《荷载与结构设计方法》讲稿第1讲(2学时) 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 教师自我介绍：杨春侠，副教授，来自 土木工程学院，建工系，研究方向为混 凝土与砌体结构基本理论及应用、结构 可靠度理论、防灾减灾工程 介绍本课程类别：专业基础课。 果程概祝介绍：先修课程为高等数学、概 况 论、建筑材料、材料力学等： 教学材料：以敦材为主，补充阅读材料 课后作业：思考与练习+随堂测试+课程论文 +阅读补充材料（推荐）：考核方式介绍。 教学内容安排：课堂讲授以教材为主，但是 鉴于课时较少，敦材部分章节内容布置要自 学，并采用随堂测试检验自学效果。学生自 学内容包括：1.2、2.3、3.2、3.3、5.3和 6.3部分内容。 三课程特点 本课程涉及到的规范较多：《工程结构可 靠性设计统一标准》(GB50153-2008)、 及到的布、夜多，到直正现 《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB50068-2018)、《公路工程结构可靠 度设计统一标准》(GB/T50283-1999) 《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60 2015)、《建筑结构荷载规范》等。 11
1-1 《荷载与结构设计方法》讲稿第 1 讲（2 学时） 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 荷载与结构设计方法 • 课程简介 教师自我介绍：杨春侠，副教授，来自 土木工程学院，建工系，研究方向为混 凝土与砌体结构基本理论及应用、结构 可靠度理论、防灾减灾工程； 介绍本课程类别：专业基础课。 荷载与结构设计方法|第1章 一、课程概况 1、开课部门：土木工程学院 2、授课教师：杨春侠 3、教学课时：16学时；2学时/周；1.0学分 4、教学方式：课堂教学与课后自学相结合 5、考核方式：①期终考试60% ； ②课后作业40％； 课程概况介绍：先修课程为高等数学、概率 论、建筑材料、材料力学等； 教学材料：以教材为主，补充阅读材料； 课后作业：思考与练习+随堂测试+课程论文 +阅读补充材料（推荐）;考核方式介绍。 荷载与结构设计方法|第1章 二、内容安排 教 学 内 容 课内学时 课外学时 教材章节 1、绪论 2 1 第1章 2、作用的分类及统计分析 3 1 第2章 3、荷载代表值及荷载计算 1 1 第3章 4、结构抗力的统计分析 1 1 第4章 5、结构可靠计算 5 4 第5章 6、近似概率极限状态设计法 2 2 第6章 7、课程论文 0 4 课外作业 8、考试 2 2 总 计 16 16 教学内容安排：课堂讲授以教材为主，但是 鉴于课时较少，教材部分章节内容布置要自 学，并采用随堂测试检验自学效果。学生自 学内容包括：1.2、2.3、3.2、3.3、5.3 和 6.3 部分内容。 荷载与结构设计方法|第1章 三、课程特点 ⚫ 专业基础课，衔接基础课和专业课 ⚫ 课程内容多，课时少，教学内容展不开，以介绍为主 ⚫ 涉及到的标准、规范多，做到真正理解需要时间 本课程涉及到的规范较多：《工程结构可 靠性设计统一标准》（GB 50153-2008）、 《 建 筑 结 构 可 靠 度 设 计 统 一 标 准 》 （GB50068-2018）、《公路工程结构可靠 度设计统一标准》（GB/T50283- 1999）、 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60— 2015）、《建筑结构荷载规范》等
四教学安 每章结束之后有相应的随堂测试，测试包 括自学内容，随堂测试成绩占课程总成绩 8%:课后作业成绩占课程总成绩8%：课 程论文成绩占课程总成绩24%：学习有余 力的同学推荐阅读网络课堂的补充材料。 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 方 本章教学目标： (1)掌握结构设计的相关概念： (2)了解结构设计理论的演变简况： (3)掌握结构可靠度的基本概念。 第1章婚论 课堂讲授：11和1.3节 课后自学：1.2节 问题1：我们已经学习了《混凝土结构设 计原理》或《结构设计原理》的部分内容 了，要开始一个设计项目，需要知道哪些 概念呢？ 》 第一个需要确定的是与时间有关的概念 一设计使用年限 《工程结构可靠性设计统一标准》 (6B50153-2008)开始提出了结构设计使 用年限的概念
