎样形成的？答；风是由于空气流动而形成，即空气从气压大地方向气压小的地方流动而形成。
2试述风速和风压之间的关系。
答；风速和风压之间的关系可由流体力学中的伯努利方程得到，自由气流的风速产生的单位面积上的风压力为：22122w v v g γρ== 式中w ——单位面积上的风压力（kN/m 2） ρ——空气密度（t/m 3）γ——空气单位体积重力（kN/m 3）g —— 重力加速度（m/s 2）v —— 风速（m/s ）3基本风压是如何定义的？答；基本风压是根据规定的高度，规定的地貌，规定的时距和规定的样本时间所确定的最大风速概率分布，按规定的重现期确定的基本风速，然后依据风速和风压关系所定义。
工程结构荷载与可靠度设计原理课程报告
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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在工程设计中，结构的可靠性是一个非常重要的考虑因素。
结构的可靠性设计能够保证结构在设计寿命内能够安全可靠地承受荷载。
而荷载是指作用在结构上的外力，包括静荷载和动荷载。
本文将介绍工程结构荷载的分类以及结构可靠度设计的原理。
我们来看一下工程结构荷载的分类。
根据荷载的性质和作用方式，可以将工程结构荷载分为以下几类：1. 常规荷载：常规荷载是指在结构设计中必须考虑的荷载，包括自重、活载和风荷载等。
自重是指结构本身的重量，活载是指移动在结构上的荷载，如人员、设备、货物等，而风荷载是指风对结构产生的作用力。
2. 临时荷载：临时荷载是指在特定情况下结构承受的临时荷载，包括施工荷载和地震荷载等。
施工荷载是指在结构施工过程中作用在结构上的荷载，地震荷载是指地震时地震波对结构产生的作用力。
3. 异常荷载：异常荷载是指结构设计中可能遇到的非常规荷载，如爆炸荷载、冲击荷载等。
这些荷载需要特殊考虑和设计，以保证结构的安全可靠性。
接下来，我们来介绍结构可靠度设计的原理。
结构可靠度是指结构在设计寿命内能够安全可靠地承受荷载的能力。
结构可靠度设计的原理包括以下几个方面：1. 设计荷载的确定：设计荷载是指在结构设计中考虑的荷载。
确定设计荷载需要考虑结构所处的环境条件、使用要求和设计寿命等因素，以确保结构在设计寿命内能够承受预期的荷载。
2. 荷载效应的计算：荷载效应是指荷载对结构产生的影响。
荷载效应的计算需要考虑结构的几何形状、材料特性和边界条件等因素，以确定结构在荷载作用下的变形、应力和位移等。
3. 结构的可靠性分析：结构的可靠性分析是指通过对结构的荷载效应和结构的可靠性要求进行综合分析，以确定结构的可靠度。
可靠性分析需要考虑荷载的不确定性和结构的不确定性，以保证结构的可靠性。
4. 结构的可靠性设计：结构的可靠性设计是指根据结构的可靠性分析结果，对结构进行合理的设计和优化。
可靠性设计需要考虑结构的材料、截面形状和连接方式等因素，以保证结构在设计寿命内能够安全可靠地承受荷载。
工程结构荷载与可靠度设计原理 第6章 其他作用
第6章其他作用主要内容•第一节温度作用•第二节变形作用•第三节爆炸作用•第四节浮力作用•第五节制动力、牵引力、冲击力•第六节离心力•第七节预加力基本概念及温度作用原理固体的温度发生变化时，会产生热变形热变形受到约束固体内部将产生温度应力或热应力广义上：温度变化是一种作用。
● 季节变化温度变化外部 外部 外部内部 内部 ● 火灾● 室内外温差变化● 混凝土水化热（大坝、大体积基础） ● 钢结构的焊接焊接应力和焊接变形θ变形压住内应力焊缝周围温度场焊接残余变形—由焊缝及其周围不均匀热胀冷缩引起焊接残余应力—由焊缝冷却收缩受到阻碍引起混凝土梁板结构：温度降低板内呈拉应力梁内呈压应力混凝土板产生开裂板变形大于梁产生内力：超静定结构不同于静定结构的特征之一。
温度作用效应：可根据变形协调条件，按结构力学方法计算。
可由虚功原理计算。
不产生内力自由地产生位移 对静定结构：对超静定结构温度应力计算超静定结构温度作用效应的计算方法：方法Ⅰ：将多余约束释放掉，利用温度变形等于约束力变形条件。
方法Ⅱ：将温度变化当作等效力作用于结构。
6-9 •工程处理措施： 设伸缩缝留后浇带 混凝土结构 现浇混凝土楼板后浇带拆分多道焊缝焊接次序交替进行 分多道焊缝预加反变形降低焊接应力和焊接变形的措施施焊前，预加反向变形。
合理安排焊接次序，第二节 变形作用✓支座移动•常见的变形作用✓构件的强制装配✓基础不均匀沉降✓混凝土结构的徐变与收缩广义上：变形作用也是荷载。
•工程处理措施：设沉降缝地基加固增加上部结构的刚度截面配筋较多混凝土在长期外力作用下产生随时间而增长的变形。
■ 混凝土两种特殊的变形作用：钢筋应变（应力）增加 混凝土应力减小钢筋变形增加 钢筋阻碍其收缩 混凝土受拉，钢筋受压 收缩裂缝变形作用计算对于静定结构，不产生内力。
对于超静定结构，如果结构的约束处或非约束处被迫发生变形，这一变形将使结构产生内力。
■变形作用的计算将多余约束释放掉，利用被迫变形等于约束力变形条件。
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。
工程荷载与可靠度设计原理共112页文档
《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068—2001)中
• 1.1.1结构上的作用
•
结构上的作用是指施加在结构上的集中或分布荷
载，以及引起结构外加变形或约束变形的原因。
• 作用就其形式而言，可分为以下两类。
•
(1) 直接作用: 当以力的形式作用于结构上时，称
为直接作用，习惯上称为荷载。
•
(2) 间接作用: 当以变形的形式作用于结构上时，
• (2) 动态作用:使结构或结构构件产生不可忽略的加速 度的作用。
• 1.1.2作用效应S
•
由于直接作用或间接作用于结构构件上，在结构
内产生的内力(如轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和变形(
如挠度、转角、裂缝等)，被称为“作用效应”，用S
表示。
• 当作用为直接作用(荷载)时，其效应也被称为“荷 载效应”。荷载Q与荷载效应之间，一般近似按线性关 系考虑：
1） 民用建筑楼面活荷载：是指建筑物中的人群、 家具、设施等产生的重力作用，这些荷载的量值 随时间发生变化，位置也是可移动的，亦称可变 荷载。
