超星·期干 第1期 罗一农，等：分项系数与目标可靠指标的关系及其应用 2018年2月 区相比，不仅要进行地震或浸水工况的设计，还要进行 应给出分项系数的确定条件。 无震成无水检算，因此，一般地区挡土墙的误差最小 地震工况下的士压力计算仅仅是进行了某些变量的修 4设计方法的选择 正，计算公式与一般地区是完全相同的，所以误差居 4.1 采用分项系数和采用可靠指标进行设计的对比 中.浸水工况下侧偏大 两种方法的设计过程对比如图2所示，设计特点 (3)+压力计算超出话用条件的影前 的对比如表2所示。 边坡坡率对可靠指标计算的影响很大 。对于长大 初拟结构尺寸门 边坡，结构失效的概率不会小于土压力出现无穷大 分项系慧法 可靠指 (破裂面与边坡不能相交)的概率。出现此种情况时 无论分项系数如何增加，可靠指标都不会提高，可靠指 达择分顶系数 择日标可标] 标和分项系数的正相关性被破坏。 解决这 难题的美 键是寻求恰当的土压力计算方式。 [卧作用计值 抽样计算作用随机值 3对规范的建议 抽样计算抗力驰机值R 计算坑力设计值R。 计失次 3.1《现行规范》应补充的内容 计算可常指 Re-Ss0 可靠性设计统一标准是指导设计规范编制的标 准。我国现行的CB50153-2008《工程结物可靠性设 计统一标准》中，分别给出了基本变量独立时可靠指 标 和分项系数的算法，但未给出变量不独立的 图2分项系数和可靠指标法的设计流程对比 法 ,应补充考虑相关性后的计算公式，并明确各种 算法的适用条件。 表2分项系数法和可靠指标法的设计特点对比 GB50153-2008《工程结构可靠性设计统 9 采用目标可靠指标进行设计 准》中，可靠指标与分项系数计算方法不能建立明确 的对应关系，建议补充“一般分离法”。GB50153 能促证普遍饰况下的安全和 能兼顾安全和经济 2008《工程结构可靠性设计统一标准》和 话合意规设计 合待欧设计 Q/CR9007-2014《铁路工程结构可靠性设计统 标 需要准确选择分项系数 准》中提供的公式，更适合简单工况，建议增加或完善 设计过程简单 设计讨程复杂 装特卡罗法。 3.2目标可靠指标和分项系数在规范中的作用 5 结论 结构设计规范是用来指导工程技术人员进行设计 的。目标可靠指标反映了所设计结构可靠性的程度 本文通过对可靠指标与分项系数的关系分析，可 与结构功能失效概率有一定的联系，但又不能等同于 得出如下结论： 实际失效的概率。由干极限状态方程金去了一些无法 (1)分项系数与可靠指标正相关应满足一定 准确纳入计算的安全项，随机变量的统计特征不准确 条件 (2)可靠性设计统一标准中的部分公式应补充完 底层变量有可能已含安全系数，因此，可靠指标仅仅 一定条件下功能函数的失效概率对应，可靠指标的作 善，才能消除可靠指标和分项系数计算由于相关性带 来的里差计值公式应给出话用条件」 用更适合用于分析可靠性或给人一个安全等级的横 (3)设计规范可给出目标可靠指标，应给出分项 念。 建议结构设计规范的条文说明中，应说明目标 系数，对不同的设计状态和安全预期，可靠指标应分 靠指标的意义和作用。不同的设计状况，功能函数所 级，对应的分项系数体系应有所区别 需要的安全储备不同，目标可靠指标应合理分级。 (4)在实际工程设计中，建议常规设计采用分项 分项系数直接反映在设计式中结构设计提节成 系数设计方法，在设计参数的统计特征较完备的条件 详细给出不同设计状况下分项系数的取值。由于分项 下，采用可靠指标讲行设计。 