1-2 荷载与结构设计方法|第1章 四、教学安排 ⚫ 课堂教学、随堂测试 ⚫ 材料阅读（网络课堂）、课后作业 ⚫ 文献检索、文献阅读 ⚫ 阅读材料：课本、文献 每章结束之后有相应的随堂测试，测试包 括自学内容，随堂测试成绩占课程总成绩 8%；课后作业成绩占课程总成绩 8%；课 程论文成绩占课程总成绩 24%；学习有余 力的同学推荐阅读网络课堂的补充材料。 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 荷载与结构设计方法 • 第1章 绪论 本章教学目标： （1）掌握结构设计的相关概念； （2）了解结构设计理论的演变简况； （3）掌握结构可靠度的基本概念。 荷载与结构设计方法|第1章 第1章 绪论 1.1 结构设计概论 1.2 结构设计方法的发展 1.3 结构可靠性的基本概念 课堂讲授：1.1 和 1.3 节 课后自学：1.2 节 荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 1. 工程结构的设计使用年限 2. 结构的预定功能 3. 结构设计的变量及不确定性 4. 结构设计的目标与设计准则 问题 1：我们已经学习了《混凝土结构设 计原理》或《结构设计原理》的部分内容 了，要开始一个设计项目，需要知道哪些 概念呢？ 荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 1. 工程结构的设计使用年限 设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即 可按预定目的使用的年限。 《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）规定了各类 工程结构的设计使用年限。 第一个需要确定的是与时间有关的概念 ——设计使用年限 《 工 程 结 构 可 靠 性 设 计 统 一 标 准 》 （GB50153-2008）开始提出了结构设计使 用年限的概念
11构设计念 《工程结构可靠性设计统一标准》 (GB50153-2008)规定了各类工程结构的 设计使用年限。 开始一个设计项目，我们还需要明确设： 对象应当满足哪些功能要求。 问题2：请同学们说一说工程结构应当满 足哪些功能要求？ 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 》 明确了结构的预定功能，接下来我们需要 知道结构设计时可以采取哪些措施来保 证设计对象满足相应的功能要求。 在我们的设计课程中，我们学习的是如何 量不性 根据相应的设计条件计算出结构构件所 需的材料用量，似乎我们所处理的设计变 量是确定性的量值。事实上，这些变量均 存在一定的不确定性。 》 举例说明设计参数的不确定性： (1)车辆荷载 (2)风荷载 (3)材料强度 》 问题3：设计时我们应当处理设计变量不 确定性对结构预定功能的影响，保证结构 以我们可以接受的限度满足预定功能 呢？ 13
1-3 荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 1. 工程结构的设计使用年限 类别 设计使用年限 （年） 示例 1 5 临时性建筑结构 2 25 易于替换的结构构件 3 50 普通房屋和构筑物 4 100 标志性建筑和特别重要的 建筑结构 表1-1 房屋建筑结构的设计使用年限 表1-2 公路桥涵结构的设计使用年限 类别 设计使用年限 （年） 示例 1 30 小桥、涵洞 2 50 中桥、重要小桥 3 100 特大桥、大桥、重要中桥 类别 设计使用年限 （年） 示例 1 5~10 临时性港口建筑物 2 50 永久性港口建筑物 表1-3 港口工程结构的设计使用年限 《 工 程 结 构 可 靠 性 设 计 统 一 标 准 》 （GB50153-2008）规定了各类工程结构的 设计使用年限。 荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 2. 结构的预定功能 结构的功能要求: （1）能承受在施工和使用期间可能出现的各种作用; （2）保持良好的使用性能; （3）具有足够的耐久性能; （4）当发生火灾时，在规定的时间内可保持足够的承载力； （5）在偶然事件发生时,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。 (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。安全性、适用性和耐久性称为结构的三项预定功能。 开始一个设计项目，我们还需要明确设计 对象应当满足哪些功能要求。 问题 2：请同学们说一说工程结构应当满 足哪些功能要求？ 