時(shí)間：2023-03-22 17:44:14
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“學(xué)科館員”(Subject Librarian)，是指圖書館既具有某個(gè)學(xué)科的專業(yè)學(xué)歷，又具有情報(bào)信息專業(yè)知識(shí)和技能的復(fù)合型人才，通常被譽(yù)為學(xué)科文獻(xiàn)專家(Bibliographer)。我國(guó)的學(xué)科館員制度是在借鑒國(guó)外學(xué)科館員制度成功實(shí)施的基礎(chǔ)E發(fā)展起來(lái)的。1998年清華大學(xué)圖書館成立了“學(xué)科館員小組”，開創(chuàng)了我國(guó)圖書館學(xué)科館員制度的先河。隨后，西安交通大學(xué)、北京大學(xué)、武漢大學(xué)等高校圖書館紛紛效仿，到目前為止我國(guó)已有近60所大學(xué)實(shí)(試珩了學(xué)科館員制度)。
1我校的學(xué)科結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與圖書館建設(shè)
1．1加強(qiáng)重學(xué)科建設(shè)。我校自1954年成為國(guó)家首批確定的6所重點(diǎn)大學(xué)以來(lái)，一直重視重點(diǎn)學(xué)科的發(fā)展，例如材料、航天、土木、計(jì)算機(jī)等學(xué)院都都取得了輝煌的成績(jī)。其中，一級(jí)學(xué)科博士、碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)18個(gè)；二級(jí)學(xué)科博士、碩士授權(quán)點(diǎn)81個(gè)。國(guó)家工科基礎(chǔ)課程教學(xué)基地(5個(gè))，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(8個(gè))，省、部級(jí)重點(diǎn)研究(院、所、中心)、實(shí)驗(yàn)室(36個(gè))，國(guó)家工程研究中42，(3個(gè))，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士(22人)。1996年我校首批進(jìn)入國(guó)家“2l1工程”重氨彥沒(méi)的院校。經(jīng)過(guò)“211工程”、‘’985工程”的重點(diǎn)建設(shè)我校已經(jīng)發(fā)展成為一所以理工為主，理、工、管、文、經(jīng)、法相結(jié)合，多學(xué)科、開放式、研究型的國(guó)家重大學(xué)。
1.2促進(jìn)薄弱學(xué)科發(fā)展。近幾年來(lái)，隨著我國(guó)高等教育改革的深化，高等院校紛紛合并，學(xué)校規(guī)模、專業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。在這一形式下，我校也加大了薄弱學(xué)科的發(fā)展力度。文科專業(yè)是我校的薄弱環(huán)節(jié)，1995年哈工大文與社會(huì)科學(xué)學(xué)院成立了，它標(biāo)志著我校的文科建設(shè)邁上了—個(gè)新的臺(tái)階。人文學(xué)院學(xué)科門類涉及哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、管理學(xué)，一級(jí)學(xué)科8個(gè)。有社會(huì)學(xué)、國(guó)際經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易、漢語(yǔ)言文學(xué)、思想政治教育4個(gè)本科專業(yè)，社會(huì)學(xué)和國(guó)際經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易是黑龍江省重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)；有哲學(xué)、社會(huì)學(xué)和理論3個(gè)碩士學(xué)位—級(jí)學(xué)科授枧(覆蓋22個(gè)二級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn))，其中有9個(gè)二級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)招生，1個(gè)社會(huì)工程與管理博土；承擔(dān)面向全校開設(shè)的從本科生層次到博士生層次的思想政治理論公共課，以及大量的人文素質(zhì)教育公共選修課。
1.3圖書館的學(xué)科化服務(wù)模式。圖書館是學(xué)校的文獻(xiàn)信息中心，是教學(xué)科研的重要組成部分和輔助部門。高校圖書館為各學(xué)科服務(wù)的宗旨是：以其豐富的文獻(xiàn)信息資源重點(diǎn)支持優(yōu)勢(shì)學(xué)科，輔助薄弱學(xué)科。面對(duì)我校各學(xué)科迅猛發(fā)展的形勢(shì)，圖書館也必須緊跟時(shí)代步伐，轉(zhuǎn)變觀念。如何發(fā)揮各院系原有的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)新成立學(xué)科專的發(fā)展，是學(xué)校教學(xué)科研中的一件大事。許多高校圖書館的學(xué)者同仁們就此問(wèn)題進(jìn)行了積極的探討，提出了許多具有指導(dǎo)作用的建議和對(duì)策，其主要觀點(diǎn)就是建立學(xué)科館員制度。建立學(xué)科館員制度，圖書館就可以加強(qiáng)同院系之間的緊密聯(lián)系，及時(shí)了解他們?cè)谖墨I(xiàn)信息方面的需求，有針對(duì)陸地開展工作。
2我校建立文科學(xué)科館員制度的必要性及學(xué)科館員的服務(wù)要求
2．1文科學(xué)科館員制度建立的必要性。我校文科發(fā)展已初具規(guī)模，完備的學(xué)科建設(shè)對(duì)高校圖書館的發(fā)展提出了更高的要求：
(1)對(duì)藏書建設(shè)提出更高的要求：我館藏書傳統(tǒng)以重點(diǎn)學(xué)科為主，忽視薄弱學(xué)科。新興學(xué)科尤其是文科的發(fā)展，促使我館要重視文科文獻(xiàn)資源的建設(shè)，以滿足文科科研需求。
(2)對(duì)信息服務(wù)的整體水平提出更高的要求：以往信息服務(wù)的對(duì)象主要是重點(diǎn)學(xué)科，而今隨著人文學(xué)科的發(fā)展壯大，服務(wù)對(duì)象已擴(kuò)大到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。這一突如其來(lái)的變化領(lǐng)館員們猝不及防，加強(qiáng)對(duì)薄弱學(xué)科的服務(wù)力度勢(shì)在必行。
(3)對(duì)服務(wù)手段、服務(wù)方式提出更高的要求：以往館員注重的是重點(diǎn)學(xué)科的服務(wù)，對(duì)薄弱學(xué)科，從藏書到信息檢索都不太重視。而新學(xué)科的發(fā)展要求館員應(yīng)迅速了解新學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)，為各學(xué)科的學(xué)生及科研人員提供完善的基礎(chǔ)和高端服務(wù)。
(4)對(duì)用戶信息教育提出更高的要求：關(guān)于外文數(shù)據(jù)庫(kù)，以往館員只重視重點(diǎn)學(xué)科數(shù)據(jù)庫(kù)的使用和檢索，而對(duì)于一些文科方面的數(shù)據(jù)庫(kù)了解不夠深入。學(xué)科館員應(yīng)該熟練掌握文科期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，如SAGE。并能根據(jù)用戶的需要進(jìn)行科技查新。
2．2文科學(xué)科館員的服務(wù)要求。首先，學(xué)科館員要融人一線，服務(wù)—線。作為我校的文科學(xué)科館員跟其他學(xué)科有所不同，重點(diǎn)學(xué)科的服務(wù)較為成熟。而文科在學(xué)校由于是后起之秀，好多科研人員對(duì)圖書館的服務(wù)并不十分熟悉。這就要求文科學(xué)科館員盡可能多的到院里，到科研一線。為用戶提供隨時(shí)隨地的服務(wù)。其次，用戶在信息保障、信息需求、信息服務(wù)上存在的問(wèn)題，服務(wù)該院(所)的學(xué)科館員都必須履行全責(zé)。學(xué)科館員要為服務(wù)的過(guò)程和效果負(fù)責(zé)。解決不同研究所的不同問(wèn)題，沒(méi)有既定的模式可以遵循，沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，只有學(xué)科館員自己去探索，去創(chuàng)新。最后，對(duì)大量原始文獻(xiàn)進(jìn)行集中分析論證后編寫成述評(píng)、專題報(bào)告、綜述等濃縮型情報(bào)資料，直接供大家利用以加快教學(xué)科研進(jìn)程。
3關(guān)于我館建立文科學(xué)科館員的幾建議
3.1提高館員素質(zhì)，加強(qiáng)專業(yè)人才的引進(jìn)。圖書館應(yīng)加強(qiáng)。專業(yè)人才的引進(jìn)，針對(duì)學(xué)科專業(yè)情況，按照合理的結(jié)構(gòu)比例，有計(jì)劃地在瞳上和結(jié)構(gòu)上不斷完善學(xué)科館員隊(duì)伍?，F(xiàn)有人力資源的開發(fā)，則是對(duì)現(xiàn)有圖書館員的培養(yǎng)和提高，以期盡快達(dá)到學(xué)科館員的條件和要求，這是現(xiàn)實(shí)而緊迫的任務(wù)。
3.2建立突出專業(yè)性和服務(wù)綜合性相結(jié)合的全新管理模式。固有管理模式與學(xué)科館員制度沖突的問(wèn)題，可以考慮將學(xué)科館員按照對(duì)口學(xué)科設(shè)為各個(gè)書庫(kù)的主管(如文科學(xué)科館員可以分管中文社科閱覽室)，而不是隸屬于信息咨詢部，避免與文獻(xiàn)資源部門和網(wǎng)絡(luò)資源部門協(xié)作的不通暢。學(xué)科館員成為專業(yè)書庫(kù)的主管后，承擔(dān)專業(yè)書庫(kù)文獻(xiàn)資源的建設(shè)、管理和服務(wù)工作。還可以跟蹤學(xué)科前沿課題，圍繞教學(xué)和科研課題搜集整理資料，配合所負(fù)責(zé)學(xué)院開展定題跟蹤服務(wù)，從而充分發(fā)揮其學(xué)術(shù)價(jià)值和服務(wù)價(jià)值。
3.3建立合理的考評(píng)體系。學(xué)科館員可以實(shí)施優(yōu)勝劣汰的考核評(píng)價(jià)體系，根據(jù)各個(gè)館員的具體工作內(nèi)容(館藏發(fā)展、經(jīng)費(fèi)合理使用、參與咨詢課題的情況、舉行講座的數(shù)量及效果等)進(jìn)行年終測(cè)評(píng)。除了上述測(cè)評(píng)之外還要收集各個(gè)學(xué)科的師生對(duì)本學(xué)科的學(xué)科館員工作的評(píng)價(jià)意見，將服務(wù)對(duì)象的滿意度作為測(cè)評(píng)的另—個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，館內(nèi)還可以定期開展各類學(xué)科的考試考核，讓更多的有實(shí)力的工作人員有機(jī)會(huì)參與競(jìng)爭(zhēng)，優(yōu)勝劣汰。這樣，既保證學(xué)科館員服務(wù)的高質(zhì)量，又促進(jìn)了工作人員整體素質(zhì)的提高，有利于學(xué)科館員人才的培養(yǎng)和更新。
結(jié)語(yǔ)：圖書館已不再是—個(gè)封閉的系統(tǒng)，而是—個(gè)開放的多功能的信息中心。盡管傳統(tǒng)圖書館與現(xiàn)代圖書館將并存發(fā)展，但傳統(tǒng)圖書館那種被動(dòng)的服務(wù)方式已經(jīng)沒(méi)有生存的根基。用戶信息環(huán)境已發(fā)生根本性變化，圖書館也必須因需要而變，動(dòng)態(tài)適應(yīng)用戶的變化。學(xué)科館員制度要達(dá)到既定的目的和成效，不是一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)的，基礎(chǔ)的薄弱要求我們不能只看一時(shí)的效果，要從長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)來(lái)看制度實(shí)施后所帶來(lái)的雖遲緩但持續(xù)的進(jìn)步。我們要在創(chuàng)新中不斷摸索，尋找符合本館實(shí)際的發(fā)展途徑和方式，探索出一條適合我國(guó)學(xué)科館員制度發(fā)展的道路，以適應(yīng)社會(huì)化和信息化相結(jié)合的現(xiàn)代圖書館。
2．2文科學(xué)科館員的服務(wù)要求。首先，學(xué)科館員要融人一線，服務(wù)—線。作為我校的文科學(xué)科館員跟其他學(xué)科有所不同，重點(diǎn)學(xué)科的服務(wù)較為成熟。而文科在學(xué)校由于是后起之秀，好多科研人員對(duì)圖書館的服務(wù)并不十分熟悉。這就要求文科學(xué)科館員盡可能多的到院里，到科研一線。為用戶提供隨時(shí)隨地的服務(wù)。其次，用戶在信息保障、信息需求、信息服務(wù)上存在的問(wèn)題，服務(wù)該院(所)的學(xué)科館員都必須履行全責(zé)。學(xué)科館員要為服務(wù)的過(guò)程和效果負(fù)責(zé)。解決不同研究所的不同問(wèn)題，沒(méi)有既定的模式可以遵循，沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，只有學(xué)科館員自己去探索，去創(chuàng)新。最后，對(duì)大量原始文獻(xiàn)進(jìn)行集中分析論證后編寫成述評(píng)、專題報(bào)告、綜述等濃縮型情報(bào)資料，直接供大家利用以加快教學(xué)科研進(jìn)程。
3關(guān)于我館建立文科學(xué)科館員的幾建議
3.1提高館員素質(zhì)，加強(qiáng)專業(yè)人才的引進(jìn)。圖書館應(yīng)加強(qiáng)。專業(yè)人才的引進(jìn)，針對(duì)學(xué)科專業(yè)情況，按照合理的結(jié)構(gòu)比例，有計(jì)劃地在瞳上和結(jié)構(gòu)上不斷完善學(xué)科館員隊(duì)伍?，F(xiàn)有人力資源的開發(fā)，則是對(duì)現(xiàn)有圖書館員的培養(yǎng)和提高，以期盡快達(dá)到學(xué)科館員的條件和要求，這是現(xiàn)實(shí)而緊迫的任務(wù)。
中圖分類號(hào)：G623.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： C 文章編號(hào)：1672-1578（2012)04-0194-01
語(yǔ)文新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行以來(lái)，語(yǔ)文教學(xué)向多樣化轉(zhuǎn)變。新課標(biāo)下的語(yǔ)文教學(xué)具有更新型的特點(diǎn)。教師在小學(xué)語(yǔ)文的教學(xué)方面不僅要注重培養(yǎng)學(xué)生獲得知識(shí)的能力，也要注重學(xué)生思維的培養(yǎng)。在課堂實(shí)施新型教學(xué)方式，既能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神[1]。本文就課堂如何培養(yǎng)小學(xué)生獨(dú)立思考精神展開討論。
1 創(chuàng)造情景，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考的興趣
俗話說(shuō)，興趣是最好的老師。有心理學(xué)家認(rèn)為，一切有成效的活動(dòng)都必須以興趣作為基礎(chǔ)。興趣在學(xué)生的學(xué)習(xí)中起著很大的作用，在語(yǔ)文學(xué)習(xí)中也不例外[2]。小學(xué)生一旦對(duì)語(yǔ)文學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣，他們就會(huì)進(jìn)入積極的、最活躍的語(yǔ)文思維狀態(tài)，其潛能便會(huì)得到開發(fā)，主體性也會(huì)得到弘揚(yáng)。因此，在語(yǔ)文教學(xué)中要不失時(shí)機(jī)地創(chuàng)設(shè)語(yǔ)文的學(xué)習(xí)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。可以從以下幾方面來(lái)創(chuàng)設(shè)情景來(lái)以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
