杨朝霞　张秀金

摘 要：随着我国经济持续高速发展，国内各类工程建设事业正处于蓬勃发展时期，无论是房屋、大厦还是桥梁、大坝，其结构的安全性是工程设计也是建筑本身以及使用者关注的最重大的问题。结构工程的建造耗资巨大，一旦失效不仅会造成结构本身和人民生命财产的巨大损失，还往往会产生难以估量的次生灾害和附加损失。那么，对于工程结构可靠度的了解、分析以及应用显得尤为重要。

关键词：工程建设；结构；可靠度；分析；应用

1 引言

近几年来，随着结构可靠性的基本概念的提出，随着人们对工程中各种不确定性认识的发展建立和逐步完善，结构可靠性理论已经有了长足的发展。工程实践表明，目前工程结构可靠性理论比较合理的考虑了工程结构中存在的随机性，并且将其表达成广大工程技术人员易于接受的分项系数的形式，因而在工程结构设计中具有越来越重要的地位。因此，结构可靠性的分析方法及其在实际工程中的应用对保证工程结构安全性与经济性具有重要意义。

2 工程结构安全性的应用

工程结构的安全性破坏给人类造成危害的案例屈指可数。众所周知1959年法国Malpasset拱坝失事以及1963年意大利Vajont水库岩坡的大规模滑坡造成的严重后果，让我们至今都心有余悸。美国纽约大剧院施工过程中，当正浇筑首层楼板混凝土时发生了倒塌事故，以及我国彩虹桥垮塌事件，其场面之危险让人触目惊心。

这些结构破坏事件有发生在工程的施工期，也有发生在建筑的使用期和老化期。换句话说也就是工程的可靠性的研究贯穿于一个结构工程的全部生命周期（施工期、试用期、老化期）之中。 然而，这三个时期之间不仅相互联系，同时又各有特点。总的来说，施工建造期和老化期是结构生命过程中相对风险率较高的两个阶段，而在使用阶段的主要风险来自使用者的活动以及自然灾害的强烈作用等。结构可靠性分析需要全面考虑各个阶段，而不能只顾及某一个方面或某两个方面。

3 结构可靠度

3.1 定义

结构可靠度是指，在规定的时间和条件下，工程结构完成预定功能的概率，是工程可靠性的概率度量。

3.2 衡量标准

工程结构的可靠性，是指在规定的时间和条件下，工程结构具有的满足预期的安全性、实用性和耐久性等功能的能力。由于影响可靠性的各种因素存在着不定性，例如荷载、材料性能等的变异，计算模型的不完善，制作质量的差异等，而且这些影响因素都是随机的因而工程结构完成预定功能的能力只能用概率来度量。结构能够完成预定功能的概率，称为可靠概率；而结构不能完成预定功能的概率，称为失效概率。工程结构设计的目的，就是力求最佳的经济效益，同时将失效概率限制在人们实践所能接受的适当程度上。失效概率越小，可靠度越大。显然，失效概率与有效概率的和为1，而把可靠指标作为度量结构可靠性的一个指标。

4 结构可靠性研究方法简述

结构可靠度分析方法不仅仅是一个纯粹的理论问题，更重要的是将其应用于解决实际问题，将其切实可行的反应在工程结构的全部生命周期过程中，尽量避免或减小工程失事的发生。

结构可靠度分析及其方法无疑是结构可靠性理论的重点和难点。它是基于事物具有不确定性这样一个基本观点的，与不确定性处理有关的概率、数理统计、随机过程和模糊数学等就成了构成结构可靠性理论的数学基础。

然而，在实践中，由于各类实际问题的随机性，仅用数学模式往往不能直接计算出可靠度指标来解决实际问题。这就需要研究可靠度指标的一些近似方法。目前常用已知功能函数的方法有二阶矩法、四阶矩法、渐进积分法和响应面方法等多，以及针对隐式功能函数的人工神经网络等方法。具体方法的求解过程这里不再一一列举分析。

5 结语

总之，国内外已经在结构可靠度理论和应用方面进行了大量研究，其成果在工程结构设计中也得到了應用。由于各种作用效应的随机组合问题和相互依存影响问题，可靠度的理论和方法均有待进一步研究。这就需要国内外工程结构的广大设计者、施工者、维护人员和技术专家来共同研究并作出权威的工程决策。

参考文献

[1]李清富，高健磊，乐金朝，李宗坤.工程结构可靠性原理.黄河水利出版社.1990-02.

[2]赵国藩，贡金鑫，赵尚传.工程结构生命全过程可靠度.中国铁道出版社.2004.

[3]张明.结构可靠度分析---方法与程序.科学出版社.2009-01.

作者简介

杨朝霞（1990-） ，女，汉族，郑州大学水利与环境学院 水利水电工程专业。

张秀金（1992-） 女，汉族 ，郑州大学水利与环境学院 环境工程专业。