《工程结构荷载与结构可靠度》课程教学大纲（本科）

1、工程结构荷载与结构可靠度(Load and Reliability Design of Engineering Structures)课程代码：24410041学 分：1学时：16（其中：课堂教学学时：16实验学时-：0上机学时： 0课程实践学时:0 ）先修课程：结构力学A（I）、概率统计适用专业：土木工程教材：工程结构荷载与可靠度设计原理，李国强，中国建筑工业出版社，2016年第四版一、课程性质与课程目标（一）课程性质工程结构荷载与结构可靠度是一门涉及多学科且与工程应用有着密切关系的课程, 是土木工程专业重要的教学内容，为必修课。本课程的学习可使学生了解工程结构可能承受 的各种主要荷载，以及

2、目前工程结构设计中采用的可靠度设计背景。荷载是工程结构设计的 重要方面，也是着手工程设计需要解决的重要问题，而概率可靠度方法已成为各类工程结构 （房屋、桥梁、地下建筑、道路等）设计的理论基础。（二）课程目标课程目标1:通过本课程的学习，学生应掌握工程结构设计时需考虑的各种主要荷载 以及各种荷载的计算方法，结构可靠度分析的概念和原理，使学生掌握工程结构可靠度设计 原理，掌握结构设计的主要概念，理解我国现行工程结构设计方法。课程目标2：通过学习荷载与结构抗力的统计分析、能运用对结构荷载的计算与可靠 度分析的知识解决土木工程的技术问题，对土木工程的力学问题有明确的基本概念，具有较 熟练的计算、分析和

3、求解等。课程目标3：通过课内学习、课外作业、综合考试等环节的训练，培养学生科学思维、 灵活应用的科学素质，对工程实例荷载的计算及结构可靠度分析,使学生树立科学的世界观、 价值观和工程伦理，提高学生的工程素质。注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（一）课程内容（1）荷载的分类（2）荷载的计算（3）例如作用在隧道上的主要荷载计算（二）教学要求了解隧道结构上的荷载分类。了解各种荷载的计算方法及隧道的荷载效应组合。了解隧道上主要荷载的计算步骤和方法。（三）重点与难点L重点：隧道结构荷载分类，主要荷载的计算方法及荷载效应组合，。2.难点：作用在隧道上主要荷载的计算方

4、法。三、本课程开设的实验工程无。四、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂教学实验上机课程实践小计第一章1/21/2讲授法课程目标1、2、3第二章1/21/2讲授法课程目标1、2、3第三章11讲授法课程目标1、2、3第四章33讲授法课程目标1、2、3第五章33讲授法课程目标1、2、3第八早11讲授法课程目标1、2、3第七章11讲授法课程目标1、2、3第八章11讲授法课程目标1、2、3第九章22讲授法课程目标1、2、3第十章11讲授法课程目标1、2、3第十一章11讲授法课程目标1、2、3第十二章1/21/2讲授法课程目标1、2、3第十三章1/21/2讲授

5、法课程目标1、2、3合计1616注：1 .课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、工程、案例等教学方法）等。五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注课堂表现出勤情况、课堂纪律、回答问题情况10%平时作业作业次数、内容齐全、答案正确20%期末考试闭卷考试70%注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。.考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作 业、小论文、工程设计和作品等。.考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、工程设计要求等。.考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、

6、参考书目及学习资料1工程结构荷载与结构可靠度设计原理，马芹永，武汉大学出版社，2014.2工程荷载与可靠度设计原理，郝圣旺，冶金工业出版社，2012.七、大纲说明1、采用多媒体教学。2、课后可另行布置一些思考题供学生理解教学内容。3、本课程总评成绩中平时成绩占30%,其主要为作业和课堂表现，其余为卷面成绩。2017年08月30日（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点1,4,7,8,12。毕业要求1：具有较为扎实的自然科学知识，掌握本专业所必须的数学、物理、工程 化学、信息科学与环境科学等基本知识；.毕业要求4：具有较宽厚坚实的专业技术理论基础知识，主

7、要包括力学、基础工程、 土木工程材料、工程测量、工程荷载与结构可靠度理论、钢筋混凝土结构构件及结构设计原 理、钢结构、道路工程、桥梁工程、土木工程施工、结构测试技术、工程经济与工程管理、 工程法规、工程概预算等；.毕业要求7：具有较强的土木工程技术基础应用能力，具备本专业所必须的计算、实 验、绘图及工程施工等基本技能；.毕业要求8：具有一定的工程规划与设计、结构计算、施工组织设计和管理等解决工 程实际问题的能力；.毕业要求11：具有较强的自学能力，具备一定的创新意识和创新思维等科学素质；.毕业要求12：具有较强的社会责任感、良好的职业精神及团队协助精神等工程素质。课程目标毕业要求指标课程目标1