1.1激情導(dǎo)入，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)語(yǔ)文的興趣
課文的導(dǎo)入可以多樣化，不同的語(yǔ)文教師可以選擇不同的導(dǎo)入方式，但是所選方式一定要以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為目的。教師可以設(shè)置相應(yīng)課文題目的懸念，將學(xué)生一步一步地引入到課文中，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣就會(huì)得到激發(fā)。例如，教師要上《孟母教子》一課時(shí)，就可以首先給同學(xué)們?cè)O(shè)置一個(gè)好的情景。教師可以這樣說(shuō)“想必同學(xué)們都有自己崇拜的偉人吧，但是你們是否知道他們小的時(shí)候就很刻苦努力的讀書了呢？要是他們小時(shí)候生長(zhǎng)在不好的環(huán)境中，那么他們的母親會(huì)怎么辦呢？今天我們要學(xué)習(xí)的就是這樣一個(gè)有趣的故事：孟母教子?！蓖ㄟ^(guò)這樣的情景導(dǎo)入，使學(xué)生能夠積極思考，同時(shí)也懷有一定的好奇心，能很好培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考精神。
1.2創(chuàng)造輕松的教學(xué)氛圍，設(shè)立良好的學(xué)習(xí)環(huán)境
目前的小學(xué)語(yǔ)文課堂教學(xué)中，教師總是會(huì)提出一些比較苛刻的問(wèn)題，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生思考的能力和興趣。殊不知這樣的教學(xué)方式不僅不能激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考的興趣，反而會(huì)使得學(xué)生對(duì)課堂學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭倦的心理，帶來(lái)負(fù)面效應(yīng)。其實(shí)，發(fā)展個(gè)性要以寬松民主的學(xué)習(xí)氣氛為前提，要讓每一位學(xué)生輕松的上課，在課堂上放松壓力，完全融入課堂的活躍氣氛中，完全融入課文主人公的境遇中。這才是教師課堂教學(xué)的最高境界。例如在學(xué)習(xí)《開天辟地》一文時(shí)，教師可以讓學(xué)生自己思考，想象出開天辟地的姿勢(shì)，然后讓學(xué)生在課堂上自己做出來(lái)。這樣不僅能夠活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)課文的興趣和欲望，更能夠提高學(xué)生主動(dòng)思考的能力，為學(xué)生以后的生活學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
2 讓學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法，提高學(xué)生思考主動(dòng)性
傳統(tǒng)的語(yǔ)文課堂教學(xué)，過(guò)分強(qiáng)調(diào)預(yù)設(shè)和封閉，從而使課堂變得機(jī)械、沉悶和程式化，缺乏生氣和樂(lè)趣，使學(xué)生的個(gè)性化閱讀得不到發(fā)揮。新課程改革下的課堂教學(xué)，站在促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的位置上，尊重學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，以學(xué)定教。而以學(xué)定教不僅體現(xiàn)在學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容和方法 ，還應(yīng)體現(xiàn)在教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)和指導(dǎo)上。在實(shí)際課堂教學(xué)中，可以采取如下辦法：
2.1自主選擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容
學(xué)生自主選擇自己所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，可以使得不同的學(xué)生根據(jù)自己獨(dú)特的愛(ài)好來(lái)學(xué)習(xí)不同的課文或同一課文的不同部分，這樣在滿足學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力，能收到非常好的效果，在學(xué)生積極主動(dòng)投入學(xué)習(xí)方面能起到很好的效果。如學(xué)《再見了，親人》時(shí)，教師可以告訴學(xué)生根據(jù)自己的愛(ài)好來(lái)思考，可以根據(jù)自己的喜愛(ài)選擇自己認(rèn)為最感人的部分來(lái)學(xué)習(xí)，也可以選擇結(jié)合當(dāng)時(shí)的歷史背景來(lái)學(xué)，可以選擇課文中主人公的性格特點(diǎn)來(lái)學(xué)等等。這完全地尊重了學(xué)生的個(gè)性差異的特點(diǎn)，而且學(xué)生在課文中學(xué)習(xí)到的新知識(shí)或由此而發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題，都是自主學(xué)習(xí)的收獲。總之，通過(guò)學(xué)生自主與文本對(duì)話，他們的思維發(fā)展了，有了新的感受，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的精神。
2.2自主選擇學(xué)習(xí)方法
學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，不同的學(xué)生肯定有自己不同的學(xué)習(xí)方式，而不同的學(xué)習(xí)方式都有自己的優(yōu)勢(shì)，都可以獲得很好的學(xué)習(xí)效果。所以，老師要基于這一點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，在課堂教學(xué)中要尊重每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，并鼓勵(lì)他們不斷的進(jìn)取。如在《海上日出》一課中，教師可以要求學(xué)生將自己最喜歡的課文內(nèi)容用自己喜歡的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，并做學(xué)習(xí)結(jié)果匯報(bào)。這樣，在匯報(bào)時(shí)，有的學(xué)生就會(huì)滿懷激情地描繪日出前、日出時(shí)、日出后的景象，有的則選擇當(dāng)中的詞句的細(xì)細(xì)品味，有的則結(jié)合自己看日出的經(jīng)歷進(jìn)行對(duì)比。教師遵循學(xué)生的個(gè)性差異，給予他們自主選擇學(xué)習(xí)方法的空間，讓學(xué)生個(gè)性得到最好的張揚(yáng)，這也是培養(yǎng)學(xué)生自主思考精神的很有效途徑。
3 結(jié)語(yǔ)
小學(xué)語(yǔ)文課堂教學(xué)是培養(yǎng)小學(xué)生獨(dú)立思考精神的有效教學(xué)路徑，能夠起到很好的效果。小學(xué)語(yǔ)文教師在教學(xué)過(guò)程中一定要從培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣入手，盡力提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，并且通過(guò)一定的途徑將學(xué)生的創(chuàng)造性思維與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，這樣才能為學(xué)生將來(lái)的深入學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
本文將主要依據(jù)Chafe的框架,并根據(jù)學(xué)術(shù)語(yǔ)篇的特點(diǎn)以及具體語(yǔ)言分析的可操作性,考察大學(xué)生英語(yǔ)論文寫作中言據(jù)性手段的使用狀況。研究旨在回答下列問(wèn)題:(1)大學(xué)生英語(yǔ)論文寫作中言據(jù)性手段的使用與論文質(zhì)量之間是否相關(guān)?(2)大學(xué)生論文寫作中言據(jù)性成份習(xí)得的發(fā)展有何特點(diǎn)?(3)本研究結(jié)果對(duì)我國(guó)英語(yǔ)論文寫作教學(xué)有何啟發(fā)意義?
二、研究設(shè)計(jì)
所得數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)內(nèi)某大學(xué)英語(yǔ)專業(yè)本科生的畢業(yè)論文共60篇,每篇約3000~4000字左右,是從137篇畢業(yè)論文中隨機(jī)選出。選擇本科生畢業(yè)論文主要基于以下考慮:首先,畢業(yè)論文在某種意義上是學(xué)術(shù)研究論文的習(xí)作,學(xué)術(shù)論文講求言之有據(jù),可以預(yù)期會(huì)出現(xiàn)較多的言據(jù)性手段;其次,本科生畢業(yè)論文應(yīng)該具有較多的大學(xué)生中介語(yǔ)特征,因而可以展現(xiàn)更多的大學(xué)生在論文規(guī)范方面的習(xí)得過(guò)程。全部論文由4~5位專業(yè)教師組成的評(píng)審組依照教學(xué)大綱的有關(guān)規(guī)定評(píng)為優(yōu)、良、中、及格、不及格五個(gè)等級(jí)。鑒于不及格者人數(shù)較少而不具代表性,樣本主要從其余四個(gè)等級(jí)抽取。優(yōu)、良等級(jí)中抽取30篇作為高分組,中、及格等級(jí)中抽取30篇作為低分組。參照言據(jù)性手段分類表,將每個(gè)樣本中出現(xiàn)的言據(jù)性成分作手工統(tǒng)計(jì)歸類并進(jìn)行相關(guān)分析。為保證統(tǒng)計(jì)頻率的內(nèi)在效度,我們采用了Chafe[2]、胡壯麟[3]等的計(jì)算方式,即按每1000字內(nèi)使用的言據(jù)性手段來(lái)統(tǒng)計(jì)言據(jù)性手段的使用頻率,以避免因文章長(zhǎng)短而導(dǎo)致的統(tǒng)計(jì)誤差。
三、結(jié)果與討論
(一)言據(jù)性手段的使用與論文得分之間的關(guān)系
表2言據(jù)性手段的使用與論文得分相關(guān)性
1.言語(yǔ)證據(jù)/引證。從表2可知,言語(yǔ)證據(jù)/引證手段的使用與論文得分之間存在著顯著性正相關(guān)(r=·362;p<0·05)。在學(xué)術(shù)語(yǔ)篇中,言語(yǔ)證據(jù)的主要表現(xiàn)形式為對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的其他研究者的引證。引證實(shí)踐的意義首先在于明示信息的來(lái)源,以確保論斷言之有據(jù)。論文中引證手段的使用,在相當(dāng)程度上反映出作者對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的熟悉程度,對(duì)該領(lǐng)域具有代表性的研究成果或前沿動(dòng)態(tài)發(fā)展是否充分了解。一般說(shuō)來(lái),嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的學(xué)術(shù)研究都會(huì)提供較為完備的參考文獻(xiàn)。因此,引證手段的使用對(duì)論文質(zhì)量具有一定的預(yù)測(cè)作用,是有其內(nèi)在科學(xué)依據(jù)的。
2.感官證據(jù)/歸納。數(shù)據(jù)顯示,感官證據(jù)/歸納手段的使用與論文得分之間存在著顯著性正相關(guān)(r=·304;p<0·05)。在學(xué)術(shù)研究中,通過(guò)感官而感受到的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和結(jié)果等,一般被認(rèn)為具有較高的可信度。[2]以此為基礎(chǔ)做出進(jìn)一步的推斷,以揭示現(xiàn)象、數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律或模式,是獲取知識(shí)的一種重要手段,因而是學(xué)術(shù)研究中廣泛采用的一種研究方法。經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)主義(experi-entialrealism)認(rèn)為,對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)來(lái)自對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的經(jīng)驗(yàn),經(jīng)驗(yàn)在人的認(rèn)知和語(yǔ)言中具有重要性,因?yàn)閺母旧现v意義是由人的具體經(jīng)驗(yàn)所制約和激發(fā)的。[4]歸納推理是以人對(duì)客觀世界的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知模式為基礎(chǔ)的,是體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)的一種途徑,通過(guò)推理可以使人類的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)變成有意義的東西,并在特定的語(yǔ)境中構(gòu)成特定的語(yǔ)篇而獲得意義。研究者正是通過(guò)推理語(yǔ)言的具體使用過(guò)程,對(duì)個(gè)體獲得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定義,為學(xué)術(shù)共同體提供看待世界的新的視角。
3.假設(shè)/演繹。從表中可以看出,假設(shè)/演繹手段的使用與論文得分之間存在著顯著性正相關(guān)(r=·251;p<0·05)。在學(xué)術(shù)研究中,演繹是基于某種假想進(jìn)行推理驗(yàn)證而獲得理論的過(guò)程。該方法強(qiáng)調(diào)研究的客觀性,研究者要以局外人的視角,進(jìn)行推斷性的、驗(yàn)證性的研究,因而一般被認(rèn)為具有可信度高、可重復(fù)性等特點(diǎn),是學(xué)術(shù)研究中普遍采用的一種研究方法。[5]所以,演繹與歸納一樣,其使用對(duì)論文質(zhì)量往往具有正面促進(jìn)作用。
4.信念。信念手段的使用與論文質(zhì)量之間存在著顯著性相關(guān),但方向?yàn)樨?fù)(r=—·379;p<0·05),這說(shuō)明過(guò)多使用該手段反而可能對(duì)論文造成負(fù)面影響。Chafe對(duì)母語(yǔ)研究者的書面語(yǔ)作過(guò)統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)信念這種手段出現(xiàn)的頻率非常低。[2]原因就在于信念手段是用于表示作者個(gè)人的觀點(diǎn)或想法,學(xué)術(shù)論文中往往較少采用這種主要突出個(gè)人主觀見解而不強(qiáng)調(diào)說(shuō)話證據(jù)的方式。學(xué)術(shù)研究中對(duì)個(gè)人主觀意識(shí)的抑制,是與學(xué)術(shù)話語(yǔ)追求科學(xué)客觀性的實(shí)踐相一致的。對(duì)一項(xiàng)學(xué)術(shù)研究的評(píng)價(jià),主要取決于該研究自身所展現(xiàn)的價(jià)值,而不是研究者的主觀意識(shí)。所以本研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)該說(shuō)從反面驗(yàn)證了Chafe研究結(jié)論的正確性。
5.可靠度。數(shù)據(jù)顯示,可靠度手段的使用與論文得分之間呈現(xiàn)出微弱相關(guān),但未達(dá)到顯著性水平(r=·158;p<0·05),說(shuō)明該手段的使用對(duì)論文質(zhì)量不具有預(yù)測(cè)能力。
(二)中國(guó)大學(xué)生言據(jù)性成份習(xí)得的發(fā)展特點(diǎn)
表3高分組、低分組言據(jù)性手段使用統(tǒng)計(jì)對(duì)照表均值標(biāo)準(zhǔn)差低分組高分組低分組高分組
