第10章 结构概率可靠度设计方法

结构可靠度分析基础和可靠度分析方法1一般规定1.1当按本文方法确定分项系数和组合值系数时，除进行分析计算外，尚应根据工程经验对分析结果进行判断并进行调整。

1.1.1从概念上讲，结构可靠行设计方法分为确定性方法和概率方法。

在确定性方法中，设计中的变量按定值看待，安全系数完全凭经验确定，属于早期的设计方法。

概率方法为全概率方法和一次可靠度方法。

全概率方法使用随机过程模型及更准确的概率计算方法，从原理上讲，可给出可靠度的准确结果，但因为经常缺乏统计数据及数值计算上的复杂性，设计标准的校准很少使用全概率方法。

一次可靠度方法使用随机变量模型和近似的概率计算方法，与当前的数据收集情况及计算手段是相适应的。

所以，目前国内外设计标准的校准基本都采用一次可靠度方法。

本文说明了结构可靠度校准、直接用可靠指标进行设计的方法及用可靠指标确定设计表达式中作用，抗力分项系数和作用组合值系数的方法。

1.2按本文进行结构可靠度分析和设计时，应具备下列条件：1具有结构极限状态方程；2基本变量具有准确、可靠的统计参数及概率分布。

1.2.1进行结构可靠度分析的基本条件使建立结构的极限状态方程和基本随机变量的概率分布函数。

功能函数描述了要分析的结构的某一功能所处的状态：Z>0表示结构处于可靠状态；Z=0表示结构处于极限状态；Z＜0表示结构处于失效状态。

计算结构可靠度就是计算功能函数Z＞0的概率。

概率分布函数描述了基本变量的随机特征，不同的随机变量具有不同的随即特征。

1.3当有两个及两个以上的可变作用时，应进行可变作业的组合，并可采用下列规定之一进行：（1）设m种作业参与组合，将模型化后的作业在设计基准期内的总时段数，按照顺序由小到大排列，取任一作业在设计基准期内的最大值与其他作用组合，得出m种组合的最大作用，其中作用最大的组合为起控制作用的组合；（2）设m种作用参与组合，取任一作用在设计基准期内的最大值与其他作业任意时点值进行组合，得出m种组合的最大作用，其中作用最大的组合为起控制作用的组合。

第一章荷载类型1、荷载与作用在概念上有何不同？荷载：是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。

作用：能使结构产生效应的各种因素总称。

2、说明直接作用和间接作用的区别。

将作用在结构上的力的因素称为直接作用，将不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用，如温度改变，地震，不均匀沉降等。

只有直接作用才可称为荷载。

3、作用有哪些类型？请举例说明哪些是直接作用？哪些是间接作用？①随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用②随空间位置变异分类：固定作用、可动作用③按结构的反应分类：静态作用、动态作用。

4、什么是效应？是不是只有直接作用才能产生效应？效应：作用在结构上的荷载会使结构产生内力、变形等。

不是。

第二章重力1、结构自重如何计算？将结构人为地划分为许多容易计算的基本构件，先计算基本构件的重量，然后叠加即得到结构总自重。

2、土的重度与有效重度有何区别？成层土的自重应力如何计算？土的天然重度即单位体积中土颗粒所受的重力。

如果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。

3、何谓基本雪压？影响基本雪压的主要因素有哪些？基本雪压是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。

主要因素：雪深、雪重度、海拔高度、基本雪压的统计。

4、说明影响屋面雪压的主要因素及原因。

主要因素：风的漂积作用、屋面坡度对积雪的影响（一般随坡度的增加而减小，原因是风的作用和雪滑移）、屋面温度（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）。

5、说明车列荷载与车道荷载的区别。

车列荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置；车道荷载则不考虑车的尺寸及车的排列，将车道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。

第三章侧压力1.什么是土的侧压力？其大小与分布规律与哪些因素有关？土的侧向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。

