結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計基礎(chǔ)教案-第1章-概述

結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可靠度的地位和作用力學(xué)知識和工程結(jié)構(gòu)知識聯(lián)系的紐帶，是一門專業(yè)基礎(chǔ)課。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測可靠度安全評定的理論基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢測可靠度安全評定的理論基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可靠度第一章緒論第二章結(jié)構(gòu)可靠性的概率統(tǒng)計基礎(chǔ)第三章結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度的計算方法第四章結(jié)構(gòu)體系可靠度第五章結(jié)構(gòu)荷載的統(tǒng)計分析第六章結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的統(tǒng)計第七章結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計推薦參考書張新培主編：建筑結(jié)構(gòu)可靠度分析與設(shè)計楊偉軍等編著：土木工程結(jié)構(gòu)可靠度理論與設(shè)計李國強.工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計原理.中國建筑工業(yè)出版社,1999趙國藩.工程結(jié)構(gòu)可靠性理論與應(yīng)用.大連理工大學(xué)出版社,1996李繼華,林忠民等.建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計.中國建筑工業(yè)出版社,1990規(guī)范：工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準(GB50153-2008)

建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準(GB500682001)引言工程中的不確定性結(jié)構(gòu)可靠性的基本概念及基本術(shù)語結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計的過程和目的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變第一章概述1.1引言第一章概述1.1引言工程結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的兩個方面

在我們周圍，存在著各種各樣的結(jié)構(gòu)，如土木工程結(jié)構(gòu)、機械結(jié)構(gòu)、航空航天結(jié)構(gòu)等，它們是為了某種使用目的而設(shè)計，在給定的環(huán)境條件下能夠承受和傳遞可能發(fā)生的荷載作用的一種工程構(gòu)造。以土木工程為例，由鋼、木、砌體、混凝土、鋼筋混凝土等建造的各種建筑物或構(gòu)筑物，包括工業(yè)與民用建筑、橋梁、公路、鐵路、碼頭、堤壩、海洋平臺、涵洞、渡槽、水閘、管道和容器等統(tǒng)稱為工程結(jié)構(gòu)。土木工程結(jié)構(gòu)特點：由墻、板、梁、柱、拱、索等不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成，猶如人體中的骨架，構(gòu)成了房屋、橋梁、隧道等各類土建工程設(shè)施的主體。1.1引言1.工程結(jié)構(gòu)的定義1.1引言1.工程結(jié)構(gòu)的定義工程結(jié)構(gòu)在相當長的使用期內(nèi)，需要安全地承受各種使用荷載，經(jīng)受氣象作用，以及波浪、地震等自然作用。它們的安全與否，不但影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且還關(guān)系到人身安危。對結(jié)構(gòu)的要求：結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件具備在各種外加作用下防止破壞倒塌、保護人員財產(chǎn)不受損失的能力。特別是對一些重要的紀念性建筑物，作為一個劃時代的文化特征，將流傳后世，對安全、適用、美觀、耐久等方面，還有更高的要求。

1.1引言2.工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟

選擇合理的結(jié)構(gòu)方案:第一步是調(diào)查研究、分析對比，在滿足預(yù)定功能的條件下，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案和型式；

根據(jù)選定的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面和可行的施工方案:第二步包括結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面內(nèi)力或應(yīng)力的分析，以及根據(jù)截面的內(nèi)力或應(yīng)力，選擇截面尺寸、確定材料用量等。通常稱為結(jié)構(gòu)計算。本課程主要是討論在結(jié)構(gòu)計算中，截面或構(gòu)件設(shè)計的安全性和可靠性的問題。

1.1引言3.結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的兩個方面如何使結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析日趨完善：結(jié)構(gòu)設(shè)計計算主要解決兩方面的問題：一方面是如何考慮材料固有的性能，使結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析日趨完善；結(jié)構(gòu)設(shè)計理論由于采用了現(xiàn)代力學(xué)方法、計算機和完善的實驗，所以更精確。