系数与目标可靠指标有对应关系，因此在条文说明中， (下转第29页)９ 区相比，不仅要进行地震或浸水工况的设计，还要进行 无震或无水检算，因此，一般地区挡土墙的误差最小。 地震工况下的土压力计算仅仅是进行了某些变量的修 正，计算公式与一般地区是完全相同的，所以误差居 中，浸水工况下则偏大。 （３）土压力计算超出适用条件的影响 边坡坡率对可靠指标计算的影响很大。对于长大 边坡，结构失效的概率不会小于土压力出现无穷大 （破裂面与边坡不能相交）的概率。出现此种情况时， 无论分项系数如何增加，可靠指标都不会提高，可靠指 标和分项系数的正相关性被破坏。解决这一难题的关 键是寻求恰当的土压力计算方式。 ３ 对规范的建议 ３.１ 《现行规范》应补充的内容 可靠性设计统一标准是指导设计规范编制的标 准。我国现行的 ＧＢ５０１５３－２００８《工程结构可靠性设 计统一标准》中，分别给出了基本变量独立时可靠指 标和分项系数的算法，但未给出变量不独立的算 法［４－５］ ，应补充考虑相关性后的计算公式，并明确各种 算法的适用条件。 ＧＢ５０１５３－２００８《工程结构可靠性设计统一标 准》中，可靠指标与分项系数计算方法不能建立明确 的对应关系，建议补充“一般分离法”。ＧＢ５０１５３－ ２００８《工 程 结 构 可 靠 性 设 计 统 一 标 准 》和 Ｑ／ＣＲ９００７－２０１４《铁路工程结构可靠性设计统一标 准》中提供的公式，更适合简单工况，建议增加或完善 蒙特卡罗法。 ３.２ 目标可靠指标和分项系数在规范中的作用 结构设计规范是用来指导工程技术人员进行设计 的。目标可靠指标反映了所设计结构可靠性的程度， 与结构功能失效概率有一定的联系，但又不能等同于 实际失效的概率。由于极限状态方程舍去了一些无法 准确纳入计算的安全项，随机变量的统计特征不准确， 底层变量有可能已含安全系数，因此，可靠指标仅仅与 一定条件下功能函数的失效概率对应，可靠指标的作 用更适合用于分析可靠性或给人一个安全等级的概 念。建议结构设计规范的条文说明中，应说明目标可 靠指标的意义和作用。不同的设计状况，功能函数所 需要的安全储备不同，目标可靠指标应合理分级。 分项系数直接反映在设计式中，结构设计规范应 详细给出不同设计状况下分项系数的取值。由于分项 系数与目标可靠指标有对应关系，因此在条文说明中， 应给出分项系数的确定条件。 ４ 设计方法的选择 ４.１ 采用分项系数和采用可靠指标进行设计的对比 两种方法的设计过程对比如图 ２所示，设计特点 的对比如表 ２所示。 图 ２ 分项系数和可靠指标法的设计流程对比 表 ２ 分项系数法和可靠指标法的设计特点对比 采用含分项系数的极限状态设 计式进行设计 采用目标可靠指标进行设计 能保 证 普 遍 情 况 下 的 安 全 和 经济 能兼顾安全和经济 适合常规设计 适合特殊设计 需要准确选择分项系数 需要明确的可靠指标和关键性 随机变量的统计特征 设计过程简单 设计过程复杂 ５ 结论 本文通过对可靠指标与分项系数的关系分析，可 得出如下结论： （１）分项系数与可靠指标正相关应满足一定 条件。 （２）可靠性设计统一标准中的部分公式应补充完 善，才能消除可靠指标和分项系数计算由于相关性带 来的误差，计算公式应给出适用条件。 （３）设计规范可给出目标可靠指标，应给出分项 系数，对不同的设计状态和安全预期，可靠指标应分 级，对应的分项系数体系应有所区别。 （４）在实际工程设计中，建议常规设计采用分项 系数设计方法，在设计参数的统计特征较完备的条件 下，采用可靠指标进行设计。 （下转第 ２９页） 第 １期 罗一农，等：分项系数与目标可靠指标的关系及其应用 ２０１８年 ２月 ChaoXing