為了解不同程度的大學(xué)生在言據(jù)性成份使用方面的發(fā)展特點(diǎn),我們將不同分組的大學(xué)生言據(jù)性成份使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)描述(見表3),分析其均值和標(biāo)準(zhǔn)差,發(fā)現(xiàn)言據(jù)性成份的運(yùn)用水平與其使用的數(shù)量或質(zhì)量之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)。
1.與使用的數(shù)量、質(zhì)量都相關(guān)。引證。在引證手段的使用中,雖然低分組的均值低于高分組(1·17vs·2·75),但低分組的標(biāo)準(zhǔn)差卻明顯高于高分組(1·44vs·0·68),說(shuō)明低分組的大學(xué)生在引證手段的使用頻率上差異較大,而論文分?jǐn)?shù)卻同樣較低。這是否意味著論文中引證的運(yùn)用水平不僅取決于使用的數(shù)量,還可能與其他因素相關(guān)。部分低分組大學(xué)生在論文中雖然使用了相當(dāng)數(shù)量的引證,但仔細(xì)審視后不難發(fā)現(xiàn)這些引證與其課題的相關(guān)程度并不明顯,有強(qiáng)拉硬扯一些名人的研究的嫌疑。這就是引證中所謂的名聲效應(yīng)(reputationeffects)現(xiàn)象。White(懷特)[6]的調(diào)查發(fā)現(xiàn),有證據(jù)表明,在學(xué)術(shù)論文的引證中的確存在著這種現(xiàn)象。這種“復(fù)雜的引證動(dòng)機(jī)”在學(xué)術(shù)界雖非主流,但也產(chǎn)生了一些負(fù)面影響。
假設(shè)/演繹。觀察論文中假設(shè)/演繹的使用情況,發(fā)現(xiàn)高分組與低分組的差異不僅與使用頻率、還與使用的質(zhì)量相關(guān)。演繹作為一種獲取知識(shí)的方式,往往會(huì)有一定的假設(shè)條件,該假設(shè)條件(明示的或隱含的)的可信與否至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō),假設(shè)的條件可分為兩類,[7]其一,表示假設(shè)條件的小句與其主句所表述的因果關(guān)系符合自然規(guī)律或事理,這種假設(shè)條件容易為話語(yǔ)雙方所認(rèn)可,演繹出的結(jié)論自然也容易為雙方所接受。例如:
Ifyouhavenoelectricity,thecomputerdoesn’twork·
另一類假設(shè)表示的不是條件與結(jié)果之間的因果關(guān)系,而只是說(shuō)話人以自己已有的經(jīng)驗(yàn)對(duì)事物作出的主觀化的推斷,表現(xiàn)為說(shuō)話人以自身特有的“實(shí)據(jù)”為基礎(chǔ)推知主句事態(tài)的認(rèn)知過(guò)程。
例如:
在學(xué)術(shù)語(yǔ)話實(shí)踐中,作者總是傾向于努力尋求雙方可能共有的某種假設(shè)基礎(chǔ),使所提的假設(shè)條件容易得到對(duì)方認(rèn)可和接受,以促進(jìn)交際雙方的積極認(rèn)同,達(dá)到說(shuō)服對(duì)方的目的。這一點(diǎn)在論辯語(yǔ)體中體現(xiàn)得尤其充分。對(duì)比高分組與低分組的使用情況,可以看出,總體來(lái)說(shuō),高分組的學(xué)生較多考慮了假設(shè)條件的合理性、適度性和可接受性,而低分組的學(xué)生則更多地考慮個(gè)人的主觀愿望,較少關(guān)注讀者的心理狀態(tài)。也就是說(shuō),假設(shè)/演繹使用質(zhì)量的不同,可以影響話語(yǔ)的可接受性。
2.主要與使用質(zhì)量相關(guān)?？煽慷?。從表3可看出,無(wú)論是高分組還是低分組,可靠度手段的使用頻率都較高(15·02vs·16·87)。通過(guò)對(duì)樣本的細(xì)致分析,可以發(fā)現(xiàn)可靠度的使用水平并不主要取決于量的多少,而是是否使用得當(dāng)?shù)膯?wèn)題。學(xué)術(shù)語(yǔ)篇強(qiáng)調(diào)論證的嚴(yán)密性,論斷的真實(shí)性至關(guān)重要。
一般說(shuō)來(lái),一個(gè)學(xué)術(shù)論斷未被學(xué)術(shù)界普遍接受之前,其真實(shí)性都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上稱為“或然”的性質(zhì)。出于學(xué)術(shù)上的審慎,作者對(duì)新論斷的真實(shí)性往往會(huì)使用一些審慎的評(píng)價(jià)手段,最常見的就是“模糊限制語(yǔ)”。這些手段可在一定程度上降低作者對(duì)命題真值的許諾程度,使作者可以“預(yù)見并設(shè)法避免他人對(duì)其論斷作出負(fù)面反應(yīng)”。在樣本中,僅有為數(shù)不多的大學(xué)生能夠較為得體地運(yùn)用一些審慎的可靠度手段,體現(xiàn)出某種學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)性。多數(shù)大學(xué)生則并未意識(shí)到這一點(diǎn),往往過(guò)多依賴一些強(qiáng)勢(shì)語(yǔ)如“should”、“must”、“certainly”、“surely”等,希望依靠此類詞語(yǔ)來(lái)強(qiáng)說(shuō)自己的觀點(diǎn)有理,令讀者感到作者的咄咄逼人的口吻。高分組與低分組的論文中,這方面大多處理得不夠妥當(dāng)。
3.中介語(yǔ)特點(diǎn)。信念。在信念手段的使用上,高分組與低分組均出現(xiàn)了較高的使用頻率(0·83vs·1·25),大大高于Chafe的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(0·06)。[2]這與有關(guān)研究的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)是一致的:二語(yǔ)大學(xué)生在寫作中往往過(guò)度使用諸如“Ithink”一類詞塊作為表達(dá)個(gè)人觀點(diǎn)的態(tài)度標(biāo)記語(yǔ)(stancemarker),中國(guó)英語(yǔ)大學(xué)生尤其喜歡使用諸如“Ithink”、“inmyopinion”等詞語(yǔ),超過(guò)國(guó)外二語(yǔ)大學(xué)生一倍,超過(guò)本族語(yǔ)者十幾倍。[8]仔細(xì)分析學(xué)生樣本后可以看出,論文中的“Ithink”等主要用于引導(dǎo)一種肯定的命題,表示出作者強(qiáng)烈的主觀性,這顯然有悖于前面所提到的學(xué)術(shù)追求科學(xué)客觀性的實(shí)踐。中國(guó)英語(yǔ)大學(xué)生這種高頻率的使用傾向表現(xiàn)出了中介語(yǔ)的特征,可能與母語(yǔ)的影響有關(guān)。
中圖分類號(hào)：K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
目前,國(guó)際上大多數(shù)國(guó)家的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范雖然已經(jīng)采用了基于概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法,但是由于土木工程結(jié)構(gòu)的特殊性和復(fù)雜性,結(jié)構(gòu)可靠度分析的應(yīng)用只局限于構(gòu)件的層次上,并采用分項(xiàng)系數(shù)來(lái)考慮不確定性因素的影響。由于土木工程結(jié)構(gòu)都是具有很高冗余度的超靜定結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)體系的特性要比結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特性重要得多,因此,在設(shè)計(jì)中如何考慮結(jié)構(gòu)體系的特性是一個(gè)十分關(guān)鍵的問(wèn)題。基于功能的結(jié)構(gòu)體系可靠度分析,最初由美國(guó)學(xué)者在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中提出,其基本思想就是使結(jié)構(gòu)在荷載作用下能夠維持所要求的功能水平。將結(jié)構(gòu)體系可靠度與結(jié)構(gòu)的某種功能聯(lián)系起來(lái),使得體系可靠度的概念更加明確,也更符合實(shí)際情況,而且計(jì)算也更加簡(jiǎn)便。因此,近年來(lái),基于功能的結(jié)構(gòu)體系可靠度分析引起了工程界的廣泛關(guān)注。
一、工程結(jié)構(gòu)要求具有一定的可靠性,是因?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、施工、使用過(guò)程中具有種種影響其安全、適用、耐久的不確定性. 這些不確定性大致有以下幾個(gè)方面.
1.事物的隨機(jī)性。 所謂事物的隨機(jī)性,是由于事件發(fā)生的條件不充分,使得在條件與結(jié)果之間不能出現(xiàn)必然的因果關(guān)系,從而事件的出現(xiàn)與否表現(xiàn)出不確定性,這種不確定性稱為隨機(jī)性. 研究事物隨機(jī)性問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法主要有概率論、隨機(jī)過(guò)程和數(shù)理統(tǒng)計(jì).
2.事物的模糊性。事物本身的概念是模糊的,即一個(gè)對(duì)象是否符合這個(gè)概念是難以確定的,也就是說(shuō)一個(gè)集合到底包含哪些事物是模糊的,非明確的,主要表現(xiàn)在客觀事物差異的中間過(guò)渡中的“不分明性”,即“模糊性”. 研究和處理模糊性的數(shù)學(xué)方法主要是1965年美國(guó)自動(dòng)控制專家查德(L.A.Zadeh)教授創(chuàng)始的“模糊數(shù)學(xué)”.
3.事物知識(shí)的不完善性。 事物是由若干相互聯(lián)系、相互作用的要素所構(gòu)成的具有特定功能的有機(jī)整體。人們常用顏色來(lái)簡(jiǎn)單地描述掌握事物知識(shí)的完善程度,并把事物(或稱系統(tǒng))分為三類：白色系統(tǒng)、黑色系統(tǒng)、灰色系統(tǒng)。對(duì)知識(shí)的不完善性處理還沒(méi)有成熟的數(shù)學(xué)方法,在工程實(shí)踐中只能由有經(jīng)驗(yàn)的專家對(duì)這種不確定性進(jìn)行評(píng)估,引入經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。例如, “待建”橋梁未來(lái)承受的車輛荷載可引入經(jīng)驗(yàn)的發(fā)展系數(shù),作為一種權(quán)宜的處理方法。
二、結(jié)構(gòu)可靠性基本理論與方法
1. 一次二階矩法:按照現(xiàn)行結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的定義,結(jié)構(gòu)可靠度為結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的概率。結(jié)構(gòu)可靠性理論的研究,起源于對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工和使用過(guò)程中存在的不確定性的認(rèn)識(shí),以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)決策理論中計(jì)算結(jié)構(gòu)失效概率的需要。早期的可靠度計(jì)算方法是只考慮隨機(jī)變量平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的所謂“二階矩模式”,可靠度用可靠指標(biāo)表示。
對(duì)于結(jié)果功能函數(shù)隨機(jī)變量服從正態(tài)分布的情形,在概率密度曲線坐標(biāo)中,功能函數(shù)的平均值為曲線的峰值點(diǎn)到結(jié)構(gòu)功能函數(shù)等于0(極限狀態(tài)方程)點(diǎn)的距離,可用標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)表示,這個(gè)倍數(shù)就是二階矩模式中的可靠指標(biāo)。而如果將結(jié)構(gòu)功能函數(shù)隨機(jī)變量線性變換為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)隨機(jī)變量,則在新的概率密度曲線坐標(biāo)中,可靠指標(biāo)為坐標(biāo)原點(diǎn)到極限狀態(tài)面的距離。將這一幾何概念進(jìn)行推廣,提出了結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)的新定義,將可靠指標(biāo)定義為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)空間內(nèi)(隨機(jī)變量的平均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為1),坐標(biāo)原點(diǎn)到極限狀態(tài)曲面的最短距離,原點(diǎn)向曲線垂線的垂足為驗(yàn)算點(diǎn)。可以很容易的證明,如此定義的可靠指標(biāo),也是將非線函數(shù)在其驗(yàn)算點(diǎn)處線性化后的線性函數(shù)所對(duì)應(yīng)的二階矩模式的可靠指標(biāo)。國(guó)際上常用的變換方法稱為JC法,國(guó)內(nèi)提出了簡(jiǎn)便實(shí)用、精度與JC法相差不多的實(shí)用分析法。
在上面的可靠度分析方法中,無(wú)論隨機(jī)變量服從正態(tài)分布,還是不服從正態(tài)分布,無(wú)論隨機(jī)變量是相關(guān)的,還是不相關(guān)的,都只使用了結(jié)構(gòu)功能函數(shù)的一次項(xiàng)(或泰勒展開級(jí)數(shù)的線性項(xiàng))和隨機(jī)變量(或當(dāng)量正態(tài)化隨機(jī)變量)的前二階矩,因此統(tǒng)稱為一次二階矩方法。為與中心點(diǎn)法相區(qū)別,一般將同時(shí)求驗(yàn)算點(diǎn)的可靠度分析方法稱為驗(yàn)算點(diǎn)法,有時(shí)也稱為改進(jìn)的一次二階矩方法。
2. 二次二階矩法:如前所述,以標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)空間內(nèi)坐標(biāo)原點(diǎn)到極限狀態(tài)曲面的最短距離定義的結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo),所對(duì)應(yīng)的是在驗(yàn)算點(diǎn)處線性化的極限狀態(tài)方程(或超切平面)的可靠指標(biāo),它沒(méi)有反映極限狀態(tài)曲面的凹凸性,在極限狀態(tài)方程的非線性程度較高時(shí),誤差較大。BREITUNG在1984年給出一個(gè)考慮了極限狀態(tài)曲面在驗(yàn)算點(diǎn)處主曲率的失效概率漸近計(jì)算公式,具體分析時(shí),首先根據(jù)計(jì)算可靠指標(biāo)時(shí)得到的靈敏系數(shù)(或方向余弦)向量,應(yīng)用GRAM-SCHMIDT標(biāo)準(zhǔn)正交化方法產(chǎn)生正交矩陣,然后對(duì)隨機(jī)變量進(jìn)行正交變換(即轉(zhuǎn)軸),整個(gè)計(jì)算過(guò)程要涉及復(fù)雜的矩陣分析和行列式運(yùn)算。由于計(jì)算時(shí)考慮了結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程的二次非線性,故稱為二次二階矩方法。
3. 其他方法:上面介紹的可靠度分析方法,無(wú)論是一次方法還是二次方法,都是在標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)空間建立的,當(dāng)隨機(jī)變量不服從正態(tài)分布時(shí),要按照前面的方法映射或正態(tài)化為正態(tài)隨機(jī)變量。除此之外,還有一種不需要變換而直接進(jìn)行分析的方法,稱為原始空間內(nèi)的可靠度分析方法,同樣也包括一次方法和二次方法。 在結(jié)構(gòu)可靠度理論的研究中,還提出了同時(shí)考慮其他不確定性的可靠度分析方法,如將隨機(jī)性與模糊性相結(jié)合而形成的模糊可靠度分析方法,考慮隨機(jī)變量概率分布參數(shù)(如平均值標(biāo)準(zhǔn)差)統(tǒng)計(jì)不確定性的可靠度分析方法。將傳統(tǒng)的有限元方法與可靠度方法相結(jié)合而形成的隨機(jī)有限元方法,是分析大體積結(jié)構(gòu)可靠度的有效方法,等等.
