建筑结构可靠性理论应用与发展
建筑结构设计可靠度的影响因素与比较研究 丁玲
建筑结构设计可靠度的影响因素与比较研究丁玲摘要：城市化在快速的发展，中国的建筑业也在发展。
而建筑结构设计的可靠性直接关系到用户的人身安全。
如何提高建筑结构设计的可靠性已成为建筑工程师的一项最为重要的任务。
本文主要是探讨了建筑结构设计的方面，分析了建筑结构对别的方面的影响因素，从而提高了建筑工程结构的设计质量，希望为建筑设计行业提供到了浅薄的理论参考。
关键字：建筑结构；设计；可靠性；影响因素；比较分析1、前言建筑结构设计是整个建筑的基础。
施工的可靠性直接影响整个建筑的质量和安全。
因此，综合的分析了影响建筑结构设计可靠性的因素，优化了结构的设计。
分析影响结构设计可靠性的四个因素可以改变到负荷水平和分布参数，工程质量，耐腐蚀性和四个因素的最负荷效应的组合，从而得出了目标的可靠性指标，目标可靠性指标变量加载，它是对两个指标研究的综合比较。
2、可靠度的基本理论2.1、结构体系的可靠度在实际应用里面，建筑结构的可靠性理论应转化为方程的一部分，以表达随机变量的影响。
辅助工具主要是通过经验校准和失效概率来测量到结构的可靠性。
在对现有形式的分析基础上，我国可靠性设计的理论已经取得了初步的成果。
但现在这部分理论内容特别适合结构设计规范的要求，会出现一些设计的问题。
因此，结构设计者应逐步提高可靠性的理论。
2.2、结构设计的规范性这里所说的是规范性的，与结构设计的法律法规有关。
在结构设计的时候，强制性是最明显的特征。
在建筑设计里面，参与分析和设计工作的设计师必须承担相应的法律责任，因此在建筑结构设计里面，完全符合中国的相关法律法规，使他们能够怀疑结构设计的结果，不需要承担相应的法律责任。
在分析现有结构设计规范的基础上，确定钢含量是评价结构设计可靠性的关键标准和指标。
为能够提高到结构设计结果的合理性，设计者必须尽量减少结构设计中的钢含量。
然而，在分析中国建筑结构设计的实际情况的基础上，在充分实现各种规格的背景下，提高了建筑结构设计的质量和水平，提高了灵活性。
论建筑结构设计的可靠度影响原因与比较
论建筑结构设计的可靠度影响原因与比较摘要：近年来，建筑工程的结构设计方法已经逐渐走向了成熟，建筑工程结构可靠度设计也取得了实质的变化和突破性的进展。
本文阐述了建筑工程结构可靠度设计的方法、步骤，并针对不同时期影响建筑结构可靠度设计的原因进行比较，仅供参考。
关键词：建筑结构设计；可靠度；发展比较中图分类号：g267一、建筑结构设计可靠度概述工程结构可靠度习称安全度。
在规定的时间和条件下，工程结构完成预定功能的概率，是工程结构可靠性的概率度量。
工程结构可靠性，是指在规定时间和条件下，工程结构具有的满足预期的安全性、适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，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，而且这些影响因素是随机的，因而工程结构完成预定功能的能力只能用概率度量。
结构能够完成预定功能的概率，称为可靠概率；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，将失效概率限制在人们实践所能接受的适当程度上。
失效概率愈小，可靠度愈大，两者是互补的。
二、建筑结构设计可靠度的分析步骤及方法1、进行结构可靠度分析一般分三个步骤：一是收集与结构可靠度有关的随机变量（如风荷载、波浪荷载、地震荷载等）的试验、观测资料，进行统计分析，得出各随机变量的统计量（均值、标准差和分布类型）。
