工程结构可靠度设计统一标准

工程结构可靠度设计统一标准

第一章总则

第二章极限状态设计原则

第三章结构上的作用

第四章材料和岩土的性能及几何参数

第五章结构分析

第六章分项系数设计方法

第七章质量控制要求

附录一结构可靠指标计算的一次二阶矩法

附录二永久作用、可变作用和偶然作用举例

附录三永久作用标准值的确定原则

附录四可变作用标准值的确定原则

附录五可变作用准永久值和频遇值的确定原则

附录六本标准用词说明

附加说明

第一章总则

第1.0.1条为统一工程结构可靠度设计的基本原则和方法，使设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，制定本标准。

第1.0.2条本标准是制定房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电工程结构可靠度设计统一标准应遵守的准则。在各类工程结构的统一标准中尚应制定相应的具体规定。

第1.0.3条本标准适用于整个结构、组成整个结构的构件以及地基基础，适用于结构的施工阶段和使用阶段。

第1.0.4条工程结构必须满足下列功能要求：

一、在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；

二、在正常使用时，具有良好的工作性能；

三、在正常维护下，具有足够的耐久性能；

四、在设计规定的偶然事件发生时和发生后，能保持必需的整体稳定性。

第1.0.5条结构在规定的时间内，在规定的条件下，对完成其预定功能应具有足够的可靠度，可靠度一般可用概率度量。

确定结构可靠度及其有关设计参数时，应结合结构使用期选定适当的设计基准期作为结构可靠度设计所依据的时间参数。

第1.0.6条工程结构设计宜采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法。

第1.0.7条工程结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命，造成经济损失，产生社会影响等）的严重性，采用表1.0.7规定的安全等级。

工程结构的安全等级表1.0.7

注：对特殊结构，其安全等级可按具体情况确定。

第1.0.8条工程结构中各类结构构件的安全等级宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级可适当提高或降低，但不得低于三级。

第1.0.9条对不同安全等级的结构构件，应规定相应的可靠度。

第1.0.10条工程结构应按其破坏前有无明显变形或其它预兆区别为延性破坏和脆性破坏两种破坏类型。对脆性破坏的结构,其规定的可靠度应比延性破坏的结构适当提高。

第1.0.11条当有条件时，工程结构宜按结构体系进行可靠度设计。结构体系可靠度设计,应根据结构破坏特点选定主要破坏模式，并通过结构选型或调正构件可靠度，提高整个结构可靠度设计的合理性。

第1.0.12条为了保证工程结构具有规定的可靠度,应对结构设计所依据的主要条件进行相应的控制。应根据结构的安全等级划分相应的控制等级。对控制的具体要求，由有关的勘察、设计、施工及使用等标准专门规定。

第二章极限状态设计原则

第2.0.1条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规定的某一功能要求，此特定状态应为该功能的极限状态。

对于结构的各种极限状态，均应规定明确的标志及限值。

第2.0.2条极限状态可分为下列两类：

一、承载能力极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。

当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：

1．整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移等）；

2．结构构件或连接因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载；

3．结构转变为机动体系；

4．结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）。

二、正常使用极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。

当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：

1．影响正常使用或外观的变形；

2．影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；

3．影响正常使用的振动；

4．影响正常使用的其它特定状态。

第2.0.3条工程结构设计时，应根据结构在施工和使用中的环境条件和影响确定设计状况。

工程结构的设计状况可分为下列三种：

一、持久状况。在结构使用过程中一定出现，且持续期很长的状况。持续期一般与使用期为同一数量级；

二、短暂状况。在结构施工和使用过程中出现概率较大，而持续期较短的状况；

三、偶然状况。在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况。

对于不同的设计状况，可采用不同的结构体系、可靠度水准和基本变量的设计值等，分别进行可靠度验算。

第2.0.4条对三种设计状况，工程结构均应按承载能力极限状态设计。对持久状况，尚应按正常使用极限状态设计；对短暂状况，可根据需要按正常使用极限状态设计；对偶然状况，可不按正常使用极限状态设计。

第2.0.5条工程结构设计时，对各种设计状况，应按不同的极限状态确定相应的结构作用效应的最不利组合。

第2.0.6条对偶然状况，结构可采用下列原则之一按承载能力极限状态进行设计：

一、按作用效应的偶然组合进行设计或采取防护措施，使主要承重结构不致因出现设计规定的偶然事件而丧失承载能力；

二、允许主要承重结构因出现设计规定的偶然事件而局部破坏，但其剩余部分具有在一段时间内不发生连续倒塌的适当可靠度。

第2.0.7条在结构可靠度分析时，应将结构上的作用、材料和岩土的性能、几何参数以及计算模型的不定性等作为基本变量。

可将作用效应、结构抗力等若干个基本变量构成为综合变量。

基本变量或综合变量应作为随机变量。

第2.0.8条工程结构的极限状态，应采用下列极限状态方程描述：

式中g(·)——结构的功能函数；

——基本变量。

第2.0.9条工程结构按极限状态设计应符合下式要求：

当仅有作用效应和结构抗力两个综合变量时，工程结构按极限状态设计应符合下式要求：

g（S，R）＝R—S≥0 （2.0.9-2）

式中S——结构的作用效应；

R——结构的抗力。

第2.0.10条结构不能完成预定功能的概率应为失效概率。结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量。结构构件失效概率与可靠指标的关系为：

式中Φ(·)——标准正态分布函数；

——结构构件失效概率的运算值；

β——结构构件的可靠指标。

结构构件的可靠指标应根据基本变量的概率分布类型和统计参数计算确定（见附录一）。

第2.0.11条结构构件设计的目标可靠指标，可在对现有结构构件进行可靠指标校准的基础上，根据结构安全和经济的最佳平衡确定。

为确定可靠指标，所有基本变量的概率分布类型和统计参数，应根据足够的统计资料和工程经验，应用概率理论和数理统计方法，由各类工程结构可靠度设计统一标准作出规定。当缺乏足够的统计资料时，可根据现有资料结合有充分根据的工程经验作出规定。

第2.0.12条对持久状况和短暂状况，当按承载能力极限状态设计时，各类结构构件的安全等级每相差一级，目标可靠指标取值宜相差0.5。

第2.0.13条结构构件宜根据规定的目标可靠指标,采用由作用代表值、材料性能标准值、几何参数标准值以及各相应的分项系数组成的极限状态设计表达式进行设计。

第三章结构上的作用

第3.0.1条结构上的作用应包括施加在结构上的集中力和分布力，和引起结构外加变形和约束变形的原因。

注：施加在结构上的集中力和分布力，可称为荷载。

结构上的各种作用，当在时间上或空间上可假定为相互随机独立时，每一种作用均可按单独的作用考虑。当某些作用密切相关，且经常以其最大值同时出现时，可将这些作用按一种作用考虑。

第3.0.2条结构上的作用可按下列性质分类。

一、按随时间的变异性分类：

1、永久作用，在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略的作用；

2、可变作用，在设计基准期内量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用；

3、偶然作用，在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。

注：永久作用，可变作用和偶然作用举例见附录二。

二、按随空间的变异性分类：

1、固定作用，在结构上具有固定分布的作用；

2、自由作用，在结构上一定范围内可以任意分布的作用。

三、按结构的反应特点分类：

1、静态作用，使结构产生的加速度可以忽略不计的作用；

2、动态作用，使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。

第3.0.3条结构上的作用随时间变化的规律宜采用随机过程概率模型描述。

结构上的作用在设计基准期内的最大值或最小值，可采用随机变量概率模型描述。

结构上的作用的概率分布类型和统计参数，应以观测数据为基础，运用参数估计方法和概率分布的假设检验方法确定。

第3.0.4条工程结构按不同极限状态设计时，在设计表达式中应采用不同的作用代表值。作用代表值和确定代表值的方法，应由有关的标准专门规定。

第3.0.5条作用的标准值应是工程结构设计时采用的主要代表值。它代表结构上可能出现的最不利作用值。其值可按在设计基准期内作用最大（小）值概率分布的某个偏不利的分位值确定。当有条件时，可统一规定与分位值对应的概率值。

