全概率方法使用隨機過(guò)程模型及更準確的概率計算方法，從原理上講，可給出可靠度的準確結果，但因為經(jīng)常缺乏統計數據及數值計算上的困難，設計規范的校準很少使用全概率方法。一次可靠度方法使用隨機變量模型和近似的概率計算方法，與當前的數據收集情況及計算手段是相適應的，所以，目前國內外設計規范的校準基本都采用一次可靠度方法。

    本附錄說(shuō)明了結構可靠度校準、直接用可靠指標進(jìn)行設計的方法及用可靠度確定設計表達中分項系數和組合系數的方法。

本附錄只適用于一般的結構，不包括特大型、高聳、長(cháng)大及特種結構，也不包括地震作用和由風(fēng)荷載控制的結構。

Ｄ.1.2  進(jìn)行結構可靠度分析的基本條件是建立結構的極限狀態(tài)方程和確定基本隨機變量的概率分布函數。功能函數描述了要分析的結構的某一功能所處的狀態(tài)：表示結構處于可靠狀態(tài)；表示結構處于極限狀態(tài)；表示結構處于失效狀態(tài)。計算結構可靠度就是計算功能函數的概率。概率分布函數描述了基本變量的隨機特征，不同的隨機變量具有不同的隨機特征。

Ｄ.1.3  結構一般情況下會(huì )受到兩個(gè)或兩個(gè)以上可變作用的作用，如果這些作用不是完全相關(guān)，則同時(shí)達到最大值的概率很小，按其設計設計基準期內的最大值隨機變量進(jìn)行可靠度分析或設計是不合理的，需要進(jìn)行作用組合。結構作用組合是一個(gè)比較復雜的問(wèn)題，完全用數學(xué)方法解決很困難，目前國際上通用的是各種實(shí)用組合方法，所以工程上常用的是簡(jiǎn)便的組合規則。本條提供的兩種組合規則，規則1為“結構安全聯(lián)合委員會(huì )”（JCSS）組合規則，規則2為Turkstra組合規則，這兩種組合規則在國內外都得到廣泛的應用。

Ｄ.2  結構可靠指標計算

Ｄ.2.1  結構可靠度的計算方法有多種，如一次二階矩方法（FOSM）、二次二階矩方法（SOSM）、蒙特卡洛模擬（Monte Carlo Simulation）方法等。本條推薦采用國內外標準普遍采用的一次二階矩方法，對于一些比較特殊的情況，也可以采用其他方法，如計算精度要求較高時(shí)，可采用二次二階矩方法，極限狀態(tài)方程比較復雜時(shí)可采用蒙特卡洛方法等。

Ｄ.2.2  由簡(jiǎn)單到復雜，本條給出了三種情況的可靠指標計算方法。第1種情況用于說(shuō)明可靠指標的概念；第2種是變量獨立情況下可靠指標的一般計算公式；第3種是變量相關(guān)情況下可靠指標的一般計算公式，是大連理工大學(xué)對獨立隨機變量一次二階矩方法進(jìn)行推廣的基礎上提出來(lái)的，與獨立變量一次二階矩方法的迭代計算步驟沒(méi)有區別。迭代計算可靠指標的方法很多，下面是本附錄建議的迭代計算步驟：

（1）假定變量的驗算點(diǎn)初值（）（一般可取（））；

（2）取（），由（D .2.2-6）、（D .2.2-5）式計算、（）；

（3）由（D.2.2-2）式計算；

（4）由（D.2.2-3）式計算（）；

（5）由（D.2.2-4）式計算（）；

（6）如果，其中為規定的誤差，則本次計算的即為要求的可靠指標，停止計算；否則取（）轉（2）重新計算。

在按上述方法迭代計算可靠指標時(shí)，需要使用當量正態(tài)化變量與的相關(guān)系數，本附錄建議取其原始變量與的相關(guān)系數。這是因為當隨機變量與的變異系數不是很大時(shí)（小于0.5），與相差不大。例如，如果服從正態(tài)分布，服從正態(tài)分布，則有

