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
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，结构荷载是一个非常重要的概念。
结构荷载是指在结构体系中作用于结构体系的外力或内力，包括静力荷载、动力荷载、温度荷载、地震荷载等。
结构荷载的大小和方向对结构体系的安全性和稳定性有着至关重要的影响。
因此，在工程设计中，必须对结构荷载进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
在结构设计中，结构可靠度是另一个非常重要的概念。
结构可靠度是指结构体系在设计寿命内，能够满足设计要求的概率。
结构可靠度的大小取决于结构体系的设计、材料、施工和使用等因素。
因此，在工程设计中，必须对结构可靠度进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
在工程设计中，结构荷载和结构可靠度是密切相关的。
结构荷载的大小和方向对结构可靠度有着至关重要的影响。
因此，在工程设计中，必须对结构荷载进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
同时，结构可靠度的大小也对结构荷载的设计和计算有着重要的影响。
因此，在工程设计中，必须对结构可靠度进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
在工程设计中，结构荷载和结构可靠度是两个非常重要的概念。
结构荷载的大小和方向对结构可靠度有着至关重要的影响。
因此，在
工程设计中，必须对结构荷载和结构可靠度进行合理的设计和计算，以确保结构体系的安全性和稳定性。
工程结构荷载与可靠度设计原理结构抗力统计分析
说明地震荷载计算的基本原理和 方法。
地震荷载实例
通过实例分析，展示地震荷载计 算方法的应用。
集中荷载对结构的影响及其计算方法
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集中荷载效应
讲解集计算集中荷载效应的基本原理和方法。
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集中荷载实例
通过实例分析，展示集中荷载计算方法的应用。
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风荷载实例
通过实例分析，展示风荷载计算方法的应用。
雪荷载的计算方法与实例分析
雪荷载标准
介绍雪荷载计算的标准和规范。
雪荷载计算方法
说明雪荷载计算的基本原理和 方法。
雪荷载实例
通过实例分析，展示雪荷载计 算方法的应用。
地震荷载的计算方法与实例分析
地震荷载标准
地震荷载计算方法
介绍地震荷载计算的标准和规范。
可靠度概念与计算原理
1 可靠度定义
解释可靠度的概念以及与工程结构设计的关系。
2 可靠度指标
介绍可靠度计算中常用的指标和评价方法。
3 可靠度分析
解释可靠度分析的步骤和原理，以及应用于工程结构的意义。
风荷载的计算方法与实例分析
1
风荷载标准
介绍风荷载计算的标准和规范。
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风荷载计算方法
说明风荷载计算的基本原理和方法。
工程结构荷载与可靠度设 计原理结构抗力统计分析
本演示文稿将介绍工程结构荷载与可靠度设计原理结构抗力统计分析的主要 概念、方法和实例。旨在有效传递知识，提升理解和学习体验。
工程结构荷载的定义与种类
定义
介绍工程结构荷载的概念和基本定义。
可变荷载
说明可变荷载的不同类型及其对结构的影响。
永久荷载
解释永久荷载的含义和对工程结构的影响。
特殊荷载
《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。
工程荷载与可靠度设计原理
5） 屋面积灰荷载 （a）设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近
建筑时，对于具有一定除尘设施和保证清灰制度 的机械、冶金、水泥等的厂房屋面，其水平投影 面上的屋面积灰荷载应分别按表采用。
（b） 对于屋面上易形成灰堆处，当设计屋面 板、檩条时，积灰荷载标准值可乘以下列规定的 增大系数:
• 在高低跨处两倍于屋面高差但不大于6.0m的分布 宽度内取2.0;
•(5)吊车荷载 • 1)吊车工作制等级与工作级别
按吊车在使用期内要求的总工作循环次数分成
10个利用等级，又按吊车荷载达到其额定值的频 繁程度分成4个载荷状态(轻、中、重、特重) 8个 级别作为吊车设计的依据。
• 《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)在吊 车荷载的规定中也相应采用按工作级别划分，现 在采用的工作级别与以往采用的工作制等级存在 对应关系，如表2-5所示。
Mmax一简支单向板的绝对最大弯矩，按设备的最不利布 置确定。计算Mmax时，设备荷载应乘以动力系数，并扣去 设备在该板跨内所占面积上，由操作荷载引起的弯矩。
