前言
第1章绪论1
1.1土木工程是人类文明的起源1
1.2近代土木工程的发展2
1.3土木工程与力学的发展5
1.4土木工程结构设计方法的发展7
1.4.1几何学设计法7
1.4.2容许应力设计法8
1.4.3破损阶段设计法9
1.4.4极限状态设计法11
1.4.5概率极限状态设计法13
1.5工程标准与规范22
1.5.1工程标准和规范的定义22
1.5.2工程标准和规范的作用23
1.5.3工程标准和规范的发展历史24
1.6国外一些标准机构及标准、规范介绍25
1.6.1国际标准化组织与国际标准ISO 239425
1.6.2国际结构安全度联合委员会与《概率模式规范》26
1.6.3国际电工委员会与风电设计标准27
1.6.4欧洲标准化委员会与欧洲规范27
1.6.5美国《建筑及其他结构最小设计荷载》（ASCE 7）30
1.6.6美国《建筑规范对结构混凝土的要求》（ACI 318）31
1.6.7美国《荷载与抗力系数桥梁设计规范》（AASHTO LRFD）32
1.7基于性能的设计方法32
1.7.1欧洲的情况34
1.7.2美国的情况35
1.7.3日本的情况35
1.8土木工程结构的特点38
1.9本书主要内容39
第2章结构可靠性的基本概念和原理41
2.1结构分析中的不确定性41
2.1.1随机性41
2.1.2模糊性43
2.1.3认知不确定性44
2.2结构设计中的变量45
2.3结构的功能要求47
2.4结构极限状态和设计状况53
2.4.1极限状态的概念53
2.4.2承载能力极限状态53
2.4.3正常使用极限状态63
2.4.4条件极限状态66
2.4.5设计状况67
2.5结构极限状态方程69
2.6结构可靠性和可靠度75
2.6.1结构可靠性75
2.6.2结构可靠度76
2.6.3结构可靠指标80
2.7结构安全等级82
2.8结构可靠性设计中的时间概念84
2.9结构可靠性管理85
2.9.1结构失效事件的调查和原因分析85
2.9.2可靠性管理88
第3章结构可靠度的计算92
3.1中心点法92
3.2验算点法96
3.2.1随机变量服从正态分布的情形97
3.2.2随机变量不服从正态分布的情形107
3.2.3已知可靠指标求抗力平均值118
3.3随机变量相关时可靠指标的计算120
3.3.1随机变量服从正态分布、功能函数为线性函数的情况120
3.3.2一般情况122
3.4蒙特卡洛模拟方法124
3.4.1一般抽样方法125
3.4.2重要抽样方法128
第4章结构上的作用和作用效应133
4.1作用的概念和分类133
4.1.1作用的概念133
4.1.2作用的分类134
4.2作用的概率模型及统计分析138
4.2.1永久作用138
4.2.2可变作用140
4.2.3偶然作用163
4.2.4地震作用167
4.3作用代表值170
4.3.1永久作用170
4.3.2可变作用171
4.3.3偶然作用183
4.3.4地震作用186
4.4作用效应187
4.4.1作用效应的概念187
4.4.2结构分析187
4.4.3作用效应的统计分析192
4.5作用组合与作用效应组合194
4.5.1作用组合与作用效应组合的
概念和基本原理194
4.5.2FBC组合规则196
4.5.3Turkstra组合规则197
4.5.4作用效应组合的实用表达式199
4.5.5荷载工况和内力组合200
第5章结构抗力和岩土性能202
5.1抗力的概念202
5.1.1承载能力极限状态202
5.1.2正常使用极限状态203
5.2结构构件抗力的统计分析方法204
5.2.1解析分析方法204
5.2.2蒙特卡洛模拟方法206
5.3影响结构构件抗力的不确定性因素207
5.3.1材料性能的不确定性208
5.3.2几何参数的不确定性213
5.3.3计算模式的不确定性215
5.4结构构件抗力的统计参数和概率分布217
5.4.1单一材料组成的结构构件217
5.4.2复合材料组成的结构构件218
5.4.3结构构件抗力的概率分布221
5.5钢构件、细节或连接件和钢筋的疲劳性能222
5.6岩土性能和抗力223
5.6.1岩土工程的特点224
5.6.2岩土性能的不确定性224
5.6.3一些岩土性能指标的统计特性和标准值227
5.6.4打入桩单桩竖向承载力的统计特性230
第6章结构可靠度分析和校准233
6.1结构构件可靠度分析233
6.1.1结构构件功能函数233
6.1.2作用效应、抗力统计参数和概率分布234
6.1.3可靠指标计算234
6.2重力式码头抗滑、抗倾稳定性可靠度
分析245
6.2.1抗滑、抗倾稳定性的功能函数246
6.2.2随机变量统计参数和概率分布247
6.2.3可靠指标计算247
6.3结构构件可靠度校准250
6.3.1结构构件可靠度校准方法250
6.3.2结构设计规范可靠度校准结果252
6.3.3海上风电机组单钢管桩基础局部
稳定性可靠度校准259
6.4重力式码头抗滑、抗倾稳定性可靠度校准264
第7章结构概率极限状态设计267
7.1结构风险和安全水平267
7.1.1经济发展对结构安全水平的影响267
7.1.2风险及可接受的水平270
