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—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 ）

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，就可以根据材料的重度，

算出构件的自重。结构的自重=永久荷载 结构设计时，将结构自重转化为平均楼面恒载

4.95- 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

b G V γ=b 1n i G V γ==

∑

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：如果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E0表示。如地下室的外墙。

主动土压力：如挡土墙受到墙后填土的作用绕墙踵向外转动或平行移动，作用在墙背上的土

压力从静止土压力逐渐减少，当墙的移动或转动达到某一数量时，填土内出现滑动面，土体

处于主动极限平衡状态。此时墙背上的土压力称为主动土压力，用Ea 表示。

被动土压力：挡土墙受外力作用向着填土方向移动或转动，挤压墙后填土，填土对墙身的土

压力，从静止土压力值开始逐渐增大，当墙的移动或转动量足够大时，填土内出现滑动面。

土体内的应力处于被动极限平衡状态。此时墙背上的土压力称为被动土压力，用Ep 表示。 Ea

第四章

重点 基本风压得确定

风 空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成。气流遇到结构物的阻塞，会形成压

力气幕，即风压。 风速越大，风压越大。

基本风压：按规定的地貌、高度、时距等测量风速所确定的风压。

基本风压是以当地比较空旷平坦的地面上离地10m 高统计所得的50年一遇10min 平均最大

风速为标准。

1. 标准高度：距地面10米高度处

2. 地貌：比较空旷平坦地面

3. 公称风速的时距：10分

钟 4. 最大风速的样本时间：年平均5. 基本风速重现期：50年重现期

1600/200v w =

第五章

重点 ：计算地震力的方法及适用条件

按照产生原因分：火山地震 陷落地震 构造地震（地质构造）

按照震源深浅分：浅源地震(<60 km) 中源地震(60~300km)深源地震(>300km)

震级：衡量一次地震规模大小的数量等级

地震能：岩层破裂释放的能量 震级增大1级，地震能约增大32倍。

烈度I0：某地区遭受一次地震影响的强度

一次地震只有一个震级，但有无数烈度；同一地震，同一地区，震级越大，烈度越高。

地震波：岩层破裂时，将引起周围介质振动，并以波的形式从震源向各个方向传播并释放能

量。 体波－纵波（P 波）压缩波，横波（S 波）剪切波

面波－瑞雷波（R 波），洛夫波（L 波）

结构设计基准期内超越概率为10％的烈度水平。

抗震设防原则：小震不坏 中震可修 大震不倒

地震作用的计算方法

拟静力法，或称等效荷载法

1）底部剪力法 适用范围：高度不超过40m ，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比d s γ=雪重度

雪深

较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构。

方法：先计算出作用于结构的总水平地震作用，也就是作用于结构底部的剪力，然后将此总水平地震作用按一定的规律分配给各质点。

2）振型分解反应谱法适用范围：不符合底部剪力法适用条件的其他高层建筑。

方法：1）分别按反应谱曲线计算第j个振型第i楼层处的等效地震荷载；

2）按静力方法分别计算各个振型的内力或位移；

3）将振型组合，求内力和位移

直接动力法，又称时程分析法

第六章

重点平稳二项随机过程模型荷载的各种代表值

荷载的各种代表值：标准值Qk ：在结构设计基准期T中具有不被超越的概率pK

对于可变作用，也可用重现期来Tk来定义

重现期是指连续两次超过作用值的平均间隔

重现期为Tk的荷载值：也称为“Tk年一遇”的值，即在年分布密度中可能出现大于此值的

频遇值：在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期的一小部分（<50%）的荷载值。或，在设计基准期内其超越频率为某一给定频率（<50%）的荷载值。

由于可变荷载的频遇值发生的概率小于准永久值，因此频遇值的数值大于准永久值。

组合值：当作用在结构上有两种或两种以上的可变荷载时，由于荷载同时以最大值出现的概率很小，此时荷载的代表值可采用其组合值，通常可表达为荷载组合系数与标准值的乘积，即ψQk。

可变荷载：标准值、准永久值、频遇值、组合值

永久荷载（恒载）：标准值

第七章

重点抗力的三种不定性的定义及计算误差传递公式

抗力(R)的概念：结构抗力指结构承受外加作用的能力。

结构抗力可分为四个层次：整体结构抗力、结构构件抗力、构件截面抗力、截面各点抗力对结构构件抗力的不定性起影响的主要因素有三方面，一是结构构件材料性能的不定性Xm，二是结构构件几何参数的不定性Xa，三是结构构件计算模式的不定性Xp。一般认为