工程结构荷载与可靠度设计原理(ppt 44张)
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
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。
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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)
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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)。
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§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）：
结构可靠性设计基础结构可靠性理论的基本概念PPT课件
1. 基本假定
(1) S 表示构件总的荷载效应，其PDF和CDF：
(2) R 表示构件的抗力，其PDF和CDF：
fS (s) , FS (s) fR (r) , FR (r)
(3) R 和 S 是统计独立的，则有：
fRS (r, s) fR (r) fS (s)
2. 概率积分方法
– 功能函数 Z R S
Z
2 R
2 S
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3.2 结构的失效概率
fS (s)
fR (r)
fS (s)
fR (r)
s, r
S 1 R1
s, r
S 2 R2
Pf 1 (
R1 S )
2 R
2 S
R2 R1 a1 a2
Pf 2
(
R2 S )
2 R
2 S
R2 R1
R1 S R2 S
3.1 结构可靠度的定义
2. 安全概率 和P失s 效概率 的关系P:f
fZ (z)
Ps Pf 1
Pf 1 Ps Ps 1 Pf
Pf Z ≤0
3. 结构可靠指标 – 结构可靠指标的定义：
1(Pf )
式中 为1正态分布函数的反函数。
Pf
Ps
Z Z >0
Z(z)
Ps
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0
Z
第3章 结构可靠度理论的基本概念
第3页/共61页
3.1 结构可靠度的定义
GB50068—2001规定：结构设计使用年限分类
类别 1 2 3 4
设计使用年限（年） 5 25 50
100
示例 临时性结构 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物 纪念性建筑和特别重要的建筑结构
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。
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
【正式版】结构可靠度设计方法PPT
i 2
恒荷载标准值GK=0.
2、在设计规定的偶然事件，如的证、爆炸等，发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性，即结构仅产生局部的损坏而不知发生连
续倒塌。
通常称为永久荷载或恒荷载。
n
(S S )R (f,a ) 580kN
柱底截面轴心压力设计值
临时活荷载是短暂出现0 的，如G 人员G 临时聚K 会，上Q 课i等。 CiQik
结构可靠度设计方 法
结构上的作用按时间的变异，可分为三大类：
1、永久作用：在结构使用期间，其值不随时间变化， 或者变化与平均值相比可以忽略不计，或者变化是单 调的并能趋于限制的作用，如结构的自身重力、土压 力等。通常称为永久荷载或恒荷载。
2、可变作用：其值随时间变化且变化与平均值相比不 可忽略的作用，如楼面活荷载、桥面或路面的行车荷 载、风荷载、雪荷载等。通常称为可变荷载。
恒荷载标准值GK=0.
安全性、适用性和耐久性称为结构的可靠性。
荷载标准值是建筑结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值。
(S S S) R (f,a ) SGk:永久荷载标准值的效应。
n
当结构上作用有几个可变荷载时，各可变荷载最大值在同一时刻出现的概率很小，若设计中仍用各荷载作用效应设计值叠加，则可能
性
的变形或过宽的裂缝。
耐久 4、在正常维护下具有足够的耐久性能，如结构材料的 性 风化、腐蚀和老化不超过一定限度。
安全性、适用性和耐久性称为结构的可靠性。
结构可靠度指结构在规定的时间、条件下，完成预定功能 的概率，它是可靠性的概率度量
结构功能的表达
S < R 可靠
S = R 极限状态 S > R 失效
化很小。 建筑结构的楼面活荷载、风荷载和雪荷载等都属于可变荷载，其数值随时间而变化。
工程结构荷载与可靠度设计原理
工程荷载与可靠度原理设计原理1、震级与烈度的区别和关系（P73）①地震震级是衡量一次地震规模大小的数量等级，用"级"表示。
②地震烈度是某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度，用"度"表示。
③震级反映地震本身的大小，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示地面受到的影响和破坏的程度。
④一次地震只有一个震级，而烈度则各地不同。
⑤震中一般是一次地震烈度最大的地区，其烈度与震级有关。
在环境条件基本相同的情况下，震级越大，震中烈度越高⑥烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件（如岩石的性质、岩层的构造）等多种因素有关。
