本書參照全國高等學校土木工程專業指導委員會對土木工程專業學生的基本要求和審定的教學大綱而編寫。本書主要介紹重力荷載、風荷載、地震作用、側壓力、其他荷載與作用、荷載的統計分析、結構構件抗力的統計分析、結構可靠度分析與計算、概率極限狀態設計法等。各章除附有思考題和習題外，還附有教學提示和教學要求，便于教學使用。
本書可作為高等學校土木工程及相關專業的教學用書，也可用做繼續教育的教材或土建設計和工程技術人員的參考用書
許成祥
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許成祥，武漢科技大學城市建設學院，院長，教授。湖北省有突出貢獻中青年專家，武漢科技大設計研究院院長，城鄉建設與環境發展省級重點實驗教學示范中心主任。先后主持國家自然科學基金項目4項，湖北省自然科學基金項目2項（其中，創新群體項目1項），建設部科學技術項目1項，湖北省教育廳科學研究計劃項目2項（其中，創新團隊計劃項目1項）；參與國家自然科學基金項目1項，獲批教育部科學技技進步一等獎1項，湖北省科技進步二等獎2項
何培玲
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何培玲，南京工程學院建筑工程學院院長，教授，從事建筑結構及地下工程結構研究。江蘇省、南京市評標專家，江蘇省巖土力學與工程學會理事，中國土木工程學會、江蘇省土木建筑學會工程管理專業委員會委員。
第１章 緒論 …………………………………………………………………………………… １
１.１ 結構上的作用及作用效應 ………………………………………………………………… ２
１.１.１ 結構上的作用 ………………………………………………………………………… ２
１.１.２ 作用效應……………………………………………………………………………… ３
１.２ 工程結構設計理論演變簡況 ……………………………………………………………… ３
１.２.１ 容許應力設計法 ……………………………………………………………………… ４
１.２.２ 破損階段設計法 ……………………………………………………………………… ４
１.２.３ 多系數極限狀態設計法 ……………………………………………………………… ５
１.２.４ 概率極限狀態設計法 ………………………………………………………………… ５
本章小結 ……………………………………………………………………………………… ６
思考題 ………………………………………………………………………………………… ６
習題 …………………………………………………………………………………………… ６
第２章 重力荷載 ……………………………………………………………………………… ７
２.１ 結構自重 ………………………………………………………………………………… ８
２.２ 土體自重應力……………………………………………………………………………… ８
２.３ 雪荷載 …………………………………………………………………………………… １０
２.３.１ 基本雪壓 …………………………………………………………………………… １０
２.３.２ 雪荷載標準值、組合值系數、頻遇值系數及準永久值系數 …………………………… １５
２.３.３ 屋面積雪分布系數 …………………………………………………………………… １５
２.４ 汽車荷載 ………………………………………………………………………………… １７
２.５ 人群荷載 ………………………………………………………………………………… ２０
２.６ 吊車荷載 ………………………………………………………………………………… ２１
２.６.１ 吊車工作制等級與工作級別 ………………………………………………………… ２１
２.６.２ 吊車豎向荷載和水平荷載 …………………………………………………………… ２５
２.７ 樓面和屋面活荷載 ……………………………………………………………………… ２７
２.７.１ 樓面活荷載的取值原則 ……………………………………………………………… ２７
２.７.２ 民用建筑樓面均布活荷載 …………………………………………………………… ２９
２.７.３ 工業建筑樓面活荷載 ………………………………………………………………… ３３
２.７.４ 屋面均布活荷載和屋面積灰荷載……………………………………………………… ３６
２.７.５ 施工、檢修集中荷載及欄桿頂部的活荷載 …………………………………………… ３８
本章小結 ……………………………………………………………………………………… ３９
思考題 ………………………………………………………………………………………… ４０
習題 …………………………………………………………………………………………… ４０
第３章 風荷載 ……………………………………………………………………………… ４１
３.１ 風的有關知識 …………………………………………………………………………… ４２
３.１.１ 風的形成 …………………………………………………………………………… ４２
３.１.２ 兩類性質的風 ……………………………………………………………………… ４２
３.１.３ 我國的風區 ………………………………………………………………………… ４３
３.１.４ 風力等級 …………………………………………………………………………… ４３
３.２ 風壓……………………………………………………………………………………… ４５