注：永久作用标准值的确定原则见附录三，可变作用标准值的确定原则见附录四。当观测资料不够充分时，标准值也可结合工程经验，经分析判断确定。

第3.0.6条工程结构设计时，可变作用代表值尚可采用频遇值和准永久值。

可变作用的频遇值代表结构上时而出现的较大作用值。其值可按作用在设计基准期内具有某个规定的较短的总持续期确定，或按规定的跨阈率确定。

可变作用的准永久值代表结构上经常出现的作用值。其值可按作用在设计基准期内具有某个规定的较长的总持续期确定。

频遇值和准永久值可采用标准值乘以小于1的系数表达。

注：可变作用准永久值和频遇值的确定原则见附录五。

第3.0.7条偶然作用的代表值由有关标准专门规定，也可根据观测资料和工程经验，经综合分析确定。

第3.0.8条工程结构设计时，对可能同时出现的不同种类的作用，应考虑其效应组合；对不可能同时出现的不同种类的作用，不考虑其效应组合。

第四章材料和岩土的性能及几何参数

第4.0.1条材料和岩土的性能是指其强度和变形模量等物理力学性能，应根据有关的试验方法标准经试验确定。

第4.0.2条按标准试件确定的材料和岩土性能，应通过换算系数或函数转换为实际结构中材料和现场岩土的性能。实际结构中材料和现场岩土的性能的不定性，由标准试件性能的不定性和换算系数或函数的不定性两部分构成。

第4.0.3条材料性能宜采用随机变量概率模型描述。材料性能的概率分布类型和统计参数，应以试验数据为基础，运用参数估计方法和概率分布的假设检验方法确定。

第4.0.4条材料性能的标准值应根据符合标准规定的材料性能的概率分布的某个分位值确定。对强度标准值宜取0.05分位值，对变形模量标准值宜取0.5分位值。

注：当试验数据不够充分或情况特殊时，材料性能标准值可结合工程经验，经分析判断确定。

第4.0.5条岩土性能的标准值宜根据现场取样试验的结果，按有关标准的规定确定。

注：当有条件时，岩土性能的标准值可按概率分布的某个分位值确定。

第4.0.6条几何参数应为与结构、构件和截面的形状、尺寸和总体布置有关的参数。

几何参数可采用随机变量概率模型描述。几何参数的概率分布类型和统计参数，应以测试数据为基础，运用参数估计方法和概率分布的假设检验方法确定。

当几何参数的变异性对结构抗力及其它性能的影响很小时，几何参数可作为确定性变量考虑。

注：当测试数据不够充分时，几何参数的统计参数可根据有关标准规定的公差，经分析判断确定。

第 4.0.7条几何参数的标准值可采用设计规定的公称值，或根据几何参数概率分布的某个分位值确定。

第五章结构分析

第5.0.1条结构分析应包括下列内容：

一、结构作用效应的分析，确定结构或截面上的作用效应；

二、结构抗力及其它性能的分析，确定结构或截面的抗力及其它性能。

第5.0.2条结构分析可采用计算、模型试验或原型试验等方法。

第5.0.3条结构分析采用的基本假定和计算模型应能描述所考虑极限状态下的结构反应。

根据结构的具体情况，可采用一维、二维、三维的计算模型进行结构分析。

第5.0.4条当工程结构按承载能力极限状态设计时，根据材料和结构对作用的反应，可采用线性、非线性或塑性理论计算。

当工程结构按正常使用极限状态设计时，可采用线性理论计算；必要时，可采用非线性理论计算。

第5.0.5条当结构承受自由作用时，应根据每一自由作用可能出现的空间位置，确定对结构最不利的作用布置。

第5.0.6条环境对材料、构件和结构性能的系统影响,宜在结构分析中直接考虑。如湿度对木材强度的影响,高温对钢结构性能的影响等。

第5.0.7条计算模型的不定性应在极限状态方程中采用一个或几个附加的基本变量考虑。附加基本变量的概率分布类型和统计参数，可通过按计算模型的计算结果与按精确方法的计算结果或实际观测的结果相比较，经统计分析确定，或根据工程经验判断确定。

第六章分项系数设计方法

第6.0.1条结构构件极限状态设计表达式中的各种分项系数，应根据有关基本变量的概率分布类型和统计参数，以及规定的目标可靠指标，通过计算分析，并考虑工程经验，经优化后确定。

第6.0.2条作用的设计值F d应按下式确定：

F d=γf F r（6.0.2-1）

式中 F r——作用的代表值；

γf——作用的分项系数。

材料和岩土性能的设计值f d应按下式确定：

f d=f k/γm（6.0.2-2）

式中 f k——材料和岩土性能的标准值；

γm——材料和岩土性能的分项系数。

几何参数设计值a d可采用几何参数标准值a k。当几何参数的变异性对结构性能有明显影响时，几何参数设计值可按下式确定：

a d=a k±△a（6.0.2-3）

式中△a——几何参数附加量。

第6.0.3条结构构件按极限状态设计时应符合下式要求：

g（F d，f d，a d，ψc，C，γo，γd）≥ 0（6.0.3）

式中ψc——作用的组合系数；

C——限值，如变形、裂缝宽度、加速度的限值；

γo——结构重要性系数；

γd——反映计算模型不定性的系数。

第6.0.4条当结构构件按承载能力极限状态设计时，可采用下列设计表达式：

γo S（F d，a d，ψc，γsd）≤ R(f d，a d，C，γRd) （6.0.4-1）

或γoγsd S（F d，a d，ψc）≤ R(f d，a d，C) （6.0.4-2）

式中S(·)——作用效应函数；

R(·)——抗力函数；

γsd——反映作用效应计算模型不定性的系数；

γRd——反映抗力计算模型不定性的系数。

当考虑偶然作用时，设计表达式宜按下列原则确定：偶然作用分项系数取 1.0；与偶然作用同时出现的可变作用，根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。此外，尚应考虑偶然作用对抗力的影响。具体的设计表达式及各种系数取值，应由有关标准专门规定。

第6.0.5条当结构构件按承载能力极限状态设计时，对持久状况和短暂状况，应采用各自的基本组合；对偶然状况，应采用偶然组合。

基本组合系指永久作用和可变作用的效应组合，可采用下列设计表达式：

S（γGi G ik，γQ1Q1k，γQjψcj Q jk，γsd）

i=1，2，…，m； j=2，3，…，n （6.0.5）

式中 G ik——第i个永久作用的标准值；

Q1k——第一个可变作用的标准值，该可变作用标准值的效应大于其它任意第j个可变作用标准值的效应；

Q jk——其它第j个可变作用的标准值；

γGi——第i个永久作用的分项系数；

γQ1、γQj——第一个和其它第j个可变作用的分项系数；

ψcj——第j个可变作用的组合系数。

偶然组合系指永久作用、可变作用和一个偶然作用的效应组合。

第6.0.6条结构构件设计时，对可变作用的效应组合，可根据参与组合的作用的性质，采用相应的组合值。组合值可采用标准值乘以组合系数表达。组合系数也可通过调整相应的作用分项系数来反映。

组合系数或调整后的作用分项系数值，宜按不同作用效应组合下结构构件均满足目标可靠指标的原则确定，也可采用有充分依据的其它方法确定。

第6.0.7条当永久作用效应对结构构件承载能力起有利作用时，公式（6.0.5）中永久作用分项系数γG的取值不应大于1.0。

第6.0.8条当结构构件按正常使用极限状态设计时，可采用下列设计表达式：

S（F d，f d，a d，γo，γd）≤ C（6.0.8-1）

或γoγd S（F d，f d，a d）≤ C（6.0.8-2）

第6.0.9条当结构构件按正常使用极限状态设计时，对持久状况，应采用短期效应组合和长期效应组合；对短暂状况，可采用短期效应组合。

短期效应组合系指永久作用标准值和可变作用频遇值的效应组合。长期效应组合系指永久作用标准值和可变作用准永久值的效应组合。

第七章质量控制要求

第7.0.1条对工程结构应实施为保证结构可靠度所必需的质量控制。工程结构的质量控制应包括下列内容：

一、勘察与设计的质量控制；

二、材料和制品的质量控制；

三、施工的质量控制；

四、使用和维护的质量控制。

第7.0.2条对工程结构的各项质量控制应由相应标准作出规定。在各类工程结构的可靠度设计统一标准中，宜规定与目标可靠度相应的结构和构件的质量水平及有关的质量控制原则。