如果和同服從正態(tài)分布，則有

如果≤0.3，≤0.3，則有：

，，

從而，。

當隨機變量與服從其他分布時(shí)，通過(guò)Nataf分布可以求得與的近似關(guān)系，丹麥學(xué)者 Ove Ditlevsen和挪威學(xué)者HenRik O.Madsen的著(zhù)作《Structural Reliability Methods》列表給出了與不同分布時(shí)與比值的關(guān)系。當與的變異系數不超過(guò)0.5時(shí)，可靠指標計算中取是可以的。

另外，在一次二階矩理論中，對可靠指標影響最大的是平均值，其次是方差，再次才是協(xié)方差，所以將取為對計算結果影響不大，沒(méi)有必要求的準確值。

從數學(xué)上講，對于一般的工程問(wèn)題，一次二階矩方法具有足夠的計算精度，但計算所得到的可靠指標或失效概率只是一個(gè)運算值，這是因為：

（1）影響結構可靠性的因素不只是隨機性，還有其他不確定性因素，這些因素目前尚不能通過(guò)數學(xué)方法加以分析，還需通過(guò)工程經(jīng)驗進(jìn)行決策；

（2）盡管我國編制各統一標準時(shí)對各種結構承受的作用進(jìn)行過(guò)大量統計分析，但由于客觀(guān)條件的限制，如數據收集的持續時(shí)間和數據的樣本容量，這些統計結果尚不能完全反映所分析變量的統計規律；

（3）為使可靠度計算簡(jiǎn)化，一些假定與實(shí)際情況不一定完全符合，如作用效應與作用的線(xiàn)性關(guān)系只是在一定條件下成立的，一些條件下是近似的，近似的程度目前尚難以判定。

盡管如此，但可靠度方法仍然是一種先進(jìn)的方法，它建立了結構失效概率的概念（盡管計算的失效概率只是一個(gè)運算值，但可用于相同條件下的比較），擴大了概率理論在結構設計中應用的范圍和程度，使結構設計由經(jīng)驗向科學(xué)過(guò)渡又邁出了一步?？偟膩?lái)講，可靠性設計方法的優(yōu)點(diǎn)不在于如何去計算可靠指標，而是在整個(gè)結構設計中根據變量的隨機特性貫徹概率的概念，隨著(zhù)對事物本質(zhì)認識的加深，使概率的應用進(jìn)一步深化。

Ｄ.3  結構可靠度校準

Ｄ.3.1  結構可靠度校準的目的是分析現行結構設計方法的可靠度水平和確定結構設計的目標可靠指標，以保證結構的安全可靠和經(jīng)濟合理。校準法的基本思想是利用可靠度理論，計算按現行設計規范設計的結構的可靠指標，進(jìn)而確定今后結構設計的可靠度水平。這實(shí)際上是承認按現行設計規范設計的結構的平均可靠水平是合理的。隨著(zhù)國家經(jīng)濟的發(fā)展，有必要對結構的可靠度進(jìn)行調整，但也要以可靠度校準為依據。所以結構可靠度校準是結構可靠度設計的基礎。

Ｄ.3.2  本條說(shuō)明了結構可靠度校準的步驟。這一步驟只供參考，對于不同的結構，可靠度分析的方法可能不同，校準的步驟可能也有所差別。

Ｄ.4  基于可靠指標的設計

Ｄ.4.1 本標準提供了兩種直接用可靠度進(jìn)行設計的方法。第1種實(shí)際上是可靠指標校核方法，因為很多情況下設計中一個(gè)量的變化可涉及多種情況的驗算，如對于港口工程重力式碼頭的設計，需要進(jìn)行穩定性驗算、抗滑移驗算及強度驗算，碼頭截面尺寸變化時(shí)，這三種情況都需要重新進(jìn)行分析。第2種方法適合于比較簡(jiǎn)單的截面設計的情況，如承載力服從對數正態(tài)分布的鋼筋混凝土構件的截面配筋計算，對于這種情況，可采用下面的迭代計算步驟：