如何合理地選擇影響結(jié)構(gòu)安全的參數(shù)：另一方面是如何合理地選擇影響結(jié)構(gòu)安全的參數(shù)，如荷載值、材料強度值以及安全系數(shù)等。若不考慮荷載、材料強度等參數(shù)的不確定性和它們對結(jié)構(gòu)安全的影響，那就會與日益精確的力學(xué)分析不相匹配。例如安全系數(shù)取大些，荷載值取大些，就多用材料造成不必要的浪費；反之就會造成危險。所以如何在結(jié)構(gòu)的可靠性與經(jīng)濟性之間選擇一種最佳的平衡，力求以最經(jīng)濟的途徑使所建造的結(jié)構(gòu)以適當?shù)目煽慷葷M足各種預(yù)定的功能要求是結(jié)構(gòu)設(shè)計要解決的根本問題。。

1.1引言3.結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的兩個方面KS≤R以受彎構(gòu)件為例，其一般表達式為

M≤Mp/K

式中：

Mp——截面破壞時的抵抗彎矩

K——構(gòu)件承載力安全系數(shù)

M——標準荷載作用下的截面彎矩。1.1引言3.結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的兩個方面

圖1.1結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計

1.2工程中的不確定性第一章概述不確定性信息分類1.2工程中的不確定性1.2工程中的不確定性1.工程中的不確定性信息主要有三類隨機信息：客觀不可控因素

——概率理論,隨機過程理論，數(shù)理統(tǒng)計等不準確或不完整的信息:對自然現(xiàn)象認識不足或無能

——凸集理論，證據(jù)理論等。模糊信息：主觀描述和表達

——模糊數(shù)學(xué)等；1.2工程中的不確定性客觀不確定性——隨機信息主觀不確定性——模糊信息，不準確或不完整信息如：材料的破壞、地震的機理等2.不確定性信息可分為：3.按照產(chǎn)生的原因，不確定性可歸為：自然因素——荷載如風、地震、雪、冰荷載等；人為因素——制造、加工、施工誤差等4.本課程主要的研究土木工程中的隨機性可以歸為：物理性質(zhì)的不確定性——荷載和抗力的內(nèi)在隨機性如：風、地震、雪、冰荷載以及材料性能等1.2工程中的不確定性統(tǒng)計的不確定性——由于樣本容量有限帶來的統(tǒng)計模型和統(tǒng)計參數(shù)的隨機性計算模型的不確定性——各種假設(shè)、簡化和模型化引起的隨機性結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工和使用過程中存在大量的隨機不確定性因素；5.總結(jié)1.2工程中的不確定性荷載及結(jié)構(gòu)的抗力不是確定性的量，它們是隨機變量，因此絕對可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計是不存在的！由于結(jié)構(gòu)的荷載和抗力存在隨機不確定性，所以采用結(jié)構(gòu)可靠度理論研究結(jié)構(gòu)的可靠性問題。1.3結(jié)構(gòu)可靠性的基本概念及基本術(shù)語第一章概述1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語結(jié)構(gòu)的可靠性與可靠度設(shè)計使用年限與設(shè)計基準期結(jié)構(gòu)的功能要求設(shè)計狀況作用和作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)抗力極限狀態(tài)極限狀態(tài)方程1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語1.可靠性與可靠度建筑結(jié)構(gòu)的可靠性指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力。包括安全性、適用性和耐久性三項要求。結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，其定義是：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間（設(shè)計使用年限）內(nèi)，在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計、正常施工、正常使用維護），完成預(yù)定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)可靠度。必須指出：結(jié)構(gòu)可靠度與使用年限長短有關(guān)，結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計標準所指的結(jié)構(gòu)可靠度或結(jié)構(gòu)失效概率，是對結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限而言的，當結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計使用年限后，結(jié)構(gòu)失效概率可能較設(shè)計預(yù)期值增大。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語2.設(shè)計使用年限設(shè)計使用年限是設(shè)計規(guī)定的有關(guān)時期，在這一規(guī)定時期內(nèi)，只需進行正常的維護而不需進行大修就能按預(yù)期目的使用，完成預(yù)定的功能，即房屋建筑在正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護下所達到的使用年限。如達不到這個年限則意味著在設(shè)計、施工、使用與維護的某一環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了非正常情況，應(yīng)查找原因。所謂“正常維護”包括必要的檢測、防護及維修。設(shè)計使用年限是房屋建筑的地基基礎(chǔ)工程和主體結(jié)構(gòu)工程“合理使用年限”的具體化。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068—2001規(guī)定：結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限分類類別設(shè)計使用年限（年）示例15臨時性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)2.設(shè)計使用年限1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語3.設(shè)計基準期荷載是隨時間而變動的隨機過程，結(jié)構(gòu)材料性能亦是以時間為變量的隨機函數(shù)，所以結(jié)構(gòu)可靠度應(yīng)是時間的函數(shù)。怎么??？設(shè)計基準期是為確定可變作用及與時間有關(guān)的材料性能取值而選用的時間參數(shù)?！督ㄖY(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》規(guī)定：設(shè)計基準期為50年。國際上對設(shè)計基準期的取值并不統(tǒng)一，例如：國際“結(jié)構(gòu)安全度聯(lián)合委員會”(JCSS)建議的結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期為50年，加拿大“國際建筑法規(guī)”取30年。注意：設(shè)計基準期不等同于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限。設(shè)計基準期，設(shè)計使用年限≠使用壽命超過設(shè)計使用年限或設(shè)計基準期的結(jié)構(gòu)，并不見得就得報廢，而僅僅是它的可靠度有所降低（失效概率有所增加）而已。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語4.結(jié)構(gòu)的功能要求工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目的是以最經(jīng)濟的手段，賦予結(jié)構(gòu)以適當?shù)目煽慷龋菇Y(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)，具備預(yù)定的各種功能。具體地講，結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足下列功能要求：1、在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；2、在正常使用時具有良好的工作性能；3、在正常維護下具有足夠的耐久性；4、在設(shè)計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必要的整體穩(wěn)定性。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語