第7.0.3条勘察与设计的质量控制应达到下列要求：

一、勘察资料齐全，数据准确，结论可靠；

二、设计中采用的基本假定和计算模型合理，数值运算正确；

三、图纸和其它设计文件符合有关规定。

第7.0.4条工程结构材料和制品的质量控制应包括下列内容，并达到相应的要求：

一、初步控制。在试生产阶段，通过试配或试运行，确定合理的原材料组成和工艺参数，为生产控制提供材料、制品和结构性能的统计参数。

二、生产控制。在生产阶段，对原材料组成和工艺过程进行控制，保证材料、制品和结构的质量符合有关标准规定的稳定性。

三、合格控制。在交付使用前，按规定的质量验收标准进行合格性验收，保证材料、制品和结构的质量符合规定。

第7.0.5条为进行施工质量控制，在各工序内应实行质量自检，在各工序间应实行交接质量验收。对工序操作和中间产品的质量，应采用统计方法进行抽查；在结构的关键部位应进行系统检查。

第7.0.6条在工程结构的使用期间，应保持设计预定的使用条件，定期检查结构状况，并进行必要的维修。当实际使用条件与设计预定的使用条件不同时，应进行专门的验算和采取必要的措施。

附录一结构可靠指标计算的一次二阶矩法

（一）结构的极限状态方程应采用下列表达式：

式中为基本变量，如各种作用、材料性能和几何参数等，假定它们为统计独立。

（二）结构的可靠指标β可按下列公式计算：

式中—基本变量的平均值和标准差；

（·）│——（·）中的变量在点赋值。为验算点，其坐标值为。

（三）上列公式可综合表达为：

当基本变量为非正态随机变量时，应转化为当量正态随机变量，其平均值和标准差

可按下列公式计算：

式中（·）——标准正态分布函数的反函数；

（·）——标准正态概率密度函数。

注：结构的可靠指标也可采用其它方法计算。对于基本变量的变异系数很大、极限状态方程的非线性程度很高等情况，可靠指标宜采用更精确的方法计算。

附录二永久作用、可变作用和偶然作用举例

（一）永久作用：

1、结构自重；

2、土压力；

3、水位不变的水压力；

4、预应力；

5、地基变形；

6、混凝土收缩；

7、钢材焊接变形；

8、引起结构外加变形或约束变形的各种施工因素。（二）可变作用：

1、使用中的人员、物件等荷载；

2、施工中结构的某些自重；

3、安装荷载；

4、车辆荷载；

5、吊车荷载；

6、风荷载；

7、雪荷载；

8、冰荷载；

9、常遇地震；

10、水位变化的水压力；

11、扬压力；

12、波浪力；

13、温度变化。

（三）偶然作用：

1、撞击；

2、爆炸；

3、罕遇地震；

4、龙卷风；

5、火灾；

6、极严重的侵蚀；

7、罕遇洪水。

附录三永久作用标准值的确定原则

各种永久作用的标准值，可按下列方法确定：

（一）结构自重的标准值，可按设计图纸规定的尺寸和材料平均单位体积或单位面积上所受的重力计算。

对某些结构，可考虑尺寸的变异，采用较大和较小的两个标准值。

（二）非承重结构自重的标准值，可按设计图纸规定的尺寸和材料平均单位体积或单位面积上所受的重力计算。若移去这部分自重使结构处于不利状态，则在计算中应取其值为零。

（三）在大多数情况下，土压力的标准值应取主动土压力的较大值、静止土压力的较大值，或被动土压力的较小值。当土有可能被移去时，应考虑无土压力的特殊情况。

（四）预应力可采用较大和较小两个标准值，且均应考虑时间因素。

（五）施工和材料收缩、膨胀产生的变形的标准值，可采用某个指定值或零值。收缩和膨胀产生的变形宜考虑时间因素。

（六）支座沉陷可采用较大和较小两个标准值。一般情况下可取较小标准值为零。

附录四可变作用标准值的确定原则

（一）可变作用最大（小）值的概率分布

根据可变作用的观测值，通过统计参数估计和优度拟合检验，可获得可变作用的概率分布函数。

当可变作用采用平稳二项随机过程模型时，设计基准期T内可变作用最大值的概率分布函数

及最小值的概率分布函数可分别按下列公式计算：

式中 F（x）——可变作用随机过程的截口概率分布函数；

m——可变作用在设计基准期内的平均出现次数。

例如，当截口概率分布为极值I型分布时（如年最大风压）：

其最大值概率分布函数为：

当可变作用采用其它随机过程模型（如普哇松过程）时，设计基准期T内可变作用最大（小）值的概率分布可用相应的公式计算。

（二）可变作用的标准值

可变作用标准值宜根据可接受的概率p，由可变作用在设计基准期T内最大（小）值概率分布的某个分位值确定。

当可变作用增大对结构产生不利效应时，标准值由下列公式确定：

此时，概率p应取较大值。

当可变作用减小对结构产生不利效应时，标准值由下列公式确定：

此时，概率p应取较小值。

当可变作用标准值以重现期Tr（年）表达时，标准值可由可变作用年最大值概率分布函数F（x）中概率为p的分位值确定：

附录五可变作用准永久值和频遇值的确定原则

对可变作用可选择足够长的观测期进行连续观测，以确定准永久值和频遇值。

当条件不具备时，也可根据必要的观测经判断确定。

（一）可变作用的准永久值

根据连续观测数据，可获得可变作用Q随时间t的变化规律（见附图5.1）。

附图5.1 可变作用准永久值的确定

可按可变作用值超过准永久值的总持续时间与整个观测期

的比值μ确定准永久值。可取μ≤0.5。

（二）可变作用的频遇值

可采用下列两种方法之一确定频遇值：

1．按与准永久值相同的原则确定，但μ的取值应相当小。

2．按可变作用超过频遇值的次数n与整个观测期的比值ν确定。ν称为跨阈率，一般根据经济因素确定。

当工程结构按正常使用极限状态设计时，可按两种情况区别对待：

1．结构部分损坏（例如开裂）。一般系因出现可变作用的较高值所致，故宜按跨阈率ν确定。

2．结构功能降低（例如出现不舒适的振动）。一般受可变作用总持续时间的影响较大，故宜按比值μ确定。

附录六本标准用词说明

一、为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：

1．表示很严格，非这样做不可的。

正面词采用“必须”；

反面词采用“严禁”。

2．表示严格，在正常情况下均应这样做的：

正面词采用“应”；

反面词采用“不应”或“不得”。

3．对表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：

正面词采用“宜”或“可”；

反面词采用“不宜”。

二、条文中指定应按其它有关标准、规范执行时，写法为“应符合……的规定”。

附加说明

本标准主编单位、参加单位和主要起草人名单

主编单位：中国建筑科学研究院

参加单位：铁道部科学研究院

铁道部专业设计院

交通部公路规划设计院

交通部水运规划设计院

交通部第一航务工程勘察设计院

能源部水利部水电规划设计总院

河海大学

福建师范大学

重庆交通学院

主要起草人：李明顺、胡德炘、陈基发、马坤贞、姚明初、曹起凤、赵顺昌、杨松泉、贺铮、沈义生、、林忠民、邹天一

建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001

建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001 中华人民共和国国家标准 建筑结构可靠度设计统一标准 Unified standard for reliability design of building structures GB 50068-2001 主编部门：中华人民共和国建设部 批准部门：中华人民共和国建设部 施行日期：2002年3月1日 关于发布国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》的通知 建标[2001]230 号 根据我部“关于印发《一九九七年工程建设标准制订、修订计划的通知》”（建标[1997]108号）的要求，由建设部会同有关部门共同修订的《建筑结构可靠度设计统一标准》，经有关部门会审，批准为国家标准，编号为GB 50068-2001 ，自2002年3月1日起施行。其中1.0.5，1.0.8为强制性条文，必须严格执行，原《建筑结构设计统一标准》GBJ 68-84 于2002年12月31日废止。 本标准由建设部负责管理，中国建筑科学研究院负责具体解释工作。建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。 中华人民共和国建设部 2001年11月13日 前言 本标准是根据建设部建标[1997]108 号文的要求，由中国建筑科学研究院会同有关单位对原《建筑结构设计统一标准》(GBJ 68-84)共同修订而成的。 本次修订的内容有：

