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国外结构可靠性理论的应用与发展
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内容提示：20世纪70年代，结构可靠性理论有了长足发展，许多国家开始研究在结构设计规范中的应用，特别是国际标准ISO2394的颁布和欧洲规范由试行规范逐步转变为正式规范，使结构可靠性理论的应用进入一个新的时期。本文根据大量的文献资料，从涉及结构可靠性的国际机构、国外规范中可靠
APPLICATIONS AND DEVELOPMENTS OF STRUCTURAL R.FT,TARIT,TTY THEORY ABROAD
Abstract: With the development of structural reliability theory，in the 1970' s，many countries in the world have started trying to revise structural design codes or specifications based on reliability theory .Especially with the publication of the international standard“ISO/DIS2394;General principles on reliability for structures" and EUROCODE becoming the normal code for European counties，the applications of structural reliability theory have entered a new era .Based on a rather detailed review of related documents，this paper outlines the applications and developments of structural reliability theory abroad，with emphasis on the aspects of international organizations dealing with structural reliability，structural reliability theory implementations in design codes，research in other areas as well as training and education.
Keywords: structural engineering; reliability; standard; code
1 引言
工程结构的安全性历来是设计中的重大问题，这是因为结构工程的建造耗资巨大，一旦失效不仅会造成结构本身和人民生命财产的巨大损失，还往往产生难以估量的次生灾害和附加损失。结构安全性的设定是一个涉及国家政策、经济发展水平、社会文化背景、历史传统等多方面的问题，在相当程度上反映在一个国家的设计规范中。（参考《建筑中文网》）
结构设计规范是众多科技工作者智慧的结晶，代表着一个国家结构设计理论发展的水平。作为标准，它不是一成不变的，而是随着科学技术的不断发展和对客观世界的新认识，在继承旧规范合理部分的同时，不断吸收新的研究成果，逐步修订和完善。结构安全性控制方法的发展也是如此，先是由定值设计法发展为半概率法，目前正由半概率法逐步向概率极限状态设计法(可靠度设计方法)过渡。同结构设计规范的发展过程一样，概率极限状态设计方法本身也是由简单到复杂，需要不断完善的过程。本文将根据作者本人掌握的资料，对国外可靠度理论的应用情况做简单的论述。
2 涉及结构可靠性的国际机构、标准和大型会议
2.1 国际标准化组织ISO与国际标准ISO 2394
ISO是由世界上148个国家组成的国际标准机构，是一个非政府组织，遵循一个国家为一个代表的原则。1947年2月23日成立，总部设在瑞士日内瓦。
ISO/TC 98为结构设计基础委员会，该委员会的职责是从总体上分析和协调制订有关结构(包括钢、砖石、混凝土、木等)可靠性的基本要求。所以说ISO/TC 98是协调、组织建筑和土木工程领域国际标准的一个机构。其主要工作领域为：
结构可靠性中的术语和符号(ISO/TC98/SCI)结构可靠性(ISO TC 98/ SC 2)结构上的荷载、力及其他作用(ISO/TC 98/ SC 3)
ISO'TC 98/SC 2目前编制的国际标准包括ISO2394: 1998《结构可靠性总原则》，ISO 10137 : 1992《结构设计基础一建筑物抗振适用性》，ISO 12491:1997《建筑材料和构件质量控制中的统计方法》和ISO/ FDIS 13822《结构设计基础一已有结构评定》。
ISO 2394 : 1998《结构可靠性总原则》[1]是一本关于结构可靠性设计方法的国际标准。1986年的版本只有十几页，而1998年的版本有六十多页，内容增加很多，如增加了疲劳可靠性、已有结构可靠性评估、基于试验的结构可靠性设计等方面的内容，有些方面的内容也更加详尽，如引进了结构使用年限的概念、环境影响等与结构耐久性有关的内容。ISO 2394 在国际上有很大影响，许多国家有关规范编制、修订都参考了该标准。
