工程結構可靠性分析原理

目錄
第一章緒論1
1.1工程結構可靠性研究的緣起/1
1.2工程結構可靠度研究的發(fā)展史/3
1.2.1構件層次的可靠度分析/4
1.2.2整體結構的可靠度分析/5
1.2.3結構動力可靠度分析/7
1.3本書基本觀點與內(nèi)容/8
參考文獻/10
第二章結構作用及其建模14
2.1結構作用的分類/14
2.2靜力作用及其統(tǒng)計模型/14
2.2.1重力作用/15
2.2.2雪荷載/18
2.3動力作用的統(tǒng)計模型/20
2.3.1地震動的統(tǒng)計模型/20
2.3.2脈動風速的統(tǒng)計模型/23
2.4動力作用的隨機物理模型/26
2.4.1地震動物理模型/26
2.4.2脈動風速物理模型/31
參考文獻/34
第三章作用隨機性在結構中的傳播36
3.1統(tǒng)計矩及其傳播/36
3.2靜力作用分析/38
3.2.1彈性力學基本方程/38
3.2.2線彈性靜力分析有限元基本方程/40
3.2.3靜力分析中的二階矩傳遞/41
3.3動力作用分析——隨機振動/43
3.3.1動力方程及其解/43
3.3.2統(tǒng)計特征的傳遞/45
參考文獻/48
第四章材料性質(zhì)隨機性在結構中的傳播——構件抗力統(tǒng)計矩分析49
4.1引言/49
4.2材料性質(zhì)的隨機性及其統(tǒng)計分布/50
4.2.1鋼材強度的統(tǒng)計矩與概率分布/50
4.2.2混凝土力學性質(zhì)的統(tǒng)計矩與概率分布/51
4.3典型鋼結構構件抗力的統(tǒng)計矩分析/53
4.3.1鋼柱軸心受壓/53
4.3.2鋼梁受彎/54
4.4典型鋼筋混凝土構件抗力的統(tǒng)計矩分析/55
4.4.1鋼筋混凝土梁正截面抗彎強度/56
4.4.2鋼筋混凝土梁斜截面抗剪強度/56
4.4.3混凝土構件抗力隨環(huán)境作用的變化/58
參考文獻/61
第五章結構構件可靠度分析——矩法63
5.1基本概念/63
5.2基于狀態(tài)變量的分析/65
5.2.1結構可靠指標與失效概率/65
5.2.2可靠指標與安全系數(shù)的關系/69
5.3基于基本隨機變量的分析/70
5.3.1基本隨機變量、功能函數(shù)與一次二階矩方法/70
5.3.2均值一次二階矩方法/73
5.3.3設計驗算點法/77
5.3.4相關隨機變量/84
5.4概率分布信息的利用/85
5.4.1當量正態(tài)化——對邊緣概率分布尾部信息的利用/86
5.4.2反函數(shù)變換——對邊緣概率分布信息的利用/89
5.4.3Nataf變換——對邊緣分布信息與變量相關信息的綜合利用/91
5.4.4Rosenblatt變換——對聯(lián)合概率分布函數(shù)的全息反映/94
5.5高階直接矩法/95
5.5.1功能函數(shù)的一維近似表達/96
5.5.2功能函數(shù)的矩/97
5.5.3失效概率的計算/98
5.5.4高階直接矩法的分析過程/101
5.5.5基本隨機變量的分布估計/104
5.5.6擬正態(tài)變換及其應用/104
5.6關于矩法的評論/109
參考文獻/110
第六章隨機性在結構系統(tǒng)中的傳播——概率密度演化理論113
6.1概率守恒原理/113
6.1.1一元隨機函數(shù)概率分布的分析/113
6.1.2概率守恒原理的隨機事件描述/114
6.1.3概率守恒原理的狀態(tài)空間描述/116
6.1.4關于概率守恒原理的歷史注記/117
6.2廣義概率密度演化方程及其解/118
6.2.1物理力學方程及其解答/118
6.2.2廣義概率密度演化方程/119
6.2.3廣義概率密度演化方程的解析解/123
6.2.4廣義概率密度演化方程的數(shù)值解/126
6.3概率空間剖分/128
6.3.1概率空間的Voronoi集合剖分/128
6.3.2點集的偏差/129
6.3.3初始點集的選取/133
6.3.4點集重整技術/135
6.4廣義概率密度演化方程的數(shù)值求解/137
6.4.1有限差分法/137
6.4.2再生核配點法/144
6.5求解廣義概率密度演化方程的群演化算法/151
6.5.1群演化方程/151
6.5.2子域標準差的估計/153
6.5.3加密點替代模型/155
參考文獻/156
第七章結構整體可靠度分析158
7.1結構失效準則與結構整體可靠度/158
7.2結構整體可靠度分析方法/159
7.2.1吸收邊界法/160
7.2.2等價極值事件法/161
7.2.3物理綜合法/162
7.2.4分析實例/165
7.3經(jīng)典結構體系可靠度分析方法/167
7.3.1結構的系統(tǒng)模擬/167
7.3.2結構失效概率的計算/170
7.3.3主要失效模式的搜索/171
7.3.4經(jīng)典結構整體可靠度分析思想剖析：困境與局限性/174
7.4注記：經(jīng)典可靠度多維積分的困境與出路/175
參考文獻/176
第八章基于可靠度的結構設計178
8.1概率設計準則/178
8.1.1社會準則/179
8.1.2經(jīng)濟準則/179
8.1.3歷史推定準則/179
8.2工程規(guī)范設計準則/181
8.2.1分項系數(shù)法/181
8.2.2分項系數(shù)的確定方法/184
8.3基于可靠度的結構構件設計/188
8.3.1結構功能可靠度驗算/188
8.3.2結構構件設計/193