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 结构设计时，应根据下列要求采取适当的措施，使结构不出现或少 出现可能的损坏，使其满足预定功能的要求。 ⚫ 避免、消除或减少结构可能受到的危害； ⚫ 采用对可能受到的危害反应不敏感的结构类型； ⚫ 采用单个构件或结构有限部分被意外移除或结构出现可接受的局 部损坏时，结构的其他部分仍能保存的结构类型； ⚫ 不宜采用无破坏预兆的结构体系； ⚫ 使结构具有整体稳固性。 为满足预定功能，结构设计时采取的措施 明确了结构的预定功能，接下来我们需要 知道结构设计时可以采取哪些措施来保 证设计对象满足相应的功能要求。 荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 3. 结构设计中的变量及不确定性 ⚫ 结构设计中基本变量是代表物理量的一组规定的变量，用于表示作用和环 境影响、材料和岩土的性能以及几何参数的特征。基本变量通常归纳为两 大类：作用效用S和结构抗力R。 ⚫ 工程结构在设计、建造、使用维护期间存在着大量自然因素以及人为因素 所致的不确定性，从而导致结构实际性能的不确定性。结构设计时应对这 些不确定性变量进行妥善的处理。 ⚫ 结构上的大部分作用，它们各自出现与否以及出现时量值的大小，在时间 和空间上均存在大量不确定性因素。 ⚫ 结构抗力取决于材料强度、截面尺寸、连接条件等因素。同样这些影响因 素也存在不确定性。 在我们的设计课程中，我们学习的是如何 根据相应的设计条件计算出结构构件所 需的材料用量，似乎我们所处理的设计变 量是确定性的量值。事实上，这些变量均 存在一定的不确定性。 荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 3. 结构设计中的变量及不确定性 ⚫ 结构的设计是一个定性分析和定量计算相结合的过程； ⚫ 定性分析包括结构的概念设计、分析结果的预测以及对计算结果正确性的 判断； ⚫ 定量计算是利用数学和力学方法根据给定的变量值对结构的内力、变形等 进行计算。 举例说明设计参数的不确定性： （1）车辆荷载 （2）风荷载 （3）材料强度 荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 4. 结构设计的目标与设计准则 ⚫ 结构设计的目标是使结构在规定的设计使用年限内以适当的可靠度且经 济的方式满足规定的各项预定功能要求。 ⚫ 为实现此目标，就要对结构进行合理的设计，而合理的设计需要一个科 学的设计准则。 ⚫ 现行的设计准则采用量化的指标衡量结构完成预定功能的概率，采用线 性分离方法将单一安全系数加以分离，使其表达为分项系数的形式，并 建立了结构可靠度与分项系数的对应关系，从而使结构可靠度理论实现 设计实用化。 问题 3：设计时我们应当处理设计变量不 确定性对结构预定功能的影响，保证结构 以我们可以接受的限度满足预定功能 呢？
我们需要制定结构设计的目标及准则 上2妹构设计方法的及展 》 由于时间的关系，这部分内容请同学们调 后自学，下节课的随堂测试会对相关内容 进行测试。按照课件内容阅读教材相应内 容及网络课堂的阅读材料。 12妹构设计才的发展 》 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 12计方法的没展 》 》 L2构设计方法的发展 》
1-4 我们需要制定结构设计的目标及准则！ 荷载与结构设计方法|第1章 1.2 结构设计方法的发展 1.容许应力设计法 2.破损阶段设计法 3.多系数极限状态设计法 4.概率极限状态设计法 安 全 经 济 结构可靠度 由于时间的关系，这部分内容请同学们课 后自学，下节课的随堂测试会对相关内容 进行测试。按照课件内容阅读教材相应内 容及网络课堂的阅读材料。 荷载与结构设计方法|第1章 1.2 结构设计方法的发展 1.容许应力设计法 -材料的容许 。 构件使用阶段截面上最大 应力 应力； σ σ − 容许应力设计法特点： ① 弹性力学为理论基础，计算简单；②没考虑材料塑性性能； ③没有给使用阶段明确定义；④允许应力取值无科学依据； ⑤无法用实验验证方法的可靠与否。 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 荷载与结构设计方法|第1章 1.2 结构设计方法的发展 2. 破损阶段设计法 破损阶段设计法特点： ① 可以反映材料塑性性能；②采用了一个安全系数，使构件有 了安全度的概念；③以承载能力值为依据，其计算值是否正确可 由实验检验。 安全系数，考虑影响结构安全的所有因素。 构件最终破坏时的承载能力； 正常使用时由各种荷载产生的截面内力； - - / K M M M M K u u − 荷载与结构设计方法|第1章 1.2 结构设计方法的发展 3. 