在實(shí)際工程中,有些變量不僅具有隨機(jī)性,而且其隨機(jī)性與時(shí)間有關(guān),如作用在結(jié)構(gòu)上的可變載荷,這意味著結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)時(shí)時(shí)在變化,只有當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)結(jié)構(gòu)每一時(shí)刻都處于安全狀態(tài)時(shí),結(jié)構(gòu)才是安全的,因此產(chǎn)生了時(shí)變可靠度的概念。
5結(jié)語(yǔ)
1)將結(jié)構(gòu)體系可靠度與結(jié)構(gòu)的某種功能聯(lián)系起來(lái),使得體系可靠度的概念更加明確,也更符合實(shí)際情況,而且計(jì)算也更加簡(jiǎn)便;2)基于功能的結(jié)構(gòu)體系可靠概率是不同結(jié)構(gòu)計(jì)算模型下條件概率的加權(quán)求和值;3)將結(jié)構(gòu)的剛度作為確定性變量,即結(jié)構(gòu)計(jì)算模型為確定性的,計(jì)算出的結(jié)構(gòu)體系可靠度是偏大的,其偏大的程度與結(jié)構(gòu)的類型和各隨機(jī)參數(shù)有關(guān)。
土木工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性一直是設(shè)計(jì)者與使用者非常關(guān)心的問(wèn)題，關(guān)系到安全與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)(基礎(chǔ)設(shè)施的投資$并與國(guó)家現(xiàn)行政策(法規(guī)以及未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程問(wèn)題，因此，正如上述觀點(diǎn)，事物不確定性有多方面，有的問(wèn)題還缺乏有效的(可為工程實(shí)踐應(yīng)用的數(shù)學(xué)方法，我們只在極為復(fù)雜的問(wèn)題中做了極為有限的工作，其大量更有意義的工作期望同仁完成。
參考文獻(xiàn)
［1］ 趙國(guó)藩. 工程結(jié)構(gòu)可靠性理論與應(yīng)用［M］. 大連:大連理工大學(xué)出版社,1996.
在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用可靠度設(shè)計(jì)方法，必須要注重對(duì)抗力要素、材料性質(zhì)要素、荷載作用等諸多設(shè)計(jì)要素實(shí)施數(shù)理統(tǒng)計(jì)和分析，尤其是要對(duì)近些年積累的設(shè)計(jì)資料實(shí)施統(tǒng)計(jì)和分析。與此同時(shí)，還要分析已經(jīng)建成工程大量原型結(jié)構(gòu)觀測(cè)資料，以及已有實(shí)驗(yàn)研究成果的分析。從本質(zhì)上做好設(shè)計(jì)推廣的工作，使水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員可以接受和理解結(jié)構(gòu)可靠度理論。下面，筆者就對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行淺談。
一、工程結(jié)構(gòu)可靠度理論及其演變
在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，最重要的問(wèn)題就是工程結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題。原因在于，結(jié)構(gòu)工程建設(shè)的耗資十分巨大，一旦其工程失效，不僅會(huì)威脅人民群眾的生命安全，更會(huì)造成難以估量的損失和次生災(zāi)害。在人們對(duì)于結(jié)構(gòu)工程不確定性進(jìn)行認(rèn)識(shí)的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)可靠性理論得以形成。在1911年，便有人用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)對(duì)荷載以及材料強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。1928年和1935年，相關(guān)學(xué)者相繼發(fā)表了這方面的文章。在1946年，《結(jié)構(gòu)的安全》這一研究論文得以發(fā)表，該文章對(duì)結(jié)構(gòu)安全度等問(wèn)題進(jìn)行了重點(diǎn)探討。通過(guò)這樣反復(fù)的研究和發(fā)展，人們可靠度理論得以產(chǎn)生，人們也紛紛對(duì)可靠度理論的基本概念和應(yīng)用進(jìn)行探討。
對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度產(chǎn)生影響的因素多種多樣，從工程背景的角度來(lái)看，其影響因素主要包括：荷載、材料參數(shù)、幾何尺寸、初始條件、邊界條件、計(jì)算模型等。人們將影響結(jié)構(gòu)可靠度的因素稱之為隨機(jī)變量，所有的參數(shù)都可以作為隨機(jī)變量，或者還可以將當(dāng)量作為隨機(jī)變量。但是，為了給計(jì)算帶來(lái)便利，人們將可以當(dāng)做常量的量看作常量。
二、水工結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)的常用方法
（一）運(yùn)用分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)表達(dá)式
在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)極限狀態(tài)作為設(shè)計(jì)方法，不僅得到了廣泛的運(yùn)用，成為當(dāng)前水工結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)的過(guò)程中所普遍運(yùn)用的設(shè)計(jì)方法，更與確定性方法相適用。明確作用分項(xiàng)系數(shù)以及材料性能分項(xiàng)系數(shù)的物理概念，對(duì)可能會(huì)產(chǎn)生的不確定性和不確定因素進(jìn)行反映，具有很強(qiáng)的降強(qiáng)概念和超載概念，而且其與結(jié)構(gòu)類型無(wú)關(guān)。因此，從作用本身變異性來(lái)對(duì)作用分項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確地確定，運(yùn)用材料試件變異性來(lái)對(duì)材料性能分項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行確定。在《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中，已經(jīng)明確規(guī)定，水工結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)系數(shù)主要對(duì)各種結(jié)構(gòu)抗力計(jì)算不確定性進(jìn)行綜合考慮，還要對(duì)作用分項(xiàng)系數(shù)和材料性能分項(xiàng)系數(shù)中沒(méi)有考慮的其他分項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行綜合考慮，比如幾何尺寸不確定性等。這些不確定性與水工結(jié)構(gòu)的形式具有重要的關(guān)系，結(jié)構(gòu)系數(shù)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度具有直接關(guān)系，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)的不同，導(dǎo)致其目標(biāo)可靠指標(biāo)也并不相同。所以，在《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》里已經(jīng)明確規(guī)定，將安全等級(jí)是II級(jí)結(jié)構(gòu)作為前提和基礎(chǔ)，對(duì)其他等級(jí)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)系數(shù)將II級(jí)結(jié)構(gòu)系數(shù)乘以對(duì)應(yīng)重要性系數(shù)便可以得到。
（二）確定目標(biāo)可靠指標(biāo)
在水工結(jié)構(gòu)可靠度的設(shè)計(jì)過(guò)程中，目標(biāo)可靠指標(biāo)是水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重要的根據(jù)，目標(biāo)可靠指標(biāo)與工程的使用維護(hù)費(fèi)用、投資風(fēng)險(xiǎn)、造價(jià)、人民生活、財(cái)產(chǎn)等因素息息相關(guān)，目標(biāo)可靠指標(biāo)對(duì)水工結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性和安全性平衡進(jìn)行體現(xiàn)，可以說(shuō)，目標(biāo)可靠指標(biāo)代表水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所預(yù)期的結(jié)構(gòu)可靠度。因此，對(duì)目標(biāo)可靠指標(biāo)值進(jìn)行合理的明確，不僅要依靠設(shè)計(jì)人員水工結(jié)構(gòu)可靠度的設(shè)計(jì)水平，還要依靠科技發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)，正因如此，目標(biāo)可靠指標(biāo)是一項(xiàng)需要對(duì)國(guó)家綜合性技術(shù)和經(jīng)濟(jì)政策進(jìn)行充分考慮的指標(biāo)。通常情況下，人們通過(guò)經(jīng)驗(yàn)校準(zhǔn)法、經(jīng)濟(jì)優(yōu)化法、事故類比法這三種方法來(lái)確定目標(biāo)可靠指標(biāo)。在確定目標(biāo)可靠指標(biāo)的過(guò)程中，不僅要對(duì)理論結(jié)果進(jìn)行綜合考慮，還要對(duì)水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況進(jìn)行綜合考慮，將舊規(guī)范和新規(guī)范銜接起來(lái)。在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，如果采用經(jīng)驗(yàn)校準(zhǔn)法來(lái)確定目標(biāo)可靠指標(biāo)。要通過(guò)對(duì)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范安全度進(jìn)行校核，通過(guò)反演計(jì)算，將根據(jù)原規(guī)范設(shè)計(jì)在水工結(jié)構(gòu)里隱含相應(yīng)的可靠指標(biāo)值找出來(lái)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行分析和調(diào)整，進(jìn)而對(duì)目標(biāo)可靠指標(biāo)進(jìn)行制定，通過(guò)這樣的方法和流程得出的目標(biāo)可靠指標(biāo)，是基于概率分析之上，屬于可靠性設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠指標(biāo)。
（三）計(jì)算水工結(jié)構(gòu)可靠度
水工結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算的常用方法多種多樣，例如Monte Carlo抽樣法、一次二階矩方法、高次高階矩方法、遺傳算法。作為一個(gè)將適應(yīng)度的函數(shù)作為根本的算法，遺傳算法主要通過(guò)對(duì)各種群個(gè)體實(shí)施遺傳操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)種群內(nèi)個(gè)體結(jié)構(gòu)重組。在這樣的過(guò)程中，種群個(gè)體逐代得以優(yōu)化，并且逐漸與最優(yōu)解逼近。遺傳算法屬于智能搜索的算法，變異、交叉和選擇是遺傳算法所依賴的基本操作。遺傳算法的流程如下圖所示，遺傳算法具有很強(qiáng)的全局最優(yōu)性、自適應(yīng)性、魯棒性等特征，這些特性是其它算法缺少的。
遺傳算法流程圖
通過(guò)運(yùn)用遺傳算法，能夠規(guī)避傳統(tǒng)算法的缺點(diǎn)，將決策變量編碼作為運(yùn)算的開展對(duì)象，遺傳算法將決策變量某一種形式編碼作為預(yù)算對(duì)象，這樣能夠?yàn)槲覀兲峁┍憷?，我們便可以更好地運(yùn)用遺傳操作算子。此外，遺傳算法還將目標(biāo)函數(shù)值作為根本的搜索信息，對(duì)搜索范圍和方向進(jìn)行確定，遺傳算法還適用于多個(gè)搜索點(diǎn)信息的搜索，其概率搜索技術(shù)得以廣泛運(yùn)用。
結(jié)語(yǔ)
當(dāng)前形勢(shì)下，工程結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，人們對(duì)于事物認(rèn)知程度越來(lái)越深，正因如此，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸從確定性的設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)變成為概率設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)的水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，不能夠真正保證水工結(jié)構(gòu)的安全和可靠，也不利于深入理解設(shè)計(jì)安全性的內(nèi)涵。因此，在水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要將結(jié)構(gòu)可靠度理論作為前提和基礎(chǔ)，運(yùn)用概率極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法，能夠從本質(zhì)上對(duì)水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中不定性的因素實(shí)施量化分析。
參考文獻(xiàn)：
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1.結(jié)構(gòu)可靠度
結(jié)構(gòu)可靠度是對(duì)安全性和穩(wěn)定度的定量描述，連接著結(jié)構(gòu)的抗力及其作用、效應(yīng)，它直接的決定了結(jié)構(gòu)的安全指標(biāo)和結(jié)構(gòu)的抗衰老程度。結(jié)構(gòu)可靠性分析，通常采用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法將結(jié)構(gòu)的可靠度或失效概率的值定量地表示出來(lái)。
2.1結(jié)構(gòu)的功能要求
1）承載能力要求
正常施工和使用過(guò)程中，結(jié)構(gòu)容易發(fā)生承載力不足的情況，承載能力要求就是要求結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)上述情況并能承受各種突發(fā)狀況所產(chǎn)生的作用。
2）正常使用要求
在正常使用過(guò)程中，結(jié)構(gòu)能夠承受其中出現(xiàn)的各種作用時(shí)工作運(yùn)轉(zhuǎn)順利同時(shí)避免對(duì)正常使用不利的或適應(yīng)性不充分的情況。
3）整體性要求
結(jié)構(gòu)容易發(fā)生火災(zāi)、爆炸、撞擊等一些突發(fā)狀況，當(dāng)這些情況發(fā)生時(shí)或發(fā)生以后，要求結(jié)構(gòu)能夠不發(fā)生連續(xù)倒塌現(xiàn)象而保持建筑物整體的穩(wěn)定性良好。
2.2結(jié)構(gòu)功能函數(shù)
若基本變量 （ =1，2，…，n）為結(jié)構(gòu)某一功能的影響因素。則對(duì)應(yīng)此功能的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)如下式：
若結(jié)構(gòu)功能只與兩個(gè)變量有關(guān)：結(jié)構(gòu)抗力R和荷載效應(yīng)S。得到結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)為：
2.3結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)
結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)是衡量建筑整體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)單一構(gòu)件性能可不可靠的標(biāo)準(zhǔn)，并是區(qū)別此性能使可靠還是不可靠狀態(tài)的臨界狀態(tài)。
假設(shè)影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件性能的基本隨機(jī)變量表示為 ，定義結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)情況，若以功能函數(shù)Z=g（x）的形式表示，那么，結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)可由功能函數(shù)值的符號(hào)反映：