8、课程目标2课程目标3毕业要求1毕业要求4/毕业要求7/毕业要求8/毕业要求11/毕业要求12注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入也可标注“H、M、L”。二、课程内容与教学要求第一章荷载类型（一）课程内容（1）荷载与作用。（2）作用的分类（二）教学要求1、掌握荷载的概念和作用的概念，熟悉直接作用与间接作用的区别，了解作用在结构 上的主要荷载类型。2、掌握荷载与作用的关系，了解作用（或荷载）的不同分类原那么以及在不同原那么下划 分的各种作用（或荷载）类型。（三）重点与难点.重点：荷载的概念和作用的概念、荷载与作用之间的关系，以及作用（或荷载）的 类型。.难点：荷载与作用的区别，即只有直

9、接作用才可称为荷载。第二章重力（一）课程内容（1）结构自重土的自重应力（3）雪荷载（4）车辆荷载（5）楼面活荷载（6）人群荷载（二）教学要求（1）掌握重力的概念及计算方法，了解工程应用中的常用算法。（2）熟悉土自重应力的产生背景，掌握土自重应力的计算公式，了解其作用原理。掌 握土的重度与有效重度的区别。（3）掌握基本雪压的概念，了解其计算公式及影响因素，熟悉雪重度确实定方法。掌 握屋面雪压与基本雪压的区别，了解影响屋面雪压的主要因素。（4）掌握车辆荷载与车道荷载的区别，掌握楼面活荷载在工程设计实际应用中的处理方法，了解人群荷载的作用。（三）重点与难点.重点：结构自重及土自重应力的计算方法，基本

10、雪压的概念和原理，车辆荷载与车 道荷载的适用范围，楼面活荷载的概念、性质及在工程中的应用。.难点:土的重度与有效重度的区别，屋面雪压与基本雪压的区别，车辆荷载与车道荷 载的区别及其各自的适用范围。第三章侧压力（-）课程内容（1） 土的侧向压力（2）水压力及流水压力（3）波浪荷载（4）冻胀力（5）冰压力（6）撞击力（二）教学要求（1）掌握土侧向压力的概念和分类，了解其作用的基本原理，熟悉采用的计算理论及 其基本假定，掌握各类土压力的计算公式。（2）掌握水压力的分类及其计算公式，了解水压力的分布和作用原理，熟悉流水压力 的概念、作用原理和计算方法。（3）掌握波浪荷载的作用原理，熟悉波浪的性质及影响

11、因素，了解波浪荷载计算理论。（4）熟悉冻土的概念、性质及与结构物的关系，掌握冻胀力的概念及土的冻胀原理， 了解冻胀力的分类及其计算。（5）掌握冰压力的概念及分类，了解其计算公式，了解撞击力的概念和计算公式。（三）重点与难点.重点：土压力的概念、原理和计算方法，水压力的分类、作用原理和计算公式波浪 荷载和冻胀力的概念和作用原理。.难点:土侧向压力的分类、作用原理和计算公式，流水压力计算，波浪荷载影响因 素和计算理论，土的冻胀原理。第四章风荷载（一）课程内容（1）风的有关知识（2）风压（3）结构抗风计算的几个重要概念（4）顺风向结构风效应（5）横风向结构风效应（二）教学要求（1）熟悉风的形成和分类

12、，了解我国风气候总况，掌握风级的划分。了解风压与风速 的关系，掌握基本风压的概念及主要影响因素，掌握非标准条件下风速或风压的换算。（2） 了解顺风向风效应的分类，掌握顺风向平均风下结构静力风载的计算公式和影响 因素，掌握风载体型系数的取值方法和风压高度变化系数的计算公式。了解脉动风下等效风 作用力的表达式，掌握顺风向总风效应的计算方法。（3）熟悉结构横风向风作用力的性质、原理，了解结构横风向风效应的计算方法，掌 握结构总风效应的计算方法。（4）掌握以下概念：顺风向平均风、顺风向脉动风、横风向风振、雷诺数、风载体型 系数、风压高度变化系数、脉动增大系数、脉动影响系数、风振系数、横风向驰振。（三）