二是计算结构的荷载效应，确定抗力，建立极限状态方程。
荷载效应s可以是结构的应力、应变、内力、位移等，它们可用力学分析方法求得。
结构抗力 r是结构抗御破坏或变形的能力，如材料的屈服极限、构件截面的承载能力、容许的位移或变形等。
s和r都是随机变量。
它们的均值和标准差分别为┢s、┢r 和σs、σr。
设功能函数z=r-s。
当z 0，表示结构失效；z 0，表示结构可靠；z=0，表示结构处于极限状态。
此式称为极限状态方程。
三是根据随机变量的统计量和极限状态方程可以计算；z 0的失效概率pf；z≥0的可靠概率ps，即可靠度。
可靠性理论在建筑施工安全领域的应用研究
可靠性理论在建筑施工安全领域的应用研究【摘要】文章通过建筑施工过程中常见的脚手架坠落实例，详述系统各单元可靠性分配的计算过程。
研究表明，可靠性理论可以成功地应用到建筑施工安全领域；使系统在给定的目标值条件下达到系统的安全性优化，从而实现建筑施工安全保障效能，减小事故损失。
【关键词】建筑施工安全；可靠性分配；可靠性模型现有的建筑施工安全领域的研究大多是从管理体制，施工人员素质、法律法规与安全文化建设等角度来研究建筑施工安全管理体系的构建。
这些研究对于建筑施工安全管理具有非常重要的意义，但是却忽视了该体系建设的可靠性。
在体系工作过程中，倘若某个环节失效或发生故障，从而导致整个体系瘫痪，将会给建筑施工带来不可估量的损失。
鉴于可靠性工程的许多分析方法都能用于安全系统工程领域，本文将可靠性分配理论与系统安全分析相结合，在给定建筑施工安全系统防御目标值条件下，建立可靠性分配模型，确定基本事件可靠度，从而为建筑施工安全管理系统的优化提供理论依据。
1．建筑施工安全管理系统可靠性模型对建筑施工安全管理系统可靠性的研究，需要给出建筑施工安全系统功能的定义。
根据建立建筑施工安全管理系统的目的，本文认为可定义建筑施工安全管理系统的功能为最大限度地防止建筑施工事故或灾害的发生，在事故一旦发生时，系统应能启动相应的应急预案，进行人员救助和财产保全，对事故进行控制和后处理，防止次生事故的发生，迅速进行事故紧急修复以保证施工作业的正常进行。
根据建筑施工安全管理系统的特点，应当将其作为可修系统考虑。
建筑施工安全管理系统可划分为事故预防和应急处理两个单元，其中应急处理为由事故预警、应急反应和事故控制及后处理3个子系统组成的应急处理虚单元。
只有这两个单元全部失效，才会导致整个系统功能的丧失。
在应急处理虚单元内，事故预警、应急反应和事故控制及后处理3个子系统中的任何一个失灵，都会造成应急处理虚单元功能的丧失。
而建筑施工安全管理系统可靠性的分析必须尽可能多地考虑中间事件和基本事件对系统功能的影响。
建筑结构可靠性研究
建筑结构可靠性研究建筑结构可靠性是指建筑结构在规定使用期内，满足使用功能要求，不发生结构破坏、功能障碍和危险事故的能力。
建筑结构可靠性研究对于保障建筑物的安全使用具有重要意义。
因此，建筑结构可靠性研究成为了建筑工程领域中一项重要的课题。
可靠性分析方法建筑结构可靠性的分析通常采用可靠性理论和可靠性分析方法。
可靠性理论是一种通过对概率学和统计学的应用，对建筑结构进行可靠性评估的方法。
可靠性分析方法包括退化模型、蒙特卡罗模拟、有限元法等。
这些方法可以帮助工程师评估建筑结构在不同条件下的强度和稳定性，从而为建筑结构设计和改进提供科学依据。
影响因素建筑结构可靠性受多种因素影响，其中包括材料的性能、结构的设计、施工质量等。
材料的强度和刚度是建筑结构抵抗外部荷载的重要参数，而结构的设计则决定了建筑结构在设计使用寿命内是否能保持稳定。