1項、4項

結(jié)構(gòu)安全性的要求

2項

結(jié)構(gòu)適用性的要求

3項

結(jié)構(gòu)耐久性的要求

結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間（設(shè)計使用年限）內(nèi)，在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計、正常施工、正常使用），完成預(yù)定功能的能力－結(jié)構(gòu)的可靠性，包括結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。4.結(jié)構(gòu)的功能要求1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語◆安全性①．結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（一般為50年），應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時）等的作用。②．在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持整體穩(wěn)定性，不應(yīng)發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命財產(chǎn)的嚴重損失。例如英國倫敦CanningTown一幢23層裝配式大板結(jié)構(gòu)公寓大樓，由于18層一家發(fā)生了家用瓦斯爆炸，將該層的一塊外墻板炸壞，使這一初始局部破壞沿建筑物豎向蔓延，一層一層連續(xù)倒塌直至地面。4.結(jié)構(gòu)的功能要求1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語◆適用性

③．結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動（頻率、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度?！?/p>

耐久性④．結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時間有過大的降低，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低使用壽命。4.結(jié)構(gòu)的功能要求從工程概念上講，足夠的耐久性能就是指在正常維護條件下能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計使用年限。即在預(yù)定的使用期內(nèi)，材料惡化不嚴重。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語5.極限狀態(tài)的定義和分類衡量一個結(jié)構(gòu)是否可靠，或者說是否完成功能要求，應(yīng)有明確的標志－－極限狀態(tài)。整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)(達到極限承載力；失穩(wěn)；變形、裂縫寬度超過某一規(guī)定限制等)

，就不能滿足設(shè)計規(guī)范所要求的某一項功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。當結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定的功能時，稱結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)。當結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定的功能時，稱結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。極限狀態(tài)實質(zhì)上是結(jié)構(gòu)可靠（有效）或者不可靠（失效）的界限，所以也有稱為“界限狀態(tài)”的。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

結(jié)構(gòu)失效的臨界狀態(tài)1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語5.極限狀態(tài)的定義和分類極限狀態(tài)的分類國際上對極限狀態(tài)的分類方法有很多種，《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》規(guī)定，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為：承載能力極限狀態(tài)

保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的安全性正常使用極限狀態(tài)

保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的適用性、耐久性1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語6.承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。承載能力極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)揮允許的最大承載功能的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于塑性變形而使其幾何形狀發(fā)生顯著改變，雖未達到最大承載能力，但已經(jīng)徹底不能使用，也屬于這種極限狀態(tài)。疲勞破壞是在使用中由于荷載在多次重復(fù)作用而的達到的承載能力極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)可靠性應(yīng)該很好；承載能力極限狀態(tài)的出現(xiàn)概率應(yīng)當很低。因為它可能導(dǎo)致人身傷亡和大量的財產(chǎn)損失。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語6.承載能力極限狀態(tài)