2、确定基本风压所规定的条件（P40）①：标准高度的规定，我国《建筑结构荷载规范》规定以10m高为标准高度②：地貌的规定，同一高度的风速还与地貌和地面粗糙程度有关③：公称风速的时距，我国《建筑结构荷载规范》规定基本风速的时距为10分钟④：最大风速的样本时间，世界各国基本上取1年作为统计最大风速的样本时间⑤：基本风速的重现期，一般以30、50作为重现期3、对于不同荷载组合时，要取一定的分项系数，为什么？（P174）主要是考虑到不同荷载的的概率分布形式不一致，而为了计算的简便，将各种荷载的概率分布的不同通过的荷载分项系数以使按荷载极限状态设计表达式设计的各种结构可靠指标与规定的设计可靠指标之间在总体上误差最小。
4、计算顺风向风荷载时，需要考虑哪几方面的因素？（P51）①：风荷载体系系数②：风压力变化高度系数③：平均风下结构的静力风载5、设计基准期与设计使用年限的概念，二者的区别。
(P136)设计基准期：是为确定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数。
设计使用年限：设计的结构或结构构件不需要进行大修的使用年限。
设计基准期是为了确定各种荷载标准值所用的时间；设计使用年限不仅会影响设计基准期的多少，还会影响到结构的各项耐久性指标。
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。
工程结构可靠度计算方法ppt课件
§8.1 可靠度的基本概念
§8.1.1 可靠度的定义
足够的耐久性--指结构在规定的工作环境中，在预定 时期内，其材料性能的恶化不致导致结构出现不可接 受的失效概率。 从工程概念上讲，足够的耐久性就是指在正常维护条 件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。
整体稳定性--指在偶然事件发生时和发生后，建筑结 构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌
4、在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必要
的整体稳定性
1项、4项 结构安全性的要求
2项
结构适用性的要求
3项
结构耐久性的要求
8
§8.1 可靠度的基本概念
§8.1.1 可靠度的定义
设计使用年限(design working life)
——设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其 预期目的使用的时期
4
100
纪念性建筑和特别重要的建筑结构 9
§8.1 可靠度的基本概念
§8.1.1 可靠度的定义
设计基准期(design reference period) ——为确定可变作用及时间有关的材料性能等取值而
选用的时间参数 规范所采用的设计基准期为50年 ——设计基准期不等同于建筑结构的设计使用年限
很难有足够的数据保证边缘分布函数和协方差是可信的； 其次，即使联合概率密度函数是已知的，但当变量较多或 功能函数为非线性时，上式确定的积分也会亦得相当复杂。
17
§8.2 中心点法
§8.2.1两个正态分布随机变量的模式
中心点法： 只适用于基本变量为正态分布、功能函数 为线性的情况
失效概率 Pf
效概率Pf
具有一一对
Pf
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结构设计计算的理论和方法 容许应力法 破损阶段设计法 多系数极限状态设计法 基于可靠性理论的概率极限状态法
结构设计中的不确定性因素
不确定性 随机性：由于事件发生的条件不充分，使得在条件与事件 之间不能出现必然的因果关系，从而导致在事件的出现上 表现出的不确定性，如“抛硬币”等。——人类认识到的 第一种不确定性。 解决手段：概率论、数理统计、随机过程理论。 模糊性：由于概念边界划分标准的模糊不清而产生的不确 定性称为模糊性，例如，“高与矮”，“冷与热”等。 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。
2019/2/16
极限状态设计原则
极限状态
结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠” 的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。 区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限 状态”。 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，就不能满足设计 指定的某一功能要求，这个特定状态成为该功能的极限状态。 按此状态进行设计的原则称为极限状态设计原则。
2019/2/16
结构设计中的不确定性因素
总结
结构的设计、施工和使用过程中存在大量的随机不确定性 因素； 荷载及结构的抗力不是确定性的量，它们是随机变量，因 此绝对可靠的结构设计是不存在的！ 由于结构的荷载和抗力存在随机不确定性，所以必须采用 结构可靠度理论研究结构的可靠性问题。
2019/2/16
钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念 结构的功能 安全性 适用性 耐久性 受弯承载力 挠度变形 裂缝宽度 可靠 极限状态 失效
M < Mu f < [f]
M = Mu f = [f]
M > Mu f > [f]
wmax< [wmax] wmax= [wmax] wmax> [wmax]
2019/2/16
结构可靠度的概念
1. 2. 3. 4. 5.