双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则，按 四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定。
（e）次梁的等效均布活荷载的计算，应按下列公式对 弯矩和剪力分别计算，取其中较大者
二. 本门课程的学习要求 • 本课程内容多、课时少，建议课前预习并完成简
答题，做为平时成绩的内容之一。
• 本课程为必修课、考试课，一个学分。
•考核标准为：平时作业完成情况（包括考勤纪律 遵守情况/课堂听课和回答表现）占总评成绩的 30%，期末考试占70%。
•作业迟交不记分。
第1章 绪 论
• 1.1结构上的作用及作用效应
• 2.2 各种荷载的计算
• 2.2.1 重力荷载
中南大学结构力学(课堂PPT)
思考：恒载和活载对结构的影响有何不同？
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§1-2 荷载的分类
结构力学
2 、按作用位置是否固定分类
固定荷载： 在结构上的作用位置是固定的（如：恒载、 风载、雪载）。
移动荷载： 在结构上的作用位置是移动的（如：汽车荷 载，吊车荷载）。
中国民航飞机钢结构
88层高 420m （曾名列
亚洲第一、 世界第三）
斜拉桥
上海金贸长大厦江世(宇钢三界结宙第构峡一跨飞拱径工5船5程0m)
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Hale Waihona Puke 退出返回水利工程的拱坝
高速列车
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§1-1 结构力学的研究对象及任务
结构力学
2. 结构力学的研究对象 结构力学: 结构+力学
几门力学课程研究对象比较: 理论力学: 研究质点，质点系，刚体; 材料力学: 研究单个杆件;
内，且外力也作平用面在内该
空间结(s构 pacsetructu):r杆 e 件系统的轴系一不平在同
面内，外力也作用平在面任
4. 按内力是否静定分类
静定结:构 内、反力可由静条 力件 平求 衡出 (staticaldleyterminate syst)em 超静定结:还 构需要变形条件 (staticalilndyeterminate syst)em
选取计算简图时应考虑的因素： （1）结构的重要性； （2）设计阶段； （3）计算问题的性质；（4）计算工具。
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§1-3 结构的计算简图
结构力学
2、简化方法 对实际结构体系主要进行如下的简化：
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(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视不计可变荷载/作用(VariabIe 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行忽视偶然荷载/作用(accidental load/action)设计基准期内消失或不肯定消失，而一旦消失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肯定范围内任意分布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视动态荷载/作用(Dynamic load/action)对结构或结构部件产生的加速度不行忽视效应：各种作用使结构构件所产生的内力、应力、位移、应变、裂缝等其次章重点：自重的计算结拓自重：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制，就可以依据材料的重度，算出构件的自重。
结构脚全小H荷载警域内’的结构自重转化为平均楼面恒载Z=I4.95- 7.43kN∕m2 钢筋砂结构一般砖18kN∕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地下水位以下土的重度采用土也有逐重度上的饱和重度-水的重度雪重度S =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。
第三章重点：土压力的计算土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用，对墙背所产生的压力静止土压力：假如挡土墙在土压力作用下，不产生任何方向的位移和转动，则墙后土体处于弹性平衡状态，此时，挡土墙所受的土压力为静止土压力，用EO表示。
《工程荷载与可靠度设计原理》课后思考题及复详解
