土木工程结构可靠性论述

【摘要】土木工程是为人类生产生活提供服务的各种工程设施，随着社会的不断进步和经济的飞速发展，土木工程项目越来越现代化、复杂化，超高层建筑、巨型桥梁、防洪大坝等工程层出不穷，在满足人们物质和精神需求的同时，也对工程结构可靠性提出了更高要求。

【关键词】土木工程，结构可靠性

前言

土木工程建设的结构问题将会直接影响建筑物的使用安全问题，直接影响着用户的生命财产安全，因此在结构设计过程中应当注意每个可能会引起安全问题的因素，并以一定的方法策略解决这些安全隐患。在确保足够安全的前提下，改善工程建设质量，提高工程建设的经济性，以满足经济飞速发展、人口数目持续增长所需的建筑、住房问题。新材料的不断研发，一些特殊性能的材料正不断被引用到土木工程中，这将会再次促进行业的发展。因此，工程建筑上应当借鉴国外的结构设计的先进经验，吸取过去建筑安全事故的教训，加快完善行业的标准。提高建筑物的整体质量，设计出更满足未来人们生活需求的建筑。

一、土木工程结构可靠性的含义分析

土木工程结构可靠性，是指在规定的时间和条件下，工程结构所具备的安全性、适用性和耐久性。其中安全性主要包括两个方面：一是在施工过程中能够负荷各种正常工况保证施工人员人身安全，二是能够抵御地震、洪水、台风等特殊的自然环境和气候条件。适用性主要是指工程在投入使用的过程中能够发挥其正常功能。耐久性是指工程在正常保养和维修的条件下能够在规定的时期内发挥其正常功能。从数学角度分析，土木工程结构的可靠性可以用可靠度来表示，工程结构可靠度是指在规定的时间和条件下，此工程完成其正常功能的概率。工程结构可靠度受原材料、荷载量、数学参数、函数准确性等各种因素的影响，每种因素都具有随机性，称为基本变量，而每一个基本变量的变化都能经过大量统计分析形成一个分布函数。

二、影响土木工程结构可靠性的因素

在土木工程结构设计和施工的过程中，都会产生影响工程结构可靠性的不确定因素，影响到工程的安全性、适用性和耐久性。只有全面分析了各项影响因素，才能有的放矢，增强设计和施工的针对性，增强结构可靠性。

1、土木工程结构的随机性

充分的条件才能产生必然的结果，而在实际中，由于事物发生的条件并不充分，所以导致结果具有不确定性。在土木工程设计和施工中，由于施工材料、环境和基础条件存在不能预料和确定的种种因素，而且每一次工程的施工环境和基础条件都不相同，所以借鉴的经验并不一定产生相同的结果。比如施工材料中的钢筋材料强度在检测前是随机的，而经过检测能够产生一个具体数值，而不同的钢筋材料检测的强度数值都不同，经过大量反复的测验能够得出一定的规律，这就是钢筋材料的随机性。

2、土木工程结构的模糊性

事物的模糊性主要是指事物本身的概念具有模糊性，即一个事物集合中包含哪些因素是模糊的，也就是说一个因素是否属于这个事物范畴是模糊的，两种不同事物过渡的中间部分界定归属于哪一方是模糊的。在土木工程结构中，存在着大量的客观因素，在概念和归属方面具有模糊性，比如工程结构的安全与危险的中间界定、适用与不适用的界定，都不能够做到绝对精确，具有模糊性，影响着工程结构的可靠性。

3、土木工程结构的不完整性

事物是由多种因素密切联系和相互作用着的有机整体，但是在实际中，人们往往只凭着经验和感觉，把已知的部分当做整体。在土木工程结构中，这种不完整性主要表现为两个方面：一是客观因素，如测量难度大、统计计算复杂等因素决定了客观信息资料不完善；二是主观因素，主要是科学技术水平和技术人员水平制约着人们对客观事物的认知，比如人们对未建成的一个工程项目是否能够抵御地震灾害、能够抵御几级地震灾害不能准确掌握。针对事物不完整性的这一特点，主要做法是聘请经验丰富的专家进行评估审核。