承載能力極限狀態(tài)標志（出現(xiàn)下列狀態(tài)之一）（1）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；（3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；（4）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）；（5）地基喪失承載力而破壞（如失穩(wěn)等）。

保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的安全性1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語7.正常使用極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到使用功能上允許的某個限值的狀態(tài)。例如，某些構(gòu)件必須控制變形、裂縫才能滿足使用要求。因過大的變形會造成房屋內(nèi)粉刷層剝落、填充墻和隔斷墻開裂及屋面積水等后果；過大的裂縫會影響結(jié)構(gòu)的耐久性；過大的變形、裂縫也會造成用戶心理上的不安全感。與承載能力極限狀態(tài)相比較，由于其對生命的危害較小，故允許出現(xiàn)的概率可較高。所以這種極限狀態(tài)的可靠性可以適當?shù)鸵恍?，但不等于不重視。注意：對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，過大的裂縫不僅有損建筑物觀瞻和影響結(jié)構(gòu)的耐久性，而且有時也會導(dǎo)致重大的工程事故。例如，1980年5月一個上午，西柏林會議廳的馬鞍形殼頂突然倒塌。破壞的起因是由于拱與殼板交接處裂縫開展，不斷滲水，終于導(dǎo)致鋼筋銹蝕，懸索斷裂，引起世界震驚的倒塌事故。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語7.正常使用極限狀態(tài)

正常使用極限狀態(tài)標志（出現(xiàn)下列狀態(tài)之一）（1）影響正常使用或外觀的變形（2）影響正常使用或耐久性的局部破壞(包括裂縫)（3）影響正常使用的振動（4）影響正常使用的其它特定狀態(tài)（例：滲漏、凍害等)保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的適用性、耐久性1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語7.逐漸破壞極限狀態(tài)指偶然作用后產(chǎn)生的次生災(zāi)害限度，即結(jié)構(gòu)因偶然作用造成局部破壞后，其余部分不致發(fā)生連續(xù)破壞的狀態(tài)。偶然作用包括超過設(shè)計烈度的地震、爆炸、車輛撞擊及基礎(chǔ)塌陷等等。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語7.逐漸破壞極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)遵循的原則為：1）按考慮偶然事件所造成的荷載效應(yīng)的偶然組合進行設(shè)計或采取保護措施，使主要承重結(jié)構(gòu)不致因偶然事件而喪失承載力；2）應(yīng)使主要承重結(jié)構(gòu)因偶然事件而發(fā)生局部破壞后，其剩余部分仍具有適當?shù)陌踩?，在一段時間內(nèi)不致于連續(xù)倒塌，以避免生命和經(jīng)濟的重大損失，并為修復(fù)提供條件。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語8.結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計狀況根據(jù)結(jié)構(gòu)在施工和使用中的環(huán)境條件和影響，結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計狀況分為：1、持久狀況—在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長(一般與設(shè)計使用年限為同一數(shù)量級)的狀況。2、短暫狀況—在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，而與設(shè)計使用年限相比，持續(xù)期很短的狀況。如施工和維修等。3、偶然狀況—在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況，如火災(zāi)、爆炸、撞擊等。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語8.結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計狀況

建筑結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計狀況應(yīng)分別進行極限狀態(tài)設(shè)計1、對三種狀況，均應(yīng)進行承載力極限狀態(tài)設(shè)計2、對持久狀況，尚應(yīng)進行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計3、對短暫狀況，可根據(jù)需要進行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語9.作用和作用效應(yīng)作用action

引起結(jié)構(gòu)效應(yīng)的原因。例如施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力(直接作用，也稱為荷載)和引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因(間接作用)。直接作用（荷載）：施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載；例如：結(jié)構(gòu)自重、設(shè)備、人群、車輛、風荷載、雪荷載、土壓力、水壓力等等。間接作用：引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因；例如：溫度變化、材料的收縮和膨脹變形、焊接殘余變形、不均勻地基沉降、地震作用等等。1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語按隨時間的變異分類：1)永久作用permanent

action

在設(shè)計基準期內(nèi)量值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計的作用（例如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等）。2)可變作用variableaction

