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出版者:中国建筑工业出版社

作者:林天健

出品人:

页数:559 页

译者:

出版时间:1999年01月

价格:53.0

装帧:平装

isbn号码:9787112037704

丛书系列:

图书标签:

• 桩基础
• 地基处理
• 土木工程
• 岩土工程
• 结构工程
• 建筑工程
• 设计规范
• 施工技术
• 工程实践
• 基础工程

《工程结构可靠度理论与应用》 导论 工程结构的可靠性是衡量其在预期使用寿命内，在各种不利条件下，能否满足预定功能要求的重要指标。随着现代工程技术的飞速发展，结构形式日益复杂，荷载条件多变，材料性能不确定性增加，传统的确定性设计方法在应对这些挑战时显得力不从心。工程结构可靠度理论应运而生，它以概率论和数理统计为基础，将结构的性能与失效概率联系起来，为工程师提供了科学、量化地评估和设计结构的方法。 本书旨在系统地阐述工程结构可靠度理论的核心概念、基本原理、分析方法和工程实践应用。我们将从概率论的基础知识入手，逐步深入到结构的可靠度模型、可靠性指标的计算、以及各种可靠度分析方法，并结合实际工程案例，展示如何将可靠度理论应用于结构的设计、评估和安全性提升。本书面向土木工程、建筑工程、机械工程等相关领域的工程师、研究人员和高等院校师生，力求使读者能够深刻理解结构可靠度的重要性，掌握运用可靠度理论解决工程实际问题的能力。 第一篇 理论基础 第一章 概率论与数理统计基础 本章将回顾和梳理工程结构可靠度理论所需的概率论和数理统计基础知识。我们将从随机变量和概率分布的概念出发，详细介绍常用的概率分布，如正态分布、对数正态分布、指数分布、威布尔分布等，并解释它们在工程实践中的适用性。接着，我们将深入探讨随机变量的统计特性，包括均值、方差、标准差、协方差和相关系数等，以及如何利用样本数据来估计这些统计参数。此外，我们还将介绍中心极限定理、大数定律等重要统计理论，它们为可靠度分析提供了理论支撑。对于工程师而言，理解这些基础概念是掌握后续可靠度分析方法的前提。 第二章 随机过程及其在结构分析中的应用 工程实践中的荷载往往不是静态的，而是随时间变化的。例如，风荷载、地震作用、交通荷载等都具有随机性和时间相关性。本章将引入随机过程的概念，将其定义为随时间演变的随机变量。我们将介绍平稳随机过程、马尔可夫过程等常用随机过程模型，并重点阐述其在描述和模拟各种工程荷载方面的应用。通过对随机过程的分析，我们可以更准确地刻画结构的动力响应，从而为可靠度评估提供更真实的基础。 第三章 结构可靠度模型 可靠度模型是连接随机变量和结构失效的桥梁。本章将详细介绍几种经典的结构可靠度模型，包括： 极限状态方程： 这是可靠度分析的核心，它定义了结构承载能力与荷载之间的关系。当荷载大于承载能力时，结构即发生失效。我们将介绍不同类型的极限状态方程，如基于强度的极限状态、基于刚度的极限状态、基于稳定性的极限状态等。 失效域与安全域： 在设计变量构成的多维空间中，失效域和安全域分别代表结构发生失效和保持完好的区域。我们通过计算失效域的体积占总设计空间的比重来衡量可靠度。 可靠度指标（β）： 这是衡量结构可靠度的一个重要量化指标，它代表了设计点到失效面的距离。我们将介绍如何计算不同失效模式下的可靠度指标。 第二篇 可靠度分析方法 第四章 一阶可靠度方法（FORM） FORM是一种广泛应用的一阶近似方法，它通过线性化极限状态方程，将多维非线性问题转化为一维问题进行求解。本章将详细讲解FORM的推导过程和具体计算步骤，包括： 设计点： FORM的关键在于找到最有可能导致失效的“设计点”，即在失效边界上，可靠度指标最接近零的点。 可靠度指标的计算： 基于设计点，计算可靠度指标β。 失效概率的近似计算： 利用β值，近似计算结构的失效概率。 FORM的优缺点及适用范围。 第五章 二阶可靠度方法（SORM） SORM是在FORM的基础上，考虑了极限状态方程的曲率信息，从而提高了失效概率计算的精度。