施工质量直接影响着建筑结构的可靠性，不合格的施工可能导致结构隐患，影响建筑物的安全性。
可靠性评估与改进建筑结构可靠性评估可以通过对结构的耐久性、安全性、稳定性等方面进行定量分析来进行。
基于评估结果，可以采取相应的改进措施，包括对结构材料的选择、结构设计的优化、施工工艺的改进等。
这些改进措施可以提升建筑结构的可靠性，保障建筑物在使用期内的安全性。
结语建筑结构可靠性研究是建筑工程领域中的重要课题，它关乎建筑物的安全使用。
通过采用可靠性分析方法，评估建筑结构的可靠性，并进行相应的改进措施，可以提高建筑结构的安全性和稳定性。
建筑行业应不断深化建筑结构可靠性研究，以确保建筑物的安全运行和人员的生命财产安全。
结构可靠度-可靠性的基本理论
➢ 结构安全性的度量----安全度。主要与结构是否造 成生命财产不安全的破坏与倒塌联系；
➢ 可靠性的度量----可靠度。是针对各不同极限状态 而言。
➢ 可靠性比安全性概念更广泛、更科学
1.2 问题提出 研究结构可靠性理论是结构设计的需要
1、结构可靠性的基本概念 2、结构可靠性理论的数学基础 3、结构可靠度的分析方法 4、建筑结构作用与抗力的统计分析 5、结构体系可靠度 6、模糊可靠度理论 7、结构动力可靠性理论 8、结构时变可靠性理论
1.1 结构可靠性的定义
结构可靠性：结构在规定的时间内，在规定的条 件下，完成预定功能的能力。 结构可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条 件下，完成预定功能的概率。
必要的稳定性 安全性、适用性、耐久性
可靠性 安全性 适用性 耐久性
安全性：
结构应能承受在正常施工和正常使用时可能出现 的各种作用；在偶然事件发生时和发生后应能保持整 体稳定性。
适用性： 结构在正常使用条件下应具有良好的工作性能。 耐久性： 结构在正常维护条件下应具有规定的耐久性能。
可靠性与安全性的区别
结构可靠性理论与应用
牛荻涛 2004.09
参考书
➢余安东、叶润修，建筑结构的安全性与可靠性，上海科技 文献出版社，1986 ➢赵国藩等，工程结构可靠度，水利水电出版社，1984 ➢吴世伟，结构可靠度分析.人民交通出版社 ,1990 ➢贡金鑫，工程结构可靠度计算方法，大连理工大学出版社， 2003 ➢李桂青，工程结构时变可靠度理论及其应用.科学出版社， 2001 ➢王光远，结构软设计理论，科学出版社，1998
Z 0 结构处于极限状态
Z gx x1, x2,, xn 0
建筑可靠性分析与评估建筑结构的可靠性
建筑可靠性分析与评估建筑结构的可靠性建筑可靠性是指建筑结构在设计、施工和使用阶段中能够长期稳定地满足使用要求的能力。
面对日益复杂的建筑结构以及不可预测的自然和人为因素，确保建筑结构的可靠性对于人们的生命安全和财产安全至关重要。
本文将探讨建筑可靠性的分析与评估方法。
一、建筑可靠性的定义建筑可靠性是指在一定使用寿命内，结构在正常使用工况下，具备必要的安全度，不发生失效的概率。
建筑可靠性的评估需要考虑多种因素，包括结构设计的合理性、材料的质量、施工工艺的规范性以及使用阶段中的正常维护等。
二、建筑可靠性的分析方法1. 可靠性理论分析可靠性理论是研究和评估系统可靠性的数学方法。
常用的可靠性分析方法包括故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）。
故障树分析通过对系统可能发生的故障进行分析，进而评估系统失效的概率。
事件树分析则是通过对系统事件发展的路径进行建模和分析来评估系统失效的概率。