（1）根據永久作用效應、可變作用效應和結構抗力建立極限狀態(tài)方程

其中——第個(gè)作用效應隨機變量，如采用JCSS組合規則，則有個(gè)組合，在第1個(gè)組合中，分別為，在第2個(gè)組合中，分別為 ，余次類(lèi)推；

    （2） 假定初值（一般取）、（）（一般取（））和（一般取）；

（3）取、（）和，按（D.2.2-6）、（D.2.2-5）式計算、（），按下式計算：

 ；

（4）按（D.2.2-3）式計算（）和；

（5）按（D.2.2-4）式計算和（），按下式求解：

       ；

（6）如果，其中為規定的誤差，轉（7）；否則取，（），轉（3）重新進(jìn)行計算；

（7）由（D.4.1-2）式計算結構構件的幾何參數。

Ｄ.4.2  直接用可靠指標方法對結構或結構構件進(jìn)行設計，理論上是科學(xué)的，但目前尚沒(méi)有這方面的經(jīng)驗，需要慎重。如果用可靠指標方法的設計結果與按傳統方法的設計結果存在差異，并不能說(shuō)明哪種方法的結果一定是合理的，而要根據具體情況進(jìn)行分析。

Ｄ.5  分項系數的確定方法

Ｄ.5.1  本條規定了確定結構或結構構件設計表達式中分項系數的原則。

Ｄ.5.2  本條說(shuō)明了確定結構或結構構件設計表達式中分項系數的步驟，對于不同的結構或結構構件，可能有所差別，可根據具體情況進(jìn)行適當調整。國外很多規范都采用類(lèi)似的方法，國際結構安全聯(lián)合委員會(huì )還開(kāi)發(fā)了一個(gè)用優(yōu)化方法確定分項系數、重要性系數的軟件PROCODE。

Ｄ.6  組合系數的確定方法

Ｄ.6.1 本條確定結構或結構構件設計表達式中組合值系數的原則。

Ｄ.6.2本條確定結構或結構構件設計表達式中組合值系數的步驟，對于不同的結構或結構構件，可能有所差別，可根據具體情況適當調整。

附錄E  既有結構的可靠性評定

E.1  一般規定

E.1.1  村鎮中的一些既有結構和城市中的棚戶(hù)房屋沒(méi)有正規的設計與施工，不具備進(jìn)行可靠性評定的基礎，不宜按本附錄的原則和方法進(jìn)行評定。結構工程設計質(zhì)量和施工質(zhì)量的評定應該按結構建造時(shí)有效的規范標準評定。

E.1.2  本條提出對既有結構檢測評定的建議。第1款中的“規定的年限”不僅僅限于設計使用年限，有些行業(yè)規定既有結構使用5～10年就要進(jìn)行檢測鑒定，重新備案。出現第4款和第6款的情況，當爭議的焦點(diǎn)是設計質(zhì)量和施工質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，可先進(jìn)行工程質(zhì)量的評定，再進(jìn)行可靠性評定。

Ｅ.1.3  既有結構可靠性評定的基本原則是確保結構的性能符合相應的要求，考慮可持續發(fā)展的要求；盡量減少業(yè)主對既有結構加固等的工程量。上述相應的要求是指現行結構標準對結構性能的基本要求。

Ｅ.1.4  把承載能力、適用性、耐久性和抗災害能力等評定內容分開(kāi)可避免概念的混淆，避免引發(fā)不必要的問(wèn)題，同時(shí)便于業(yè)主根據問(wèn)題的輕重緩急適時(shí)采取適當的處理措施。對既有結構進(jìn)行可靠性評定時(shí)，業(yè)主可根據結構的具體情況提出進(jìn)行某項性能的評定，也可進(jìn)行全部性能的評定。