1.标准的适用范围:鉴于《建筑地基基础设计规范》、《建筑抗震设计规范》在结构可靠度设计方法上有一定特殊性，从原标准要求的"应遵守"本标准，改为"宜遵守"本标准； 2.根据《工程结构可靠度设计统一标准》(GB 50153-92)的规定，增加了有关设计工作状况的规定，并明确了设计状况与极限状态的关系； 3.借鉴最新版国际标准ISO 2394:1998 《结构可靠度总原则》，给出了不同类型建筑结构的设计使用年限； 4.在承载能力极限状态的设计表达式中，对于荷载效应的基本组合，增加了永久荷载效应为主时起控制作用的组合式； 5.对楼面活荷载、风荷载、雪荷载标准值的取值原则和结构构件的可靠指标以及结构重要性系数等作了调整； 6.首次对结构构件正常使用的可靠度做出了规定，这将促进房屋使用性能的改善和可靠度设计方法的发展； 7.取消了原标准的附件。 本标准黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 本标准将来可能需要进行局部修订，有关局部修订的信息和条文内容将刊登在《工程建设标准化》杂志上。 为了提高标准质量，请各单位在执行本标准的过程中，注意总结经验，积累资料，随时将有关的意见和建议寄给中国建筑科学研究院，以供今后修订时参考。 本标准主编单位：中国建筑科学研究院 本标准参编单位：中国建筑东北设计研究院，重庆大学，中南建筑设计院，四川省建筑科学研究院，福建师范大学。 本标准主要起草人：李明顺胡德炘史志华陶学康陈基发白生翔苑振芳戴国欣陈雪庭王永维钟亮戴国莹林忠民 1 总则 1.0.1 为统一各类材料的建筑结构可靠度设计的基本原则和方法，使设计符合技术先进，经济合理、安全适用、确保质量的要求，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于建筑结构，组成结构的构件及地基基础的设计。

工程结构荷载与可靠度设计原理_复习资料

荷载与结构设计原理总复习题 一、判断题 1.严格地讲，狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与间接作用等价。（N） 2.狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与作用等价。（Y） 3.广义的荷载包括直接作用和间接作用。（Y） 4.按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降、风压力、地震等均是间接作用。（N） 5.由于地震、温度变化、基础不均匀沉降、焊接等引起的结构内力变形等效应的因素称为间接作用。（Y） 6.土压力、风压力、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。（N） 7.由于雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一，所以基本雪压是针对屋面上积雪荷载定义的。（N）8.雪重度是一个常量，不随时间和空间的变化而变化。（N） 9.雪重度并非一个常量，它随时间和空间的变化而变化。（N） 10.虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的 关系，但是两者不一定同时出现。（Y） 11.汽车重力标准是车列荷载和车道荷载，车列荷 载是一集中力加一均布荷载的汽车重力形式。 （N） 12.烈度是指某一地区遭受一次地震影响的强弱程度，与震级和震源深度有关，一次地震有多个烈度。（Y） 13．考虑到荷载不可能同时达到最大，所以在实际工程设计时，当出现两个或两个以上荷载时，应采用荷载组合值。（N） 14.当楼面活荷载的影响面积超过一定数值需要 对均布活荷载的取值进行折减。（Y） 15.土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外 荷载作用对墙背产生的土压力。（Y） 16.波浪荷载一般根据结构型式不同，分别采用不同的计算方法。（Y） 17.先张法是有粘结的预加力方法，后张法是无粘结的预加力方法。（Y） 18.在同一大气环境中，各类地貌梯度风速不同，地貌越粗糙，梯度风速越小。（N）19.结构构件抗力R是多个随机变量的函数，且近似服从正态分布。（N） 20.温度作用和变形作用在静定结构中不产生内力，而在超静定结构中产生内力。（Y） 21.结构可靠指标越大，结构失效概率越小，结构越可靠。（Y） 22.朗肯土压力理论中假设挡土墙的墙背竖直、光滑、填土面水平无超载。（Y） 23.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间既无摩擦力也无剪力存在。（Y） 24.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间虽然无摩擦力，但仍有剪力存在。（N） 25.土的自重应力为土自身有效重力在土体中引起的应力。（Y） 26.不但风的作用会引起结构物的共振，水的作用也会引起结构物的共振。（Y） 27.平均风速越大，脉动风的幅值越大，频率越高。（N） 28.风压是指风以一定的速度向前运动受到阻塞时对阻塞物产生的压力。（Y） 29.地震作用中的体波可以分为横波和纵波，两者均可在液体和固体中传播。（N） 30.如果波浪发生破碎的位置距离直墙在半个波 长以内，这种破碎波就称为近区破碎波。（Y）31.远区破碎波与近区破碎波的分界线为波浪破 碎时发生在一个波长的范围内。（N） 32.在实际工程设计时，当出现可变荷载，应采用 其荷载组合值。（N） 33.对于静定结构，结构体系的可靠度总大于或等 于构件的可靠度。（N） 34.对于超静定结构，当结构的失效形态不唯一 时，结构体系的可靠度总小于或等于结构每一失效形态对应的可靠度。（Y） 35.结构设计的目标是确保结构的承载能力足以 抵抗内力，而变形控制在结构能正常使用的范围内。（Y） 36.对实际工程问题来说，由于抗力常用多个影响 大小相近的随机变量相乘而得，则其概率分布一般来说是正态的。（N） 37.结构可靠度是指结构可靠性的概率度量，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。

建筑结构可靠度分析与设计原理

玻璃幕墙是1985年以来开始在我国应用的建筑幕墙，它是在铝合金门窗的基础上随着高层建筑的兴起而发展起来的轻质建筑外围护结构。 我国2002年开始实施新修订的{建筑结构可靠度设计统一标准(GB 50068-2001)和《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)及颈建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)三项国家标准。幕墒与门窗作为对建筑物理功能和人的安全使用有重大影响的建筑外围护结构与构件，必须按照这些标准及其强制性条文的要求进行结构设计计算，以保证其足够的可靠度。 铝合金玻璃幕墙与门窗是世界上应用最为成熟和目前应用最为广泛的金属框架建筑幕墒和门窗。我国《玻璃幕墒工程技术规范》(JGJ102-96)目前正在进行修订，《铝合金门窗工程技术规程》于2002年8月开始编制，尚未有建筑门窗工程设计规范。认真总结国内外技术与经验，对它们进行结构可靠度设计研究，正确编制我国的玻璃幕墒与门窗技术标准规范，以逐步建立起各种材料及型式的建筑幕墒与门窗结构可靠度设计、评估理论体系，对我国建筑幕墒与门窗工程实践和技术发展有着重要的现实意义和深远的历史意义。 建筑结构可靠度分析与设计原理 1．结构的可靠性 建筑结构是组成工业与民用房屋建筑包括基础在内的承重骨架体系，必须满足的基本功能要求是：(1)安全性：在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种作用：在设计规定的偶然事件发生时(如地震、火灾等)及发生后，仍能保

持必需的整体稳定性：(2)适刚性：在正常使用时具有良好的工作性能：(3)耐久性：在正常维护下具有足够的耐久性能。 结构的可靠性是结构安全性、适用性和耐久性的统称，是结构在规定的时间内和规定的条件下，完成预定功能的能力。 2．结构的可靠度 (1)结构的极限状态设计要求 影响结构可靠性的各种随机因素可归纳为二个均为随机变量的综合变量即结构的作用效应S和抗力R，结构的功能函数Z=g(R，5)=R-S也是随机变量。当Z>0时，结构处于可靠状态：当Z<0时，结构处于失效状态：当Z=R-S=0时。结构处于极限状态。结构的极限状态设计要求为：R-S>=O，即结构的抗力要大于等于其作用效应。 (2)结构的概率可靠度 由于影响结构可靠性的各种因素中荷载与作用的效应是变化不定的，结构的抗力R也是不确定的(构件材料性能不确定性、几何参数不确定性、计算模式不确定性)，因此结构设计所要求的Z=R-S>=0的可靠目标不可能绝对保证，只能在一定的概率意义下满足，即P（R>=S）=P，是结构的可靠概率。所以说，结构的可靠度是结构可靠性的定量描述，即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。而结构的失效概率Pf=1-PI。由于结构的失效概率一