在設(shè)計基準期內(nèi)其量值隨時間變化且其變化與平均值相比不可忽略的作用（（例如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載、多遇地震等）。

3)偶然作用accidentalaction

在設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間很短的作用（例如罕遇地震、爆炸力、撞擊力等）。

設(shè)計基準期

designreferenceperiod

為確定可變作用及與時間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時間參數(shù)。（例如我國規(guī)范定為50年）

9.作用和作用效應(yīng)1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語作用效應(yīng)

effectofanaction

由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)，例如內(nèi)力、變形和裂縫等。荷載效應(yīng)S（荷載引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力、位移等）9.作用和作用效應(yīng)1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語10.結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力是指結(jié)構(gòu)抵抗破壞或變形的能力，如極限內(nèi)力、極限強度、剛度以及抗滑力、抗傾力矩等。結(jié)構(gòu)抗力R(構(gòu)件的承載力、撓度限值、裂縫寬度限值等)1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語11.功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)(performancefunction)

按極限狀態(tài)方法設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，要求所設(shè)計的結(jié)構(gòu)具有一定的預(yù)定功能，這可用包括各有關(guān)變量在內(nèi)的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)來表達，即極限狀態(tài)方程(limitstateequation)1.3結(jié)構(gòu)可靠的基本概念及基本術(shù)語11.功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)(performancefunction)

1.4結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標和任務(wù)第一章概述1.4結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標和任務(wù)1.目標:以最經(jīng)濟的途徑達到所期望的功能要求能承受正常施工和使用期間可能出現(xiàn)的各種作用；—

安全性在正常使用時具有良好的工作性能；—適用性在正常維護下具有足夠的耐久性；—耐久性遭受偶然作用時，能保持必要的整體穩(wěn)定性?！踩耘既蛔饔萌绲卣?、龍卷風、爆炸（煤氣或恐怖襲擊）、火災(zāi)等具體功能要求：結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性構(gòu)成結(jié)構(gòu)可靠性1.4結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標和任務(wù)2.結(jié)構(gòu)設(shè)計的兩個基本步驟：結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計——

在滿足結(jié)構(gòu)預(yù)定功能的條件下，選擇合理的結(jié)構(gòu)型式。結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計——荷載計算、荷載效應(yīng)計算（內(nèi)力或應(yīng)力）、結(jié)構(gòu)抗力的計算（結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸和材料用量）。1.4結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標和任務(wù)3.結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)：各種自然和人為作用及其作用效應(yīng)的特性和規(guī)律的認識；——荷載及其荷載效應(yīng)設(shè)計理論就是在結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)和抗力之間進行合理平衡的方法。結(jié)構(gòu)抵抗各種自然和人為作用的能力的把握；——結(jié)構(gòu)及構(gòu)件抗力結(jié)構(gòu)的作用和抗力之間的合理平衡——設(shè)計理論方法1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變第一章概述1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變?nèi)菰S應(yīng)力設(shè)計法破損階段設(shè)計法多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法概率極限狀態(tài)設(shè)計1.容許應(yīng)力設(shè)計法（WSD)

設(shè)計表達式：其中，，是材料的彈性極限強度。稱為安全系數(shù)，延性材料：1.4～1.6，脆性材料：2.5～3.0。1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變在近代力學(xué)理論和試驗方法建立之前，依靠模仿、比較、直覺的“設(shè)計”，…，直到17世紀；特點－所有不確定因素（包括荷載和抗力）用一個系數(shù)考慮；－安全系數(shù)憑經(jīng)驗確定；－材料極限強度沒有統(tǒng)一的準則。－不能考慮材料的塑性能力。1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變2.破損階段設(shè)計法(DFD)

設(shè)計表達式：其中，為結(jié)構(gòu)破損狀態(tài)時的承載力為設(shè)計標準荷載引起的內(nèi)力(荷載效應(yīng))

為安全系數(shù)，約為2.0特點－所有不確定因素（包括荷載和抗力）用一個系數(shù)考慮；－安全系數(shù)憑經(jīng)驗確定；－考慮了材料的塑性。與容許應(yīng)力設(shè)計法的不同：