多系数极限状态设计法 多系数极限状态设计法特点：（1）明确结构极限状态的概念； （2）提出了承载力极限状态、挠度极限状态、裂缝开展宽度极 限状态；（3）克服了破损阶段设计法无法了解正常使用是否满 足正常使用要求的缺点。 max lim max lim W W f f M Mu 荷载与结构设计方法|第1章 1.2 结构设计方法的发展 4. 概率极限状态设计法 ⚫ 以概率论为基础，用概率尺度表达结构可靠度； ⚫ 通过预先规定的结构可靠指标值，使得不同构件之间达到较 为一致的可靠度水平。 ⚫ 概率极限状态设计法的三水准： 水准Ⅰ：半概率半经验极限状态设计法 水准Ⅱ：近似概率极限状态设计法 水准Ⅲ：全概率极限状态设计法 S≤R
12构计方的发展 L3航构可常性的基本去 》 为了处理好结构变量不确定性对结构矿 定功能的影响，各国规范均采用了近似概 率极限状态设计法设计结构构件。该设计 方法以结构可靠性为理论基础，因此，我 们需要学习结构可靠性的相关理论。 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 结构的重要性不同，破坏后果严重性不 同，我们设计的目标也不同，我们需要量 化结构的重要性。 安全等级划分了结构的重要性。 》 我们开始一个设计项目之前，需要明确设 计对象的安全等级。 结构的预定功能是我们设计需要实现的 目标，为了量化结构以何种程度满足相应 的预定功能，引入结构极限状态的概念。 15
1-5 荷载与结构设计方法|第1章 1.2 结构设计方法的发展 水准Ⅰ：半概率半经验极限状态设计法 ⚫对荷载效应和结构抗力的基本变量进行数理统计分析； ⚫通过引入经验系数确保结构的安全度； ⚫尚没有定量地估计结构可靠性。 ⚫考虑了基本变量的不确定性，依概率取值。 荷载与结构设计方法|第1章 1.2 结构设计方法的发展 水准Ⅱ：近似概率极限状态设计法 ⚫ 提出基于概率的可靠度的定义； ⚫ 建立了结构可靠度与结构极限状态方程之间的数学关系； ⚫ 计算结构可靠度时考虑了基本变量的概率分布类型，并采用线 性化近似计算方法； ⚫ 目前我国《工程结构可靠度设计统一标准》等均采用了近似概 率极限状态设计法。 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 1.安全等级 2.结构极限状态 3.设计状况 4.结构功能函数 5.结构可靠度 6.结构可靠指标 为了处理好结构变量不确定性对结构预 定功能的影响，各国规范均采用了近似概 率极限状态设计法设计结构构件。该设计 方法以结构可靠性为理论基础，因此，我 们需要学习结构可靠性的相关理论。 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 1.安全等级 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、对社会或环境产生影响等）的严重性，采用 不同的安全等级。 安全等级 破坏后果 一级 很严重 二级 严 重 三级 不严重 表1-4 工程结构的安全等级 结构的重要性不同，破坏后果严重性不 同，我们设计的目标也不同，我们需要量 化结构的重要性。 安全等级划分了结构的重要性。 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 安全 等级 破坏后果 示例 一级 很严重：对人的生 命、经济、社会或 环境影响很大 大型的公共建筑 等 二级 严重：对人的生命、 经济、社会或环境 影响较大 普通的住宅和办 公楼等 三级 不严重：对人的生 命、经济、社会或 环境影响较小 小型的或临时性 贮存建筑等 表1-5 房屋建筑结构的安全等级 安全 等级 破坏后果 示例 一级 重要结构 特大桥、大桥、中桥、 重要小桥 二级 一般结构 小桥、重要涵洞、重要 挡土墙 三级 次要结构 涵洞、挡土墙、防撞护 栏 表1-6 公路桥涵结构的安全等级 铁路桥涵结构的安全等级为一级。 我们开始一个设计项目之前，需要明确设 计对象的安全等级。 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 2. 结构极限状态 定义：如果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,则此特定状态称为该功能的极限状态。 （1）承载能力极限状态 （2）正常使用极限状态 结构的预定功能是我们设计需要实现的 目标，为了量化结构以何种程度满足相应 的预定功能，引入结构极限状态的概念
