摘要：建筑结构设计可靠度理论于20世纪20年代产生，在当代取得重大进展，与之相关的各类理论也逐渐成熟，建筑结构设计可靠度理论在引进概率论之后取得了突破性的成果。本文通过分析建筑结构设计可靠度理论的基础、影响因素以及国内外比较研究分析建筑结构设计可靠度理论的现状与前景。
关键词：建筑结构设计；可靠度；影响因素；工程质量
一、结构设计可靠度基本理论
建筑结构是由钢、木、砖石、混凝土及钢筋混凝土等建造的各种建筑物和构筑物。建筑物的安全性能关系着经济、社会发展，更关系着人身安全。特别是一些具有时代文化特征的重要建筑物，其安全性能更显得尤为重要。在土木工程领域，结构可靠度的分析计算受到荷载作用、环境作用、材料内部作用以及可能出现的超重荷载等诸多因素影响制约，无法科学地协调结构安全、适用经济等各项指标之间的矛盾，使它们达到合理的平衡。故建筑结构可靠度的研究显得尤为重要。近年来，可靠度理论日渐完善，计算方法也多种多样。选择合理的计算方法，也能使建筑结构可靠度的计算或者设计更精确。当前结构的可靠度分析与设计理论，主要是基于构件可靠度设计和体系可靠度设计理论。
1.1构件可靠度设计理论
以荷载和抵抗力的随机统计和数据建模进行分析，构件可靠度设计理论的函数为一组随机变量的统计函数，表达式为：
（1）其中是荷载、抵抗力或与之相关的其它随机变量。功能函数能够直观的表达出构件的安全范围、极限位置和失效范围，这三种状态分别对应三种状态。所在范围内的统计概率就是构件相应于函数Z描述的功能的可靠度和失效概率。构件可靠度设计就是在规定范围内，合理运用不同的结构、材料和其它因素，调整整体的结构，使得构件的可靠度能够满足预期目标。当功能函数Z是线性的且各随机变量是正态随机变量时，相应于功能函数Z的构件可靠度PS与可靠指标β有一一对应的关系，则β可以表示为
（2）对于非线性功能函数 、非正态随机变量的情况，总可以通过验算点法（或称JC法）将其与β对应起来。于是，结构的可靠度设计转化为用可靠指标表示的设计表达式，式中和分别是构件的实际可靠指标和目标可靠指标。1.2体系可靠度设计理论
结构设计既要着眼于单独构件的可靠度，也要考虑工程整体的稳定性以及可靠度，针对工程整体的可靠度设计就成为体系可靠度设计，当前越来越多的大型工程开始重视体系可靠度的设计。结构体系的可靠度分析是以结构的失效模式为基础的，结构的失效模式由若干构件的实效组成。因此，形成结构失效模式的失效构件形成一个并联子系统。结构体系的失效概率可以表示为Psf同时满足结构构件和整体可靠度要求的设计表达式可表示为，并且，式中Pss=1-Psf，是结构的体系可靠度；[Pss]是相应的目标可靠度。结构的体系可靠度分析面临两个大的困难：一是结构的实效模式过多，想要详尽的罗列太多困难，二是各结构之间存在相互影响，在计算过程中难以进行定量的关联分析。当前建筑行业对结构体系可靠度设计理论还不够认可，因此在行业内并没有严格的规范要求进行工程结构体系可靠度设计，但在国际上已经开始有一部分工程设计开始添加体系可靠度设计内容。
二、结构设计可靠度的影响因素
2.1可变荷载水平和分布参数
在建筑结构设计中，对于设定的荷载大小的不同，其建筑结构设计的可靠度也是不同的。在有关的荷载水平影响下，占主导地位的就是可变荷载。可变荷载一般可以分为两大类。一类是楼面的活荷载。另一类是自然环境的荷载。自然环境荷载主要包括以下几个方面：雪载、风载等相关的受到自然规律的所支配的荷载。对于楼面活荷载的要求，主要是对基准期内的荷载均值的大小进行相关的设计。对于自然环境荷载的要求。一般是与基准期的长短有关。由于自然环境的荷载一般是按照年的最大值进行统计的，其基准期越长，荷载的水平就越高。可变荷载概率的分布参数其确定的准确的程度，也会影响到结构设计可靠度。