當(dāng) >0時(shí)，表示結(jié)構(gòu)為可靠狀態(tài)；
當(dāng) =0時(shí)，表示結(jié)構(gòu)為臨界或極限狀態(tài)；
當(dāng)
2.4結(jié)構(gòu)可靠度的分析方法
結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算按研究對(duì)象可分為單一失效模式的可靠度計(jì)算和系統(tǒng)可靠度計(jì)算。單一失效模式按求解手段可分為采用數(shù)學(xué)近似方法的解析概率法和應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)值模擬法兩種，系統(tǒng)可靠度計(jì)算主要分為點(diǎn)估計(jì)法和區(qū)間估計(jì)法。
可靠度近似計(jì)算方法的核心是得到可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)中的驗(yàn)算點(diǎn)。通過(guò)處理一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題來(lái)得到驗(yàn)算點(diǎn)的方法被學(xué)者們普遍采用。近似的解析概率方法包括一次方法（FORM）和二次方法（SORM），F(xiàn)ORM應(yīng)用最為普遍，主要有中心點(diǎn)發(fā)、一次二階矩法、JC法、實(shí)用分析法、映射變換法等。結(jié)構(gòu)可靠度分析的一次二階矩方法得到了工程界的廣泛應(yīng)用。
2.結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)模型
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者廣泛深入地研究了基于可靠度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法，其理論結(jié)構(gòu)逐步發(fā)展和不斷完善。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的不斷提高，結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法己被廣泛應(yīng)用于許多研究領(lǐng)域?；诳煽慷鹊慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)將對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)相組合，把對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠度要求加入到結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型中，在可靠度的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
從優(yōu)化問(wèn)題的三個(gè)因素（設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件）入手，引入可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于設(shè)計(jì)變量，可以使獨(dú)立的確定性變量，也可以是不確定的概率分布參數(shù)的隨機(jī)特征。比如可以取隨機(jī)變量的均值或者標(biāo)準(zhǔn)差作為設(shè)計(jì)變量?？梢匀」こ探Y(jié)構(gòu)的費(fèi)用或者重量作為目標(biāo)函數(shù)，它一般情況下為設(shè)計(jì)變量的函數(shù)。對(duì)于可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的可靠度既可以做目標(biāo)函數(shù)也可以做約束函數(shù)，即在結(jié)構(gòu)的費(fèi)用或者重量作為約束條件下使得可靠度最大或者結(jié)構(gòu)可靠度約束下使得結(jié)構(gòu)的花費(fèi)或者總重量最小。如果采用后者，即以結(jié)構(gòu)的可靠度為約束條件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型如下：
其中：d是設(shè)計(jì)變量向量，x是隨機(jī)變量向量，C是目標(biāo)函數(shù)Gi是第 個(gè)功能函數(shù)， 表示結(jié)構(gòu)失效， 是確定性約束，Pr是失效概率向量， 為許可失效概率，m為功能函數(shù)個(gè)數(shù)，M為總的約束個(gè)數(shù)（包括概率約束、確定性約束等）。確定性約束通常為設(shè)計(jì)變量的上下限，設(shè)計(jì)變量可以是獨(dú)立的確定性變量，也可以是概率分布參數(shù)（例如隨機(jī)變量的均值或者標(biāo)準(zhǔn)差）。
3.MATLAB程序
用程序來(lái)計(jì)算算法簡(jiǎn)潔明了，就結(jié)構(gòu)可靠度程序設(shè)計(jì)而言，采用MATLAB編程語(yǔ)言，MATLAB是國(guó)際公認(rèn)的IT行業(yè)應(yīng)用軟件，它是一種高層次的語(yǔ)言，具有科學(xué)和工程計(jì)算的優(yōu)秀功能。MATLAB是一個(gè)可視化的計(jì)算機(jī)程序，其數(shù)值和符號(hào)計(jì)算效率高、圖形處理功能完備、用戶界面友善及自然而又接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的語(yǔ)言。其矩陣運(yùn)算功能強(qiáng)大，大大提高了編程效率，而MATLAB腳本式的語(yǔ)言比較容易掌握，MATLAB程序也是最簡(jiǎn)潔和最清晰的。在可靠度指標(biāo)優(yōu)化計(jì)算過(guò)程中，需要建立大量與概率、統(tǒng)計(jì)等方法相關(guān)的數(shù)值計(jì)算方法，而這些方法在MATLAB環(huán)境中均可很容易計(jì)算。MATLAB具有豐富的函數(shù)庫(kù)，不需要去編輯繁瑣的子程序，編程工作大大縮減，這樣工程技術(shù)人員就不需要面對(duì)繁雜的程序代碼，從而為編程工作帶來(lái)了便利。采用MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度的數(shù)值計(jì)算，可以大大提高編程和計(jì)算的效率，若用Fortran、C語(yǔ)言等編程，語(yǔ)句繁瑣，需要熟練掌握語(yǔ)言的算法和編程技巧，難度很大。而MATLAB語(yǔ)言可以避免這些繁瑣的計(jì)算機(jī)編程，從而提高工作效率和解題質(zhì)量。
4.結(jié)論
本論文回顧了可靠度分析和基于可靠度的優(yōu)化設(shè)計(jì)在計(jì)算方法方面的進(jìn)展，研究了如何提高計(jì)算效率和適應(yīng)性，著重研究高效穩(wěn)定的可靠度分析和基于可靠度的優(yōu)化設(shè)計(jì)的算法。為了實(shí)現(xiàn)算法在實(shí)際下程中的應(yīng)用，將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論、可靠度分析結(jié)合起來(lái)，完成與通用軟件的集成，從而形成能夠?qū)嵤└鞣N大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可靠度分析和優(yōu)化的軟件系統(tǒng)。
基于可靠度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化相對(duì)于確定性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠獲得滿足可靠度要求的結(jié)構(gòu)最佳設(shè)計(jì)方案，能夠正確的反映作用荷載以及一些參數(shù)的隨機(jī)性，實(shí)現(xiàn)了算法與通用MATLAB軟件的銜接。
1）采用MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度的數(shù)值計(jì)算，可充分發(fā)揮利用矩陣運(yùn)算功能及各種工具箱的快速和便捷，從而大大提高編程和計(jì)算的效率。
2）對(duì)結(jié)構(gòu)體系可靠度而言，通過(guò)MATLAB編程語(yǔ)言，以高效精確的算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，避免很多重復(fù)性的勞動(dòng)，解決了結(jié)構(gòu)可靠度的分析問(wèn)題。
5.展望
結(jié)構(gòu)可靠度理論的研究雖然已經(jīng)日趨完善，但是仍舊存在很多問(wèn)題要我們?nèi)ミM(jìn)一步研究，比如以下幾個(gè)方面：
1）可靠度計(jì)算方法眾多，難以形成一個(gè)成熟的理論，隨機(jī)有限元，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，復(fù)合形等，方法眾多，差異極大，同時(shí)又都不成熟，所以把可靠度應(yīng)用起來(lái)難度太大。
2）可靠度的優(yōu)化計(jì)算，一般是從設(shè)置設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的初始值開始，因此，初始值的設(shè)置很重要，如何合理設(shè)置初始值，減少計(jì)算時(shí)間，這也是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。
【參考文獻(xiàn)】
【1】運(yùn)籌學(xué)，楊茂盛主編，陜西科技出版社。
【2】趙國(guó)藩，金偉良，貢金鑫，結(jié)構(gòu)可靠度理論，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社
關(guān)鍵詞： 燃油；故障；可靠性
Key words： fuel oil；fault；reliability
中圖分類號(hào)：V267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）28-0060-02
1 故障概述
B-2649為國(guó)航重慶維修基地737-800型飛機(jī)，該機(jī)機(jī)組曾多次反映飛機(jī)空中左右油箱燃油量不平衡，每小時(shí)相差200公斤，1號(hào)油箱低于2號(hào)油箱油量，故調(diào)機(jī)回基地排故。
2 檢查與排故過(guò)程
2.1 初步判斷：根據(jù)波音系統(tǒng)原理手冊(cè)對(duì)燃油系統(tǒng)進(jìn)行分析，飛機(jī)燃油量處理器（FQPU）有三個(gè)信號(hào)調(diào)節(jié)器電路卡（SCCC）和一個(gè)BITE顯示卡（BDC）。其中三個(gè)信號(hào)調(diào)節(jié)電路卡用于給每個(gè)油箱組件和補(bǔ)償器提供低Z信號(hào)，并獲取高Z的返回信號(hào)，并且由BITE顯示卡（BDC）來(lái)記錄故障數(shù)據(jù)（圖1），排故人員懷疑該燃油處理計(jì)算故障，對(duì)其進(jìn)行與其他飛機(jī)串件故障依舊。
2.2 故障原因及排故過(guò)程：按照故障隔離手冊(cè)繼續(xù)對(duì)該故障進(jìn)行排除，為了確信燃油箱指示系統(tǒng)正常，工作者將1、2號(hào)油箱中的燃油調(diào)入中央油箱，并剛出1、2號(hào)油箱中的剩余燃油，檢查確信1、2號(hào)油箱油量指示為零，后對(duì)燃油量的指示系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，檢查正常。為了確保油箱組件線路正常，工作者又對(duì)油箱組件進(jìn)行詳細(xì)目視檢查，確保組件安裝牢固、外觀無(wú)異常、導(dǎo)線無(wú)松動(dòng)、導(dǎo)線無(wú)損傷，并且按線路手冊(cè)量線檢查油箱組件和補(bǔ)償器均在正常范圍內(nèi)。
為證實(shí)交輸活門及燃油泵是否有缺陷，確信2號(hào)油箱未處于滿油量的狀態(tài)，并且記錄時(shí)間和燃油量，此時(shí)將1號(hào)燃油泵打開，將交輸活門關(guān)閉，打開抽油活門，并且確信在駕駛艙指示交輸活門在關(guān)閉位置（圖2），運(yùn)行30分鐘后，工作者發(fā)現(xiàn)1號(hào)油箱油量有明顯減少，此時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)可能是燃油交輸活門滲漏導(dǎo)致的油箱內(nèi)的燃油流動(dòng)。按照飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)更換了交輸活門后測(cè)試檢查該機(jī)工作正常。
3 部件可靠性分析
系統(tǒng)可靠性表示系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。從整體上看系統(tǒng)能否完成預(yù)期的功能，有多個(gè)衡量指標(biāo)。一般對(duì)于可修系統(tǒng)、機(jī)器設(shè)備常用可靠度、平均故障間隔時(shí)間（MTBF）、平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）、可用度、有效壽命、和經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)表示。對(duì)于不可修系統(tǒng)或產(chǎn)品常用可靠度、可靠壽命、故障率、平均壽命（MTTF）等指標(biāo)表示。
通過(guò)對(duì)交輸活門的分析可見有四個(gè)部件組成均為不可修產(chǎn)品，所以可用系統(tǒng)可靠度R表示其可靠性，其中R可靠度實(shí)質(zhì)上是時(shí)間的函數(shù)R（t），即表示該產(chǎn)品的壽命大于時(shí)間t的概率。表中數(shù)據(jù)總共有20組樣本，被一組樣本由組成整個(gè)系統(tǒng)的4個(gè)部件的數(shù)據(jù)構(gòu)成。數(shù)據(jù)的來(lái)源全部為生產(chǎn)過(guò)程中的試驗(yàn)，其中試驗(yàn)設(shè)定的t為兩萬(wàn)飛行小時(shí)，即標(biāo)準(zhǔn)所喲數(shù)據(jù)體現(xiàn)出的是個(gè)部件的工作壽命超過(guò)兩萬(wàn)小時(shí)的概率。而又因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)是串聯(lián)模型，所以根據(jù)可靠性理論，整個(gè)系統(tǒng)的可靠度等于組成該系統(tǒng)的各部件可靠度的乘積（圖3）。
4 討論與總結(jié)
在實(shí)踐維護(hù)過(guò)程中，工作者應(yīng)該根據(jù)飛機(jī)基本的燃油系統(tǒng)原理進(jìn)行對(duì)飛機(jī)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，從基本的原理分析，判斷，進(jìn)行梳理，從根本源頭上找到問(wèn)題，在對(duì)一些機(jī)械航材進(jìn)行詳細(xì)目視檢查，做到具體問(wèn)題具體分析。從可靠性方面對(duì)一些部件進(jìn)行分析，做可靠性分析，對(duì)今后的排故工作具有很大的意義。
參考文獻(xiàn)：
構(gòu)成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的演變之后，成功的引進(jìn)了比較先進(jìn)的概率理論，實(shí)用性有所提升。我國(guó)建設(shè)部編寫并公布了一系列的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為以后的設(shè)計(jì)工作提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中依舊會(huì)存在許多問(wèn)題，本文將從設(shè)計(jì)可靠度方面的確定方式以及可靠度時(shí)效性及其一致性等方面入手，對(duì)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度存在的問(wèn)題及其解決措施進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
一、分析工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度
在我國(guó)新舊規(guī)范更替的過(guò)程中，在工程結(jié)構(gòu)或者是結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的可靠度方面，均按照國(guó)際通用的校對(duì)法對(duì)其進(jìn)行編制。本文將以其中最為常見的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》為研究對(duì)象，選擇其中比較具有代表性的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析。