《工程荷载与可靠度设计原理》---课后思量题解答1 荷载与作用1.1 什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？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导致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.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.1.3 什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？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.2 重 力2.1 成层土的自重应力如何确定？地面以下深度z处的土体因自身分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.2.2 土压力有哪几种类别？土压力的大小与分布与哪些因素有关？根据挡土墙的挪移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与分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关.2.3 试述静止土压力、主动土压力和被动土压力产生的条件？比较三者数值的大小？当挡土墙在土压力作用下,不产生任何位移或者转动,墙后土体处于弹性平衡状态,此时墙背所受的土压表示.力称为静止土压力,可用E当挡土墙在土压力的作用下,向离开土体方向挪移或者转动时,作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐减少,直至墙后土体浮现滑动面.滑动面以上的土体将沿这一滑动面向下向前滑动,在滑动楔体开始滑动的瞬间,墙背上的土压力减少到最小值,土体内应力处于主动极限平衡状态,此时作用在墙背上的土压力表示.称为主动土压力,可用Ea当挡土墙在外力作用下向土体方向挪移或者转动时,墙体挤压墙后土体,作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐增大,墙后土体也会浮现滑动面,滑动面以上土体将沿滑动方向向上向后推出,在滑动楔体开始隆起的瞬间,墙背上的土压力增加到最大值,土体内应力处于被动极限平衡状态.此时作用在墙背上的土表示.压力称为被动土压力,可用Ep在相同的墙高和填土条件下,主动土压力小于静止土压力,而静止土压力又小于被动土压力,即：2.4 当楼面面积较大时,楼面均布活荷载为什么要折减？民用建造的楼面均布活荷载标准值是建造物正常使用期间可能浮现的最大值,当楼面面积较大时,作用在楼面上的活荷载不可能同时弥漫全部楼面,在计算楼面梁等水平构件楼面活荷载效应时,若荷载承载面积超过一定的数值,应对楼面均布活荷载予以折减.同样,楼面荷载最大值满布各层楼面的机会更小,在结构设计时,对于墙、柱等竖向传力构件和基础应按结构层数予以折减.2.5车道荷载为什么要沿横向和纵向折减？桥梁设计时各个车道上的汽车荷载都是按最不利位置布置的,多车道桥梁上的汽车荷载同时处于最不利位置可能性随着桥梁车道数的增加而减小.在计算桥梁构件截面产生的最大效应〔内力、位移〕时,应考虑多车道折减.当桥涵设计车道数等于或者大于2时,由汽车荷载产生的效应应进行折减.大跨径桥梁随着桥梁跨度的增加桥梁上实际通行的车辆达到较高密度和满载的概率减小,应考虑计算跨径进行折减.2.6 什么叫基本雪压？它是如何确定的？雪压是指单位水平面积上的雪重,雪压值的大小与积雪深度和积雪密度有关.基本雪压是在空旷平整的地面上,积雪分布均匀的情况下,经统计得到的50年一遇的最大雪压.屋面的雪荷载由于受到屋面形式、积雪漂移等因素的影响,往往与地面雪荷载不同,需要考虑一换算系数将地面基本雪压换算为屋面雪荷载.2.7 试述风对屋面积雪的漂移作用与其对屋面雪荷载取值的影响？风对雪的漂积作用是指下雪过程中,风会把部份将要飘落或者已经漂积在屋面上的雪吹移到附近地面或者邻近较低的屋面上,对于平屋面和小坡度屋面,风对雪的漂移作用会使屋面上的雪压普通比邻近地面上的雪压要小；对于双坡屋面、高低跨屋面,迎风面吹来的雪往往在背风一侧屋面上漂积,引起屋面不平衡雪荷载.风对积雪的漂移影响可通过屋面积雪分布系数加以考虑.3 侧压力3.1 静水压强具有哪些特征？如何确定静水压强？静水压力是指静止液体对其接触面产生的压力,具有两个特性：一是静水压强垂直于作用面,并指向作用面内部；二是静止液体中任一点处各方向的静水压强均相等,与作用的方位无关.确定静水压强时常以大气压强为基准点,静水压强与水深呈线性关系,随水深按比例增加；水压力作用在结构物表面法线方向,水压力分布与受压面形状有关.如果受压面为垂直平面,已知底部深度h,则可按=求得底部压强,再作顶部和底部压强连线便可得到挡水结构侧向压强分布规律.hpγ3.2 实际工程中为什么常将桥墩、闸墩设计成流线型？在实际工程中,为减小绕流阻力,常将桥墩、闸墩设计成流线型,以缩小边界层分离区,达到降低阻力的目的.3.3 试述波浪传播特征与推进过程？波浪是液体自由表面在外力作用下产生的周期性起伏波动,其中风成波影响最大.在海洋深水区,波浪运动不受海底摩阻力影响,称为深水推进波；波浪推进到浅水地带,海底对波浪运动产生摩阻力,波长和波速缩减,波高和波陡增加,称浅水推进波；当浅水波向海岸推进,达到临界水深,波峰发生破碎,破碎后的波重新组成新的水流向前推移,而底层浮现回流,这种波浪称为击岸波；击岸波冲击岸滩,对海边水工建造施加冲击作用,即为波浪荷载.3.4 如何对直立式防波堤进行立波波压力、远破波波压力和近破波波压力的计算？波浪作用力不仅与波浪本身特征有关,还与结构物形式和海底坡度有关.对于作用于直墙式构筑物上的波浪分为立波、远堤破碎波和近堤破碎波三种波态.在工程设计时,应根据基床类型、水底坡度、浪高与水深判别波态,分别采用不同公式计算波浪作用力.