３.２.１ 風速與風壓的關系 …………………………………………………………………… ４５
３.２.２ 基本風壓 …………………………………………………………………………… ４５
３.２.３ 非標準條件下的風速或風壓的換算 …………………………………………………… ４６
３.３ 風壓高度變化系數 ……………………………………………………………………… ４８
３.４ 風荷載體型系數 ………………………………………………………………………… ５１
３.４.１ 單體風荷載體型系數 ………………………………………………………………… ５１
３.４.２ 群體風荷載體型系數 ………………………………………………………………… ５４
３.４.３ 局部風荷載體型系數 ………………………………………………………………… ５５
３.５ 結構抗風計算的幾個重要概念 …………………………………………………………… ５５
３.５.１ 結構的風力與風效應 ………………………………………………………………… ５５
３.５.２ 順風向的平均風與脈動風 …………………………………………………………… ５６
３.５.３ 橫風向風振 ………………………………………………………………………… ５６
３.６ 順風向結構風效應 ……………………………………………………………………… ５８
３.６.１ 風振系數 …………………………………………………………………………… ５８
３.６.２ 脈動風荷載 ………………………………………………………………………… ５９
３.６.３ 結構基本自振周期經驗公式 ………………………………………………………… ６０
３.６.４ 陣風系數 …………………………………………………………………………… ６１
３.６.５ 順風向風荷載標準值 ………………………………………………………………… ６２
３.７ 橫風向結構風效應 ……………………………………………………………………… ６２
３.７.１ 鎖定現象 …………………………………………………………………………… ６２
３.７.２ 共振區高度 ………………………………………………………………………… ６３
３.７.３ 橫風向風振驗算……………………………………………………………………… ６３
３.８ 結構總風效應 …………………………………………………………………………… ６４
本章小結 ……………………………………………………………………………………… ６４
思考題 ………………………………………………………………………………………… ６５
習題 …………………………………………………………………………………………… ６５
第４章 地震作用 …………………………………………………………………………… ６６
４.１ 地震的有關知識 ………………………………………………………………………… ６９
４.１.１ 地震的類型 ………………………………………………………………………… ６９
４.１.２ 地震成因 …………………………………………………………………………… ６９
４.１.３ 地震分布 …………………………………………………………………………… ７１
４.１.４ 地震波、震級及地震烈度 …………………………………………………………… ７１
４.２ 地震作用及其計算方法 …………………………………………………………………… ７８
４.２.１ 地震烈度區劃與基本烈度 …………………………………………………………… ７８
４.２.２ 單質點體系地震作用 ………………………………………………………………… ７９
４.３ 多質點體系地震作用……………………………………………………………………… ８９
４.３.１ 計算簡圖 …………………………………………………………………………… ８９
４.３.２ 運動方程 …………………………………………………………………………… ９０
４.３.３ 自由振動 …………………………………………………………………………… ９１
４.３.４ 方程解耦 …………………………………………………………………………… ９３
４.３.５ 方程求解 …………………………………………………………………………… ９３
４.３.６ 多質點體系的地震作用計算方法……………………………………………………… ９４
４.３.７ 底部剪力法計算地震作用 …………………………………………………………… ９８
本章小結……………………………………………………………………………………… １０１
思考題 ……………………………………………………………………………………… １０２
習題 ………………………………………………………………………………………… １０２
第５章 側向壓力 …………………………………………………………………………… １０４
５.１ 土壓力 ………………………………………………………………………………… １０５
５.１.１ 土壓力分類………………………………………………………………………… １０５
５.１.２ 基本原理…………………………………………………………………………… １０６
５.１.３ 工程中擋土墻土壓力計算 ………………………………………………………… １１５
５.１.４ 動土壓力…………………………………………………………………………… １２５
５.１.５ 板樁墻及支撐板上的土壓力………………………………………………………… １２７
５.１.６ 涵洞上的土壓力 …………………………………………………………………… １３０