荷载与与结构设计原则复习第一章荷载类型1．荷载类型：1．荷载与作用：荷载、直接作用、间接作用、效应2．作用的分类：按随时间的变异、随空间位置的变异和结构的反应分类例如：1、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、由各种环境因素产生的间接作用在结构上的各种力称为荷载。

(×)3、什么是荷载? (荷载的定义是什么?)?)答：由各种环境因素产生的直接作用在结构的各种力称为荷载。

4、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不是荷载。

(×)5、什么是效应?答：作用在结构上的荷载使结构产生的内力、变形、裂缝等就叫做效应。

6、什么是作用?直接作用和间接作用?答：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。

可归结为作用在结构上的力的因素称为直接作用；不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用。

7、只有直接作用才能引起结构效应，间接作用并不能引起结构效应。

(×)8、严格意义上讲，只有直接作用才能称为荷载。

(√)9、以下几项中属于间接作用的是C C10、预应力属于 A 。

温度变化属于 B 。

A、永久作用B、静态作用C、直接作用D、动态作用第二章重力1．重力(静载)1）结构自重2）土的自重应力3）雪荷载（基本雪压、雪重度、屋面的雪压）例如：1、基本雪压是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。

(√)2、我国基本雪压分布图是按照 C 一遇的重现期确定的。

A、10年B、30年C、50年D、100年3、虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系，但是两者不一定是同时出现。

(√)4、造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因有：风、屋面形式和屋面散热等。

2．重力(活载)1）车辆荷载：公路车辆荷载（车道荷载、车列荷载）、列车荷载2）楼面活荷载例如：1、车列荷载与车道荷载有什么区别?答：车列荷载是把大量经常出现的汽车荷载排列成车列的形式作为设计荷载。

工程结构通用可靠度设计与评定方法工程结构通用可靠度设计与评定方法一、引言工程结构的可靠度设计与评定是保证工程建筑物或设备运行安全可靠的重要手段，其目的是通过合理的设计和评定，保证工程结构在设计寿命内具有满足使用要求的可靠性水平。