工程结构可靠度设计统一标准

工程结构可靠度设计统一标准 第一章总则 第二章极限状态设计原则 第三章结构上的作用 第四章材料和岩土的性能及几何参数 第五章结构分析 第六章分项系数设计方法 第七章质量控制要求 附录一结构可靠指标计算的一次二阶矩法 附录二永久作用、可变作用和偶然作用举例 附录三永久作用标准值的确定原则 附录四可变作用标准值的确定原则 附录五可变作用准永久值和频遇值的确定原则附录六本标准用词说明 附加说明 第一章总则 第1.0.1 条为统一工程结构可靠度设计的基本原则和方法，使设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，制定本标准。 第1.0.2 条本标准是制定房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电工程结构可靠度设计统一标准应遵守的准则。在各类工程结构的统一标准中尚应制定相应的具体规定。 第1.0.3 条本标准适用于整个结构、组成整个结构的构件以及地基基础，适用于结构的施工阶段和使用阶段。 第1.0.4 条工程结构必须满足下列功能要求： 一、在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用； 二、在正常使用时，具有良好的工作性能； 三、在正常维护下，具有足够的耐久性能； 四、在设计规定的偶然事件发生时和发生后，能保持必需的整体稳定性。 第1.0.5 条结构在规定的时间内，在规定的条件下，对完成其预定功能应具有足够的可靠度，可靠度一般可用概率度量。 确定结构可靠度及其有关设计参数时，应结合结构使用期选定适当的设计基准期作为结构可靠度设计所依据的时间参数。 第1.0.6条工程结构设计宜采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法。

第1.0.7条工程结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命，造成经济损失，产生社会影响等）的严重性，采用表1.0.7规定的安全等级。 工程结构的安全等级表1.0.7 注：对特殊结构，其安全等级可按具体情况确定。 第1.0.8条工程结构中各类结构构件的安全等级宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件 的安全等级可适当提高或降低，但不得低于三级。 第1.0.9条对不同安全等级的结构构件，应规定相应的可靠度。 第1.0.10条工程结构应按其破坏前有无明显变形或其它预兆区别为延性破坏和脆性破坏两种破坏类型。对脆性破坏的结构，其规定的可靠度应比延性破坏的结构适当提高。 第1.0.11条当有条件时，工程结构宜按结构体系进行可靠度设计。结构体系可靠度设计，应根据结构 破坏特点选定主要破坏模式，并通过结构选型或调正构件可靠度，提高整个结构可靠度设计的合理性。 第1.0.12条为了保证工程结构具有规定的可靠度，应对结构设计所依据的主要条件进行相应的控制。 应根据结构的安全等级划分相应的控制等级。对控制的具体要求，由有关的勘察、设计、施工及使用等标准专门规定。 第二章极限状态设计原则 第2.0.1条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规定的某一功能要求，此特定状态应为该功能的极限状态。 对于结构的各种极限状态，均应规定明确的标志及限值。 第2.0.2条极限状态可分为下列两类： 、承载能力极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的 变形 当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：1．整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移等）；2．结构构件或连接因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承

机械可靠性结构强度计算

脆断体（高、低周疲劳）的剩余寿命计 算 课程名称：机械结构强度与可靠性设计 专业：机械设计及理论 年级：2013级 完成时间：2014-05-02

文章是对脆断体（高周疲劳和低周疲劳）的剩余寿命计算的一个综述。对 于机械零件的寿命计算，尤其是对于断裂件（含裂纹体）的剩余寿命计算，正确估算裂纹体的剩余疲劳寿命估算，能够有效的保证重要零件的合理检修要求，能够很好的创造好经济条件。一般对于高周疲劳，无裂纹寿命N 1是主要的，它占了总寿命N （N=N 1+N c ）中的主要部分，而裂纹扩展寿命N c 短，因此高周疲劳中往往只按初始裂纹尺寸来估算N e 值。但对于低周疲劳中总寿命中N c 占主要部分，N 1 很小。与疲劳裂纹扩展速度相关的物理量有应力强度因子幅值ΔK I 和其他量。疲劳裂纹的扩展速度：疲劳条件下的亚临界裂纹扩展速率是决定零部件疲劳破坏寿命的特性指标之一。 剩余寿命的时间是指初始裂纹a 0到临界裂纹尺寸a c 的时间。零件在变应力作用下，初始裂纹a 0会缓慢产生亚临界扩展，当它达到临界裂纹尺寸a c 时，就会发生失稳破坏。裂纹体在变应力作用下的裂纹扩展速率与应力场裂纹尺寸和材料特性的关系。ΔK I —控制疲劳裂纹扩展速度的主要力学参量，试验指出控制盘疲劳裂纹扩展速度的主要力学参量是应力强度因子幅值ΔK I 。da/dN 与ΔK I 的关系曲线表明了材料在无害环境中疲劳裂纹的扩展速度与应力强度因子幅值的关系。 ① 区间I ： da/dN=0处，有ΔKth ，称为界限应力强度因子幅值。 当ΔK I ≤ΔKth 时，裂纹不扩展，稳定状态 当ΔK I ≥ΔKth 时，裂纹开始扩展，ΔKth 是判断构件是否会发生裂纹亚临界扩

可靠性设计的基本概念与方法

4．6 可靠性设计的基本概念与方法 一、结构可靠性设计概念 1．可靠性含义 可靠性是指一个产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；而一个工业产品(包括像飞机这样的航空飞行器产品)由于内部元件中固有的不确定因素以及产品构成的复杂程度使得对所执行规定功能的完成情况及其产品的失效时间(寿命)往往具有很大的随机性，因此，可靠性的度量就具有明显的随机特征。一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为该产品的可靠度。作为飞机结构的可靠性问题，从定义上讲可以理解为：“结构在规定的使用载荷／环境作用下及规定的时间内，为防止各种失效或有碍正常工作功能的损伤，应保持其必要的强刚度、抗疲劳断裂以及耐久性能力。”可靠度则应是这种能力的概率度量，当然具体的内容是相当广泛的。例如，结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或结构系统的强度大于工作应力的概率，结构安全寿命的可靠性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率；结构的损伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率，另一方面指结构在规定的未修使用期间内，裂纹扩展小于裂纹容限的概率．可靠性的概率度量除可靠度外，还可有其他的度量方法或指标，如结构的失效概率F(c)，指结构在‘时刻之前破坏的概率；失效率^(()．指在‘时刻以前未发生破坏的条件下，在‘时刻的条件破坏概率密度；平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)，指从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。除此而外，还有可靠性指标、可靠寿命、中位寿命，对可修复结构还有维修度与有效度等许多可靠性度量方法。 2．.结构可靠性设计的基本过程与特点 设计一个具有规定可靠性水平的结构产品，其内容是相当丰富的，应当贯穿于产品的预研、分析、设计、制造、装配试验、使用和管理等整个过程和各个方面。从研究及学科划分上可大致分为三个方面。 (1)可靠性数学。主要研究可靠性的定量描述方法。概率论、数理统计，随机过程等是它的重要基础。 (2)可靠性物理。研究元件、系统失效的机理，物理成固和物理模型。不同研究对象的失效机理不同，因此不同学科领域内可靠性物理研究的方法和理论基础也不同． (3)可靠性工程。它包含了产品的可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验、可靠性数据的收集处理和交换等．从产品的设计到产品退役的整个过程中，每一步骤都可包含于可靠性工程之中。 由此我们可以看出，结构可靠性设计仅是可靠性工程的其中一个环节，当然也是重要的环节，从内容上讲，它包括了结构可靠性分析、结构可靠性设计和结构可靠性试验三大部分。结构可靠性分析的过程大致分为三个阶段。 一是搜集与结构有关的随机变量的观测或试验资料，并对这些资料用概率统计的方法进行分析，确定其分布概率及有关统计量，以作为可靠度和失效概率计算的依据。

