摘要：简单总结了结构可靠度理论的发展过程以及几种结構可靠度主要的研究方法，并针对性地对各个方法的优缺点进行对比总结，从而进一步阐述结构可靠度理论未来在工程实践中的发展趋势和重要作用。

关键词：结构可靠度理论；研究方法；综述；

A summary of the Development of Reliability Theory for Engineering Structural Design

（author： Ren Hong. Unit： College of water conservancy and environment， Zhengzhou University. Major： Water Conservancy and hydropower engineering. Zip code： 450000）

Abstract： The development of reliability theory and several kinds of research methods of reliability theory are summarized briefly， and the advantages and the disadvantages of each method are compared definitely. As a result， the trend and the importance of the development of the reliability theory in the engi

neering is illustrated in development.

Keywords： reliability structural theory；research method； summary

一、结构可靠度理论的由来

由钢、木、砖石、混凝土及钢筋混凝土等建筑材料建造的工业与民用建筑的承重结构，公路和铁路的桥梁、涵洞，水利工程的堤坝、水闸，港口工程的码头，海洋采油平台，给水排水构筑物的水池、管道等，统称为工程结构。在长期施工和使用过程中，不仅需要承受各种可能出现的荷载作用还要承受设计状况中允许出现的偶然荷载的作用（如地震）。在结构规划、设计、施工和使用过程中不可避免的各种误差，以及结构材料性能和荷载本身所固有的不确定性使结构可靠只具有统计或概率意义。结构设计规范要求所涉及的结构在设计基准期内，力求在经济合理的前提下满足下列各项功能要求：（1）能承受在施工和使用期内可能出现的各种作用；（2）在正常使用是具有良好的工作性能；（3）具有足够的耐久性；（4）在偶然事件发生时及发生后，能保持必要的整体稳定性。其中（1）、（4）项属于结构的安全性；（2）项属于结构的适用性；（3）项属于结构的耐久性，这三者统称为结构的可靠性[1]。而可靠度则是衡量结构的可靠性的指标。工程结构在施工建造及使用过程中，需要承受设备、人群、车辆等荷载的作用以及风、雨、雪等自然环境的作用；同时，工程结构还有建造费用高和使用周期长的特点。因此，工程结构应要求具有一定的可靠性，才能保证结构在规定的使用期内能够满足设计要求的各项使用功能。

二、结构可靠度分析方法综述

在实际工程中，结构的功能函数往往为非线性，大多数随机变量不服从正态分布或者对数正态分布，同时也不一定互相独立，功能函数一般也不服从正态分布，因而不能直接计算可靠指标，这是需研究结构可靠指标计算的一些近似方法。

（1）中心点法

在实际工程中，有些变量的概率分布很难确定，但它的均值和方差一般较易得到，在这种情况下可以用中心点法去近似求解结构的可靠指标。该法首先将结构功能函数在随机变量的平均值（中心点）处用泰勒级数展开并取线性项，然后近似计算功能函数的平均值和标准差。可靠指标直接用功能函数的平均值和标准差之比表示。该法最大的特点是计算简单，但不能考虑随机变量的实际分布，只取用随机变量的一阶矩（均值）和二阶矩（方差），因此计算结果比较粗糙。且将非线性功能函数在平均值处展开不合理，由于随机变量的平均值不在极限状态曲面上，展开后的线性极限状态平面可能会较大程度地偏离原来的极限状态曲面。

（2）验算点法（JC法）

验算点法[1]克服了中心点法的不足，能考虑随机变量的实际分布类型，并通过“当量正态化”途径，把非正态变量当量化为正态变量。此外，验算点法的线性化点不是选在平均值处，而是选在失效边界上，并且该线性化点（设计验算点）是与结构最大可能是小概率相对应的。可以考虑两个正态随机变量的情况、多个正态随机变量的情况以及非正态随机变量的情况。

（3）蒙特卡罗法

蒙特卡洛方法[2]是结构可靠度分析的基本方法之一，又称统计实验方法或随机模拟方法，是随着电子计算机的发展逐步发展起来的一种独特数值计算方法，在目前的结构可靠度分析方法中，它被认为是一种相对精确的方法。蒙特卡洛法的基本思路是先对影响结构可靠度的随即便来那个进行大量的随机抽样，然后把这些抽样值一组一组地代入结构功能函数式，确定结构失效与否，最后从中求得结构的失效概率。该法回避了结构可靠度分析中的数学困难，不需要考虑极限状态曲面的复杂性，但是计算量大，且需要占用大量时间，需要借助于计算机才能完成。

三、工程结构可靠度理论发展趋势

现如今，结构可靠度理论已经深入发展到工程结构分析的各个领域当中，例如，依据工程结构可靠度理论对结构进行正常使用极限状态分析，对结构构件进行力学分析，配置钢筋等。此外，在工程实践中还可以依据结构可靠度理论对结构进行动力分析、疲劳可靠性分析、已有结构的可靠性评估、耐久性可靠度等问题的研究。结构可靠度分析在工程实际中也占据着越来越重要的地位，而随着计算机技术的发展对研究方法的改进也使其发挥着越来越大的作用。

四、结语：

结构可靠度分析在工程建设中的规划、设计、施工各个阶段中的作用日益突出，工程结构的安全可靠与否，不但影响着社会生产实践，而且还关系到人民的生命和财产安全。随着现代科学技术的发展，结构可靠度理论日益完善，结构可靠度分析方法也不断取得进步和发展，相比于传统的方法有着很大的科学性和优越性，还需随着科学技术理论不断深入的研究不断改进，以将理论更好的应用到工程实践中去。

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[M].郑州：黄河水利出版社，1999.5

[2]王墩.阿肯江？托乎提：工程结构设计可靠度理论综述[J].乌鲁木齐：工业建筑，2008.6

作者简介：

任洪，（1996.02.17-），女，汉族，黑龙江省伊春市人；职称：学生；单位：郑州大学水利与环境学院；专业：水利水工程.