【摘要】目前应用在实际中的结构可靠性理论还是很粗糙的，尤其是耐久性的研究还很不成熟，人为影响因素依然较大，因此，开展结构耐久性方面的研究也是结构可靠性研究中的前沿。本文主要综述了结构可靠性理论的发展概况，从结构可靠性理论的发展，结构可靠性的影响因素及结构可靠性的鉴定方法等方面加以概括和论述。

【关键词】建筑结构；可靠性；研究 ；综述

建筑结构的可靠性是保障结构安全的必要因素，特别是对于大型建筑工程设计，结构可靠性与否尤显重要，它关系到人民群众的生命财产安全。结构可靠性理论主要用来解决工程设计中不确定性问题。自20世纪30年代起，国际上初步开始了结构可靠性基本理论的研究，并逐步扩展到建筑结构分析和设计领域。我国研究结构可靠性方面要晚了20年，通过前人不断努力，我国的结构可靠性方面有了很大进展，但相比国际发达国家的研究还有一定的差距。

1 建筑结构可靠性理论的产生和发展

在结构可靠性理论产生前，结构设计师只能凭借自己的经验选取一定的安全系数确保结构的安全性，那时候的理论还仅仅停留在破损阶段设计法、平均值计算法等单一的安全指数算法上。随着二战结束后很多地区百废待兴，各种建筑雨后春笋般的树立起来，在各种工程的实施中人们逐渐加深对建筑材料的认识以及建筑结构破坏形式的了解，到了20世纪50年代，前苏联和美国的学者先后提出了极限状态设计法和失效概率与安全特征等一系列学说，使得建筑结构可靠度理论有了一定的雏形。1969年美国学者C.A.Cornell在失效概率与安全特征的基础上，提出以β值作为衡量结构安全性的统一数量指标，称其为“可靠指标”或Cornell系数，并将β与失效概率直接建立联系，其后Hasofer和Lind又重新定义了结构可靠指标。但由于结构抗力的真实分布数据的复杂性和不确定性，因此结构可靠性指标还无法计算结构实际的失效概率，但却可以用来检验现行规范中各种设计方法“理论上的失效概率”从而评价它们的安全水平。这种方法称之为一次二阶矩法。它比较全面地反映了各种影响因素的变异性，是传统的经验方法与半概率法所不能做到的。它的可靠指标通过求解功能函数，综合地考虑了结构本身抗力的可变性和荷载对结构可靠度的影响，这与半概率法是有实质区别的。1976午国际结构安全度联合委员会（JCSS）采用了Rackwitz和Fiessler等人提出的“当量正态”方法来考虑随机变量实际分布的二阶矩模式，从此可靠度理论进入了二阶矩模式。[1]同时，国际上也成立了国际建筑研究和信息委员会和建筑物维修改造委员会，专门从事建筑物维修改造的研究、调查、和组织编制标准规范等工作。我国50年代开始对结构可靠性理论进行研究，在1976年唐山大地震以后，对于建筑物安全鉴定与抗震加固技术的发展逐渐加快，主要的研究集中在以下两个方面：在结构可靠度基本理论方面，赵国藩，王恒栋于1996年提出了广义随机空间的概念，建立了广义随机空间内考虑随机变量相关性的结构可靠度使用分析方法，扩大了现有可靠度分析方法的适用范围，[2]并且提出了基于Laplace逼近原理的渐近可靠度分析方法，考虑了极限状态方程的二次非线性的影响，提高了计算精度。[3]他们还提出原始随机空间内可靠度分析的一次和二次方法，不使用概率分布函数而使用概率密度函数，降低了对初始条件的要求。大型复杂结构的内力和位移一般用有限元方法进行分析，但结构的响应与结构上作用荷载之间不能再用一个显式表达，从而造成了迭代求解可靠指标的困难。贡金鑫与赵国藩提出了与结构可靠度凡何法相结合的响应面法，给出了新的计算迭代格式[4]；在结构体系可靠度基本理论方面，刘天云等提出在寻找结构主要失效模式领域，通过发展线性互补规划中的Lemke算法，与可靠度中的分支—约界法相结合的识别结构主要失效模式的有效算法。[5]姚继涛在结构体系失效概率计算方面，分别研究了区间估计法和点估计法。[6]贡金鑫又提出了并联结构体系可靠度计算的方法，将由若干个非线性极限状态方程表示的并联结构体系可靠度问题转化为一个极限状态方程表示的构件可靠度问题。[7]此外还有学者在蒙特卡洛方法和随机有限元与结构动力可靠度理论基础上有所发展。

2 结构可靠度影响因素

当前频繁多发的工程质量事故基本上都是因违反规范标准而引起的，但是可靠度设置水平低，相应的失效概率大，抵御意外情况的能力差，也是引发事故的原因之一。所以应该从降低结构的失效概率，提高可靠度入手，通过降低结构面临的失效风险来减少事故量。影响结构可靠度的不确定性大致有以下几个方面：荷载效应、结构抗力、安全储备、施工隐患等。这些影响因素对于结构都有以下特点.