1.對(duì)工程結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)進(jìn)行分析，極限狀態(tài)可以用下列方程進(jìn)行描述。 該方程式中，g（.）屬于結(jié)構(gòu)功能函數(shù)，而X則代表了其中的基本變量，所以對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)就必須要滿足g（X1，X2，X3，X4，-----X）要大于等于0.在實(shí)際使用過(guò)程中，均定義的結(jié)構(gòu)如果不能完成預(yù)定功能結(jié)構(gòu)，則為失效概率。如果需要對(duì)其中結(jié)構(gòu)或者是構(gòu)件進(jìn)行可靠度方面的計(jì)算，那么可以使用可靠度指標(biāo)進(jìn)行度量，二者之間的關(guān)系為Pf等于Φ（-β）。該式當(dāng)中，Φ屬于標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)分布函數(shù)，而pf則屬于失效概率運(yùn)算數(shù)值，β就屬于構(gòu)件當(dāng)中的可靠指標(biāo)。在對(duì)β進(jìn)行求解的時(shí)候，通常情況下都使用驗(yàn)算點(diǎn)法進(jìn)行求解，并且基本的變量統(tǒng)計(jì)參數(shù)都可以使用迭代計(jì)算對(duì)其進(jìn)行獲取。經(jīng)過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)，平均可靠指標(biāo)都使用可靠度原始依據(jù)進(jìn)行確認(rèn)。使用算術(shù)平均的方式對(duì)其進(jìn)行處理具有比較明顯的漏洞。在計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，沒(méi)有代入不同種類的荷載效應(yīng)對(duì)于比值的影響，因?yàn)楫?dāng)前情況下，還沒(méi)有一個(gè)妥善的應(yīng)用條件來(lái)往完成統(tǒng)計(jì)工作，所以在實(shí)際工作中將不會(huì)考慮到該值的分布概率以及權(quán)數(shù)。
2.本文所提出的公式當(dāng)中的β以及P之間雖然存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系，但是使用β算術(shù)平均求值將P替換掉，最終的結(jié)果與二者之間的非線性關(guān)系存在較大的矛盾。經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)P=1.0的時(shí)候，β為1.59X10-1，當(dāng)P值等于2.0的時(shí)候，β等于2.28×10-2。當(dāng)P值等于3.0的時(shí)候，β等于1.35X10-2，當(dāng)P值等于4.0的時(shí)候，β等于3.40X10-2.通過(guò)總結(jié)二者之間的關(guān)系我們可以發(fā)現(xiàn)，將不同情況下的P值帶入到不同的公式當(dāng)中，便可以得到具有一定針對(duì)性的數(shù)值，將這部分?jǐn)?shù)值先求平均，之后進(jìn)行換算，但是經(jīng)過(guò)換算之后求平均的數(shù)值和直接求平均得出來(lái)的數(shù)值之間存在一定的差異。分析變量之間的關(guān)系我們可以發(fā)現(xiàn)，如果先假設(shè)一個(gè)功能函數(shù)為A，那么A=R-S。該等式中，R即為施工中的抗力綜合效應(yīng)，而S即為施工中荷載的綜合效應(yīng)。如果R和S都屬于正態(tài)的分布狀況，那么A也必然是屬于正太分布，根據(jù)這一情況我們可以計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差以及均值。μA=μR-μS繼續(xù)計(jì)算即可得到A在概率密度方面的函數(shù) ，那么在這種情況下的工程失效概率即為 ，其中Φ代表了常規(guī)狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)函數(shù)。分析上述函數(shù)公式可以得出結(jié)論。在失效概率的前提下進(jìn)行平均換算要明顯小于按照算數(shù)的方式進(jìn)行平均換算。這一結(jié)論雖然是通過(guò)總結(jié)變量之間的關(guān)系得出的，但是該結(jié)論具有一定的共性，可以應(yīng)用到大部分變量。
二、措施
1.結(jié)構(gòu)工程中，結(jié)構(gòu)安全性主要表現(xiàn)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的承載能力以及結(jié)構(gòu)牢固性與耐久性等方面。對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先要選擇經(jīng)濟(jì)合理的方案，再進(jìn)行下一步的結(jié)構(gòu)分析以及設(shè)計(jì)，并且需要使用相應(yīng)的規(guī)定對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)， 保證結(jié)構(gòu)安全性?？煽慷韧ǔＧ闆r下都強(qiáng)調(diào)正常設(shè)計(jì)、正常施工以及正常使用這三方面，要根據(jù)工程的實(shí)際情況，綜合施工單位的能力，保證設(shè)計(jì)的合理性。因?yàn)樽鳛榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，必須要考慮到工程失效所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)以及后果。
2.建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命不僅與設(shè)計(jì)水平、施工科學(xué)性等因素有關(guān)，同時(shí)也與維護(hù)、使用環(huán)境息息相關(guān)。對(duì)于部分沒(méi)有安全檢測(cè)法規(guī)的工程來(lái)說(shuō)，可以在建造過(guò)程中進(jìn)行強(qiáng)制性的安全檢查，還可以保證設(shè)計(jì)可靠度，提升工程質(zhì)量。
3.在施工過(guò)程中，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠程度是工程預(yù)期目標(biāo)的一個(gè)重要標(biāo)尺，如果可以最大程度的獲取相關(guān)信息，就可以在獲取信息的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行修訂，讓這一設(shè)計(jì)更加的符合實(shí)際施工的需要，因?yàn)樵O(shè)計(jì)不一定就會(huì)滿足施工當(dāng)?shù)氐囊?，進(jìn)行修訂不代表設(shè)計(jì)是錯(cuò)誤的，反而更能提升設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與使用效率。只有把握好工程結(jié)構(gòu)當(dāng)中的可靠度，讓可靠度具有相對(duì)一致性，才能保證工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。想要做到這一點(diǎn)，就必須同時(shí)保證結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟(jì)性兩方面的原因。在抗力函數(shù)當(dāng)中，通常情況下都會(huì)使用局部的多抗力系數(shù)或者是單系數(shù)卻多值的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且在實(shí)際使用過(guò)程中獲得了較好的效果。
三、結(jié)束語(yǔ)
本文主要通過(guò)計(jì)算的方式，對(duì)工程結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，再提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要注意的問(wèn)題，以及問(wèn)題的嚴(yán)重性，針對(duì)部分問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決方式。希望可以為我國(guó)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供一份資料與經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)：
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1.前言
地下結(jié)構(gòu)和其它巖土工程一樣，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在大量的不確定性。傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)時(shí)用一個(gè)籠統(tǒng)的安全系數(shù)來(lái)考慮眾多不確定性的影響。對(duì)各參數(shù)、變量都假定未定值。這就是常規(guī)的定值設(shè)計(jì)法。雖然以后對(duì)某些參數(shù)（如材料的強(qiáng)度）取值時(shí)也用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法找出其平均值或某個(gè)分位值，但未能考慮各參數(shù)的離散性對(duì)安全度的影響。所以安全系數(shù)法不能真正反映結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。
60年代末期，數(shù)理統(tǒng)計(jì)和概率方法在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中成功應(yīng)用，鼓勵(lì)和啟發(fā)了隧道工作者尋求用概率方法研究地下工程中各種不確定性并估計(jì)他們的影響。進(jìn)入70年代，可靠度分析方法擴(kuò)大到更多的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。但是，這種方法仍然受到一些巖土工作者的反對(duì)和質(zhì)疑。原因在于巖土工程本身的機(jī)理比較復(fù)雜，有些問(wèn)題還沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)；巖土工程概率方法還處在發(fā)展階段，不少概念還不很明確，計(jì)算方法也不夠簡(jiǎn)便；一些人對(duì)概率論和方法不很熟悉。這些困難也促使一些巖土工作者潛心鉆研，他們吸收地面結(jié)構(gòu)概率分析成果，針對(duì)巖土和地下工程的特點(diǎn)開展專題攻關(guān)，雖未完全解決技術(shù)上的關(guān)鍵，也取得了可喜的成果。研究表明，概率和可靠度分析方法在不確定性越嚴(yán)重的問(wèn)題中越能顯示出活力來(lái)。
1992年，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，作為其它各類工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)共同遵循的準(zhǔn)則。鐵路、公路、水利、港口等行業(yè)先后開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。作為上述各類工程的重要組成部分的隧道及地下工程，采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)也提到日程上來(lái)。一些技術(shù)難題有待繼續(xù)攻克，實(shí)用化問(wèn)題也要同時(shí)解決。目前，可靠度分析在地下工程中的應(yīng)用正在經(jīng)歷由粗糙到精細(xì)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜再回到簡(jiǎn)單并進(jìn)入實(shí)用這一過(guò)程。
2.巖土參數(shù)概率特征的研究
確定圍巖的物理力學(xué)參數(shù)和原始應(yīng)力狀態(tài)時(shí)分析地下結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的先決條件。對(duì)于重要的大型結(jié)構(gòu)（如水電站地下廠房等）通常要在周圍地層鉆孔取樣并進(jìn)行一系列試驗(yàn)以取得有關(guān)參數(shù)。交通用途隧道縱向長(zhǎng)度比橫向長(zhǎng)度大得多，經(jīng)過(guò)的圍巖也化，通常按各類圍巖的綜合力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。引入可靠度后，必須考慮這些物性參數(shù)的概率特征。這方面的研究成果對(duì)地下結(jié)構(gòu)可靠度分析至關(guān)重要。
2.1圍巖分級(jí)判據(jù)的可靠性研究
一般隧道設(shè)計(jì)時(shí)都要現(xiàn)場(chǎng)確定該隧道所處的圍巖類別。各種圍巖分類法都有各自的一套標(biāo)準(zhǔn)。但由于標(biāo)準(zhǔn)本身常存在模糊性或不確定性，或者不同人對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解和處理不盡相同，不同人對(duì)同一圍巖的評(píng)價(jià)結(jié)果總體會(huì)趨于一致，具體還不會(huì)完全同一。圍巖分類的隨機(jī)性值得我們進(jìn)一步研究。
我國(guó)在圍巖分類和分級(jí)方面已有不少成果，可惜各部門還不統(tǒng)一。東北大學(xué)林韻梅教授等提出圍巖穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)分級(jí)法，李強(qiáng)提出模糊聚類分析法。在動(dòng)態(tài)分析法中對(duì)分級(jí)判據(jù)的分布進(jìn)行初步分析，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)分級(jí)判據(jù)進(jìn)行研究。在定義分級(jí)判據(jù)可靠性的函數(shù)上，用柯爾莫洛夫法對(duì)其分布規(guī)律進(jìn)行檢驗(yàn)。還提出了分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和分級(jí)方法的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。
2.2地質(zhì)資料的概率處理
對(duì)于大型地下工程和重點(diǎn)長(zhǎng)大隧道都要進(jìn)行比較細(xì)致的地質(zhì)勘探。但要從有限的勘探資料中獲得隧道全長(zhǎng)或大型地下工程周邊圍巖的地質(zhì)狀況和有關(guān)參數(shù)，必然存在不確定性和偶然性。用概率法可減少誤判的機(jī)率。例如長(zhǎng)江科學(xué)院包承綱研究員等以概率方法處理水壩地基鉆孔之間的地層分界線，取得更為合理的結(jié)果。
地層中常有一些異常地質(zhì)點(diǎn)存在，如軟弱夾層、空洞等。他們對(duì)地下工程施工和運(yùn)營(yíng)有很大影響。為此，首先要弄清楚它們出現(xiàn)的可能性、大概的位置及其性質(zhì)，然后通過(guò)可靠度分析法去分析它們的影響。Bercher(1979)及Tang(1987)等都對(duì)某地區(qū)在給定鉆孔布置與地質(zhì)歷史推斷情況下，對(duì)異常地質(zhì)出現(xiàn)的概率和統(tǒng)計(jì)特征做過(guò)估計(jì)，先給予一個(gè)不出現(xiàn)異常的先驗(yàn)概率，然后根據(jù)一系列鉆孔資料按Bayesion 公式推得修正的不出現(xiàn)概率和聯(lián)合分布。
2.3土性參數(shù)的隨機(jī)場(chǎng)研究
據(jù)研究，土性參數(shù)變異系數(shù)可達(dá)0.29，比計(jì)算模型的不定性影響大得多。土性參數(shù)概率特征經(jīng)歷了兩個(gè)階段。早期研究建立在隨機(jī)變量基礎(chǔ)上。后期研究集中在隨機(jī)場(chǎng)理論的應(yīng)用上。
不難理解，巖土工程的性狀是由某一空間范圍內(nèi)巖土的平均特征所控制。根據(jù)一個(gè)個(gè)試樣求得的統(tǒng)計(jì)特征稱為點(diǎn)特征。點(diǎn)特征與空間特性之間由一定的關(guān)系?？臻g平均特征的方差應(yīng)小于點(diǎn)特征的方差?？刂茙r土工程可靠度的是土性參數(shù)的空間平均值方差而不是點(diǎn)方差。因此，土性參數(shù)的概率分析是一個(gè)隨機(jī)場(chǎng)問(wèn)題。對(duì)于空間分布的地層，由于沉積和埋藏等條件的聯(lián)系，不同點(diǎn)之間雖有差別又有一定的相關(guān)性。這種相關(guān)性將隨二點(diǎn)距離的增大而減弱。相關(guān)距離是巖土可靠度隨機(jī)場(chǎng)研究中的一個(gè)重要參數(shù)。有關(guān)學(xué)者提出了相關(guān)距離的物理意義、集合意義及實(shí)際計(jì)算方法，提出了不同地層相關(guān)距離的年經(jīng)驗(yàn)值。研究了不同統(tǒng)計(jì)方法的參數(shù)對(duì)可靠度分析的影響。
2.4巖體特性統(tǒng)計(jì)特征的研究有待加強(qiáng)
近幾年由于土坡穩(wěn)定、樁基承載力及地基承載力等方面可靠度分析實(shí)用化的需要，推動(dòng)了土體概率特征的研究。而土性概率特征的研究成果又促進(jìn)了上述幾種典型工程實(shí)用可靠度分析。由于巖體的本構(gòu)關(guān)系更為復(fù)雜，節(jié)理、裂隙、層狀等對(duì)巖體特性影響更多，巖石地下工程計(jì)算模型不定性更為突出。對(duì)于眾多不定性相互作用的巖石工程，更需要可靠度分析。國(guó)內(nèi)勘察設(shè)計(jì)部門也積累過(guò)大量巖石資料，但用概率方法加以整理的參加橫過(guò)較少。日本在這方面做過(guò)的工作值得重視。他們對(duì)各類圍巖（如花崗巖、閃綠巖、礫巖、砂巖、泥巖等）的主要指標(biāo)（如單軸抗壓強(qiáng)度、壓縮變形系數(shù)、抗剪強(qiáng)度、干密度等）的分布特征，均值及變異性以及相互關(guān)系等都做過(guò)分析整理，這些資料可供參考。
3.作用效應(yīng)隨機(jī)分析方法的成果
作用效應(yīng)是可靠度分析中重要的綜合隨機(jī)變量，它占用很大的計(jì)算工作量。地下結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)的定值分析方法不論是“荷載—結(jié)構(gòu)”模式或“地層—結(jié)構(gòu)”模式，目前大多采用有限元分析，考慮空間作用時(shí)還用三維有限元。對(duì)裂縫、節(jié)理發(fā)育的巖石地層主要有兩種方法：