7.1.3基于风险和生命价值优化的安全准则273
7.2规范和标准中的目标可靠指标275
7.2.1我国各结构可靠性设计统一标准276
7.2.2国际标准《结构可靠性总原则》（ISO 2394：1998）277
7.2.3国际安全度联合委员会《概率模式规范》（2001）278
7.2.4欧洲规范《结构设计基础》（EN 1990:2002）279
7.2.5美国标准《建筑及其他结构最小设计荷载》（ASCE 7—10）280
7.2.6美国标准《荷载与抗力系数桥梁设计规范》（AASHTO LRFD：2012）280
7.2.7日本《港口设施技术标准与解说》（2007）280
7.3结构可靠度设计方法281
7.4分项系数设计方法285
7.4.1分项系数设计方法的概念285
7.4.2设计表达式和变量设计值287
7.4.3确定分项系数的设计值方法289
7.4.4确定分项系数的优化方法294
7.4.5确定设计使用年限调整系数的方法301
7.4.6确定材料性能分项系数和结构系数的方法304
7.4.7《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》确定分项系数的方法305
7.5标准、规范中的设计表达式306
7.5.1《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153—2008）307
7.5.2《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB 50068—2018）和《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）309
7.5.3《港口工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50158—2010）及相关规范310
7.5.4《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50199—2013）及相关规范315
7.5.5《公路工程结构可靠性设计统一标准》（JTG 2120—2020）和《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）318
7.5.6《铁路工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50216—2019）320
7.5.7欧洲规范《结构设计基础》（EN 1990：2002）322
7.5.8美国标准《建筑及其他结构最小设计荷载》（ASCE 7—10）327
7.5.9美国标准《建筑规范对结构混凝土的要求》（ACI 318—19）328
7.5.10美国《荷载与抗力系数桥梁设计规范》（AASHTO LRFD：2012）328
7.6基于试验的设计329
7.6.1基于试验设计的范围和类型330
7.6.2试验要求和过程330
7.6.3试验报告与结果处理330
第8章结构整体稳固性与抗连续倒塌设计333
8.1偶然事件及造成的可能后果334
8.1.1偶然事件的类型334
8.1.2偶然事件造成的可能后果335
8.2结构整体稳固性概率分析和抗连续倒塌设计原则336
8.2.1竞争风险模型336
8.2.2保持结构整体稳固性的策略和抗连续倒塌设计原则338
8.3标准规范中关于结构抗连续倒塌的规定341
8.3.1《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB 50068—2018）342
8.3.2国际标准《结构可靠性总原则》（ISO 2394:2015）343
8.3.3欧洲规范《结构上的作用第1-7部分：一般作用-偶然作用》（EN 1997-1-7：2006）343
8.3.4美国标准《建筑及其他结构最小设计荷载》（ASCE 7—10）345
8.3.5美国统一设施准则《建筑抗连续倒塌设计》（UFC 4-023-03：2013）346
8.3.6钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计算例347
第9章既有结构可靠性评估354
9.1既有结构可靠性评估的原因354
9.2既有结构的抗力356
9.2.1抗力随时间的变化356
9.2.2结构或结构构件承载力下限值357
9.3既有结构上的作用358
9.4既有结构的可靠度分析和评估359
9.4.1已知抗力随时间的变化规律359
9.4.2已知结构或结构构件承载力下限值363
9.5标准、规范中的实用结构可靠性评估方法366
9.5.1《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB 50292—2015）367
9.5.2《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21—2011）374
附录382
附录A中英文名词对照382
附录B概率论与数理统计概要389
参考文献430