Ｅ.1.5  既有結構的可靠性評定以現行結構標準的相關(guān)要求為依據是國際上通行的原則，也是本附錄提出的“保障結構性能”的基本要求。但評定不是照搬設計規范的全部公式，要考慮既有結構的特點(diǎn)，對結構構件的實(shí)際狀況（不是原設計預期狀況）進(jìn)行評定，這是實(shí)現盡量減少加固等工程量的具體措施。

Ｅ.1.6  既有結構可靠性評定時(shí)，應盡量獲得結構性能的信息，以便于對結構性能的實(shí)際狀況進(jìn)行評定。

Ｅ.2  承載能力評定

E.2.1  本條提出既有結構承載能力評定的四個(gè)分項，其中作用與作用效應的分析和構件和連接的承載力兩個(gè)評定分項也可視為一個(gè)分項?，F行規范的可靠指標包括了作用效應和構件的承載力。

E.2.2  以現行規范的規定為準繩，對既有結構予以衡量。

E.2.3  構件的構造有些是針對適用性的有些是針對耐久性的，在承載力的評定時(shí)可不考慮適用性和耐久性的構造要求。

E.2.4  由于現行規范比過(guò)去的規范要求高，因此不宜將構件承載能力的評定稱(chēng)為安全性評定。

E.2.5  目前結構設計規范普遍采用材料性能分項系數方法。

Ｅ.2.６  本條提出基于結構良好狀態(tài)的評定方法的評定原則，結構構件與連接部位未達到正常使用極限狀態(tài)的限值且結構上的作用不會(huì )出現明顯的變化，結構的安全性可以得到保證，當既有結構經(jīng)歷了相應的災害而未出現達到正常使用極限狀態(tài)限值的現象，也可以認定該結構可以抵抗這種災害的作用。

Ｅ.2.７  本條提出基于結構分項系數或安全系數的評定原則。

結構的設計階段有三類(lèi)問(wèn)題需要結構設計規范確定，其一為規律性問(wèn)題，結構設計規范用計算模型反映規律問(wèn)題；其二為離散性問(wèn)題，結構設計規范用分項系數或安全系數解決這個(gè)問(wèn)題；其三為不確定性問(wèn)題，結構設計規范用額外的安全儲備解決設計階段的不確定性問(wèn)題，這類(lèi)儲備一般不計入規范規定的安全系數或分項系數。對于既有結構來(lái)說(shuō)，設計階段的不確定性因素已經(jīng)成為確定的，有些可以通過(guò)檢驗與測試定量確定。當這些因素確定后，在既有結構承載力評定中可以適度利用這些儲備，在保證分項系數或安全系數滿(mǎn)足現行規范要求的前提下，盡量減少結構的加固工程量，體現可持續發(fā)展的要求。

例如：關(guān)于構件材料強度的取值，可利用混凝土的后期強度和鋼材實(shí)際屈服點(diǎn)應力高于結構規范提供的強度標準值的部分；現行結構設計規范計算公式中未考慮的對構件承載力有利的因素，如縱向鋼筋對構件抗剪承載力的有利影響等。

既有結構還有一些已經(jīng)確定的因素是對構件承載力不利的，例如軸線(xiàn)偏差、尺寸偏差以及不可恢復性損傷（鋼筋銹蝕等），這些因素也應該在承載力評定時(shí)考慮。

經(jīng)過(guò)上述符合實(shí)際情況的調整后，現行規范要求的分項系數或安全系數得

到保證時(shí)，構件承載力可評為符合要求。

Ｅ.2.８  當構件的承載能力及其變異系數為已知時(shí)，計算模型中承載力的某些不確定儲備可以利用，具體的方法是在保證可靠指標滿(mǎn)足要求的前提下適度調整分項系數。