a.仍然利用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，但要尋求反映不連續(xù)巖體特點(diǎn)的本構(gòu)關(guān)系或把節(jié)理裂隙的力學(xué)性質(zhì)作為附加條件加以考慮，然后求解；
b.應(yīng)用塊體理論，尋求關(guān)鍵塊。利用量測(cè)到的位移信息反求地層的力學(xué)指標(biāo)也是常用的方法。引入可靠度以后如何在上述各方法基礎(chǔ)上進(jìn)行隨機(jī)分析時(shí)必須解決的問(wèn)題。
3.1隨機(jī)有限元的進(jìn)展
有限元法在隨機(jī)介質(zhì)中的應(yīng)用始于70年代初期。當(dāng)時(shí)主要用于巖土理論與應(yīng)力分析。其基本思路是采用蒙特卡洛模擬法。該法建立在大量確定性計(jì)算基礎(chǔ)之上，費(fèi)用較為昂貴。結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算的隨機(jī)有限元法70年代中期由瑞典的K.Handa首先提出，80年代末日本的Hisada和Nagagri等對(duì)隨機(jī)有限元作了較為系統(tǒng)的研究。至此以后隨機(jī)有限元理論朝著兩個(gè)方向發(fā)展，一是基于攝動(dòng)展開的有限元統(tǒng)計(jì)分析；另一是隨機(jī)場(chǎng)的局部平均。具體的方法有：紐曼隨機(jī)有限元法；隨機(jī)有限元最大熵法；有限元一次二階矩法；隨機(jī)有限元響應(yīng)面法；攝動(dòng)隨機(jī)有限元法等。上述各種方法各有其特點(diǎn)，有的理論上較為嚴(yán)密，但計(jì)算量大；有的較近似而計(jì)算簡(jiǎn)便。響應(yīng)面法，攝動(dòng)法及蒙特卡洛法在我國(guó)隧道可靠度分析中都已實(shí)際應(yīng)用。
作為隨機(jī)有限元的深入，有人還提出非線性隨機(jī)有限元，但該理論正處于嘗試中。采用目前流行的隨機(jī)有限元通常只能確定荷載效應(yīng)的某些數(shù)值特征，如均值、方差、相關(guān)矩等，難以確定荷載效應(yīng)的概率分布及高階矩，故還不能很好的滿足可靠度分析的要求。蒙特卡洛法可求出概率分布，但計(jì)算量較大。成都電子科技大學(xué)張新培教授提出了改進(jìn)的隨機(jī)有限元法。該法以有限元為基礎(chǔ)，利用荷載列陣與剛度矩陣各元素之間特征函數(shù)確定結(jié)構(gòu)各單元荷載效應(yīng)的特征函數(shù)，再根據(jù)特征函數(shù)與分布密度函數(shù)及數(shù)字特征的關(guān)系，求出荷載效應(yīng)分布密度函數(shù)積極數(shù)字特征。此法概念簡(jiǎn)單，容易實(shí)行，較好地滿足可靠度分析的要求。
3.2隨機(jī)塊體理論的提出和應(yīng)用
塊體理論是我國(guó)學(xué)者石根華和美國(guó)學(xué)者R.Goodman首先提出的巖體工程分析方法，為巖體洞室和邊坡穩(wěn)定分析開辟了新的途徑，在國(guó)際上受到重視并得到日益廣泛的應(yīng)用。塊體理論中關(guān)于巖體被不連續(xù)的空間平面切割成分離塊體以及切割面上的力學(xué)參數(shù)c、Φ等都作為定值。由于實(shí)際巖體不連續(xù)面形成因素復(fù)雜，同一組不連續(xù)面的產(chǎn)狀在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，連續(xù)空間平面切割成的變形狀空間塊體具有隨機(jī)性。切割面力學(xué)參數(shù)也使隨機(jī)變量。因此更適合概率分布。河海大學(xué)王保田、吳世偉提出的隨機(jī)塊體理論，用隨機(jī)抽樣法尋找可動(dòng)塊體的概率，并用一次二階矩法求關(guān)鍵塊的概率。二者結(jié)合可較好的解決已知結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀概型和力學(xué)性態(tài)是隨機(jī)值的問(wèn)題。南京航空?？茖W(xué)校的張廣健等應(yīng)用隨機(jī)塊體理論編制出計(jì)算程序，用以對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行可靠度分析，求得各類圍巖的塊體穩(wěn)定可靠指標(biāo)。所得結(jié)論與設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)基本一致。若能用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果將更能反映工程實(shí)際。
3.3三維隨機(jī)邊界元法的提出
地下結(jié)構(gòu)的有限元分析特別是三維分析需要?jiǎng)澐衷S多單元，計(jì)算機(jī)工作量和對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的要求都很大。特別對(duì)無(wú)限區(qū)域的課題，在一定范圍內(nèi)離散將忽略外方廣大區(qū)域的影響而帶來(lái)誤差。因此人們的注意力又轉(zhuǎn)到一些邊界解法上，相應(yīng)的邊界單元法得到發(fā)展。隧道的邊界元分析有其明顯的優(yōu)點(diǎn)，日益受到國(guó)內(nèi)外重視。針對(duì)地下結(jié)構(gòu)分析中參數(shù)都具有明顯不確定性的特點(diǎn)，隨機(jī)邊界元法的研究和應(yīng)用將對(duì)隧道可靠度分析起到新的推進(jìn)作用。
武漢水利電力學(xué)院潘國(guó)寧等提出的三維隨機(jī)邊界法是將邊界元計(jì)算過(guò)程作為函數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程，再參數(shù)取值時(shí)對(duì)函數(shù)過(guò)程做泰勒展開。通過(guò)邊界計(jì)算得到應(yīng)力和位移的均值；然后計(jì)算有關(guān)變量對(duì)參數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)在取均值時(shí)的值。最后考慮參數(shù)的變異性來(lái)分析計(jì)算結(jié)果的變異性。此法公式簡(jiǎn)潔，計(jì)算工作量小，對(duì)隧道分析有重要參考價(jià)值。
3.4圍巖參數(shù)的隨機(jī)反分析
由于圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)不容易確定，現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)或直接測(cè)試資料也只是得到點(diǎn)特性而不是我們所要求的圍巖空間平均特性。因此，利用施工監(jiān)測(cè)得到的位移信息反演求出圍巖參數(shù)的方法在一定條件下能滿足地下結(jié)構(gòu)分析的要求。目前定值的反演分析比較成熟，已開發(fā)出很多程序可供應(yīng)用。但是反演分析所依據(jù)的信息實(shí)際是帶有一定離散性的隨機(jī)變量，可靠度分析也要求反分析的結(jié)果能表示出概率特征。因此，隨機(jī)反分析也逐漸受到重視。專門著作《反演理論》對(duì)反分析概率化有重要論述。同濟(jì)、北方交大、西南交大巖土和地下工程專業(yè)的博士研究生的論文都曾涉及隧道隨機(jī)反分析問(wèn)題。目前采用的方法有傳統(tǒng)的蒙特卡洛法、隨機(jī)攝動(dòng)法。
4.針對(duì)巖土工程特點(diǎn)的可靠度分析方法的新發(fā)展
《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》在附錄一中推薦用一次二階矩法計(jì)算結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)。同時(shí)指出對(duì)于變異系數(shù)很大、極限狀態(tài)方程非線性程度很高等情況，宜用更精確的方法計(jì)算。巖土物性變異性比較大，常呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，如內(nèi)摩擦角與內(nèi)聚力之間負(fù)相關(guān)，容重與壓縮模量、內(nèi)聚力等正相關(guān)。忽視這些相關(guān)性，會(huì)使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)誤差。而一次二階矩法是假定基本變量間是相互獨(dú)立的。
目前針對(duì)相關(guān)性提出兩種一次二階矩的改進(jìn)方法。一是將相關(guān)變量變?yōu)榛ゲ幌嚓P(guān)的變量，新變量的方差矩陣是由原變量標(biāo)準(zhǔn)化后的方差矩陣構(gòu)成。另一方法是將極限狀態(tài)方程的標(biāo)準(zhǔn)差展開后求得分離變量作為新變量的靈敏系數(shù)，在新的靈敏系數(shù)重反映與之相關(guān)的另一變量的影響。前法適用于多個(gè)相關(guān)的基本變量，后法只適用于兩個(gè)相關(guān)變量。
對(duì)于非線性極限狀態(tài)方程，用當(dāng)量正態(tài)法有時(shí)計(jì)算誤差過(guò)大，有時(shí)不易收斂。此時(shí)將蒙特卡洛模擬引入可靠度分析中，只要模型次數(shù)多就能得到精確的失效概率值。對(duì)于很小的失效概率需要很大的模擬次數(shù)。為節(jié)省機(jī)時(shí)，可從計(jì)算方法上改進(jìn)。為避免概型擬和引入的誤差，采用高階矩發(fā)值得進(jìn)一步探索。
對(duì)于一些判別準(zhǔn)則易受人為因素影響的問(wèn)題，也可將模糊數(shù)學(xué)方法引入可靠度分析中，發(fā)展成為模糊可靠度分析法。坑道穩(wěn)定性位移判別的方法和準(zhǔn)則就有很多主觀和客觀不確定性因素，坑道穩(wěn)定性模糊概率分析法，把“坑道穩(wěn)定性”作為一模糊隨機(jī)事件，求其模糊概率，用模糊統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)法結(jié)合專家綜合評(píng)判來(lái)確定地下坑道周邊位移與坑道穩(wěn)定性的隸屬函數(shù)，推導(dǎo)出坑道穩(wěn)定性可靠度計(jì)算的一般表達(dá)式。
5.圍繞《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》的修訂，隧道可靠性
鐵路隧道在我國(guó)地下工程中占很大比例，第二層次的《鐵路工程可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》也已。第三層次的鐵路各專業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范可靠度設(shè)計(jì)修訂工作已提上日程。針對(duì)人們對(duì)可靠度理論在隧道中的應(yīng)用有懷疑態(tài)度甚至否定這一情況，鐵道部先組織幾批專家進(jìn)行“以可靠性理論為基礎(chǔ)修訂鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范的可行性研究”，得出可行的結(jié)論，并分別從“荷載—結(jié)構(gòu)”模式、“地層—結(jié)構(gòu)”模式和以工程類比為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)模式等幾個(gè)方面提出實(shí)現(xiàn)可靠度設(shè)計(jì)的途徑和需要攻關(guān)研究的課題。該項(xiàng)研究經(jīng)鐵道部組織專家評(píng)審驗(yàn)收，人為結(jié)論正確，所建議的隧規(guī)改革目標(biāo)明確，路徑可行，可作為今后隧規(guī)改革的指導(dǎo)性文件。
為了使鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范按可靠度設(shè)計(jì)加以修訂這一難度較大的工作能逐步深入開展，鐵道部主管部門已立項(xiàng)開展《按可靠度理論修改隧規(guī)的基礎(chǔ)性研究》。研究?jī)?nèi)容包括圍巖物性指標(biāo)及深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力統(tǒng)計(jì)特征研究；淺埋隧道覆土荷載統(tǒng)計(jì)特征研究；明洞、棚洞填土荷載統(tǒng)計(jì)特征試驗(yàn)研究；襯砌混凝土偏壓構(gòu)件抗力計(jì)算方法及偏壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特征研究；隧道襯砌幾何特征研究等。由鐵路各高校分別承擔(dān)。鐵路高校研究生論文選題也開始轉(zhuǎn)向隧道可靠度設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域。
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、前言
為了確保我們每天所生活的建筑物的穩(wěn)定和安全，就需要確保建筑物的主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有可靠的堅(jiān)固性以及耐久性，實(shí)現(xiàn)安全正常的支撐作用。承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要包括垂直構(gòu)件和水平構(gòu)件兩類，其中垂直構(gòu)件包括樁、柱、墻等等，水平構(gòu)件包括如梁、桁架、網(wǎng)架等等。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要明確具體建筑物的基本功能需求，比選多種結(jié)構(gòu)方案，從中優(yōu)選最經(jīng)濟(jì)合理的方案，然后針對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)體系，采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析以及內(nèi)力計(jì)算，準(zhǔn)確分析計(jì)算各構(gòu)件之間的連接方式和構(gòu)造措施。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的定義
衡量建筑物結(jié)構(gòu)是否安全是否可靠，我們需要看其三條性能，安全性、適用性以及耐久性，而這也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)。而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，用來(lái)度量結(jié)構(gòu)這三條性能的指標(biāo)就叫做安全度。三條性能的具體闡述如下：
第一條，是建筑結(jié)構(gòu)的安全性。最終建成的建筑物，在正常的使用條件下應(yīng)當(dāng)完全能夠承受可能出現(xiàn)的各種外荷載作用，具體包括其自重、各種機(jī)械設(shè)施設(shè)備、各類家具、各種人流以及自然風(fēng)雪和氣溫變化等等，同時(shí)，在某些特殊情況下，比如地震、火災(zāi)、颶風(fēng)等等，也仍然能在一定程度的作用下，保持建筑物的整體穩(wěn)定性，不至于輕易倒塌。
第二條，是建筑結(jié)構(gòu)的適用性。最終建成的建筑物，在正常的使用情況下，應(yīng)當(dāng)擁有比較良好的工作性能，可以正常地發(fā)揮建筑物內(nèi)部各組織的使用功能。
第三條，是建筑結(jié)構(gòu)的耐久性。最終建成的建筑物，在正常的使用和維護(hù)條件下，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)足夠長(zhǎng)的安全使用壽命，也就是設(shè)計(jì)使用年限。
三、安全度表示法
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法不同，相應(yīng)地，其安全度表示法就有所差異。自上世紀(jì)5O年代，我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法歷經(jīng)四個(gè)階段，分別是容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法、破壞階段設(shè)計(jì)方法、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法以及概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，安全系數(shù)表示容許應(yīng)力法的安全度，分項(xiàng)系數(shù)表示破壞階段法的安全度，可靠指標(biāo)表示概率極限狀態(tài)法的安全度。建筑結(jié)構(gòu)安全度即可靠度，與眾多因素有關(guān)，都需要進(jìn)行準(zhǔn)確分析和計(jì)算，包括建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造規(guī)定，構(gòu)件荷載標(biāo)準(zhǔn)和材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值、結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的精確度以及構(gòu)件承載力的計(jì)算公式等等，這些數(shù)據(jù)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的不同而有所不同。不同的安全度表示方法，有其不同的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的建筑物選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法和相對(duì)應(yīng)的合適的安全度表示方法。