结构的功能要求 能承受在施工和使用期间可能出现的各种作用； 保持良好的使用性能； 具有足够的耐久性能； 当发生火灾时，在规定的时间内可保持足够的承载力； 当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件时，结构能保持 必需的整体稳固性，不出现与起因不相称的破坏后果，防 止出现结构的连续倒塌。
2019/2/16
在结构可靠性理论中以随机性为研究重点
结构设计中的不确定性因材料、杆件尺寸、截面积、残余 应力、初始变形等相关因素。 统计的不确定性：在统计与稳定性有关的物理量和几何量 时，总是根据有限样本来选择概率密度分布函数，因此带 来一定经验技术性，这种不确定性称为统计的不确定性， 是缺乏理论因素而成。 模型的不确定性：为了对结构进行分析，所提假设、数学 模型、边界条件以及目前结构技术水平难以在计算中反映 的种种因素，是很多不具备施工者完成因素，所导致理论 值实际承截力的差异，都归结为模型的不确定性。
结构功能函数与极限状态
抗力R
S1<R1（可靠） R1 R2 Z1
Z2
S2>R2（失效）
S1
2019/2/16
S2
作用效应S
结构所处状态
结构可靠度计算
基本计算公式
结构可靠度是结构可靠性的概率度量。结构在规定的时间内（设计使用 基准期），规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用、正常维 修），完成预定功能的概率。
（1）、（4）、（5）为结构的安全性； （2）为结构的适用性； （3）为结构的耐久性
2019/2/16
统称为结构的可靠性
结构可靠度的概念
结构可靠性
结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能 力。
结构可靠度
结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率。 是结构可靠性的概率度量。 规定的时间：一般是指设计使用基准期。在同样的条件下， 规定的时间越长，结构的可靠度越低。 规定的条件：指正常设计、正常施工、正常使用、正常维 修，排除人为错误或过失因素。
2019/2/16
可靠指标
房屋建筑结构构件的可靠指标
——《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）
破坏类型
安全等级
一级
二级
三级
延性破坏
脆性破坏
3.7 4.2
3.2 3.7
2.7 3.2
2019/2/16
结构可靠度实用分析方法——中心点法
情况1：结构功能函数为线性函数
Z a0
工程结构荷载与可靠度设计原理
第一部分小结
结构可靠度分析的概念和原理 荷载与结构抗力的统计分析
结构设计理论的发展
结构设计的发展：从伽利略至今三百余年里，结构设计经 历了各种演变，可从以下两个方面进行归纳：
从结构设计理论上 弹性理论 从设计方法上 定值设计法
极限状态理论 概率设计法
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可靠度 失效概率
P P Z 0 f ( Z ) dZ s z
0
P P Z 0 f
Z ) dZ f(
z
0
P s P f 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；
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•通常采用失效概率来度量结构的可靠度。
n
结构功能函数 均值 方差
a X
i i1
n
i
Z a0 a i X
i 1
i
Z
i1
n
(aiX )2
i
根据概率论中心极限定理，当n，Z 近似服从正态分布
可靠指标
基本概念
R、 S－相互独立的正态随机 变量
R、 S－ R、 S均值 R、 S－ R、 S标准差
Z R S, Z亦为正态随机变量
Z＝R S Z 2 R2 S 2
Z Z Z Z p f P ( Z 0) P 0 P Z Z Z R S Z Z 令：＝ Z ， Y＝ Z Z R2 S 2 则：p f P (Y － ) 其中：Y－标准正态随机变量； （ ）－标准正态分布函数