这些方法可以帮助工程师发现系统薄弱环节，提出相应的改进措施。
2. 可靠性试验分析可靠性试验是指通过对建筑结构或材料进行实际试验来评估其可靠性。
常用的可靠性试验方法包括负荷试验、疲劳试验和振动试验等。
负荷试验可以模拟结构在正常使用负荷下的响应，通过观察结构的变化以及记录数据来评估其可靠性。
疲劳试验则是模拟结构在长期变动荷载下的情况，评估其在疲劳循环载荷下的寿命。
振动试验可以检测结构的自振特性以及动态响应，评估其在外部振动作用下的可靠性。
三、建筑结构可靠性评估建筑结构可靠性评估是对建筑结构进行全面检测和评估，确定其是否满足设计和使用要求的过程。
常见的建筑结构可靠性评估方法包括静力分析、动力分析、弹塑性分析和风洞试验等。
1. 静力分析静力分析是通过对结构施加静力负荷并计算结构的内力和位移来评估其安全性和稳定性。
常用的静力分析方法包括结构有限元分析和等效应力法。
有限元分析可以对结构进行详细的分析和计算，提供结构的内力和应力分布情况。
等效应力法则是通过将结构简化为具有等效应力分布的单元件，从而方便进行计算和评估。
第一章工程结构可靠度理论及应用绪论
工
角度对可靠性的定量描述。可靠度设计是以承认结构有失效(或破坏)的可能性为前提的。
程 结 构
(1) 半经验半概率法--对影响结构可靠度的某些参数进行数理统计分析，并与经验相结合，然 后引入某些经验系数。该法对结构可靠度还不能作出定量的估计。
设
(2) 近似概率法--一次二阶矩法，它采用概率论的方法对结构可靠度进行计算，不过不是采用
例：中国铁路桥规的修订－历程
1985，基建总局“铁路工程可靠性科研工作会议”，交大峨眉 1986－93， “结构可靠性理论的应用研究”，课题28项 1988，基建总局“基于可靠性理论的桥规编制工作会议”，编制任务分工，三院，大桥局设计院，专院，
铁科承担 1993－94，规范编写组《铁路桥跨结构设计规范》征求意见稿 1995，征求意见稿的专家讨论会 1996，对TBJ2－85进行修订，颁布了TBJ2－96 1997，规范编写组《铁路桥涵设计规范·上册》，仍用容许应力法 1999，颁布了TB10002.1－TB10002.5一套规范，仍用容许应力法 2007，发布了《新建时速300－350公里客运专线铁路设计暂行规定（上、下）》，涉及桥涵之处则照
8) 李国强，黄宏伟，郑步权。 《工程结构荷载与结构可靠度设计原理》（第二版）中国建筑工业 出版社（China Architecture and Building Press），2001。
9）迪特莱夫森等[丹麦]，何军翻译。结构可靠度方法。同济大学出版社。
成绩：平时成绩30%：适当的作业和到课
考试成绩70%：开卷或闭卷—待定
结构可靠性评估方法
一 基于概率论 二 基于模糊理论 三 基于灰色理论 四 基于专家系统 五 基于试验
1.2 工程结构中的不确定性
建筑安全与可靠性
建筑安全与可靠性建筑安全与可靠性可靠性⼯程是提⾼系统在整个寿命周期内可靠性的⼀门有关设计、分析、试验的⼯程技术。
可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能⼒，产品的可靠性与外界环境的应⼒状态和对产品功能的需求密切相关。
如今，可靠性⼯程已经渗透到了社会的各个领域，包括建筑、化⼯等⽅⾯。
可靠性⼯程的研究对于提⾼产品、结构的安全和可靠性能尤为重要。
为了实现产品的⾼可靠性，系统科学、统计学和故障物理构成了可靠性⼯程的基础。
特别是故障解析和失效分析备受关注，已逐步深⼊到材料学、⼒学、电⼦学、化学、机械学及物理学等多个学科，侧重微观分析，研究故障原因、变化规律及预防。