2.2工程质量
在建筑结构设计中，其工程的设计和施工的质量的好坏主要会导致建筑结构的实际的抗力和设计的抗力之间的偏差。因此，在抗力统计的分析中，我们应该尽量的对于可以预先考虑的有关影响工程质量的各种因素进行相关的分析和研究。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，我们还应该加强工程施工的各个环节的质量控制。通过对工程的整个质量进行控制能够确保结构设计的可靠度和以及提高结构设计的可靠度的重要的方式。
2.3抗力衰减
由于环境荷载的疲劳效应进而导致的环境腐蚀以及材料的老化等一些不利的因素的影响。其构件的抗力会随着时间的推移而衰减。主要表现在抗力的标准差和均值是时间的函数。公式如下所示：LR=LR(t) 我们如果能够准确的了解抗力分布的参数随着时间变化的相关的规律，那么对于研究结构的可靠度是很有价值的。从发展的趋势上来看，在建筑结构设计中，我们需要充分的考虑构建的抗力衰减对于结构可靠度的影响。
2.4最不利荷载效应组合
我国建筑结构的构件的可靠指标主要是按照建筑结构设计的相关的标准即：按照三种基本的荷载效应的组合和14种基本构件的校准进行确定的。对于其他的荷载效应的组合的可靠指标和此水平是相同的。建筑的结构设计一般是最不利荷载效应的组合起着控制的作用。建筑结构的最不利荷载程度的不同，所导致的建筑结构的实际的可靠度也会是不同的。我们在校准建造结构构建的可靠指标的时候，通过恒载+活载+风载和恒载+活载+雪载+风载这两个不同的荷载效应的组合下是具有相同的可靠指标的。
三、建筑结构可靠度理论发展趋势
随着建筑结构可靠度理论的不断成熟与完善，建筑行业得到新的发展。在未来建筑工程项目中，建筑设计尽管会向多元化，复杂化方向发展，但建筑物的稳定性以及安全性将得到大大提升。在未来发展中，建筑结构可靠度理论可能会在一些方面发生变化.
3.1结构系统的可靠度分析
在未来，结构系统可靠度分析会根据结构破坏水平，以及根据不同的极限状态 ，计算出一套针对性结构设计的方法。其表现是系统可靠度分析内容更为丰富，难度程度加大。
3.2结构极限状态分析的改进
考虑的因素将会更加全面，如除了强度极限状态外，还需要考虑结构破坏安全极限状态、正常使用极限状态等其他情况。
3.3人为差错的分析
许多结构的失效并不一定是由荷载不确定性造成。有可能是由于设计使用环节中人为造成的。因此，在未来可靠度研究中，会减少人为分析的出错。
3.4模糊随机可靠度的研究
模糊随机可靠度理论会随着数学理论方法的完善得到进一步的改善。总之，在未来建筑行业中，建筑结构可靠度理论将会得到更加科学合理的运用，并且在该行业中起着不可替代的作用。
结束语
综上所述，建筑结构设计的可靠性直接影响着整个建筑工程的施工质量，因此，建筑工程结构设计的可靠度应该引起广大建筑工程师的重视。在设计的过程中，要全面分析影响建筑结构设计可靠度的影响因素，并进行综合的分析，尽可能地完善和优化建筑结构设计方案。在未来，随着建筑工程设计师的水平不断提高，不断深入研究其可靠性的影响因素，必然会促进我国建筑行业跨进一个新的平台。
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论文作者:张会雷,周昊,李国钰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/17
标签：可靠论文; 荷载论文; 结构设计论文; 结构论文; 构件论文; 理论论文; 建筑论文; 《基层建设》2018年第3期论文;