2.2 欧洲标准化委员会CEN与欧洲规范EN 1990:2002
2.2.1 欧洲规范项目的背景
20世纪80年代末和90年代，在欧洲标准技术委员会CEN/TC-250的组织和协调下，首先编制了一套欧洲试行规范ENV1991-ENVl 999。经过一段时间的使用后，欧洲标准技术委员会决定，通过修订和补充，将欧洲试行规范转变为欧洲正式规范，即欧洲规范。欧洲结构规范是一配套使用的土木工程设计规范，有英语、法语和德语三种语言的官方版本。这套规范的第一本为EN1990 : 2002结构设计基础[2]。
EN 1990是一本以结构可靠性原理作为指导原则的规范，其理论背景是ISO 2394和CEB公报。EN1990的“附录C:分项系数设计与可靠性分析基础”和“附录B:工程结构可靠性的管理”解释了EN1990的理论基础。在EN 1990正式颁布之前，SAKO，北欧结构事务联合会受NKB和INSTA-B的委托，针对北欧的情况，考虑混凝土、钢材和木材三种主要结构材料，通过可靠度分析对不同永久作用与可变作用比值下安全水平的一致性进行了比较。项目完成后，立评审。
2.2.2 欧洲规范的地位、应用领域及执行时间表
如前所述，按照欧洲标准化委员会的规定，欧洲规范作为标注为EN的欧洲标准，它负有必须被各成员国一级采用的责任，一旦采用后就具有国家标准的合法地位，而其他的原有国家标准必须撤消。所以，欧洲规范规定，这些执行欧洲规范国家的标准应包括欧洲规范的全文(包括所有附录)，可以在各自国家标准的前面附以国家标题页和前言，后面附以国家附录。考虑到每一成员国规范管理机构的责任，国与国之间安全水平的不同，保留各成员国根据他们的具体情况确定与安全有关的参数值的权利。而国家附录仅包括那些欧洲规范中留做待定、供成员国选择的参数和有关信息，这些参数称为用来进行建筑和土木工程设计的国家参数，包括:①欧洲规范给出的可供选择的值或等级;②在欧洲规范中只给出了符号的值;③国家的专用数据(地理，气候等)，如雪分布图;④欧洲规范给出的可供选择的方法，包括应用信息性附录和为帮助用户使用欧洲规范，无抵触的补充参考资料。
欧洲标准化委员会CEN与国际标准化组织ISO有着极其密切的关系。根据1991年ISO和CEN之间缔结的维也纳协定，对于CEN先行制定的标准，ISO将不再另行制定，用CEN制定的标准作为ISO相应部分标准的草案。勿容质疑，像欧洲规范这样的地域性标准改为国际规范的做法将会受到世界各国的关注。
2.3 国际结构安全度联合会JCSS与概率模式规范
1971年，协调六个国际土木工程协会活动的联络委员会创建了国际结构安全度联合会JCSS。JCSS先后起草并出版了多个有关结构安全性的文件，这些文件成为编制不同类型结构设计和建造指导文件的背景材料，其中包括ISO文件、CEB和ECCS模式规范。1985年JCSS改组后制定的主要工作目标是：
a)将新的基础科学知识转化为规范编制前可以应用的原理。
b)承担编写关于安全性、可靠性和质量保证最新文献的任务，包括可靠度方法和模式的发展动态。
c)增进安全性、可靠性方面的一般知识和了解，加强结构质量保证技术与结构可靠性评估的交流。
d)为成员协会在相关主题的技术合作提供一个框架，鼓励研究，传播信息。
JCSS一直致力于编制一本《概率模式规范》[3]其目的是探讨直接用概率原理对结构进行设计的方法。《概率模式规范》共分四部分，第一部分—设计基础，阐述了结构可靠性的基本概念，在附录中以较多的篇幅论述了结构可靠度的计算原理。特别在“附录D:概率的贝叶斯解释”中，提到了用贝叶斯方法理解结构可靠性的重要性;第二部分—荷载模型，讨论了结构设计中各种荷载的随机变量、随机场和随机过程模型及荷载组合方法;第三部分—材料特性，论述了各种材料的随机特性和质量控制策略及结构抗力的概率模型;第四部分—应用实例，用钢筋混凝土板、钢梁、二层钢框架结构和多层框架中的钢筋混凝土柱四个例子介绍了直接用可靠度理论进行设计的方法。
除《概率模式规范》外，JCSS还在编制《已有结构评估规范》。尽管JCSS编制的规范不是正式的规范，但这些文件及其中的方法对有关国际标准和规范(如ISO 2394 , EN 1990等)编制和修订起了重要参考作用。
2.4 国际结构安全度与可靠度协会IASSAR和国际会议ICOSSAR
国际结构安全度与可靠度协会(IASSAR)是一个专门从事结构随机性、安全度和可靠度研究、教育和将可靠性理论转化为工程应用的国际机构，在结构随机性研究方面涉及的范围包括:计算随机力学，随机动力学，系统可靠度和优化，随机有限元、疲劳和损伤分析，系统识别。该协会自1969年由结构可靠度研究先驱Freudenthal A. M.教授创始以来，共组织了8次国际结构安全度和可靠度的大型会议(ICOSSAR)。每次会议都出版一套关于结构随机性、可靠性的论文集。为了表彰一直从事可靠性研究并做出杰出贡献的学者，每次会议期间还针对上述6个研究领域评选出一个IASSAR杰出研究奖和一个IASSAR青年研究奖。除研究奖外，每次会议还评选出一个在可靠性教育、将可靠性理论转化为工程应用方面做出突出贡献的IASSAR特别贡献奖。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200601/19.htm
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