建筑结构可靠度设计统一标准

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众智软件 1 总则 1.0．1 为统一各类材料的建筑结构可靠度设计的基本原则和方法，使设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求,制定本标准。 １.0．2 本标准适用于建筑结构，组成结构的构件及地基基础的设计。 1.0．3 制定建筑结构荷载规范以及钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范应遵守本标准的规定;制定建筑地基基础和建筑抗震等设计规范宜遵守本标准规定的原则。 1.0.4 本标准所采用的设计基准期为5０年。 1.0．５结构的设计使用年限应按表1.0．5采用。 １.0.６结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度。结构可靠度可采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定。 1.0.7 结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：?１在正常施工和正常使用时,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在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性。 1.０．8 建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重性，采用不同的安全等级。建筑结构安全等级的划分应符合表1.0.8的要求。

1.0.９建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级可进行调整,但不得低于三级。 １.0.10 为保证建筑结构具有规定的可靠度,除应进行必要的设计计算外,还应对结构 材料性能、施工质量、使用与维护进行相应的控制。对控制的具体要求,应符合有关勘察、设计、施工及维护等标准的专门规定。 1．0.11 当缺乏统计资料时，结构设计应根据可靠的工程经验或必要的试验研究进行。

机械产品可靠性设计综述

机械产品可靠性设计综述 一、可靠性设计的基本概念 可靠性设计的定义： 定义1：对系统和结构进行可靠性分析和预测，采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。 定义2：为了满足产品的可靠性要求而进行的设计。 可靠性设计即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。设计水平是保证产品可靠性的基础。 可靠性设计是产品的一个重要的性能特征，产品质量的主要指标之一，是随产品所使用时间的延续而在不断变化的。可靠性设计的任务就是确定产品质量指标的变化规律，并在其基础上确定如何以最少的费用以保证产品应有的工作寿命和可靠度，建立最优的设计方案，实现所要求的产品可靠性水平。 可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代，首先应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到民用工业。 可靠性设计的一个重要内容是可靠性预测，即利用所得的资料预报一个零件、部件或系统实际可能达到的可性，预报这些零部件或系统在规定的条件下和在规定时间内完成规定功能的概率。在产品设计的初期阶段，及时完成可靠性预测工作，可以了解产品各零部件之间可靠性的相互关系，找出提高产品可靠性的有效途径。 二、可靠性设计的基本原理 （1）选择设计方案时尽量不采用还不成熟的新系统和零件，尽量采用已有经验并已标准化的零部件和成熟的技术。 （2）结构简化，零件数削减。如日本横河记录仪表10年中无件数削减30%，大大提高了可靠性。 （3）考虑功能零件的可接近性，采用模块结构等以利于可维修性。 （4）设置故障监测和诊断装置，保证零件部设计裕度（安全系数/降额）。 （5）必要时采用功能并联、冗余技术。如日本的液压挖掘机等，采用双泵、双发动机的冗余设计。 （6）失效安全设计（Failure Safe），系统某一部分即使发生故障，但使其限制在一定范围内，不致影响整个系统的功能。 （7）安全寿命设计（Safe Life），保证使用中不发生破坏而充分安全的设计。例如对一些重要的安全性零件如汽车刹车，转向机构等要保证在极限条件下不能发生变形、破坏。 （8）加强连接部分的设计分析，例如选定合理的连接、止推方式。考虑防振，防冲击，对连接条件的确认。 （9）可靠性确认试验，在没有现成数据和可用的经验时，这是唯一的手段。尤其机械零部件的可靠性预测精度还很低。主要通过试验确认。 三、可靠性设计的基本方法 为了使设计时能充分地预测和预防故障，把更多的失效经验设计到产品中，因而必须邦助设计人员掌握充分的故障情报资料和设计依据。采取以下措施：

《工程结构荷载与可靠度设计原理》复习题

《工程结构荷载与可靠度设计原理》复习题 第一章荷载类型 1.荷载：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.作用：能使结构产生效应（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。 3.荷载与作用的区别与联系. 区别：荷载不一定能产生效应，但作用一定能产生效应。 联系：荷载属于作用的范畴。 第二章重力 1.土是由土颗粒、水和气体组成的三项非连续介质。 2.雪压：单位面积地面上积雪的自重。 3.基本雪压：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。 第三章侧压力 1.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。 三种土压力的受力特点： （1）静止土压力：挡土墙在土压力作用下，不产生任何方向的位移或转动而保持原有的位置，墙后土体处于弹性平衡状态。 （2）主动土压力：挡土墙在土压力的作用下，背离墙背方向移动或转动时，墙后土压力逐渐减小，当达到某一位移量值时，墙后土体开始下滑，作用在挡土墙上的土压力达到最小值，滑动楔体内应力处于主动极限平衡状态。 （3）被动土压力：挡土墙在外力作用下向墙背方向移动或转动时，墙体挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移时，墙后土体开始上隆，作用在档土墙上的土压力达到最大值，滑动楔体内应力处于被动极限平衡状态。 2.水对结构物的力学作用表现在对结构物表面产生静水压力和动水压力。静水压力可能导致结构物的滑动或倾覆；动水压力，会对结构物产生切应力和正应力，同时还可能引起结构物的振动，甚至使结构物产生自激振动或共振。 3.（1）冻胀力：在封闭体系中，由于土体初始含水量冻结，体积膨胀产生向四面扩张的内应力，这个力称为冻胀力。（2）冻土：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，称为冻土。 （3）冻胀原理：水分由下部土体向冻结锋面迁移，使在冻结面上形成了冰夹层和冰透镜体，导致冻层膨胀，底层隆起。（4）影响冻土的因素：含水量、地下水位、比表面积和温差。 第四章风荷载 1.基本风压：按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压称为基本风压。通常应符合以下五个规定：标准高度的规定（10m）、地貌的规定(空旷平坦)、公称风速的时距（10分钟）、最大风速的样本时间（1年）和基本风速重现期（30-50年）。 2.风效应可以分为顺风向结构风效应和横风向结构风效应两种。 3.速度为的风流经任意截面物体，都将产生三个力：物体单位长度上的顺风向力p D、横风向力P L以及扭力矩P M。 第五章地震作用 1.地震按其产生的原因，可分为火山地震、陷落地震和构造地震。 2.（1）震源：即发震点，是指岩层断裂处。 （2）震中：震源正上方的地面地点。 （3）震源深度：震中至震源的距离。 （4）震中距：地面某处到震中的距离。 （5）震级：衡量一次地震规模大小的数量等级。 （6）地震能：一次地震所释放的能量。 （7）烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。 （8）地震波：传播地震能量的波 3.地震波分为在地球内部传播的体波和在地面附近传播的面波。 第七章荷载的统计分析 1.平稳二项随机过程荷载模型的假定为：

工程荷载与可靠度设计原理A卷

工程荷载与可靠度设计原理A 卷 一．单项选择题（每题1分，共15分） 1．工程结构上的作用按时间分类可分为永久作用、可变作用和偶然作用，（ C ）内属于永久作用。 A ．雪荷载 B ．人群荷载 C ．混凝土收缩 D ．温度变化 2．可变荷载在结构使用期间经常达到和超过的值称为荷载（ C ）。 A ．标准值 B ．组合值 C ．准永久值 D ．频遇值 3．桥梁上作用的车辆冲击力和制动力属于（ B ）。 A ．永久作用 B ．可变作用 C ．偶然作用 D ．自由作用 4．国际标准ISO2103在计算梁的楼面活荷载效应时，对住宅、办公楼或其房间建议按下式（ A ）对楼面均布活荷载乘以折减系数λ。 A ． A .3 30+=λ （A>18m 2） B ． A .3 50+=λ （A>36m 2） C ．n ..6 030+=λ （n ≥2） D ． n ..6 050+=λ （n ≥2） 5．桥梁结构整体计算采用采用车道荷载，车道荷载由（ D ）组成。 A ．均布荷载 B ．集中荷载 C ．车辆荷载 D ．均布荷载和集中荷载 6．位于流水中的桥墩，当桥墩迎水面为（ B ）时，受到的流水压力最小。 A ．方形 B ．圆端形 C ．矩形 D ．尖端形 7．大气以梯度风速度流动的起点高度称为梯度风高度，地面粗糙度越大，梯度风高度（ A ）。 A ．越高 B ．越低 C ．不变 D ．说不清 8．在风的作用下，单体矩形建筑物迎风面由于气流正面受阻产生 ，侧面和背风面由于漩涡作用引起 。（ C ） A ．风吸力 风吸力 B ．风压力 风压力 C ．风压力 风吸力 D ．风吸力 风压力