—抗力的計算：容許應(yīng)力設(shè)計法采用彈性破壞準則，破損階段設(shè)計法采用塑性破壞準則。

—表達的物理意義：容許應(yīng)力設(shè)計法是應(yīng)力層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計，破損階段設(shè)計法是內(nèi)力層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

—安全系數(shù)的物理意義：破損階段設(shè)計法的安全考慮不僅包含容許應(yīng)力設(shè)計法考慮的內(nèi)容，還包括截面塑性發(fā)展。1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變3.多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法(MFLSD)

結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)的定義：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求的臨界狀況，超過這一狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足設(shè)計的要求。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分類：

承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變

設(shè)計表達式：其中，和為恒荷載效應(yīng)和活荷載效應(yīng)標準值和為恒荷載系數(shù)和活荷載系數(shù)是抗力，是抗力系數(shù)是材料強度標準值，是相應(yīng)的分項系數(shù)。單一安全系數(shù)設(shè)計表達式：

為荷載系數(shù)，為構(gòu)件強度系數(shù)；為考慮結(jié)構(gòu)重要性的安全系數(shù)，一般取1.0。，稱基本安全系數(shù)，取1.41(A3鋼)或1.45(16Mn)

取1.40(受彎)或1.55(受壓)。3.多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法(MFLSD)明確了按不同極限狀態(tài)進行設(shè)計：承載能力極限狀態(tài)，正常使用極限狀態(tài)；1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變

對不同荷載、影響抗力的不同因素采用不同系數(shù)；部分荷載和材料強度的確定采用了統(tǒng)計的方法，對調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析確定的。荷載和抗力抗力系數(shù)仍然是經(jīng)驗系數(shù)，對確定的極限狀態(tài)沒有明確的保證概率。特點：1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變4.結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法

20世紀70年，以概率論為基礎(chǔ)的可靠度理論趨于成熟；發(fā)展了基于構(gòu)件可靠度設(shè)計的荷載抗力分項系數(shù)設(shè)計方法；各個國家、不同行業(yè)的設(shè)計規(guī)范逐步向LRFD設(shè)計方法過渡；在特別重要的重大工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用全概率設(shè)計法。4.1結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法發(fā)展概況1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變

分不同極限狀態(tài)進行設(shè)計：承載能力極限狀態(tài)，正常使用極限狀態(tài);荷載標準值采用統(tǒng)計方法，對調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并按一定保證率確定；荷載和抗力分項系數(shù)按照確定的目標概率標定，因此，設(shè)計的結(jié)構(gòu)具有明確的可靠概率。4.2近似概率極限狀態(tài)設(shè)計特點：采用多系數(shù)的表達形式1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的演變Level1:確定性設(shè)計表達式＋半經(jīng)驗半概率系數(shù)，(MFLSD)；Level2:近似概率設(shè)計方法如：確定性設(shè)計表達式＋可靠度方法校準的系數(shù)，(LRFD)Level3:完全概率設(shè)計方法；Level4:以總造價（期望）為目標的優(yōu)化方法。4.3結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法（規(guī)范）的概率水平1.6結(jié)構(gòu)可靠度發(fā)展概況第一章概述國外結(jié)構(gòu)可靠度發(fā)展狀況國內(nèi)結(jié)構(gòu)可靠度發(fā)展狀況結(jié)構(gòu)可靠度計算方法發(fā)展概況1.6結(jié)構(gòu)可靠度發(fā)展概況1.6結(jié)構(gòu)可靠度發(fā)展概況

1.6.1國外結(jié)構(gòu)可靠度發(fā)展狀況1947年，F(xiàn)reudenthal在歷史上首次提出“結(jié)構(gòu)的安全性”問題。1956年，第一次明確提出結(jié)構(gòu)的失效概率和可靠指標的概念。1969年，Cornell在歷史上第一個明確給出可靠指標的計算公式；至1974年，與AngA.H.-S.（洪華生）建立了均值一次二階矩方法的基本理論，并將其應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中。1983年，Shinozuka首次將設(shè)計點的確定表達為約束優(yōu)化問題，并證明設(shè)計點是“最可失效點”；同時，第一次將“重要抽樣法”引入結(jié)構(gòu)可