本⽂将从可靠性⼯程的发展历史现状，研究的重要意义，和建筑安全的联系⼏个⽅⾯对可靠性⼯程展开论述。
可靠性⼯程的发展历史现状有组织地进⾏可靠性⼯程研究，是20世纪50年代初从美国对电⼦设备可靠性研究开始的。
到了60年代才陆续由电⼦设备的可靠性技术推⼴到机械、建筑等各个⾏业。
后来，⼜相继发展了故障物理学、可靠性试验学、可靠性管理学等分⽀，使可靠性⼯程有了⽐较完善的理论基础。
我国的可靠性⼯作起步较晚， 20世纪70年代才开始在电⼦⼯业和航空⼯业中初步形成可靠性研究体系。
在汶川地震等重⼤事故发⽣后，有关建筑⼯程的可靠性问题⼀直是我国学者研究的重点话题。
但是在实践操作中虽然在施⼯技术⽅⾯已经能够⽐较有效的解决建筑的可靠性问题，但是许多施⼯单位并没有给予重视，⽽是偏向于建筑的经济性⽅⾯，于是在实际中出现了⼀些原本不应该出现的重⼤事故。
⽬前，我国的可靠性理论和应⽤研究与发达国家相⽐还有⼀定差距。
特别是加⼊世界贸易组织后，“中国制造”，产品的质量和可靠性⾯临着国际贸易竞争的严峻考验，我们需要借鉴发达国家的经验，加强可靠性理论和应⽤研究，推进我国的可靠性⼯程快速发展。
可靠性⼯程研究的重要意义可靠性⼯程的诸多研究成果，有效地促进了世界经济的快速发展。
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１ 结构体 系可 靠 性分 析步 骤
力水平 ， 劳寿命 （ 载反 复作 用 的次 数 ） 于 １ 如地 震 发生 疲 荷 低 ０， 时， 结构 的破坏 ； 高周 疲 劳破坏 时 ， 力水平 较低 ， 应 疲劳 寿命 大于
１ １ 寻找 主要 的失 效模 式 ．
分析结构 的可靠度 ， 首先要 寻找结构可 能出现 的各种失 效模 １ 如压力容器 、 ０， 铁路桥 梁 、 公路 桥梁和 吊车梁。 国内对疲劳可靠 式 。所谓 的寻找 主要失 效模式 ， 就是 在所有 可 能 的失 效模 式 中 ， 性的研究 比较多 ， 文献 ［ ］ ３ 讨论 了结构 构件 疲劳 断裂可 靠性 分析 找出对结构体 系的 失效概 率贡 献最 大或较 大 的失效 模式 。结 构 的新方法和新模 型。正常使用 极限状态 的分析 包括 变形 、 部损 局
第３ ６卷 第 ３ ３期 ２０ １０年 １１月
文章 编 号 ：０ ９ ６２ ２ １ ３ －０ ５ ０ １０ －８５（００）３ ０ ７ －２
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ＿ ６ Ｎ ． ３ Ｉ３ ｏ ３
Ｎ ｖ ２ １ ｏ． ０ ０
中 图 分 类 号 ：Ｕ １ Ｔ ３ｔ 文 献 标 识 码 ： Ａ
０ 引言
变作用和偶然作 用 。在 设计 基准 期 内 ， 久作 用不 随时 间变 化 ， 永
可变作用随时 间变化 ， 用随 机过程模 型描述 ； 偶 我 国正处在大 规模 建设 阶段 ， 工业 和 民用 建筑 以钢筋混 凝 土 可视为随机变量 ； 然作用较为复杂 ， 根据其特点进 行专 门的分析 。可变作用 效应 要 结构 为主。我 国现 行规 范明确 规定 ， 筑结 构必 须满 足安 全 性 、 建 如果 结构 同时 承受 多个不 同 的可 变作用 ， 这些 作用 的效 则 适用性 和耐久性 三项要 求 ， 统称 为可靠性 。工程结构 往往 为大量 组合 ， 构件组成 的超静 定结 构 ， 一个 构件或 多个 构件 失效后 ， 下 的结 剩
当Ｚ ： ０时 ， 构 处 于 极 限 状 态 ； Ｚ ＜０时 ， 构 处 于 失 效 状 态 。 结 当 结