宁波大学结构可靠性设计基础考试复习题

一﹑单项选择题 1．我国现行规范中一般建筑物的设计使用年限为 A ．5年 B 。25年 C ．50年 D 。100年 2.对普通房屋和构筑物，《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的设计使用年限为 A ．5年 B 。25年 C ．50年 D 。100年 3．对临时性结构，《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的设计使用年限为 A ．5年 B 。25年 C ．50年 D 。100年 4．我国现行建筑规范中设计基准期为 A ．10年 B 。30年 C ．50年 D 。100年 5. 现行《建筑结构荷载规范》规定的基本风压值的重现期为 A.30年 B.50年 C.100年 D.150年 6. 称确定可变作用及与时间有关的材料性能的取值而选用的时间参数为 A. 结构设计基准期 B. 结构设计使用年限 C. 结构使用年限 D. 结构全寿命 7.下面哪一个变量不是随机变量？ A ．结构构件抗力 B ．荷载最大值 T Q C ．功能函数Z D ．永久荷载标准值 8．结构可靠性是指 A ．安全性 B 。适用性 C ．耐久性 D 。安全性﹑适用性和耐久性的总称 9．在结构可靠度分析中，描述结构的极限状态一般用 A ．功能函数 B 。极限状态方程 C ．可靠度 D 。失效概率 10．裂缝超标破坏属于哪个极限状态范畴. A ．承载力极限状态 B. 正常使用极限状态 C. 稳定极限状态 D. 强度极限状态 11．规定时间规定条件预定功能相同时，可靠指标 越大，结构的可靠程度 A.越高 B.越低 C.不变 D.视情况而定 12. 结构的失效概率与可靠度之和 A.等于1 B.大于1 C.小于1 D.不确定 13．当功能函数服从哪一个分布时，可靠指标与失效概率具有一一对应关系。 A ．正态分布 B 。均匀分布 C ．极值分布 D ．指数分布 14. 结构的失效概率 f P 与结构抗力R 和荷载效应S 的概率密度干涉面积。

《工程荷载与可靠度设计原理》课后思考题及复习详解

《工程荷载与可靠度设计原理》 ---课后思考题解答 1 荷载与作用 1.1 什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？ 结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如结构自重，楼面的人群、家具、设备，作用于桥面的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的力效应，温度变化引起结构约束变形产生的力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。它们都是间接作用于结构，称为间接作用。 “荷载”仅指施加于结构上的直接作用；而“作用”泛指使结构产生力、变形的所有原因。 1.2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？ 结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用；按空间位置变异可分为固定作用和自由作用；按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。 1.3 什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？ 荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值，工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值：标准值，组合值，频遇值和准永久值。荷载可根据不同设计要求规定不同的代表值，其中荷载标准值是荷载的基本代表值，其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。 2 重力 2.1 成层土的自重应力如何确定？ 地面以下深度z处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力，对于均匀土自重应力与深度成正比，对于成层土可通过各层土的自重应力求和得到。 2.2 土压力有哪几种类别？土压力的大小及分布与哪些因素有关？ 根据挡土墙的移动情况和墙后土体所处应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种类别。土的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关。 2.3 试述静止土压力、主动土压力和被动土压力产生的条件？比较三者数值的大小？ 当挡土墙在土压力作用下，不产生任何位移或转动，墙后土体处于弹性平衡状态，此时墙背所受的土压力称为静止土压力，可用E0表示。 当挡土墙在土压力的作用下，向离开土体方向移动或转动时，作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐减少，直至墙后土体出现滑动面。滑动面以上的土体将沿这一滑动面向下向前滑动，在滑动楔体开始滑动的瞬间，墙背上的土压力减少到最小值，土体应力处于主动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为主动土压力，可用E a表示。 当挡土墙在外力作用下向土体方向移动或转动时，墙体挤压墙后土体，作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐增大，墙后土体也会出现滑动面，滑动面以上土体将沿滑动方向向上向后推出，在滑动楔体开始隆起的瞬间，墙背上的土压力增加到最大值，土体应力处于被动极限平衡状态。此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力，可用E p表示。

工程结构荷载与可靠度设计原理-复习资料

工程结构荷载与可靠度设计原理-复习资料

荷载与结构设计原理总复习题 一、判断题 1.严格地讲，狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与间接作用等价。（N） 2.狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与作用等价。（Y） 3.广义的荷载包括直接作用和间接作用。（Y） 4.按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降、风压力、地震等均是间接作用。（N） 5.由于地震、温度变化、基础不均匀沉降、焊接等引起的结构内力变形等效应的因素称为间接作用。（Y） 6.土压力、风压力、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。（N） 7.由于雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一，所以基本雪压是针对屋面上积雪荷载定义的。（N） 8.雪重度是一个常量，不随时间和空间的变化而变化。（N） 9.雪重度并非一个常量，它随时间和空间的变化而变化。（N） 10.虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系，但是两者不一定同时出现。（Y） 11.汽车重力标准是车列荷载和车道荷载，车列荷载是一集中力加一均布荷载的汽车 重力形式。（N） 12.烈度是指某一地区遭受一次地震影响的强弱程度，与震级和震源深度有关，一次地震有多个烈度。（Y） 13．考虑到荷载不可能同时达到最大，所以在实际工程设计时，当出现两个或两个以上荷载时，应采用荷载组合值。（N） 14.当楼面活荷载的影响面积超过一定数值需要对均布活荷载的取值进行折减。（Y） 15.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产生的土压力。（Y） 16.波浪荷载一般根据结构型式不同，分别采用不同的计算方法。（Y） 17.先张法是有粘结的预加力方法，后张法是无粘结的预加力方法。（Y） 18.在同一大气环境中，各类地貌梯度风速不同，地貌越粗糙，梯度风速越小。（N） 19.结构构件抗力R是多个随机变量的函数，且近似服从正态分布。（N） 20.温度作用和变形作用在静定结构中不产生内力，而在超静定结构中产生内力。（Y） 21.结构可靠指标越大，结构失效概率越小，结构越可靠。（Y） 22.朗肯土压力理论中假设挡土墙的墙背竖直、光滑、填土面水平无超载。（Y） 23.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间既无摩擦力也无剪力存在。（Y） 24.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间虽然无摩擦力，但仍有剪力存在。（N） 25.土的自重应力为土自身有效重力在土体中引起的应力。（Y） 26.不但风的作用会引起结构物的共振，水的作用也会引起结构物的共振。（Y） 27.平均风速越大，脉动风的幅值越大，频率越高。（N） 28.风压是指风以一定的速度向前运动受到阻塞时对阻塞物产生的压力。（Y） 29.地震作用中的体波可以分为横波和纵波，两者均可在液体和固体中传播。（N） 30.如果波浪发生破碎的位置距离直墙在半个波长以内，这种破碎波就称为近区破碎

建筑结构可靠度设计统一标准

众智软件https://www.wendangku.net/doc/d616297444.html, 1 总则 1.0.1 为统一各类材料的建筑结构可靠度设计的基本原则和方法，使设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于建筑结构，组成结构的构件及地基基础的设计。 1.0.3 制定建筑结构荷载规范以及钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范应遵守本标准的规定；制定建筑地基基础和建筑抗震等设计规范宜遵守本标准规定的原则。 1.0.4 本标准所采用的设计基准期为50年。 1.0.5 结构的设计使用年限应按表1.0.5采用。 1.0.6 结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度。结构可靠度可采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定。 1.0.7 结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求： 1 在正常施工和正常使用时，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 在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。 1.0.8 建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。建筑结构安全等级的划分应符合表1.0.8的要求。

1.0.9 建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。 1.0.10 为保证建筑结构具有规定的可靠度，除应进行必要的设计计算外，还应对结构材料性能、施工质量、使用与维护进行相应的控制。对控制的具体要求，应符合有关勘察、设计、施工及维护等标准的专门规定。 1.0.11 当缺乏统计资料时，结构设计应根据可靠的工程经验或必要的试验研究进行。