Ｅ.2.９  荷載檢驗是確定構件承載力的方法之一。本條提出荷載檢驗確定承載力的原則。當結構主要承受重力作用時(shí)，應采用重力荷載的檢驗方法；當結構主要承受靜水壓力作用時(shí)，可采用蓄水檢驗的方法。檢驗的荷載值應通過(guò)預先的計算估計，并在檢驗時(shí)逐級進(jìn)行控制，避免產(chǎn)生結構或構件的過(guò)大變形或損傷。

對于檢驗荷載未達到設計荷載的情況，可采取輔助計算分析的方法實(shí)現。

Ｅ.2.１０  限制使用條件是橋梁結構常用的方法。對于現有建筑結構來(lái)說(shuō)，對所有承載力不滿(mǎn)足要求的構件都進(jìn)行加固也許并不是最好的選擇，例如：當樓板承載力不足時(shí)，也許采取限制樓板的使用荷載是最佳的選擇。

E.2.11  從作用計算到作用效應的過(guò)程中也會(huì )存在不定性因素，例如按線(xiàn)彈性的方法計算混凝土構件承載能力極限狀態(tài)的作用效應，必然會(huì )存在計算結果的偏差，此時(shí)需要使用作用效應進(jìn)行調整。

Ｅ.3  適用性評定

E.3.1  本條提出適用性評定的兩個(gè)分項，建筑結構的各項能力都是為了維系建筑使用功能。

E.3.2  本條提出正常使用極限狀態(tài)評定的規則，以現行結構規范規定的限值，對結構構件的變形、位移等實(shí)際狀況予以評價(jià)。

E.3.4  結構規范的一些限值是在荷載標準值作用下的限值，例如地震作用下的限值。通常這種位移或變形現場(chǎng)是無(wú)法測定的，要附加結構分析的方法。

E.3.5  即使位移和變形符合規范的限制范圍之內，只要對建筑的功能構成影響即可將其評定為維系建筑功能的能力不足。這些現象包括裝飾裝修層出現破損、設備設施的正常運行受到影響和使用人員產(chǎn)生不安全感等。

Ｅ.4  耐久性評定

Ｅ.4.1  耐久年限為結構在環(huán)境影響下出現耐久性極限狀態(tài)標志或限值的年限。評估使用年限為預期結構繼續使用的經(jīng)濟合理的使用年限，也可以認為是下一個(gè)“設計使用年限”。當耐久年限大于評估使用年限時(shí)，表明結構具有足夠的耐久性。

E.4.2  目前只有混凝土結構耐久性設計規范明確提出了耐久性極限狀態(tài)的標志與限值，其他結構設計規范并沒(méi)有提出明確規定。

E.4.3  所謂標志是可以看到跡象的，而限值則需要檢驗或測試確定。

E.4.5  出現耐久性極限狀態(tài)標志的構件，無(wú)需推定耐久年限，沒(méi)有耐久年限可言。相反還要進(jìn)行承載力和適用性的評定。例如鋼筋出現銹蝕，在計算構件承載力時(shí)應該使用銹蝕后的截面面積和力學(xué)性能指標計算構件的承載力。

Ｅ.5  抗災害能力的評定

Ｅ.5.1  本條提出既有結構的抗災害能力評定的項目。

E.5.2  對于建筑結構不可抗御的泥石流、山體滑坡、巖崩、地面坍陷等自然和人為災害，不應按本標準進(jìn)行抵抗偶然作用能力的評定。

E.5.3  本條第1款的評定方法，是依據多次地震損失總結出的經(jīng)驗的方法。

E.5.4  本條所提洪水并非河道之內的洪水，而是瞞過(guò)堤岸的洪水，這類(lèi)洪水對結構的沖擊作用相對較弱，但有時(shí)浸泡時(shí)間較長(cháng)。浸泡會(huì )使材料強度明顯降低也會(huì )使地基的承載力受到影響。