５.２ 靜水壓力及流水壓力 …………………………………………………………………… １３３
５.２.１ 靜水壓力…………………………………………………………………………… １３３
５.２.２ 流水壓力…………………………………………………………………………… １３４
５.３ 波浪荷載 ……………………………………………………………………………… １３５
５.３.１ 波浪特性…………………………………………………………………………… １３５
５.３.２ 波浪荷載的計算 …………………………………………………………………… １３７
５.４ 冰荷載 ………………………………………………………………………………… １４２
５.４.１ 冰堆整體推移的靜壓力 …………………………………………………………… １４２
５.４.２ 大面積冰層的靜壓力 ……………………………………………………………… １４２
５.４.３ 冰層受溫度影響膨脹時產生的靜壓力 ……………………………………………… １４３
５.４.４ 冰層因水位升降產生的上拔力 ……………………………………………………… １４４
５.４.５ 動冰壓力 (流冰沖擊力) ………………………………………………………… １４４
本章小結 …………………………………………………………………………………… １４５
思考題 ……………………………………………………………………………………… １４５
習題 ………………………………………………………………………………………… １４６
第６章 其他荷載與作用 …………………………………………………………………… １４７
６.１ 溫度作用 ……………………………………………………………………………… １４８
６.１.１ 溫度作用的概念 …………………………………………………………………… １４８
６.１.２ 溫度應力的計算 …………………………………………………………………… １４９
６.２ 變形作用 ……………………………………………………………………………… １５１
６.３ 爆炸作用 ……………………………………………………………………………… １５１
６.３.１ 爆炸的概念及類型 ………………………………………………………………… １５１
６.３.２ 爆炸對結構的影響及荷載計算 ……………………………………………………… １５２
６.４ 浮力 …………………………………………………………………………………… １５４
６.５ 制動力 ………………………………………………………………………………… １５５
６.５.１ 汽車制動力………………………………………………………………………… １５５
６.５.２ 吊車制動力………………………………………………………………………… １５５
６.５.３ 汽車豎向沖擊力 …………………………………………………………………… １５６
６.５.４ 汽車水平撞擊力 …………………………………………………………………… １５７
６.６ 離心力 ………………………………………………………………………………… １５７
６.７ 預應力 ………………………………………………………………………………… １５８
６.７.１ 預應力的概念 ……………………………………………………………………… １５８
６.７.２ 預應力混凝土的分類 ……………………………………………………………… １５９
本章小結 …………………………………………………………………………………… １６２
思考題 ……………………………………………………………………………………… １６２
習題 ………………………………………………………………………………………… １６３
第７章 荷載的統計分析 …………………………………………………………………… １６４
７.１ 荷載的概率模型 ………………………………………………………………………… １６５
７.１.１ 平穩二項隨機過程模型 …………………………………………………………… １６５
７.１.２ 荷載統計參數分析 ………………………………………………………………… １６６
７.２ 荷載效應組合規則 ……………………………………………………………………… １６７
７.３ 常遇荷載的統計分析 …………………………………………………………………… １６９
７.３.１ 永久荷載…………………………………………………………………………… １６９
７.３.２ 民用建筑樓面活荷載 ……………………………………………………………… １７０
７.３.３ 辦公樓樓面活荷載的統計參數 ……………………………………………………… １７２
７.３.４ 住宅樓樓面活荷載的統計參數 ……………………………………………………… １７２
７.４ 荷載代表值 …………………………………………………………………………… １７２
７.４.１ 荷載標準值………………………………………………………………………… １７２
７.４.２ 荷載準永久值 ……………………………………………………………………… １７３
７.４.３ 荷載組合值………………………………………………………………………… １７３
７.４.４ 荷載頻遇值………………………………………………………………………… １７３
本章小結 …………………………………………………………………………………… １７４
思考題 ……………………………………………………………………………………… １７４