我国《港工规范》分别给出了立波波压力、远破波波压力和近破波波压力计算方法,先求得直墙各转折点压强,将其用直线连接,得到直墙压强分布,即可求出波浪压力,计算时尚应考虑墙底波浪浮托力.3.5 冰压力有哪些类型？冰压力按其作用性质不同,可分为静冰压力和动冰压力.静冰压力包括冰堆整体推移的静压力,风和水流作用于大面积冰层引起的静压力以与冰覆盖层受温度影响膨胀时产生的静压力；此外冰层因水位上升还会产生竖向作用力.动冰压力主要指河流流冰产生的冲击作用.3.6 冰堆整体推移静压力计算公式是如何导出的？由于水流和风的作用,推动大面积浮冰挪移对结构物产生静压力,可根据水流方向和风向,考虑冰层面积来计算：]sin sin )[(4321βαP P P P P +++Ω= <3.31> 式中：P ——作用于结构物的正压力〔N 〕；Ω——浮冰冰层面积<m 2>,普通采用历史上最大值；P 1——水流对冰层下表面的摩阻力〔Pa 〕,可取为0.52s v ,sv 为冰层下的流速<m/s>; P 2——水流对浮冰边缘的作用力<Pa>,可取为250sv l h ,h 为冰厚<m>,l 为冰层沿水流方向的平均长度<m>,在河中不得大于两倍河宽；P 3——由于水面坡降对冰层产生的作用力<Pa>,等于920hi ,i 为水面坡降；P 4——风对冰层上表面的摩阻力<Pa>,P 4=<0.001~0.002>V F ,V F 为风速,采用历史上有冰时期和水流方向基本一致的最大风速<m/s>；α——结构物迎冰面与冰流方向间的水平夹角；β——结构物迎冰面与风向间的水平夹角.3.7 冰盖层受到温度影响产生的静压力与哪些因素有关？冰盖层温度上升时产生膨胀,若冰的自由膨胀变形受到坝体、桥墩等结构物的约束,则在冰盖层引起膨胀作用力.冰场膨胀压力随结构物与冰覆盖层支承体之间的距离大小而变化,当冰场膨胀受到桥墩等结构物的约束时,则在桥墩周围浮现最大冰压力,并随着离桥墩的距离加大而逐渐减弱.冰的膨胀压力与冰面温度、升温速率和冰盖厚度有关,冰压力沿冰厚方向基本上呈上大下小的倒三角形分布,可认为冰压力的合力作用点在冰面以下1/3冰厚处.3.10 试述浮托力产生的原因与考虑的方法？水浮力为作用于建造物基底面的由下向上的水压力,当基础或者结构物的底面置于地下水位以下,在其底面产生浮托力,浮托力等于建造物排开同体积的水重力.地表水或者地下水通过土体孔隙的自由水沟通并传递水压力.浮托力的大小取决于土的物理特性,当地下水能够通过土的孔隙溶入到结构基底,且固体颗粒与结构基底之间接触面很小时,可以认为土中结构物处于彻底浮力状态.浮托力作用可根据地基的透水程度,按照结构物丧失的分量等于它所排除的水重这一原则考虑：〔1〕对于透水性土,应计算水浮力；对于非透水性土,可不考虑水浮力.若结构物位于透水性饱和的地基上,可认为结构物处于彻底浮力状态,按100%计算浮托力.〔2〕若结构物位于透水性较差地基上,如置于节理裂隙不发育的岩石地基上,地下水渗入通道不畅,可按50%计算浮托力.〔3〕若结构物位于粘性土地基上,土的透水性质难以预测,对于难以确定是否具有透水性质的土,计算基底应力时,不计浮力,计算稳定时,计入浮力.对于计算水浮力的水位,计算基底应力用低水位,计算稳定用设计水位.〔4〕地下水也对地下水位以下岩石、土体产生浮托力,基础底面以下土的天然重度或者是基础底面以上土的加权平均重度应取有效重度.〔5〕地下水位在基底标高上下范围内涨落时,浮托力的变化有可能引起基础产生不均匀沉降,应考虑地下水位季节性涨落的影响.4 风 荷 载4.1. 基本风压是如何定义的？影响风压的主要因素有哪些？基本风压是在规定的标准条件下得到的,基本风压值是在空旷平整的地面上,离地面10m 高,重现期为50年的10min 平均最大风速.影响风压的主要因素有：〔1〕风速随高度而变化,离地表越近,磨擦力越大,于是风速越小.〔2〕与地貌粗糙程度有关,地面粗糙程度高,风能消耗多、风速则低.〔3〕与风速时距风有关,常取某一规定时间内的平均风速作为计算标准.〔4〕与最大风速重现期有关,风有着它的自然周期,普通取年最大风速记录值为统计样本,对于普通结构,重现期为50年；对于高层建造、高耸结构与对风荷载比较敏感的结构,重现期应适当提高.当实测风速高度、时距、重现期不符合标准条件时可进行基本风压换算.4.2. 试述风速和风压之间的关系？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：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 〕在标准大气压情况下,γ= 0.012022kN/m 3,g =9.80m/s 2,可得：在不同的地理位置,大气条件是不同的,γ和g 值也不相同.通常取为：4.5. 什么叫梯度风？什么叫梯度风高度？在离地表300~500m 大气边界层以上的高度,风的流动不受地面粗糙层的影响,风沿着等压线以层流方式自由流动,称为梯度风.梯度风流动的起点高度称为梯度风高度.4.6. 影响大气边界层以下气流流动的因素有哪些？地球表面通过地面的磨擦对空气水平运动产生阻力,从而使挨近地面的气流速度减慢,该阻力对气流的作用随高度增加而减弱,惟独在离地表300~500m 以上的高度,风才不受地表粗糙层的影响能够以梯度风速度流动.