2.1 事物的随机性。

所谓事物的随机性，是山于事件发生的条件不充分，使得在条件与结果之间不能出现必然的因果关系，从而事件的出现与否表现出不确定性，这种不确定性称为随机性。在数学上概率论、随机过程与数理统计研究的是寻求随机现象的统计性的、随机事件整体的因果关系。其中包含了大量的研究定理，可以为处理大量重复的随机现象和随机过程提供理论依据。随机性影响因素主要包括建筑材料的特性、还有外部载荷、初始缺陷等。设计参数在数值和发生时间上也都带有一定的随机性，这些都会对可靠性产生很大的影响。其他的诸如在施工和使用过程中，建筑结构所受到的作用及其作用的环境也都是无法预期的。这些因素都要考虑进去。目前，随机性因素主要应用在自然灾害的危险性分析和结构可靠性分析中。

2.2 事物的模糊性。

即一个对象是否符合这个概念是难以确定的，也就是说一个集合到底包含哪些事物是模糊的、非明确的，主要表现在客观事物差异的中间过渡中的不分明性“模糊性”。研究和处理模糊性的数学方法主要有Zadeh教授开创的模糊数学。

2.3 事物认识的不完善性。

事物是由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的有机整体，认识的不完善是指对事物储存的信息了解的不够。哲学上把事物（或称系统）分为三类：自色系统；黑色系统；灰色系统。对知识的不完善性处理还没有成熟的数学方法，在工程实践中只能由有经验的专家对这种不确定性进行评估，通过引入经验参数来处理问题。

3 结构的可靠性鉴定方法

结构可靠性鉴定就是综合力学数学等方法对实际结构的安全性、适用性和耐久性进行评定，通过不同方法对工程结构进行鉴定来确定其材料的力学性能、结构实际工作状况和有效承载能力，为结构的鉴定提供结论。目前，结构可靠性鉴定有经验法、实用鉴定法和概率鉴定法、随机模拟法等。

3.1 经验鉴定法

主要以原设计规范或规程为依据，通过监测人员目视观察结合规范规定数值结果来评定结构状态的一种方法。特点是一般不使用检测设备，主要凭个人经验，受个体差异及自身主观因素的影响较大，数据不够准确，且数据处理常过于保守

。优点是鉴定迅速，花费较小。

3.2 实用鉴定法

通过仪器检测等手段，对建筑结构荷载等参数采用实测并经统计分析后用于结构的分析计算。实用鉴定法的特点是荷载计算以实际调查的统计分析为主，通过检测获得较为准确的资料和数据，结合规范再做出相应的鉴定结论。

3.3 运用概率论和数理统计原理

它是一种采用非定值统计规律对建筑物的可靠度进行鉴定的方法，称可靠概率鉴定法，又称可靠度鉴定法。建筑物的作用效应和结构抗力以及影响建筑物的其它因素都是在一定范围内波动的随机变量。概率法用概率来分析已有建筑物的可靠度，找出建筑物在正常使用条件下和预期的使用期限内发生破坏或失效的概率，确定其使用寿命。虽然概率法比较完善，但由于结构材料强度的差异和计算模型与实际工作状态之间差异的不确定性，使之应用有一定困难。

3.4 随机模拟法

该法是依据统计抽样理论，利用计算机研究随机变量的数值计算方法。理论上，模拟的方法可以应用于大型复杂系统，通常是当得不到解析解或解析解无效而采用随机模拟法。该法通常又是唯一检验或者评价近似解的方法，是目前系统分析中相对精确法。

3.5 响应面法。

响应面法是近年来发展起来的进行可靠度分析的又一种有效的方法，其思想是通过一系列确定性试验拟和一个响应面来模拟真实的极限状态曲面。验拟和一个响应而来模拟真实的极限状态曲面。从本质上讲，响应面法是一项统计学的综合实验技术，用于处理几个变量对同一体系或结构的作用问题，也就是体系或结构的输入与输出的转化关系问题。

4 结语

在当今世界建筑已不仅仅局限于正常使用需要，而且还面临着水灾、地震、风灾、泥石流、火灾和战争等，更安全更可靠的建筑是今后发展的方向，而目前应用在实际中的结构可靠性理论还是很粗糙的，尤其是耐久性的研究还很不成熟，人为影响因素依然较大，因此，开展结构耐久性方面的研究也是结构可靠性研究中的前沿。随着时代的进步，建筑可靠性研究的各种新理论会不断完善现有的知识体系，但这还需要我们现在不断努力去攻克一个又一个难题。

参考文献

[1] 赵国藩.金伟良.贡金鑫.结构可靠度理论[M].北京：中国建筑工业出版社，2000

[2] 赵国藩，王恒栋.广义随机空间内的结构可靠度实用分析法.[J].土木工程学报，1996，29（4）：47-51

[3] ZHAO Guofan，LI Yungui，WANG Hengdong.Asymptotic analysis methods for structural reliability.[J].China Ocean Eng，1995，9（30）：303-310

[4] 贡金鑫，赵国藩.一种与结构可靠度发现几何法相结合的响应面法.[J].土木工程学报，1997，30（4）：51-57

[5] 刘天云，赵国藩.一种识别结构主要失效模式的有效算法.[J].大连理工大学学报，1997，30（4）：51-57

[6] 姚继涛，赵国藩.二维标准正态联合概率的计算.[J].建筑结构学报，1996 17，（4）：10-15

[7] 贡金鑫，赵国藩.并联结构体系可靠度计算的二次二阶矩方法.[J].工程力学，1996， 16（增刊）：48-53