習題 ………………………………………………………………………………………… １７４
第８章 結構構件抗力的統計分析 ………………………………………………………… １７５
８.１ 結構構件抗力的不定性 ………………………………………………………………… １７６
８.１.１ 結構構件材料性能的不定性………………………………………………………… １７６
８.１.２ 結構構件幾何參數的不定性………………………………………………………… １７８
８.１.３ 結構構件計算模式的不定性………………………………………………………… １７９
８.２ 結構構件抗力的統計特征 ……………………………………………………………… １８０
８.２.１ 結構構件抗力的統計參數 ………………………………………………………… １８０
８.２.２ 結構構件抗力的分布類型 ………………………………………………………… １８１
８.３ 材料強度的標準值和設計值 …………………………………………………………… １８１
本章小結 …………………………………………………………………………………… １８１
思考題 ……………………………………………………………………………………… １８２
習題 ………………………………………………………………………………………… １８２
第９章 結構可靠度分析與計算 …………………………………………………………… １８４
９.１ 結構可靠度的基本概念 ………………………………………………………………… １８５
９.１.１ 結構的功能要求和極限狀態………………………………………………………… １８５
９.１.２ 結構抗力…………………………………………………………………………… １８７
９.１.３ 結構功能函數 ……………………………………………………………………… １８７
９.１.４ 結構可靠度和可靠指標 …………………………………………………………… １８８
９.２ 結構可靠度計算 ………………………………………………………………………… １９０
９.２.１ 均值一次二階矩法 ………………………………………………………………… １９０
９.２.２ 改進的一次二階矩法 ……………………………………………………………… １９１
９.２.３ JC法 ……………………………………………………………………………… １９４
９.３ 相關隨機變量的結構可靠度計算 ………………………………………………………… １９７
９.３.１ 變量相關的概念 …………………………………………………………………… １９７
９.３.２ 相關變量的變換 …………………………………………………………………… １９８
９.３.３ 相關變量可靠指標的計算 ………………………………………………………… ２００
９.４ 結構體系的可靠度計算 ………………………………………………………………… ２０１
９.４.１ 結構體系可靠度 …………………………………………………………………… ２０１
９.４.２ 結構系統的基本模型 ……………………………………………………………… ２０２
９.４.３ 結構系統中功能函數的相關性 ……………………………………………………… ２０３
９.４.４ 結構體系可靠度計算方法 ………………………………………………………… ２０５
本章小結 …………………………………………………………………………………… ２１０
思考題 ……………………………………………………………………………………… ２１１
習題 ………………………………………………………………………………………… ２１１
第１０章 概率極限狀態設計法 …………………………………………………………… ２１３
１０.１ 結構設計的目標與原則 ………………………………………………………………… ２１４
１０.１.１ 建筑結構安全等級與可靠度 ……………………………………………………… ２１４
１０.１.２ 耐久性和設計使用年限 …………………………………………………………… ２１５
１０.１.３ 設計狀況與極限狀態設計 ………………………………………………………… ２１６
１０.１.４ 目標可靠指標 …………………………………………………………………… ２１６
１０.２ 直接概率設計法 ……………………………………………………………………… ２１８
１０.２.１ 一般概念 ………………………………………………………………………… ２１８
１０.２.２ 直接概率法的基本方法 …………………………………………………………… ２１８
１０.３ 概率極限狀態的實用設計表達式 ……………………………………………………… ２２０
１０.３.１ 承載能力極限狀態設計表達式 …………………………………………………… ２２０
１０.３.２ 正常使用極限狀態設計表達式 …………………………………………………… ２２３
１０.３.３ 結構抗震設計表達式 ……………………………………………………………… ２２５
本章小結 …………………………………………………………………………………… ２２８
思考題 ……………………………………………………………………………………… ２２８
習題 ………………………………………………………………………………………… ２２８
參考文獻 ……………………………………………………………………………………… ２３０
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