本章将介绍SORM的基本思想和计算方法，包括： 曲率计算： SORM会计算设计点处极限状态方程的曲率。 二阶近似： 利用曲率信息，对失效概率进行二阶近似计算。 SORM的精度提升： 比较FORM和SORM在计算精度上的差异。 SORM的计算复杂性。 第六章 Monte Carlo模拟方法 Monte Carlo模拟是一种基于随机抽样的计算方法，它通过大量重复模拟来估计结构的失效概率。本章将详细阐述Monte Carlo模拟在结构可靠度分析中的应用： 基本原理： 如何通过随机生成大量样本，判断每个样本是否处于失效域。 算法流程： Monte Carlo模拟的具体步骤。 收敛性与效率： 讨论Monte Carlo模拟的收敛性和提高计算效率的方法，如重要性抽样。 适用性： 适用于复杂非线性问题和高维空间。 第七章 灵敏度分析 灵敏度分析旨在确定哪些随机变量对结构的可靠度影响最大。本章将介绍几种常用的灵敏度分析方法： 灵敏度因子： 计算各个随机变量变化一个单位时，可靠度指标的变化量。 对可靠度指标的影响： 揭示哪些参数的方差或均值变化对结构可靠度影响最显著。 指导优化设计： 灵敏度分析结果可以指导工程师优先关注和控制关键参数，从而更有效地提高结构可靠度。 第三篇 工程应用 第八章 材料不确定性与可靠度设计 材料性能的不确定性是结构可靠度分析中的重要因素。本章将探讨如何将材料的力学性能（如强度、弹性模量等）的随机性纳入可靠度设计： 材料参数的概率模型： 建立材料参数的概率分布模型。 可靠度指标与材料选择： 分析不同材料选择对结构可靠度的影响。 基于可靠度的材料优化： 如何在满足可靠度要求的前提下，选择性价比最优的材料。 第九章 荷载不确定性与可靠度设计 工程结构面临的各种荷载（如恒荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等）都具有随机性。本章将重点讨论荷载的不确定性及其对结构可靠度的影响： 荷载的概率模型： 建立各类荷载的概率分布模型。 组合荷载的可靠度分析： 如何处理多种荷载同时作用的可靠度问题。 基于可靠度的荷载参数确定： 如何根据可靠度要求，确定荷载的设计值。 第十章 结构构件的可靠度设计 本章将结合具体的结构构件，如梁、柱、板等，阐述可靠度理论在构件设计中的应用。我们将通过实例分析，展示如何利用可靠度方法来确定构件的关键尺寸和材料性能，以满足预定的可靠度指标： 钢筋混凝土梁的可靠度设计： 考虑材料（混凝土、钢筋）和荷载（弯矩、剪力）的不确定性。 钢结构的可靠度设计： 考虑材料（钢材）和荷载（轴力、弯矩、剪力）的不确定性。 其他结构构件的可靠度设计示例。 第十一章 既有结构可靠度评估 除了新建结构的可靠度设计，对既有结构的安全性评估也至关重要。本章将介绍如何利用可靠度理论来评估既有结构的安全性： 既有结构参数的不确定性： 考虑实际施工质量、材料老化、损伤等因素带来的不确定性。 可靠度指标的计算： 对既有结构进行可靠度指标的计算。 评估与加固建议： 根据可靠度评估结果，判断结构的安全性，并提出必要的加固建议。 第十二章 结构可靠度与风险分析 本章将探讨结构可靠度与风险分析之间的联系。风险是失效概率与失效后果的乘积。通过可靠度分析，我们可以量化失效概率，进而评估结构的整体风险水平。 风险的定义与衡量： 什么是工程风险，如何进行量化。 可靠度与风险的关系： 高可靠度意味着低风险。 基于风险的决策： 如何在风险和成本之间进行权衡，做出最优的决策。 结论 工程结构可靠度理论为解决现代工程中日益复杂的可靠性问题提供了强大的工具。本书系统地介绍了可靠度理论的基础知识、各种分析方法以及在实际工程中的应用。通过对概率论、随机过程、可靠度模型、以及 FORM、SORM、Monte Carlo模拟等方法的深入讲解，读者将能够理解结构可靠度的重要性，并掌握如何运用这些理论来科学地设计、评估和管理工程结构。本书的最终目标是提升工程结构的安全性，减少工程事故的发生，保障人民生命财产的安全。希望本书能成为工程师和研究人员在结构可靠度领域的宝贵参考。