机械可靠性设计

基于鞍点估计的机械零部件可靠性灵敏度分析 摘要 对机械结构来说，可靠性指标一般随材料特性、几何参数、工作环境等不确定性因素变化而减弱，所以结构的可靠度、灵敏度就显得尤为重要，对机械零部件可靠性灵敏度的分析也是亟不可待。 本文利用鞍点估计技术可以无限逼近非正态变量空间中线性极限状态函数概率分布的特点，能有效解决统计资料或实验数据较少而难以确定设计变量的分布规律的问题。将可靠性设计理论、灵敏度分析技术与鞍点逼近理论相结合，以前面可靠性数学模型为基础，系统地推导了基于鞍点估计的可靠性灵敏度公式，讨论了基于鞍点估计法的机械零部件可靠性灵敏度计算问题，为进一步分析机械零部件的可靠性稳健设计奠定了理论基础。 关键词：不确定性鞍点灵敏度可靠性 第一章绪论 1.1机械可靠性设计理论研究进展 很早以来人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量问题，这只是靠人们的经验评定产品可靠还是不可靠，并没有一个量的标准来衡量；从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性再到非概率可靠性以及最近提出的结构系统概率-模糊-非概率混合可靠性，表明定量衡量产品质量问题的理论方法从产生到现在已有了长足的发展；对于复杂结构的复杂参数由单纯的概率非概率可靠性分析方法发展到可靠性灵敏度分析的各种分析方法，使得这一理论日续丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。可靠性当今已成为产品效能的决定因素之一，作为一个与国民经济和国防科技密切相关的科学，未来的科技发展中也必将得到广泛的研究和应用。 20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析，已标志着结构可靠性理论研究的初步开始。20世纪40年代以来，机械可靠性设计理论有了长足的发展，目前为止己

《工程荷载与可靠度设计原理》习题解答

《工程荷载与可靠度设计原理》习题解答 1 荷载与作用 1、1 什么就是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？ 结构上的作用就是指能使结构产生效应的各种原因的总称,包括直接作用与间接作用。引起结构产生作用效应的原因有两种,一种就是施加于结构上的集中力与分布力,例如结构自重,楼面的人群、家具、设备,作用于桥面的车辆、人群,施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等,它们都就是直接施加于结构,称为直接作用。另一种就是施加于结构上的外加变形与约束变形,例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应,温度变化引起结构约束变形产生的内力效应,由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。它们都就是间接作用于结构,称为间接作用。 “荷载”仅指施加于结构上的直接作用;而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。 1、2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？ 结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用与偶然作用;按空间位置变异可分为固定作用与自由作用;按结构反应性质可分为静态作用与动态作用。 1、3 什么就是荷载的代表值？它们就是如何确定的？ 荷载代表值就是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值,工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值:标准值,组合值,频遇值与准永久值。荷载可根据不同设计要求规定不同的代表值,其中荷载标准值就是荷载的基本代表值,其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。 2 重 力 作 用 2、1 成层土的自重应力如何确定？ 地面以下深度z 处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力,对于均匀土自重应力与深度成正比,对于成层土可通过各层土的自重应力求与得到。 2、2 土压力有哪几种类别？土压力的大小及分布与哪些因素有关？ 根据挡土墙的移动情况与墙后土体所处应力状态,土压力可分为静止土压力、主动土压力与被动土压力三种类别。土的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关。 2、3 试述静止土压力、主动土压力与被动土压力产生的条件？比较三者数值的大小？ 当挡土墙在土压力作用下,不产生任何位移或转动,墙后土体处于弹性平衡状态,此时墙背所受的土压力称为静止土压力,可用E 0表示。 当挡土墙在土压力的作用下,向离开土体方向移动或转动时,作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐减少,直至墙后土体出现滑动面。滑动面以上的土体将沿这一滑动面向下向前滑动,在滑动楔体开始滑动的瞬间,墙背上的土压力减少到最小值,土体内应力处于主动极限平衡状态,此时作用在墙背上的土压力称为主动土压力,可用E a 表示。 当挡土墙在外力作用下向土体方向移动或转动时,墙体挤压墙后土体,作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐增大,墙后土体也会出现滑动面,滑动面以上土体将沿滑动方向向上向后推出,在滑动楔体开始隆起的瞬间,墙背上的土压力增加到最大值,土体内应力处于被动极限平衡状态。此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力,可用E p 表示。 在相同的墙高与填土条件下,主动土压力小于静止土压力,而静止土压力又小于被动土压力,即: p 0a E E E << 2、4 如何由朗金土压力理论导出土的侧压力计算方法？ 郎金土压力理论假定土体为半空间弹性体,挡土墙墙背竖直光滑,填土面水平且无附加荷载,根据半空间内土体的应力状态与极限平衡条件导出了土压力计算方法。当填土表面受有连续均布荷载或局部均

建筑结构可靠度设计统一标准学习要点及理解

《建筑结构可靠度设计统一标准》 （GB50068-2001）学习要点及理解 一、前言中关于修订内容的说明（相对原《建筑结构统一标准》（GBJ68-84）） 1、标准的适用范围：鉴于《建筑地基基础设计规范》、《建筑抗震设计规范》在结构可靠度设计方法上有一定特殊性，从原标准要求的“应遵守”本标准，改为“宜遵守”本标准； [条] 2、根据《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-92）的规定，增加了有关设计工作状况的规定，并明确了设计状况与极限状态的关系； [条、条] 3、借鉴最新国际标准JSO2394：1998《结构可靠度总原则》，给出了不同类型建筑结构的设计使用年限； [条] 4、在承载能力极限状态的设计表达式中，对于荷载效应的基本组合，增加了永久荷载效应为主时起控制作用的组合式； [条（）式] 5、对楼面活荷载、风荷载、雪荷载标准值的取值原则和结构构件的可靠指标以及结构重要性系数等作了调整； [条、条、条] 6、首次对结构构件正常使用的可靠度做出了规定，这将促进房屋使用性能的改善和可靠度设计方法的发展； [条] 7、取消了原标准的附件。 [原标准有五个附件：附件一荷载的统计特性、代表值及其效应组合；附件二结构抗力的统计特性；附件三结构可靠度的计算方法；附件四极限状态设计表达式及其分项系数的确定；附件五结构材料的质量要求及质量控制。此五个附件对正确理解本标准仍具有重要作用，有精力的专业技术骨干，特别是技术把关人应该一读。] 二、标准的主线

可靠度设计原则（建筑结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度）采用以概率理论为基础的极限状态设计方 来度量。以极限状态为目标的设计方法为公认的合理的设计方法）变通为多系数表达式（这是为广大设计人员所熟悉和乐 ） 三、条文理解 1、总则 （原文略） [明确规定《建筑结构荷载规范》、《钢结构设计规范》、《薄壁型钢结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《砌体设计规范》、《木结构设计规范》等六本规范应遵守本标准的规定。但对《地基基础设计规范》和《建筑抗震设计规范》改用“宜遵守本标准规定的原则”。这是由地基基础和建筑抗震设计土性指标与地震反应等方面的特殊性所决定的。例如：地基基础和抗震设计的建筑结构在安全等级上均无法接受本标准规定的安全等级。地基基础采用了设计等级的提法，并主要从场地地基对建筑结构的影响程度及建筑结构对场地和地基的特别要求两个方面将地基基础分为甲级、乙级、丙级三个等级，而不是仅仅根据建筑结构破坏后果的严重程度区分安全等级，同时取消了对不同级别乘不同重要性系数的作法。抗震规范则根据自身的特殊性，从使用功能的重要性出发将建筑分为甲、乙、丙、丁四个类别，并对各类别的抗震计算和抗震措施作了相应规定，也未采用对不同级别乘不同的重要性系数的办法。此外，地基基础规定对地基承载力采用特征值而不是标准值，对按地基承载力确定基础底面积、埋深及按单桩承载力确定桩数时采用标准组合而不是基本组合等等，都是根据其自身的特殊性而确定的。当然，地基基础设计规范和抗震设计规范在总体上还是执行了本标准的原则的。] 本标准所采用的设计基准期为50年。 [本条为《建筑结构荷载规范》确定为强条而被录入2002版强条。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。它不同于建筑结构的设计使用年限。如设计需要采用其它设计基准期，则必须另行确定在设计基准期内最大荷载的概率分布及相应的统计参数。]