不同地表粗糙度有不同的梯度风高度,地面粗糙度小,风速变化快,其梯度风高度比地面粗糙度大的地区为低；反之,地面粗糙度越大,梯度风高度将越高.4.7. 《荷载规范》是如何划分和度量地面粗糙度的？《荷载规范》将地面粗糙度分为A 、B 、C 、D 四类,分类情况与相应的地面粗糙度指数α和梯度风高度H T 如下：A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸与沙漠地区,取A α=0.12,H TA =300m ；B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以与房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区,取Bα=0.16,H TB =H T0=350m ； C 类指有密集建造群的城市市区,取C α=0.22,H TC =400m ； D 类指有密集建造群且房屋较高的城市市区,取D α=0.30,H T0=450m. 4.8 什么是风载体型系数？它是如何确定的？建造物处于风流场中,风力在建造物表面上的分布是不均匀的,风作用在建造物表面的不同部位将引起不同的风压值,此值与来流风压之比称为风载体型系数.风载体型系数表示建造物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律,主要与建造物的体型和尺寸有关.目前要彻底从理论上确定受风力作用的任意形状物体的压力分布尚做不到,普通均通过风洞试验确定风载体型系数.4.9. 高层建造为什么要考虑群体间风压相互干扰？如何考虑？高层建造群房屋相互间距较近时,由于尾流作用,引起风压相互干扰,对建造物产生动力增大效应,使得房屋局部风压显著增大,设计时可将单体建造物的体型系数s u 乘以相互干扰增大系数加以考虑. 4.10. 计算顺风向风效应时,为什么要区分平均风和脉动风？结构顺向的风作用可分解为平均风和脉动风,平均风的作用可通过基本风压反映,基本风压是根据10min 平均风速确定的,虽然它已从统计的角度体现了平均重现期为50年的最大风压值,但它没有反映风速中的脉动成份.脉动风是一种随机动力荷载,风压脉动在高频段的峰值周期约为1~2min,普通低层和多层结构的自振周期都小于它,因此脉动影响很小,不考虑风振影响也不致于影响到结构的抗风安全性.而对于高耸构筑物和高层建造等柔性结构,风压脉动引起的动力反应较为明显,结构的风振影响必须加以考虑.4.11. 工程设计中如何考虑脉动风对结构的影响？对于高耸构筑物和高层建造等柔性结构,风压脉动引起的动力反应较为显著,必须考虑结构风振影响.《荷载规范》要求,对于结构基本自振周期T 1大于0.25s 的工程结构,如房屋、屋盖与各种高耸结构；以与对于高度大于30m 且高宽比大于1.5的高柔房屋,应考虑风压脉动对结构产生的顺风向风振.结构风振影响可通过风振系数计算：z z z1v ξϕβμ=+,式中脉动增大系数ξ可由随机振动理论导出,此时脉动风输入达文波特〔Davenport 〕建议的风谱密度经验公式,也可查表确定.结构振型系数zϕ可根据结构动力学方法计算,也可采用近似公式或者查表确定.脉动影响系数v 主要反应风压脉动相关性对结构的影响,可通过随机振动理论分析得到,为方便设计人员进行工程设计,已制成表格,供直接查用.4.12. 结构横向风振产生的原因是什么？建造物或者构筑物受到风力作用时,横风向也能发生风振.横风向风振是由不稳定的空气动力作用造成的,它与结构截面形状和雷诺数有关.对于圆形截面,当雷诺数在某一范围内时,流体从圆柱体后分离的旋涡将交替脱落,形成卡门涡列,若旋涡脱落频率接近结构横向自振频率时会引起结构涡激共振.4.13. 什么叫锁定现象？在结构产生横向共振反应时,若风速增大,旋涡脱落频率仍维持不变,与结构自振频率保持一致,这一现象称为锁定.在锁定区内,旋涡脱落频率是不变的.惟独当风速大于结构共振风速约1.3倍时,旋涡脱落才重新按新的频率激振.4.14. 什么情况下要考虑结构横风向风振效应？如何进行横风向风振验算？应根据雷诺数Re 的不同情况进行横风向风振验算.当雷诺数增加到Re ≥3.5×106,风速进入跨临界范围时,浮现规则的周期性旋涡脱落,一旦旋涡脱落频率与结构横向自振频率接近,结构将发生强烈涡激共振,有可能导致结构损坏,危与结构的安全性,必须进行横向风振验算.跨临界强风共振引起在z 高处振型j 的等效风荷载可由下列公式确定：式中 j λ——计算系数；zj ϕ——在z 高处结构的j 振型系数；jξ——第j 振型的阻尼比. 横风向风振主要考虑的是共振影响,于是可与结构不同振型发生共振效应.对跨临界的强风共振,设计时必须按不同振型对结构予以验算.普通认为低振型的影响占主导作用.只需考虑前4个振型即可满足要求.4.15. 公路《桥规》中是如何考虑桥梁横向风力作用的？公路《桥规》按静力方法计算横向风力作用,即考虑基本风速、设计风速重现期换算系数、风载阻力系数、风速高度变化修正系数、地形和地理条件系数以与阵风风速系数后,按横向风压乘以迎风面积获得横向风力.4.16 什么是桥梁静力风荷载的三分力系数？桥梁的静力风荷载普通采用三分力来描述,即气流流经桥梁时,由于截面表面的风压分布存在差别,上下表面压强差的面积分就是桥梁所受的升力荷载,而迎风先后表面压强差的面积分则是桥梁所受的风阻力荷载,即通常所说的横风向力；此外,当升力与阻力的合力作用点与桥梁截面的形心不一致时,还会产生对形心的扭矩.