民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合 值、频遇值和准永久值系数，应按下表规定采用。
• 设计楼面梁、墙、柱及基础时，上表中的楼面活荷载标 准值在下列情况下应乘以规定的折减系数。 • A.设计楼面梁时的折减系数: a)第1(1)项当楼面梁从属面积超过25m2时，应取0.9 ;
S=CQ
• 常数 C 为荷载效应系数
1-结构荷载与可靠度设计原理资料
主讲教师：李鸿晶教授、博士 孙广俊副教授、博士
南京工业大学土木工程学院
1
目的和任务
认识工程领域中普遍存在的不确定性因素及其对工程安全 性的影响，掌握不确定性概念与基本的概率分析方法。
了解工程设计规范中的可靠度理论基础，掌握工程可靠度 概念及其基本的结构可靠度评估方法。
2019/11/5
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结构设计理论的发展
结构设计的根本问题：如何在结构的可靠性与经济性之间 选择一种最佳的平衡，力求以最经济的途径使所建造的结 构以适当的可靠度满足各种预定的功能要求。
结构设计
可靠性 经济性
实践经验
工程实测 专家系统
数学理论
统计数据 实验数据
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10
结构设计理论的发展
工程结构的设计步骤 选择合理的结构方案和型式 根据选定的结构型式设计结构或构件的截面
2019/11/5
8
结构设计理论的发展
结构设计的目的：设计满足功能要求的结构,也就是把外 界作用对结构的效应与结构本身的抵抗力来加以比较，以 达到结构设计既安全又经济的目的。
结构设计计算的两个方面 如何考虑材料固有的性能，使结构的力学分析日趋完善；
6.重力计算 7.侧压力力计算 8.风荷载计算 9.其他作用计算 10.典型结构的荷载计算示例
第二部分 重点：各种重要荷载的概念、原理和计算方法 难点：涉及的荷载形式多样，容易产生混淆
2019/11/5
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参考教材和相关规范
2019/11/5
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1 第 讲
结构设计理论与结构可靠度
7
由试验验证，构件的总安全度较为明确; 安全系数的确定依赖经验，且是一个定值; 没有考虑结构功能的多样性要求,由于采用了极限平衡的
1-结构荷载与可靠度设计原理资料
承载能力极限多系数状态表达式：
M ( n iq i) k m u ( k s f M s ,k c f c ,a , )
式中：q ik 为标准荷载或效应，n i 为相应的超载系数，f s , fc 为钢筋及混 凝土的强度，k s , k c为相应的均质系数，m为工作条件系数，a为截面
物质），结构材料的性能不应在预定使用期限内产生明显 的劣化或腐蚀，以致影响结构的正常使用，甚至导致结构 的承载力和刚度明显降低，从而影响结构适用性和安全性。 除环境作用因素外，结构长期承受疲劳荷载也会导致材料 强度降低，也会影响结构的适用性和安全性。 结构的耐久性是以满足正常使用要求的时间，即使用寿命 来衡量的。
2019/12/2
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结构设计理论的发展
破损阶段设计法
构件在外界作用下，某截面的内力达到某极限内力时，构件即失效（破坏）。
受弯构件 MMu k
式中： M 为截面中内力，Mu为截面所能承受的极限弯矩，k 为
安全系数
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结构设计理论的发展
特点 考虑了材料塑性和强度的充分发挥，极限荷载可以直接
几何特性。
2019/12/2
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结构设计理论的发展
材料强度，根据统计后按照一定的保证率，取其下限分位 值；
荷载值也尽可能根据各种荷载的统计资料，按照一定的保 证率，取其下限分位值；
材料强度系数、荷载系数仍按经验确定，对不同的荷载变 异大小，取用不同的系数。
特点 安全系数的选取已经从纯经验性到了部分采用概率统计值； 设计方法的本质依然是一种半经验半概率的方法。
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§2.3 雪荷载
单跨双坡屋面雪载分布
2021/4/10
§2.3 雪荷载 ➢ 屋面散热的影响 屋面散发的热量使部分积雪融化，同时也使 雪滑移更易发生，故采暖房屋的积雪一般比非采 暖房屋小。
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§2.4 车辆荷载
定义 • 对于公路桥，车辆荷载是指汽车、挂车、履带车
等； • 对于铁路桥，车辆荷载是指列车。
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§2.1 结构自重 均质土中竖向自重应力分布
2021/4/10
§2.ห้องสมุดไป่ตู้ 结构自重 成层土中竖向自重应力沿深度的分布
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§2.1 结构自重
成层土深度z处的竖直有效自重应力
n
cz 1h1 2h2 nhn ihi i 1
式中 n 从天然地面起到深度z处的土层数
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
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。
➢ 风对屋面积雪的影响—漂积作用 在下雪过程中，风会把部分本将飘落在屋面上的 雪吹积到附近的地面上或其他较低的物体上，这 种影响称为风的漂积作用。
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§2.3 雪荷载
漂积作用的影响： • 使敞风较好的平屋面或小坡度屋面上的雪压小于