13、重点与难点.重点：基本风压的概念及主要影响因素，风载体型系数的取值方法和风压高度变化 系数的计算公式，顺风向总风压的计算公式和影响因素，结构总风效应的计算方法。.难点：非标准条件下风速或风压的换算，脉动风效应计算，横风向风效应计算方法。第五章地震作用（一）课程内容（1）地震基本知识（2）单质点体系地震作用（3）多质点体系地震作用（二）教学要求了解地震的类型与成因，熟悉世界地震分布及其特征，掌握震级与烈度的概念及 二者的关系，了解地震波的分类及引起的地面运动，熟悉表征地面运动特征的主要物理量。（2）掌握单质点体系的地震反响，地震反响谱的概念、实质及主要影响因素，地震作用的计算及各系数确实定。（3

14、）掌握多质点体系的地震反响，振动圆频率和振型的概念，振型分解反响谱法的原 理和地震作用计算方法，底部剪力法的原理、分析步骤和地震作用计算公式。（三）重点与难点.重点：地震反响谱的概念，单质点体系的地震反响和地震作用的计算方法，振动圆 频率和振型的概念，多质点体系的地震反响，振型分解反响谱法的原理和地震作用计算，底 部剪力法的分析步骤和计算公式。2.难点：单质点体系的地震反响及地震作用的计算，多质点体系的地震反响，振型分 解反响谱法的理论基础和计算方法，底部剪力法的分析步骤和计算公式。第六章其他作用（-）课程内容（1）温度作用（2）变形作用（3）爆炸作用（4）浮力作用（5）制动力、牵引力与冲击力

15、（6）离心力（7）预加力（二）教学要求了解温度作用的基本概念和温度作用原理，学会温度应力的计算。了解变形作用的原理和计算方法，了解爆炸荷载的概念和计算方法，熟悉浮力作 用在工程结构设计中的处理。了解车辆制动力（或牵引力）和吊车制动力的概念和原理，熟悉车辆竖向冲击力 和离心力的概念，了解预加力的概念、分类及在工程中的应用。（三）重点与难点.重点：温度作用的概念、原理和计算方法，变形作用的原理和计算，浮力作用在工 程结构设计中的处理，预加力的概念、分类及在工程中的应用。.难点：温度应力的计算，变形作用的计算，爆炸荷载的概念和计算。第七章荷载的统计分析（一）课程内容（1）荷载的概率模型（2）荷载的各

16、种代表值（3）荷载效应及荷载效应组合（二）教学要求（1） 了解荷载按时间变化的分类，掌握荷载的平稳二项随机过程模型及其统计参数分 析，熟悉该模型的假定。（2）掌握荷载各种代表值的概念及其确定方法，掌握结构荷载效应及荷载效应组合的 概念，了解荷载效应组合的规那么。（三）重点与难点L重点：荷载的概率模型及其统计参数分析，荷载各种代表值的概念及其确定方法， 结构荷载效应及荷载效应组合。2.难点：荷载平稳二项随机过程模型及其统计参数分析，荷载各种代表值确定方法。第八章结构抗力的统计分析（一）课程内容（1）影响结构抗力的不定性（2）结构构件材料性能的不定性（3）结构构件几何参数的不定性（4）结构构件计算

17、模式的不定性（5）结构构件抗力的统计特征（二）教学要求（1）掌握结构抗力的主要影响因素，结构构件材料性能的不定性、结构构件几何参数 的不定性、结构构件计算模式的不定性分别采用的随机变量表达式及其各自的统计参数分 析。（2）掌握结构构件抗力的统计特征，及相应的统计参数分析，了解结构构件抗力的分 布类型。（三）重点与难点.重点：结构构件材料性能的不定性、结构构件几何参数的不定性、结构构件计算模 式的不定性各自采用的随机变量表达式及其统计参数分析，结构构件抗力的统计参数。.难点：结构抗力的主要影响因素的随机变量表达式及统计参数分析，结构构件抗力 的统计特征。第九章结构可靠度分析（一）课程内容（1）结

18、构可靠度基本概念（2）结构可靠度分析的实用方法（3）随机变量间的相关性对结构可靠度的影响（4）结构体系的可靠度（二）教学要求（1）掌握结构必须满足的功能要求及结构的功能函数，掌握结构极限状态的概念及其 分类，掌握结构可靠度的概念，了解结构失效概率确实定及其与结构可靠度的关系，掌握结 构可靠指标的概念及其计算方法。（2）掌握结构可靠度分析的实用方法，了解中心点法的优缺点及验算点法的特点。（3）掌握相关随机向量的结构可靠度计算方法。了解结构体系可靠度问题的基本概念与基本分析方法。（三）重点与难点.重点：结构功能函数表达式，结构极限状态的分类，结构可靠度及结构可靠指标的 概念，结构可靠度分析的实用方法。.难点：结构不同极限状态的区别，结构可靠指标的计算方法，结构可靠度分析的验 算点法，相关随机向量的结构可靠度计算方法，结构体系可靠度