三分力系数即是上述静气动力系数,反映桥梁截面在均匀流中承受的静风荷载大小.该系数通常是在风轴坐标系下,由节段模型风洞试验测定获得.4.17桥梁风振有哪些振动形式？对结构会产生怎样的影响?桥梁结构风致振动大致可分为两类,一类是自激发散振动,例如颤振和驰振,振动结构可以不断从气流中获取能量,抵消阻尼对振动的衰减作用,从而使振幅不断加大,导致结构风毁,这实际上是一种空气动力失稳现象,对桥梁危害最大.另一类是限幅振动,例如涡激振动和抖振,涡激振动是由结构尾流中产生的周期性交替脱落的旋涡引起,当一个结构物处于另一个结构物的涡列之中,还会激发出不规则的强迫振动,即抖振.涡振和抖振均可在低风速下发生,虽不具破坏性,但会对杆件接头等连接部位造成疲劳破坏,设计时可通过构造措施解决.7 工程结构荷载的统计分析7.1 什么是平稳二项随机过程? 将荷载作为平稳二项随机过程来研究有什么优点?平稳二项随机过程概率模型将荷载的样本函数模型化为等时段的矩形波函数,其定义为：〔1〕根据荷载每变动一次作用在结构上的时间长短,将设计基准期T等分为r个相等的时段τ ,τ=T/r；〔2〕在每一个时段τ内,荷载浮现〔即Q<t>＞0〕的概率均为p,不浮现〔即Q<t>= 0〕的概率为q=1-p 〔p,q为常数〕；〔3〕在每一个时段τ内,荷载浮现时,其幅值是非负的随机变量,且在不同时段上的概率分布是相同的,记时段τ内的荷载概率分布〔也称为任意时点荷载的概率分布〕函数为Fi<x>=P[Q<t>≤x,t∈τ]；〔4〕不同时段τ上的荷载幅值随机变量是相互独立的,且与在时段τ上是否浮现荷载无关.设荷载在T年内的平均浮现次数为m,则m = pr.对各种荷载,平稳二项随机过程｛Q<t>≥0,t∈[0,T]｝在设计基准期T内最大值QT 的概率分布函数FT<x>均可表示为任意时点分布函数Fi<x>的m次方.因此,平稳二项随机过程的三要素为：①荷载在T内变动次数r或者变动一次的时间τ；②在每一个时段τ内荷载Q浮现的频率p；③荷载任意时点概率分布Fi<x>.将荷载统一采用平稳二项随机过程来研究的优点是：对各种荷载,其平稳二项随机过程｛Q<t>≥0,t∈[0,T]｝在设计基准期T内最大值QT 的概率分布函数FT<x>均可采用任意时点荷载分布函数Fi<x>来描述,这为推导设计基准期最大荷载的概率分布函数和计算组合的最大荷载效应〔综合荷载效应〕等带来不少方便.7.2 荷载统计时是如何处理荷载随机过程的? 几种常遇荷载各有什么统计特性?荷载随机过程的样本函数是十分复杂的,它随荷载的种类不同而异.目前对各类荷载随机过程的样本函数与其性质了解甚少.荷载统计时,对于常见的永久荷载、楼面活荷载、风荷载、雪荷载、公路与桥梁人群荷载等,普通采用平稳二项随机过程模型；而对于车辆荷载,则常用滤过泊松过程模型.几种常遇荷载的统计特性如下：〔1〕永久荷载〔如结构自重〕取值在设计基准期T内基本不变,从而随机过程就转化为与时间无关的随机变量｛G<t>= G,t∈[0,T]｝,荷载一次浮现的持续时间τ= T ,在设计基准期内的时段数r =T/τ = 1,而且在每一时段内浮现的概率p = 1.〔2〕对于可变荷载〔如楼面活荷载、风荷载、雪荷载等〕,其样本函数的共同特点是荷载一次浮现的时间τ＜T ,在设计基准期内的时段数r＞1,且在T内至少浮现一次,所以平均浮现次数m= pr≥1.不同的可变荷载,其统计参数τ、p以与任意时点荷载的概率分布函数Fi<x>都是不同的.〔3〕对于公路桥梁结构的人群荷载,由于行人高峰期在设计基准期内变化很大,短期实测值难以保证达到设计基准期内的最大值,故近似取每一年浮现一次荷载最大值.公路桥梁结构的设计基准期T为100年,则人群荷载在T内的平均浮现次数m=100.7.3 荷载有哪些代表值? 它们各有什么意义? 分别用于什么场合?荷载的代表值是在设计表达式中对荷载所赋予的规定值.永久荷载惟独标准值；可变荷载可根据设计要求采用标准值、频遇值、准永久值和组合值.〔1〕荷载标准值是结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值,是指结构在设计基准期内,正常情况下可能浮现的最大荷载值.〔2〕荷载频遇值系指在设计基准期内结构上较频繁浮现的较大荷载值,主要用于正常使用极限状态的频遇组合中.。
《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。
工程结构荷载与可靠度设计原理复习资料(doc 8页)
工程结构荷载与可靠度设计原理复习资料(doc 8页)《工程结构荷载与可靠度设计原理》复习题第一章荷载类型1.荷载：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。
2.作用：能使结构产生效应（结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等）的各种因素总称为作用。
3.荷载与作用的区别与联系.区别：荷载不一定能产生效应，但作用一定能产生效应。
联系：荷载属于作用的范畴。
第二章重力1.土是由土颗粒、水和气体组成的三项非连续介质。
2.雪压：单位面积地面上积雪的自重。
3.基本雪压：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。