工程结构的可靠性设计与评定需要考虑多方面的因素，包括材料的可靠性、结构的可靠性、设计荷载的可靠性等。

本文将介绍一种工程结构通用的可靠度设计与评定方法。

二、工程结构可靠度设计方法1. 可靠度设计指标的确定工程结构的可靠度设计需要确定相应的可靠度指标，常用的可靠度指标有失效概率、失效强度、失效概率均值等。

选择合适的指标是进行可靠度设计的基础。

2. 分析设计荷载可靠度设计需要对设计荷载进行分析，确定荷载的概率分布和相应的统计参数。

一般来说，设计荷载可以分为常值荷载和可变荷载两部分，需要根据具体的工程情况进行分析和确定。

3. 材料可靠性分析工程结构中的材料可靠性对工程的可靠性起着重要作用。

需进行材料的强度分析和可靠性评估。

通过收集、整理实验数据和历史数据，建立材料可靠性的统计模型，以便进行可靠度设计的计算。

4. 结构可靠性分析在工程结构的可靠度设计中，需要对结构进行可靠度分析，以确定结构的可靠性指标。

结构的可靠性分析需要考虑结构的荷载、材料性能、连接方式等因素，并利用相关的数学方法和软件工具进行分析。

5. 可靠度计算与优化根据结构的可靠度指标，通过可靠度计算方法，对工程结构的可靠度进行评估，得到可靠度值。

根据评估结果，可以进行结构的优化设计，以提高结构的可靠性。

三、工程结构可靠度评定方法1. 可靠度评定指标的确定工程结构的可靠度评定需要确定相应的可靠度评定指标，常用的指标有结构的安全系数、可靠度指数等。

选择合适的评定指标是进行可靠度评定的基础。

2. 监测数据的采集与分析进行工程结构的可靠度评定需要收集和分析监测数据，以了解结构的使用情况和安全性能。

监测数据可以包括结构的应力、挠度、裂缝等相关数据。

结构可靠度设计验算点法介绍摘要：工程结构应要求具有一定的可靠性，才能保证结构在规定的使用期内能够满足设计要求的各项使用功能。

本文对设计验算点法进行了分类与总结, 同时分析了此计算方法的缺点。

关键字：结构可靠度计算方法缺点1 引言工程可靠度是结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

是结构可靠性的概率度量[1]。

“规定时间”一般是指结构设计基准期，目前世界上大多数国家普通结构设计基准期均为50年。

设计基准期和设计使用年限是有区别的。

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[2]。

所谓设计使用年限，是设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。

是借鉴了国际标准ISO2394：1998提出的，又称为服役期、服务期等。

“预定的功能”指结构在设计基准期内，经济合理的满足下列要求：1、在正常的施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；2、在正常使用时具有良好的工作性能；3、在正常维护下具有足够的耐久性能；4、在设计规定的偶然时间发生时及发生后，人能保持必须的稳定性。

上述要求的第1、4项关系到人身安全问题，属于结构的安全性，第2项关系到结构的适用性；第3项关系到结构的耐久性。

安全性、适用性和耐久性总称为可靠性。

要注意安全性与可靠性的区别，可靠性的范围更大[3]。

我国结构可靠度理论的研究相对起步较晚。

1954年，大连工学院提出用数理统计学中的误差公式，计算各种荷载组合的总超载系数及构件的总匀质系数，代替各分项系数。

1960年又提出用数理统计法计算的安全系数与经验系数相结合，设计混凝土结构构件。

1978年，借鉴了JCSS编制的《结构统一标准规范的国际体系》，采用了水准Ⅱ的概率极限状态设计法，进行《建筑结构统一设计标准》的编制和研究。

1992年正式颁布了适用于全国的《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50216—94）等6个统一标准。

在“统一标准”的指导下，对建筑、水利等各专业结构设计规范进行了大规模的修订或编制。

结构可靠度分析基础和可靠度设计方法E．1 一般规定E．1．1 当按本附录方法确定分项系数和组合值系数时，除进行分析计算外，尚应根据工程经验对分析结果进行判断，必要时进行调整。

E．1．2 按本附录进行结构可靠度分析和设计时，应具备下列条件：1 具有结构的极限状态方程；2 基本变量具有准确、可靠的统计参数及概率分布。

E．1．3 当有两个及两个以上可变作用时，应进行可变作用的组合，并可采用下列规则之一进行：1 设m种作用参与组合，将模型化后的作用在设计基准期T内的总时段数，按顺序由小到大排列，即r1≤r2≤…≤rm，取任一作用在[0，T]内的最大值与其他作用组合，得m种组合的最大作用，其中作用最大的组合为起控制作用的组合；2 设m种作用参与组合，取任一作用在[0，T]内的最大值与其他作用任意时点值进行组合，得m种组合的最大作用，其中作用最大的组合为起控制作用的组合。

E．2 结构可靠指标计算E．2．1 结构或构件的可靠指标宜采用考虑随机变量概率分布类型的一次可靠度方法计算，也可采用其他方法。

E．2．2 当采用一次可靠度方法计算可靠指标时，应符合下列要求：1 当仅有作用效应和结构抗力两个相互独立的综合变量且均服从正态分布时，结构或结构构件的可靠指标可按下式计算：(E．2．2-1)式中——结构或结构构件的可靠指标；——结构或结构构件作用效应的平均值和标准差；——结构或结构构件抗力的平均值和标准差。

2 当有多个相互独立的非正态基本变量且极限状态方程为式(4．3．5)时，结构或结构构件的可靠指标按下面的公式迭代计算：式中——结构或构件的功能函数，包括计算模式的不定性；——功能函数的一阶偏导数在验算点处的值；——基本变量的当量正态化变量的平均值和标准差；——基本变量的概率密度函数和概率分布函数；——标准正态随机变量的概率密度函数、概率分布函数和概率分布函数的反函数。

3 当有多个非正态相关的基本变量且极限状态方程为式(4．3．5)时，将式(E．2．2-2)和式(E．2．2-3)用下面的公式替换后进行迭代计算：式中——当量正态化变量的相关系数，可近似取变量的相关系数。