工程結構設計是為了用最經濟低廉的方式來完成建筑物預定的各種功能。而可靠度理論就是工程結構設計的控制參數。所以為了使工程結構設計完成的更加順暢，必須要深入的研究分析工程結構的可靠度理論。

1 工程結構設計理論的發展。

工程結構設計理論的發展經歷了三個階段。分別是容許應力設計法、破損階段設計法、極限狀態設計法。

1.1 容許應力設計法。

容許應力設計法是在我國使用時間最久的一種設計方法，現今仍然在公路、鐵路工程設計中沿用。但是這種設計方法有很多的不足之處，例如在設計時不是按照科學化的方法，而是憑借設計者的設計經驗來確定安全系數。設計時沒有考慮工程材料的非線性塑性變形性能，設計沒有辦法對材料進行充分的利用。

1.2 破損階段設計法。

破損階段設計法相對于容許應力設計法來說更加準確一些，能夠對材料充分運用，也能夠考慮到非線性塑性變形性能，但是依賴設計經驗這一個缺陷仍然沒有改善[1].同時也無法對采用了極限平衡理論荷載作用下結構的應力分布和位移變化進行很好的估計。

1.3 極限狀態設計法。

極限狀態設計法是把這個結構在各種極限的狀態之下會產生的結果進行分析，并且要引入可靠性理論的設計方法和概率論數理統計兩種方法加以佐證。這種方法相對于容許應力法和破損階段法有了很大的進步，不是僅靠設計者的經驗，也靠理論上的分析，所以具有了一定的科學性。

2 結構可靠度理論的研究現狀。

從二十世紀七十年代以來，可靠性理論開始被各國相繼采用，自從康奈爾提出一次二階矩法，林德就根據他的理論推證出了一套荷載和抗力安全系數，他是將可靠度分析和實際上的設計方法聯系和結合起來，從而形成了他的研究成果。但是康奈爾的研究成果中，可靠指標存在著“不一致性”的弊病。但這一問題后來被哈紹弗和林德所解決，德國的拉克維茨換熱菲斯勒緊隨其后的提出了等價正態變量求法，這種方法在后來被系統的整合成結構安全度聯合委員會的文件附錄推薦給了土木工程界，從而被許多國家所采納應用。當然也被我國作為工程結構設計的規范，被寫進《建筑結構設計統一標準》[2].

這套理論相對于之前的研究理論有很多的優點，比如通過了荷載安全系數和強度安全系數讓設計的不確定因素有了更好的處理辦法，避免了設計中對材料的浪費。其中提出的校準法就為新舊兩種設計中提供了可比性[3].另外目標可靠度的分析也更加確定。

當然這套理論也有一定的不足之處。一是校準法還存在著一定的不規范性和不協調性，比如在重力荷載起主要作用的結構可靠度往往會高于風和地震作用起控制作用設計的結構可靠度。二是恒荷載起主要控制作用會導致結構的強度或安全系數大大降低，而荷載相對來說不重要的結構，例如象殼體，新的標準又有些保守。三是新的設計規范依然是以構件強度極限的狀態下進行具體操作的，對系統的直接的行為沒有做分析描述，同時也對臨界和非臨界的構件沒有將其區別開來。我國現行的結構設計規范是基于概率分析的極限狀態設計方法指定的，和往常的設計的規范是相同或相似的，并沒有考慮到結構的整體性，只是以構件的可靠度作為目標建筑的可靠度，這樣對建筑安全性會有一定的風險。

3 結構可靠度理論的發展方向。

在近些年來，工程結構設計的可靠度理論工作已經成為建筑設計中比較重要的環節，很多相關學者和設計人員對其不斷地進行分析研究，也提出了很多的具體方法和相關概念[4].由于可靠度研究具有復雜性，目前的研究成果并沒有具有很強的權威性，還很不成熟，仍處于探索的初級階段。但在其中也分析出了幾個比較成熟的計算方法。例如響應面法、一次二階矩法、蒙特卡羅法、高次高階矩法、帕羅黑莫法和隨機有限元法等等，這些研究都十分有難度。但在新的規定下，雖然很多學者已經提出了很多計算方法，但并沒有完全避免人為上的差錯，許多結構的失效并不是由于荷載的強度不確定性造成的，而是因為在施工中沒有辦法避免的人為的差錯，對于這一點問題仍沒有很好的辦法解決，所以成為了現今的工程結構設計中比較熱點的問題。

另外，還有很多學者對系統可靠度的界限問題進行了研究，對結構極限狀態也進行了分析和改進，不僅參考了極限狀態下的強度，也參考了正常使用狀態下的極限強度，同時也對風雨地震等災難的破壞程度進行分析，考慮在能量損耗的極限狀態。模糊隨機可靠度理論研究是工程結構設計的一項重要內容，這項研究也需要進一步的進行完善和發展。

除了這些問題之外，還應該對目標可靠度量化問題進行分析和解決，雖然校準法的出現一定程度上解決了這個問題，但在實際的應用上來講，還有很長的路要走。

4 結語。

工程的可靠度理論研究是一個近些年來比較受關注的課題，也是許多的設計者最注重的問題之一。對于這個課題的研究還需要許多的問題需要重點解決，所以還需要相關的設計者來進行進一步的分析研究，在完善可靠度的基礎上，加強工程結構體系的可靠度計算方法的研究。

參考文獻：

[1]劉玉彬。工程結構可靠度理論研究綜述[J].吉林建筑工程學院報，2002,02:41-43.

[2]李廣博。Fourier正交基神經網絡加權響應面法的結構可靠性分析[D].吉林大學，2014.