第三章侧压力1.根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应含水量冻结，体积膨胀产生向四面扩张的内应力，这个力称为冻胀力。
（2）冻土：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，称为冻土。
（3）冻胀原理：水分由下部土体向冻结锋面迁移，使在冻结面上形成了冰夹层和冰透镜体，导致冻层膨胀，底层隆起。
（4）影响冻土的因素：含水量、地下水位、比表面积和温差。
第四章风荷载1.基本风压：按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压称为基本风压。
通常应符合以下五个规定：标准高度的规定（10m）、地貌的规定(空旷平坦)、公称风速的时距（10分钟）、最大风速的样本时间（1年）和基本风速重现期（30-50年）。
2.风效应可以分为顺风向结构风效应和横风向结构风效应两种。
3.速度为的风流经任意截面物体，都将产生三个力：物体单位长度上的顺风向力p D、横风向力P L以及扭力矩P M。
第五章地震作用1.地震按其产生的原因，可分为火山地震、陷落地震和构造地震。
2.（1）震源：即发震点，是指岩层断裂处。
（2）震中：震源正上方的地面地点。
（3）震源深度：震中至震源的距离。
（4）震中距：地面某处到震中的距离。
（5）震级：衡量一次地震规模大小的数量等级。
（6）地震能：一次地震所释放的能量。
工程结构荷载与可靠度设计原理(第3版)总结
工程结构荷载与可靠度设计原理（第3版）目录第1篇工程结构荷载第1章荷载类型§1.1 荷载与作用(概念与分类)§1.2 作用的分类思考题第2章重力(怎样算荷载，雪荷载，楼面活荷载)§2.1 结构自重§2.2 土的自重应力§2.3 雪荷载（定义，影响因数）§2.4 车辆荷载（分类，荷载分布形式）§2.5 楼面活荷载（折减的问题；面积越大，荷载布满可能性越小）§2.6 人群荷载思考题第3章侧压力（三种土压力，不考计算）§3.1 土的侧向压力（了解）§3.2 水压力及流水压力（了解）§3.3 波浪荷载（了解）§3.4 冻胀力（影响因素，三要素，原理，消除措施）§3.5 冰压力（了解，公式计算，种类）§3.6 撞击力（了解，用公式求撞击系数）思考题第4章风荷载（种类；平均风、脉动风计算）§4.1 风的有关知识（种类，非标准转化为标准怎么调整）§4.2 风压（风与风压的关系，横向风、顺风向怎么考虑影响因素）§4.3 结构抗风计算的几个重要概念§4.4 顺风向结构风效应（计算，由哪系数来体现）§4.5风向结构风效应（由哪系数来体现，怎样考虑影响因素）思考题第5章地震作用（不考）§5.1 地震基本知识§5.2 单质点体系地震作用§5.3 多质点体系地震作用思考题第6章其他作用（了解）§6.1 温度作用§6.2 变形作用§6.3 爆炸作用（原理，计算不考）§6.4 浮力作用（概念）§6.5 制动力、牵引力与冲击力（概念）§6.6 离心力§6.7 预加力思考题第2篇工程结构可靠度设计原理第7章荷载的统计分析（模型）§7.1 荷载的概率模型（知道属于什么概率模型，平稳二项随机过程的基本假定）§7.2 荷载的各种代表值（掌握）§7.3 荷载效应及荷载效应组合（掌握）思考题第8章结构抗力的统计分析§8.1 影响结构抗力的不定性（影响因素，这些因素怎样考虑，三个不定性）§8.2 结构构件材料性能的不定性§8.3 结构构件几何参数的不定性§8.4 结构构件计算模式的不定性§8.5 结构构件抗力的统计特征（对数正态分布及正态分布）思考题第9章结构可靠度分析§9.1 结构可靠度基本概念（重点掌握）§9.2 结构可靠度分析的实用方法（中心点法，验算点法的优缺点、计算，迭代计算的步骤）§9.3 随机变量间的相关性对结构可靠度的影响（了解，有影响，怎么考虑）§9.4 结构体系的可靠度（概念，判断，上下界怎么考虑）思考题第10章结构概率可靠度设计法§10.1 结构设计的目标（可靠指标怎么确定，有哪些影响因素）§10.2 结构概率可靠度的直接设计法（中心点法计算）§10.3 结构概率可靠度设计的实用表达式（公式看，系数怎么得到的原则、基本原理）思考题。
工程结构荷载与可靠度设计原理第1章荷载类型
本章介绍了工程结构的各种荷载类型，包括静态荷载、动态荷载、水平荷载、 竖向荷载、温度荷载、自然灾害荷载以及其他荷载类型。
荷载概述
结构荷载
工程结构所承受的所有荷载，如 自重、人工荷载和环境荷载。
建筑荷载
对建筑物结构产生作用的各种荷 载，如人员活动荷载和家具设备 荷载。
淤水荷载
建筑物承受的水下淤泥的竖向 荷载。
温度荷载
温度变化荷载
结构因温度变化而引起的体积膨 胀而产生的热量作 用。
热辐射荷载
结构表面吸收和辐射的热量产生 的荷载。
自然灾害荷载
1 地震荷载
地震引起的结构振动和地 表位移所产生的荷载。
2 风暴荷载
暴风雨引起的风荷载和风 压荷载。
自重荷载
工程结构自身的重量所产生的荷 载。
静态荷载
恒载
恒定作用在结构上的荷载， 如自重和常设荷载。
变动荷载
按一定规律或时变作用在结 构上的荷载，如雪荷载和螺 旋桨作用荷载。
颤动荷载
由于机械或气动装置的振动 引起的周期性变动荷载。
动态荷载
冲击荷载 振动荷载
存在瞬间冲击的荷载，如爆炸或地震引起的冲击。
频率较高的动态荷载，如车辆通过桥梁引起的振 动。
水平荷载
1
风荷载
风对建筑物和结构产生的水平荷载。