邻近地面上的雪压； • 在高低跨屋面的情况下，在低屋面形成局部较大
hi
i
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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
' i
§2.1 结构自重
土的有效重度
' i
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
§2.5 楼面活荷载
§2.3 雪荷载
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§2.6 人群荷载
§2.1 结构自重
Gb V
式中 Gb
构件的自重（kN） 构件材料的重度（kN/m3）
V
构件的体积，一般按设计
尺寸确定（m3）
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§2.1 结构自重 按面积分布自重F
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§2.1 结构自重 按长度分布自重f
§2.3 雪荷载
➢雪重度随雪深的变化：
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§2.3 雪荷载
➢雪密度随时间的变化：
• 基本雪压最好是直 接量测，即直接记 录地面雪压值。
• 最大雪深与最大雪 重度两者并不一定 同时出现。
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§2.3 雪荷载
二、屋面的雪压 影响屋面雪压的因素： ①风；②屋面形式；③屋面散热。
的漂积荷载；
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高低屋面上漂积雪的分布
§2.3 雪荷载
• 对多跨屋面及曲线型屋面，屋谷附近区域的积雪 比屋脊区大。
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多跨屋面上的积雪分布
§2.3 雪荷载 ➢ 屋面坡度对积雪的影响 当屋面坡度大到某一角度时，积雪就会在屋面上 产生滑移或滑落，坡度越大滑落的雪越多，使屋 面雪载越小。 屋面坡度对屋面积雪分布系数的影响
§2.5 楼面活荷载
➢ 定义 楼面活荷载指房屋中生活或工作的人群、家具、 用品、设施等产生的重力荷载。
➢ 工程处理 考虑到楼面活荷载在楼面位置上的任意性，工程 设计应用时，一般将其处理为楼面均布荷载。
车辆荷载标准 • 车列荷载 • 车道荷载
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§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
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§1.2 作用的分类
2. 按随空间位置的变异性分类 （1）固定作用：在结构空间位置上具有固定的分布。
例如，结构自重、结构上的固定设备荷载等。 （2）可动作用：在结构空间位置上的一定范围内可
以任意分布。例如，房屋中的人员、家具荷载、 桥梁上的车辆荷载等。
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§1.2 作用的分类
大汽车荷载的概率大小，对荷载效应进行折减。 车道数越多，折减率越大。
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§2.4 车辆荷载 车辆荷载布置图
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单位（m）
§2.4 车辆荷载 ➢ 列车荷载 • 列车荷载应采用中华人民共和国铁路标准活载， 及“中-活载”。
我国城市桥梁设计荷载标准规定的城-A级车道荷载
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工程结构荷载与可靠度设计原理
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第1章 荷载类型
§1.1 荷载与作用 §1.2 作用的分类
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§1.1 荷载与作用
• 荷载—由各种环境因素产生的直接作用在结构上的 各种力，例如重力、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；
3. 按结构的反应分类 （1）静态作用：对结构或结构构件不产生加速度或
其加速度可以忽略不计。例如，结构自重、土压 力、温度变化等。 （2）动态作用：对结构或结构构件产生不可忽略的 加速度。例如，地震、风、冲击和爆炸等。
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第2章 重力
§2.1 结构自重
§2.4 车辆荷载
§2.2 土的自重应力
' i
i
w
w 水的重度，一般取10kN/m3
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§2.3 雪荷载
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§2.3 雪荷载
一、基本雪压
➢ 定义：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。
S d
式中： S
d
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雪压(N/m2) 雪重度(N/m3) 雪深(m)
• 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。
2021/4/10
§1.1 荷载与作用
直接作用
作用
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间接作用
狭义荷载
广义荷载
§1.2 作用的分类