上3结构可常性的高本念>》 《建筑结构可靠度设计统一标准》 ((GB50068-2018))增加了耐久性极限 状态，与耐久性这一预定功能相对应。 承载能力极限状态和正常使用极限状态 在我们的结构设计课程中已经学习过，这 里我们回顾一下。同学们若想获得更多的 相关信总，可以翻阅《工程结构可靠性设 计统一标准》(GB50153-2008)。 设计状况是指代表一定时段内实际情况 的一组设计条件，设计应做到在该组条件 下结构不超越有关的极限状态。 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 上3站构可意经的高本新含 》 为量化结构完成预定功能的可能性，我们 需要建立一个数学模型。假设影响结构预 定功能的变量有两个：结构抗力R和作用 效应S。 可靠度是对结构可靠性的一种定量描述， 即概率度量。 工程上，一般习惯以结构失效概率P作 为衡量结构可靠度的指标
1-6 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 （1）承载能力极限状态 ——对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。 ⚫ 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等); ⚫ 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 度的塑性变形而不适于继续承载; ⚫ 结构转变为机动体系; ⚫ 结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。 《 建 筑 结 构 可 靠 度 设 计 统 一 标 准 》 （（GB50068-2018））增加了耐久性极限 状态，与耐久性这一预定功能相对应。 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 （1）正常使用极限状态 ——对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的项规定限值。 ⚫ 影响正常使用或外观的变形; ⚫ 影响正常使用或耐久性的局部损坏(包括裂缝); ⚫ 影响正常使用的振动; ⚫ 影响正常使用的其他特定状态。 承载能力极限状态和正常使用极限状态 在我们的结构设计课程中已经学习过，这 里我们回顾一下。同学们若想获得更多的 相关信息，可以翻阅《工程结构可靠性设 计统一标准》（GB50153-2008）。 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 3. 设计状况 在工程结构建造和使用过程中，不同时间段及不同条件下结构的材 料性能和承受的荷载是不同的。为保证结构整个使用过程的可靠性， 设计时应考虑结构在这些不同阶段和条件下的特点，即设计状况。 （1）持久设计状况 （2）短暂设计状况 （3）偶然设计状况 （4）地震设计状况 设计状况是指代表一定时段内实际情况 的一组设计条件，设计应做到在该组条件 下结构不超越有关的极限状态。 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 4. 结构功能函数 Z Z=R-S R——结构构件抗力 S——结构作用效应 0 0 0 Z R S = − = 结构处于可靠状态； 结构处于极限状态 结构处于失效状态 Z=R-S=0 或 Z=g(X1 ,X2 , …,Xn )=0 为极限状态方程 由于影响荷载效应和结构抗力都有很多基本的随机变量, 则结构功能函数的一般形式为 Z=g(X1 ,X2 , …,Xn ) 为量化结构完成预定功能的可能性，我们 需要建立一个数学模型。假设影响结构预 定功能的变量有两个：结构抗力 R 和作用 效应 S。 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 5. 结构可靠度 （1）定义：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量度。 规定的时间——对于新建结构，指结构设计使用年限。 规定的条件——指正常设计、正常施工、正常使用条件，排除人为 错误或过失因素。 ( ) 0 P P P Z f x dx s r Z ( ) 0 = = 结构可靠度即为随机事件Z >0发生的概率，也是随机变量Z的概率 密度函数 fz（x）在可靠区域的积分，即： 可靠度是对结构可靠性的一种定量描述， 即概率度量。 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 5. 结构可靠度 （2）基本计算公式 一般计算结构失效概率 如果S与R相互独立,则 ( ) 0 0 1 f Z s f P P Z f x dx P P − = = = − f x f r s f r f s Z Z R S ( ) = = ( , ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 f R s R S S f s R R S R P P Z P R S f r f s drds P f s ds f r dr f r dr f s ds − + + + − − − = = − = = = 工程上，一般习惯以结构失效概率 f p 作 为衡量结构可靠度的指标