水流荷载
2
水流对桥梁和海洋工程结构产生的荷载。
3
震荡荷载
地震引起的结构振荡产生的水平荷载。
竖向荷载
人工荷载
对建筑物结构产生的竖向荷载， 如人员活动和家具设备荷载。
雪荷载
积雪对建筑物和结构产生的竖 向荷载。
3 洪水荷载
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课件第1章讲义
第二节 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。 1-3
第二节 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。
1-4
第二节 作用的分类
3. 按结构的反应分类
第一章
荷载类型
载 广义荷载
定义： 作用 —— 将能使结构产生效应的各种因素总称为作用； 效应 —— 结构的内力、应力、位移、应变、裂缝等 ； 直接作用 —— 可归结为作用在结构上的力的因素； 间接作用 —— 不是作用力但同样引起结构效应的因素。 1-2
(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。
1-5
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。
工程结构可靠度课件
第3章 结构可靠度的计算
2 一次二阶矩法 （1）随机变量服从正态分布 ①功能函数为线性函数
Z g X ( X 1 , X 2 ,, X n ) a0 ai X i
i 1 n
可靠指标
Z Z
a 0 ai X i
i 1 2 2 a i Xi i 1 n
i i i
迭代计算步骤 0） X i（ （ 1 ）假定验算点初值 ； ④ F x f x （2）由④计算 X 、 X ； ； g （ 3 ）由①计算 g ( X , X , , X )+ ( X ) X cos X ； （ 4 ）由③计算 ① g (1) X X i （ 5 ）由②计算 ； （ 1） （ 0） X X i i （ 6 ）如果 ，停止迭 X i X cos X X (1 i n) ② 0） 1） X i（ =X i（ 代；否则，取 转④ g X 继续迭代。 cos (1 i n) ③ g
序言——结构可靠度？
如何描述结构的安全度？ 结构应该具有多大的安全度 （How safe is safe enough）？ 如何按规定的安全度进行结 构设计？
本课程基本内容
结构设计中的随机性 结构设计方法的发展过程 可靠度理论及基本概念 可靠度计算方法 荷载和抗力统计分析 可靠度理论在规范中的应用
第2章 基本概念和原理
1 结构分析中的不确定性
（1）随机性 （2）模糊性 （3）知识的不完善性
第2章 基本概念和原理
2 结构功能要求 （1）能够承受施工和使用期间可能出现的各种 作用 （2）保持良好的使用性能 （3）具有足够的耐久性能 （4）当发生火灾时，在规定的时间内能够保持 足够的承载力 （5）当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件 时，结构仍可保持必须的整体稳定，不会出现 与起因不相称的后果
工程荷载与可靠度设计原理课后思考题及复习详解
工程荷载与可靠度设计原理课后思考题及复习详解《工程荷载与可靠度设计原理》---课后思考题解答1 荷载与作用1.1 什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？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力效应，温度变化引起结构约束变形产生的力效应，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”泛指使结构产生力、变形的所有原因。
1.2 结构上的作用如按时间变异、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。
1.3 什么是荷载的代表值？它们是如确定的？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。
2 重力2.1 成层土的自重应力如确定？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和得到。
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。
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[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：
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)
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
——直接作用（荷载）。
地震 温度变化 基础不均将能使结构产生效应 结构上作用的效果如 （内力、应力、位移、 内力、变形等称为作 应变、裂缝、挠度等） 用效应。 的因素统称为作用；而 将可归结为作用在结构 上的力的因素成为直接 作用（荷载）；而同样 引起结构效应的其他因 素称为间接作用。