三、提高土木工程结构可靠性的意见和建议

由于影响土木工程结构可靠性的因素客观存在，需要在工程设计和施工阶段有效控制影响因素，提高可靠性因素分析的准确度，并且在建筑材料更新换代和结构功能不断完善的基础上深入研究对策。

1、加快技术创新

近年来，我国的建筑业迅猛发展，对于工程结构可靠性的技术研究也在不断深入，但是与世界先进国家相比还有一定差距，主要采取以劳动力为主的粗放的技术方式，技术层面相对较低，在工程结构设计和实际技术操作中没有形成一套科学完整的体系。对此，应该针对自身薄弱环节，运用数学概率分析、模糊数学等理论有效控制不可靠因素的不利影响，积极学习国外先进经验，引进先进技术，赶超国际水平。在引进技术的同时，要加强自主创新，增强技术实力，努力由劳动粗放型向技术集约型转变。

2、拓展研究方向

在过去对土木工程结构可靠性的研究中，人们往往采用传统方法，针对如何提高工程结构可靠性进行大量的分析研究，但是由于事物的随机性、模糊性、不完整性的存在，很多研究结论尚不能运用于工程实际中。所以要采用新的研究方法，转变研究思路，比如从工程结构的失效模式进行研究，因为失效是可靠的反面，可靠度与失效概率是互补的，从失效概率的函数入手得出失效概率，也就可以度量出可靠度。再比如，目前在工程结构设计中，主要以概率为基础研究极限状态，下一步研究方向可以基于概率向性能发展，以使用者的需求确定工程项目的目标性能，针对目标性能确定设计方案，并针对每项性能的可靠性分别进行风险评估，提高工程结构可靠度。

3、规范设计标准

要增加科研力度，针对影响土木工程结构可靠性的因素，运用数学手段开展数据分析和试验。要在我国制定的工程机构设计标准基础上，参照国际标准，进行修订和完善，使之在建筑行业内形成规范统一的标准和运行体制，提高土木工程设计水平。并要强化监督管理，要在工程结构设计时就把工程结构的可靠性纳入其中，建立有效的监督管理机制，明确岗位责任，以科学严谨的态度和高度负责的精神在施工现场进行全面监督。

4、控制多参数设计安全积累问题

对于多参数问题，经济学的解决方式是通过比例分析选取一个主要参数，由主要参数所列方程式表示必要值，而其他参数的必要值也通过此主要参数的方程式来表示。在土木工程结构设计中，也会经常出现多个参数积累的问题，这些参数都影响着整个工程的结构可靠性，这就需要由经验丰富的专家对多个参数或设计方案进行全面评估和考核，选取一个影响力最大的主要参数，提高所选参数的可靠性和代表性，用主要参数来控制工程结构的可靠性。

结语

社会的发展和人类的需求对土木工程结构的可靠性提出了新的要求，而科技发展水平的局限性又使工程结构可靠性存在一定问题和不足。在今后的研究实践中，要针对影响可靠性的因素，借鉴先进经验，加快科技进步，创新研究方法，提高土木工程结构的可靠性，推动我国土木工程建设的现代化发展。

参考文献

[1]胡志天.我国土木工程结构可靠性发展策略探讨[J].才智，2013.

[2]李张苗.考虑多种误差的结构可靠度指标置信度研究[J].上海交通大学，2012.

[3]蔡斌.钢筋混凝土结构可靠性若干问题研究[J].吉林大学，2011.

[4] 赵国藩 . 工程结构可靠性理论与应用 [M]. 大连 ：大连理工大学出版社，1996.

[5] 贡金鑫，仲秋伟 . 工程结构可靠性基本理论的发展与应用 [J]. 建筑结构学报，2002，23（4）：229.

[6] 仲秋伟，赵国藩 . 多种腐蚀因素作用下钢筋混凝土结构的可靠度分析 [J]. 土木

工程学报，2003，（11）：125.