即使对于简单的两个随机变量的情况，采 用数值积分方法直接计算结构的失效橱 率也是非常麻烦的。 13林询可卷性的基本餐去 》 实际工程中影响结构可靠度的变量的数 目较多，功能函数也可能为非线性函数， 计算更为复杂，很难在实际工程中推广应 用。我们必须找出可操作的近似计算方 法。 》 近似概率极限状态设计法是采用可靠指 标来度量结构可靠度水平，可靠指标的计 算采用一次二阶矩方法进行计算，回避】 复杂的数值积分运算，使得结构可靠度理 论在实际工程中得以推广应用。 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 本家小信 复习总结：这次课我们重点学习了结构设 计和结构可靠性的相关概念，为进一步学 习近似概率极限状态设计法打下基础。可 靠指标的三个定义为难点，同学们可拓展 阅读。 课后作业之一：课后思考与练习 12:S1, 17
1-7 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 5. 结构可靠度 （2）基本计算公式 设影响结构可靠度的因素为n个基本随机变量X1 ,X2 , …,Xn , 结构的极 限状态方程为Z=g(X1 ,X2 , …,Xn )=0，则 ( ) 1 2 0 ( , , ) 0 ( ) n f Z g X X X P f z dz f z dz − = = L L 失效概率计算较为复杂，实际工程中采用近似的一次二阶矩方法计算 结构可靠度。 即使对于简单的两个随机变量的情况，采 用数值积分方法直接计算结构的失效概 率也是非常麻烦的。 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 6. 结构可靠指标 如果R和S为两个相互独立的正态随机变量, 则功能函数Z亦服从 正态分布 其中 令 2 2 即为结构可靠指标。 Z R S Z R S − = = + 0 0 (0) Z f Z P P Z F − = = = = − 2 2 一一对应 Z R S Z R S = − = + 实际工程中影响结构可靠度的变量的数 目较多，功能函数也可能为非线性函数， 计算更为复杂，很难在实际工程中推广应 用。我们必须找出可操作的近似计算方 法。 荷载与结构设计方法|第1章 1.3 结构可靠性的基本概念 6. 结构可靠指标 β与Pf的数值关系 β 1.0 1.5 2.0 2.5 Pf 1.59×10-1 6.68×10-2 2.28×10-2 6.21×10-3 β 3.0 3.5 4.0 4.5 Pf 1.35×10-3 2.33×10-4 3.17×10-5 3.40×10-6 近似概率极限状态设计法是采用可靠指 标来度量结构可靠度水平，可靠指标的计 算采用一次二阶矩方法进行计算，回避了 复杂的数值积分运算，使得结构可靠度理 论在实际工程中得以推广应用。 幻灯片 讲义 学生反馈与教学反思 荷载与结构设计方法|第1章 本章小结 1. 掌握结构设计的相关概念； 2. 了解结构设计方法演变的简要过程； 3. 熟悉结构可靠性的基本概念。 Summary 复习总结：这次课我们重点学习了结构设 计和结构可靠性的相关概念，为进一步学 习近似概率极限状态设计法打下基础。可 靠指标的三个定义为难点，同学们可拓展 阅读。 荷载与结构设计方法|第1章 课后作业 教材P12：S1、6、7 Exercise 课后作业之一：课后思考与练习
本报大作业调报舍1 课后作业之二：大作业 课程论文1篇，4周时间完成，详细要求 见网络课堂。 第1讲结束，下周见。 1-8
1-8 荷载与结构设计方法|第1章 本课程大作业：调查报告1篇 1、调查研究： 收集参考资料 2、撰写报告： 整理加工资料，可以制作ppt、flash等多媒体，形成自己对所调查问 题的看法。 3、调查主题：工程荷载的作用形式；重大工程事故调查；工程中常见 的破坏形态；各类工程结构的特点与结构形式的关系等。 课后作业之二：大作业 课程论文 1 篇，4 周时间完成，详细要求 见网络课堂。 第1章 绪论 • THE END 第 1 讲结束，下周见