荷载增量法 最初 由 Ｍｏｅ 提 出来 ， ｓｓ 该方 法采 用荷 载增 量 为
极 限状态分 为承载 能力极 限状 态和 正常使 用极 限状 态 。结 构 的 １时 ， 元件 内力与强度 比 Ａ作 为各级荷 载增量 下临 界元件 的选取
应 同时达到最大值 的 概率很 小 ， 以在结 构设 计 中， 部可 变作 所 全 用的标准值进行折减后进行组 合 。许 多文献 给出 了组合 的方 法。
构仍然可 以完成规定 的功能 ， 因此单 个构件 的可靠性 并不能 完全
１ 对持久性活荷 载和临时性活荷载组合 给出一个 简单的解 反映整个结构 体系 的可靠 性 。结构 的可靠性 不仅 取决 于结 构构 文献［ ］ 析表达式 。文献 ［ ］ 用叠加 法 ， ２采 对多 个临 时活荷 载进 行组 合给 件 的可靠性 ， 而且取决于构件 的组 合方式 以及组合方 式之 间的相 出近似概率分布公式 ， 把组合后 的临时性活载 视为一 个临 时性活 关性 。 目前的工程结构可靠性分析大多还只停 留在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构件可靠性分 荷载 ， 与持久性活 载进行 组 合 。累 积损伤 失效 ， 以分为 低周 再 可 析， 与实 际不相符合。结构体系的可靠性理论 尚在探 索和发展 中。 疲劳破坏和高周疲劳破坏 。一 般低周疲 劳破坏 时 ， 构处 于高应 结
２ 结构体 系主要 失效模 式 的理 论和 算法
在分析结构体 系主要 失效模式时 ， 要确定 结构 体系失效 树 的 可用功能 函数来描 述。例如 ， 当有 ｎ 随机 变量影 响结构 的可靠 主干和主枝 ， 个 为避免分支爆炸 ， 最有可 能的失 效模式选 出来 ， 将 必 性时， 整个 结构存 在有 ｍ个失 效模式 ， ｉ 第 个失 效模 式 的功 能 函 须通过有效 的算 法 限制分 支规模 。目前 识别 结构 体系 主要 失效 数可表示 为 ： ， ， ， （ ＝１２， ， 。 Ｚ ：ｇ（ … Ｘ ） ｉ ， … ｍ） 模式的理论和算法 主要包 括 ： 荷载增量 法 、 举消 除法 （ 穷 截至枚举 其 中 ， ｉ ， ， ） Ｘ （ ：１２ … ｎ 为结构 上 的作 用效应 、 构构件 的几 法 ） Ｂ 约 界 法 、 段 临 界 强 度 一 分 支 约 界 法 、 局 临 界 强 度 一 分 结 、 阶 全 何参 数 、 材料性能等基本变量 。当 Ｚ ＞０时 ， 构处 于可靠 状态 ； 支 约 界 法 等 。 结
・ ５・ ７
建 筑 结 构 可靠 性 理 论应 用 与 发 展
范 志 毅
摘 要 ： 绍 了建 筑结构可靠性 的概念及分析 步骤 ， 介 阐述 了目前识别结 构体 系主要失效 模式 的理论 和算 法， 并对结构体 系 的分类 以及失效概 率计 算方法作 了具体说 明， 对促进 结构体系可靠性理论研 究具 有积极的指导意义。 关键词 ： 筑结构 ， 建 可靠性 ， 失效模式 ， 失效概率
安全性属 于承载能力极限状态 ， 用性 和耐久性属 于正 常使用极 准则 。定义约界参数 为 ｃ（ ｃ≤１ ， 适 ０＜ ） 结构体系 由 ｎ个单元组成 ，
的状 态是 复杂 的 ， 根据结构 的构造 、 载方式 和使 用环 境不 同 ， 荷 结 坏和振动等 。尽管超 过 正常使 用极 限状 态不 会造 成结 构灾 难性 构 的失效模式 也各 不相同。 的破坏和损失 ， 但会影响结构 的正 常使 用。
１ ２ 结构 体 系失效 标 准 ．
极 限状态是 区分结 构可 靠和 失效 的标 志。结构 的极 限状态