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说实话，我最初接触这类书籍时，总是担心晦涩难懂的理论会让我望而却步，但这本书的叙事方式非常具有启发性，它不像某些教科书那样干巴巴地罗列公式，而是将那些复杂的工程原理融入到实际的应用场景之中，用一种近乎讲故事的方式来展现每一个设计决策背后的逻辑和历史演变。作者似乎深谙如何引导读者的思路，从最基础的概念入手，层层递进，每当我们即将被一个复杂概念难倒时，总能及时出现一个形象的比喻或者一个历史上的经典案例来帮助我们理解其精髓。这种教学法的巧妙之处在于，它不仅仅告诉你“是什么”，更深入地挖掘了“为什么会这样”，极大地满足了我这种对事物本源充满好奇心的学习者。我甚至能感觉到作者在字里行间流露出的那种对结构力学和岩土工程领域的真挚热爱，这种热情很容易感染读者，让原本枯燥的学习过程变得充满探索的乐趣。读完一个章节后，我常常会有一种豁然开朗的感觉，仿佛自己真的参与了一次完整的工程设计实践。

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这本书的实用性和前瞻性的结合处理得非常巧妙。一方面，它对经典的设计规范和经过时间检验的成熟技术进行了详尽的梳理和阐述，这为我们处理日常工作中遇到的常规问题提供了坚实可靠的理论后盾，其严谨程度足以作为现场工程师的案头参考手册。但更难能可贵的是，它并没有沉湎于过去，而是勇敢地触及了当前工程领域最前沿的挑战和发展方向。比如，它对新型材料的应用潜力，以及如何将大数据和人工智能引入到基础设计优化中的探讨，都展现了作者走在行业前沿的视野。我读到那些关于可持续发展和绿色施工的章节时，感触颇深，这不再是空泛的口号，而是被具体地融入到技术分析的框架之中。这种“立足当下，面向未来”的编写思路，让这本书的价值得到了极大的延伸，它不仅解决了我们今天的问题，也在为我们明天将要面对的挑战提前布局和储备知识。对于那些希望在职业生涯中不断进步的工程师来说，这本书无疑是一份长期的投资。

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从修订和校对的角度来看，这本书展现了极高的专业素养和一丝不苟的工作态度。在我的阅读过程中，我甚至找不出任何一个明显的错别字或者公式下标的错误，这在动辄几百页的技术专著中是相当罕见的成就。这种高质量的校对工作，反映了编著者和出版方对知识准确性的极致追求，这对于基础工程这种对精度要求极高的领域来说，是至关重要的信任基石。我深知，一个微小的符号错误可能导致工程设计上的巨大偏差，因此，一本值得信赖的参考书，其准确性是衡量其价值的首要标准。这本书完全符合这个标准，它让我可以放心地将书中的数据和方法直接应用于我的工作评估中，无需花费额外的时间去交叉验证每一个细微之处。这种可靠性，让这本书在我工具箱里的地位无可替代，它不仅仅是一本书，更是一个经过时间考验的、可以依赖的知识伙伴。

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我对这本书的图示部分印象尤为深刻，很多技术书籍的图表往往是简单粗暴的黑白线条，内容拥挤不堪，读起来非常费劲。然而，这本书在图示的精美度和信息密度上达到了一个近乎完美的平衡。每一个剖面图、每一个受力分析图，都经过了精心的矢量绘制，线条干净利落，必要的注释和标注清晰可见，即便是那些涉及到复杂地质分层和荷载传递路径的示意图，也做到了条理分明，一目了然。特别是那些关于现场施工可能遇到的特殊情况的插图，简直是施工人员的“救命稻草”，它把文字难以描述的现场状态，通过精准的视觉语言表达了出来，省去了我大量去想象和揣摩的时间。更有甚者，书中一些历史性的工程照片和现代BIM模型的对比图，不仅增加了知识的维度，也让整个阅读体验更加丰富和立体化。我常常会停下来，仔细研究那些图例的细节，你会发现，这些图示本身就是一套完整的知识体系，它们为理解理论提供了强有力的视觉支撑。

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这本书的排版和装帧实在让人眼前一亮，那种厚重而又不失典雅的质感，拿在手里就有一种专业人士的庄重感。我记得我当时是在一个阳光明媚的下午，从书店里把它带回家的，那沉甸甸的分量，仿佛也带来了知识的厚度。封面设计虽然简洁，但那种深邃的蓝色调配上烫金的字体，在光线下闪烁着低调的光芒，一看就知道这不是一本随随便便的入门读物，而是经过深思熟虑、精心打磨的专业著作。内页的纸张质量也出乎意料地好，印刷清晰锐利，字里行间透着一种严谨的学术气息。每当翻开它，那种纸张与指尖摩擦的微小声响，都像是开启了一扇通往更深层次工程知识的大门。我特别喜欢它在章节划分上的细致考量，每一个知识点的过渡都处理得非常自然流畅，让我在阅读过程中很少感到思维上的卡顿，这对于需要长时间集中注意力的技术书籍来说，简直是太重要了。而且，这本书在保持专业性的同时，似乎也考虑到了读者的阅读体验，例如一些关键公式和图表的标注位置，都经过了反复的推敲，使得信息的获取效率大大提高。

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