结构可靠度(绪论)

结构可靠度水利与环境学院王铭明课时安排（总16学时、1.0学分）主要内容：第一章

工程结构可靠度研究历史简介第二章

工程概率及数理统计概要第三章

结构可靠度分析中的若干基本概念第四章

结构可靠度计算方法第五章

荷载效应、构件抗力和基于可靠度理论的结构设计第六章

结构体系可靠度考试形式：笔试。参考文献：☆结构可靠度分析，吴世伟，人民交通出版社☆建筑结构概率极限状态设计，李继华等编著，中国建筑工业出版社☆结构可靠度理论，赵国藩、金伟良等，中国建筑工业出版社☆结构可靠度，邹天一，人民交通出版社☆工程结构可靠度，赵国藩、曹居易等，水利电力出版社第一章

绪论第一节

概述1.安全性

安全度

可靠性

可靠度强度：结构承受荷载而不被破坏（施工和使用期的荷载）适用性：正常使用而具有良好的工作性能耐久性：能够维持足够的时间而不被破坏稳定性：在偶然事件发生时及发生后，能够保持整体稳定安全性、稳定性和适用性称为结构的可靠性，用可靠度（reliability）来衡量。安全性和可靠性均是用概率来度量（不确定性），可靠性比安全性的概念更为广泛一些。强度和稳定性关系到人身安全，用安全性来描述，用安全度（safety）来衡量。可靠度：结构在规定的时间和条件下，不失效地完成预定功能的概率。规定的时间是指设计基准期。结构规定的使用年限，规范中都有相应的规定。一般：房屋50年，港口工程50年，大坝100年，电站厂房50年规定的条件是指不受人为干扰的施工条件、运行条件。即：正常设计、正常施工、

正常使用★事件的随机性指事件发生的条件不充分，使得在条件与事件之间不出现必然的因果关系，从而事件的出现与否表现出不确定性，这种不确定性称为随机性。研究的随机性的数学方法主要有概率论、数理统计和随机过程。影响工程结构可靠性的三种不确定性：★事物的模糊性指事物本身的概念是模糊的，如“正常与不正常”“耐久与不耐久”，“安全与危险”，没有客观和明确的界限。主要的数学方法有模糊数学。★事物知识的不完全性人们通常按照知识掌握的完善程度把事物（或系统）分为三类：白色系统：指完全掌握其知识的系统

黑色系统：指完全不掌握其知识的系统灰色系统：部分掌握其知识，部分未掌握其知识的系统，系统中既有白色参数，也有黑色参数☆无线电元件的使用可靠度问题☆无线电元件的固有可靠度问题☆40年代主要应用于无线电技术，60年代主要用于机械工程，70年代开始应用于土木工程。2可靠度理论来源于电子技术3结构可靠度出现的原因☆已有设计方法的回顾容许应力法（allowable

stress

design）荷载效应，（load

）R：拉或压应力，抗力（resistance）即要求在荷载作用下，结构或构件某截面的应力不超过材料的容许应力破坏阶段设计法（limit

state

design）Mp—承载能力，Mip—荷载效应为保证结构设计的安全，上述两种方法都引入大于1的安全系数K，因此被称为安全系数法。安全系数法的弊端有哪些安全系数是根据经验粗略判断的数，结果导致与☆设安计全中系采数用法的不精能确作分为析度方量法结不构相可匹靠配度。的统一尺度。不同材料、同一材料的不同受力方式，其安全系数都不相同，安全系数与结构的安全程度不对应。☆加大结构的安全系数，不一定能按比例的增加结构的安全度，特别是在不同的应力符号叠加时。R压=1260N/cm2R拉=140N/cm24.结构可靠度方法的特点☆所有的结构都有破坏的可能性☆与结构相关的量都是随机变量☆结构设计的出发点：结构抗力大于荷载效应荷载效应是指荷载引起的结构构件的内力、位移等结构抗力是指结构抵抗变形或者破坏的能力☆设计表达式均是分项系数的表达式：分项系数均有可靠度理论严格算出第二节

结构可靠度研究历史概况☆可靠度理论始于30年代，主要是研究飞机失效☆最早用于结构设计在40年代后期，早期局限于古典可靠度理论（美国的Freudenthal、前苏联的尔然尼钦），设计中随机变量完全为均值和方差所确定（随机变量正态分布的情况下）☆60年代末，由于计算技术的发展，可靠度理论及其应用有了很大的发展☆1969年，美国教授Cornell提出结构可靠指标的概念，把可靠指标和失效概率相联系，将失效概率作为衡量结构安全度的一种统一数量指标，并建立了结构可靠度的二阶矩模式☆1971年，由6个国际组织成立了结构安全度联合委员会JCSS（Jointcommitteeofstructure

safety），该织为结构可靠度理论的应用起了非常重要的作用☆1971年，加拿大的林德（Lind）教授利用分离函数的方法把可靠指标分解为一系列的分项系数，可靠度理论进入实用阶段。☆由JCSS提出的JC法处理随机变量的非正态分布问题。☆美国伊利诺斯大学（Illinois）的洪华生、邓汉忠合著的《工程规划和设计中的概率概念》在世界上广泛应用我国的研究：☆始于50年代，50年代中期开始采用前苏联提出的极限状态设计法。☆60年代在土木工程界广泛开展结构安全度的研究与讨论，但仅限于规范中的参数统计。其中在建筑部门用的较早。☆1985年成立全国工程基础标准技术委员会，目前很多部门都建立了新的规范我国工程结构可靠性理论与应用的成果与发展，主要有以下几个方面的内容：☆结构可靠性一般理论的若干问题。☆结构体系可靠性问题。☆结构动力可靠性问题。☆结构疲劳可靠性问题。☆岩土工程的可靠性问题。☆已有工程结构的可靠性鉴定问题。结构可靠度理论的突出特点：承认和揭示了结构属性中存在着不确定性，并通过数据得到这种客观变异性。结构可靠性分析的基本假定：☆任何结构都有失效的可能☆与结构设计相关的量（材料抗力，荷载效应及几何尺寸）

都是随机变量☆当荷载效应不超过抗力时，认为结构可靠，否则认为结构失效☆仅讨论由荷载效应引起的结构失效☆荷载效应分析及强度计算中的一切力学公式仍适用，只是涉及的基本量都是随机变量。第三节结构可靠度理论分析过程及其分析目的分析过程①搜集随机变量的观测或试验资料，用统计方法进行分析②用力学方法计算荷载效应③用试验方法建立抗力④用破坏标准建立极限状态方程⑤可靠度（或失效概率）的计算结构可靠度分析的目的☆已知结构尺寸、荷载、材料特性以及目标可靠指标，校核结构的可靠度☆校核现行规范，给出规范中有关系数所对应的安