结构可靠度计算理论研究与进展

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1、第２８卷第２４期甘肃科技Ｖｏｌ２８Ｎｏ２４２０１２年１２月ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｅｃ２０１２结构可靠度计算理论研究与进展１，２彭霞（１郴州市建设工程质量安全监督管理站，湖南郴州４１００７５；２中南大学土木工程学院，湖南长沙４１００７５）摘要：介绍了结构可靠度分析的意义，详细阐述了结构构件及结构体系可靠度计算理论和方法。对结构可靠性发展中存在的问题及其发展方向进行了讨论，指出了今后可靠度理论的研究重点和研究方向。关键词：结构体系；可靠性；失效概率；失效模式中图分类号：ＴＵ７２３３自２０世纪３０年代起，国际上初步开始了结构一个比较

2、含糊的近似代用指标。对于非线性的功能可靠性基本理论的研究，并逐步扩展到建筑结构分函数，则在随机变量平均值处，通过泰勒级数展开的析和设计领域。我国对结构可靠性理论的研究始于方法，将其近似为线性函数，再求平均值和标准差，２０世纪５０年代，虽然目前在结构可靠性方面的理该法就是现在所称的中心点法。二阶矩模式形式简论研究有了很大的进展，但相比国际发达国家的研单，但其缺点也很明显：如不能考虑随机变量的分布究还有一定的差距。２０世纪后期，国际上对结构设类型，只是直接取用随机变量的前一阶矩和二阶矩；计方法的总趋向是采用基于概率理论的极限状态设将非线性功能函数在随机变量的平均值处展开不

3、合计法。这种方法的特点是运用概率论对结构可靠性理，由于随机变量的平均值不在极限状态曲面上，展度量给出科学的回答，明确地提出了结构可靠度定开后的线性极限状态平面可能会较大程度的偏离原义及计算式，它还将影响结构安全的各种因素均视来的极限状态曲面；对于有相同力学含义但数学表作随机变量，应用数理统计和概率论方法加以分析。达式不同的极限状态方程，求得的结构可靠指标不这种用概率来度量结构的可靠性大小，称为结构可同。靠度。以可靠度理论为基础的结构可靠性设计正成１１２一次二阶矩法为各类结构设计的统一方法。结构可靠性理论是用Ｈａｓｏｆｅｒ和Ｌｉｎｄ提出了结构可靠指标的新定来解决工程

4、设计中不确定性问题的基本理论。为了义，将可靠指标定义为标准正态空间内，坐标原点到提高结构设计规范的先进性、合理性和统一性，我国极限状态曲面的最短距离，原点向曲线垂线的垂足土木工程的各专业相继开展了大规模的结构可靠度为设计验算点。这样解决了中心点法中具有相同的理论研究，取得了一系列成果。但是，目前的工程结力学含义的结构功能函数可靠指标不同的状况。坐构可靠性分析大多还只停留在构件可靠性分析层标原点到极限状态曲面的最短距离只有一个，据此面，与实际不相符合。因此，从结构可靠性理论的发定义的结构可靠指标是唯一的，解决了初始的二阶展中寻找有益于我国建筑结构可靠性发展的对策和矩模式

5、中，可靠指标计算结果依赖于结构功能函数方向成为迫切需要解决的问题之一。表达形式的问题。同时也可证明该指标是将非线性功能函数在其验算点处线性化后所对应的线性函数１构件的可靠度计算理论和方法的可靠指标。因而，该法称为改进的一次二阶矩方１１可靠度计算的一次分析方法法（ＡＦＯＳＭ）。１１１中心点法１１３ＪＣ法早期的可靠度计算方法只考虑随机变量平均值可靠指标可以很好地描述结构的可靠度，但它和标准差的所谓二阶矩模式。二阶矩模式的特点是要求所有随机变量都服从正态分布，这往往与实际形式简单，当功能函数（一般指Ｒ－Ｓ型）中的随机不相符，因此要通过数学变换来解决。如果随机变变量

6、服从正态分布时，可以很方便地利用正态分布量之间不相关，常用的变换方法有三种：一是采用函数计算结构的可靠概率或失效概率。但当随机变Ｒｏｓｅｎｂｌａｔｔ变换，转换为线性无关的标准正态随机变量不服从正态分布，此时的可靠指标只是可靠度的量；二是将非正态随机变量按等概率原则映射为标第２４期彭霞：结构可靠度计算理论研究与进展１１５准正态随机变量；三是按当量正态化条件，将非正态分布概型及统计参数的准确与否依赖于样本的随机变量当量为正态随机变量。事实上，后两种方容量、统计推断及参数估计的方法。二次四阶矩法法实质上是一致的，但第二种方法较为直观，易于为利用信息论中的最大熵原理构造已知信

7、息下的最佳工程技术人员理解，被国际结构安全度联合会（ＪＣ概率分布，基本上避免了前述方法因采用经过人为［１－３］ＳＳ）推荐使用，通常称为ＪＣ法。加工处理过的基本资料而可能改变其对现实真实反１１４映射变换法映的问题，但关于该法的研究还较少，仍处于发展阶［５］对于结构可靠度分析中的非正态随机变量，ＪＣ段。法用当量正态化的方法将非正态随机变量“当量”１３可靠度分析的其他方法为正态随机变量，从而应用正态随机变量可靠度的１３１响应面法计算方法来计算结构的可靠指标。如采用数学变换大型复杂结构的内力和位移一般要用有限元法的方法将非正态随机变量变换为正态随