8.4基于可靠度的整體結構設計/194
參考文獻/196
附錄A平穩(wěn)二項過程與復合泊松過程198
A.1平穩(wěn)二項過程/198
A.2復合泊松過程/198
參考文獻/199
附錄B隨機過程200
B.1隨機過程的概率結構/200
B.2隨機過程的數(shù)字特征/201
B.2.1時域數(shù)字特征/201
B.2.2頻域數(shù)字特征/204
B.2.3數(shù)字特征的運算法則/206
參考文獻/208
附錄C隨機場209
C.1基本概念/209
C.2隨機場的相關結構/211
參考文獻/212
附錄D賦得概率計算213
D.1賦得概率的定義及其歸一性/213
D.2賦得概率的計算/213
D.2.1局域覆蓋法/214
D.2.2全域法/214
參考文獻/215
附錄E數(shù)論方法的生成向量217
參考文獻/221
附錄F論第三代結構設計理論（代后記)222
F.1認識結構設計理論的兩個基本維度/222
F.2第一代結構設計理論/223
F.3第二代結構設計理論的發(fā)展/224
F.4第二代結構設計理論的局限性與基本矛盾/226
F.5第三代結構設計理論的基本特征與發(fā)展目標/227
F.6第三代結構設計的理論基礎/229
F.6.1固體力學/229
F.6.2概率密度演化理論/231
F.7第三代結構設計理論的研究發(fā)展方向/233
F.8結語/235
參考文獻/236
Contents
Chapter 1Introduction1
1.1Origin of Reliability Analysis for Engineering Structures/1
1.2History of Reliability Analysis for Engineering Structures/3
1.2.1Reliability Analysis at the Level of Member Elements/4
1.2.2Global Reliability Analysis/5
1.2.3Dynamic Reliability Analysis/7
1.3Basic Viewpoints and Contents of This Book/8
References/10
Chapter 2Loads on Structures and Their Modelling14
2.1Classification of Loads on Structures/14
2.2Static Loads and Their Statistical Models/14
2.2.1Gravity Load/15
2.2.2Snow Load/18
2.3Statistical Models for Dynamic Loads/20
2.3.1Statistical Models for Seismic Ground Motion/20
2.3.2Statistical Models for Fluctuation Wind Speed/23
2.4Physical Models for Dynamic Loads/26
2.4.1Physical Models for Seismic Ground Motion/26
2.4.2Physical Models for Fluctuation Wind Speed/31
References/34
Chapter 3Propagation of Randomness Associated with Loads in Structures36
3.1Statistical Moments and Their Propagation/36
3.2Analysis for Static Loads/38
3.2.1Fundamental Equations of Elastic Mechanics/38
3.2.2Basic Finite Element Equations for Linear Elastic Static Analysis/40
3.2.3Transfer of Secondorder Moments in Static Analysis/41
3.3Analysis for Dynamic Loads: Random Vibration/43
3.3.1Dynamic Equation and Its Solution/43
3.3.2Transfer of Statistical Characteristics/45
References/48
Chapter 4Propagation of Randomness Associated with Material Properties in Structures： Statistical Moment of Structural Member Resistance49
4.1Introduction/49
4.2Randomness Associated with Material Properties and Their Statistical Distribution/50
4.2.1Statistical Moments and Probability Distribution of Steel Strength/50
4.2.2Statistical Moments and Probability Distribution of Mechanical Properties of Concr