建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論也叫安全度理論，可有效地對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行分析計(jì)算。對(duì)此，我國(guó)已經(jīng)實(shí)施了相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照可靠度理論進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)工作。可靠度理論中，是使用失效概率，以進(jìn)行對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的度量，可以將建筑結(jié)構(gòu)自身的抗力和外荷載的各種作用效應(yīng)互相獨(dú)立。在此理論中，把隨機(jī)過(guò)程轉(zhuǎn)化成了隨機(jī)變量，并且將經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)當(dāng)作校準(zhǔn)點(diǎn)。我國(guó)現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，這一理論被成功應(yīng)用其中。不過(guò)技術(shù)在不斷發(fā)展，這一理論仍然有待完善之處。在進(jìn)行具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)切實(shí)結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，靈活地應(yīng)用理論。
四、恰當(dāng)?shù)卮_定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的確定，也是一項(xiàng)很重要的任務(wù)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的高低，應(yīng)根據(jù)建筑所在地的經(jīng)濟(jì)和地理環(huán)境所決定。一般來(lái)說(shuō)，安全度的高低，可視為此區(qū)域經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面的綜合反映，具體包括地區(qū)經(jīng)濟(jì)和資源狀況，以及建筑施工各項(xiàng)技術(shù)的水平高低和建筑材料的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。進(jìn)行實(shí)際確定時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論作為理論基礎(chǔ)，參照本區(qū)域建筑的成功的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)多因素分析和綜合的考慮。但現(xiàn)實(shí)情況是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中太多依賴于結(jié)構(gòu)工程師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，往往從結(jié)構(gòu)選型、施工技術(shù)水平和建材的質(zhì)量?jī)?yōu)劣等方面著手分析，一般都很少考慮工程項(xiàng)目所在地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及資源狀況，這樣很容易造成安全系數(shù)確定得偏高或是建筑物造價(jià)設(shè)計(jì)得偏高，最終導(dǎo)致一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)在財(cái)力上很難承受該工程的建設(shè)。
我國(guó)現(xiàn)階段，整體上施工技術(shù)水平不高，建料質(zhì)量參差不齊，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，結(jié)構(gòu)安全度剛剛能適應(yīng)實(shí)際工程的需要，但與國(guó)際上通行的工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相比，仍有增長(zhǎng)的空間。畢竟，國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力在不斷增強(qiáng)，施工技術(shù)也在不斷提高，新材料新工藝得到了極大的推廣應(yīng)用，而且大跨度大空間結(jié)構(gòu)是越來(lái)越多，因此，現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高。我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，與國(guó)外相關(guān)規(guī)范比，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)所采用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值和構(gòu)件之間的構(gòu)造要求，都低一些。
五、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性問(wèn)題
建筑物在其工作年限內(nèi)必須實(shí)現(xiàn)足夠的強(qiáng)度，足以經(jīng)受各種外來(lái)荷載的作用，充分發(fā)揮其使用功能，即使再惡劣環(huán)境因素的強(qiáng)力作用下，也仍然能夠繼續(xù)保持建筑物的強(qiáng)度和整體性。在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了需要合理準(zhǔn)確地確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度，還應(yīng)當(dāng)重視結(jié)構(gòu)的耐久性，主要是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性。我國(guó)，現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范中，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范有明確規(guī)定，注重于結(jié)構(gòu)構(gòu)件在各種荷載作用下的強(qiáng)度要求，但是對(duì)于建筑物在惡劣環(huán)境因素作用下的結(jié)構(gòu)耐久性，卻沒(méi)有給予足夠的關(guān)注和重視。
調(diào)研報(bào)告和數(shù)據(jù)表明，諸多因素將影響混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性，可以將這些因素分為內(nèi)部因素和外部因素兩類。
一是，內(nèi)部因素，主要包括氯離子含量、混凝土的水膠比即水灰比、混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、水泥用量、骨料中的堿含量和外加劑用量以及混凝土保護(hù)層厚度等；外部因素就是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所處的外部環(huán)境，包括地上環(huán)境和地下環(huán)境、水上環(huán)境和水下環(huán)境，包括溫差、凍融和濕度、某些化學(xué)成分的含量、各種腐蝕性化學(xué)介質(zhì)以及含酸堿地下水等等。而這其中，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響最為嚴(yán)重的，則是混凝土碳化、堿骨料反應(yīng)以及鋼筋銹蝕。外部惡劣環(huán)境可謂是對(duì)混凝土碳化和鋼筋銹蝕起直接影響作用的主要因素，需要我們給予足夠的關(guān)注和重視。
對(duì)于建筑工程和港口、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施工程，其使用壽命和結(jié)構(gòu)耐久性都十分重要。在對(duì)港口、橋梁、水利和建筑工程等混凝土結(jié)構(gòu)工程，進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)的規(guī)范規(guī)定，切實(shí)滿足各項(xiàng)系數(shù)要求，確保此類工程在工作年限內(nèi)的安全使用。
六、結(jié)語(yǔ)
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)人員，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須根據(jù)建筑物的基本功能要求，結(jié)合具體實(shí)際情況，在多種方案中，進(jìn)行比選分析，擇優(yōu)選擇出最經(jīng)濟(jì)、最合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，然后要針對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)分析和準(zhǔn)確的內(nèi)力計(jì)算，最后還需要各構(gòu)件之間的連接方式和構(gòu)造措施進(jìn)行正確分析和精準(zhǔn)計(jì)算。在設(shè)計(jì)時(shí)，切記采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中所規(guī)定的各項(xiàng)安全系數(shù)，以切實(shí)保證建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件和整體建筑能夠安全使用。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號(hào)： TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
0引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)民對(duì)于建筑物使用追求的期望值也日趨增高，繼而各式各樣的建筑開始不斷興建，并且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用，但是隨著使用年限的增加和工作環(huán)境的劣化，這些結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命肯定會(huì)逐年降低，破損將是一個(gè)必然的、不可逆轉(zhuǎn)的過(guò)程，因此從國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度出發(fā)，為了節(jié)約能源和資金，相關(guān)的從業(yè)人員有必要對(duì)建筑物的可靠性進(jìn)行全面科學(xué)地鑒定與分析，以保證建筑物在服役期間具有最優(yōu)的可靠度水平，進(jìn)而完成延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命的任務(wù)與目標(biāo)。
1可靠性與可靠度之間的關(guān)系
我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》[1]中同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性和結(jié)構(gòu)可靠度分別進(jìn)行了定義。
結(jié)構(gòu)可靠性:結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力。
結(jié)構(gòu)可靠度:結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。
通過(guò)定義不難看出結(jié)構(gòu)可靠性主要強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的能力，它的度量是通過(guò)結(jié)構(gòu)可靠度來(lái)反映的，也就是說(shuō)一個(gè)系統(tǒng)的可靠度反映了對(duì)工程設(shè)計(jì)的綜合性要求，表現(xiàn)了安全和經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一，并且可用以協(xié)調(diào)工程的近期投資和長(zhǎng)遠(yuǎn)效益之間的矛盾。
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定則是以結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)的概念和實(shí)用方法為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。自1638年伽利略奠定了現(xiàn)代建筑力學(xué)基礎(chǔ)以來(lái)，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法經(jīng)歷了容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法破損階段設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的過(guò)程，目前采用較多的是極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。
2結(jié)構(gòu)的不確定性
工程結(jié)構(gòu)需要有一定的可靠性，是因?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、施工、使用過(guò)程中，具有種種影響結(jié)構(gòu)安全、適用、耐久的不確定性。這些不確定性，很早以前就受到人們的重視。
早期，人們采用安全系數(shù)法來(lái)籠統(tǒng)地考慮影響結(jié)構(gòu)安全的各種不確定性，設(shè)計(jì)方法為容許應(yīng)力法。容許應(yīng)力法的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，一般情況下能夠滿足使用要求，缺點(diǎn)是安全系數(shù)全憑經(jīng)驗(yàn)選取，缺乏科學(xué)依據(jù)，不能定量地確定安全性。所取的安全系數(shù)不能說(shuō)明結(jié)構(gòu)的可靠程度，因?yàn)椴牧蠌?qiáng)度、作用效應(yīng)的概率分布沒(méi)有被考慮。不同的工程采用的安全系數(shù)往往有不同的可靠性。基于可靠度的思想來(lái)對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)是土建工程的一大進(jìn)步[2]。它用數(shù)學(xué)方法對(duì)工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，建立了有明確可靠指標(biāo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。用可靠指標(biāo)代替了原有的安全系數(shù)，結(jié)構(gòu)的失效概率得到量化。自 1969 年A． M． Frendenthal 教授提出將可靠性理論用于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域后，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的努力，結(jié)構(gòu)可靠性分析已經(jīng)從理論研究階段進(jìn)入實(shí)用階段。
結(jié)構(gòu)在經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、施工等一系列工序后由最開始的虛擬模型計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的空間實(shí)體, 這時(shí)相應(yīng)的一些問(wèn)題也就產(chǎn)生了，最早設(shè)計(jì)時(shí)考慮的隨機(jī)因素, 如荷載、荷載效應(yīng)、材料性能、構(gòu)件幾何參數(shù)等, 會(huì)改變其不確定的程度, 甚至轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^上確定的因素。而同時(shí)因?yàn)椴牧线x擇、施工等因素引起的不確定性卻隨著結(jié)構(gòu)的建成而消除。
就簡(jiǎn)單的從荷載方面來(lái)說(shuō)吧, 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上的活荷載和設(shè)計(jì)中的活荷載具有程度不同的隨機(jī)性, 因?yàn)樵O(shè)計(jì)中活荷載的統(tǒng)計(jì)特性是針對(duì)某類建筑的,而現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上活荷載的統(tǒng)計(jì)特性則應(yīng)針對(duì)特定的具體建筑, 兩者的變異性往往有很大差別，同時(shí)結(jié)構(gòu)自重在結(jié)構(gòu)建成之后不應(yīng)再是隨機(jī)的, 而是客觀上確定的量。
此外, 一些隨機(jī)因素的不確定性還與人類的控制行為有關(guān), 如設(shè)備運(yùn)行荷載、屋面積灰荷載的隨機(jī)性便與實(shí)際的設(shè)備管理制度、清灰制度及其執(zhí)行情況有關(guān)。這些結(jié)構(gòu)的不確定因素都需要我們相關(guān)的從業(yè)人員在各自的工作環(huán)節(jié)中做出仔細(xì)的分析。
3影響可靠度鑒定的因素
3．1 建筑物在使用期內(nèi)可能會(huì)遭受自然災(zāi)害侵蝕，而自然災(zāi)害會(huì)使建筑物在不同程度會(huì)受到損害，需要通過(guò)技術(shù)手段對(duì)受損建筑進(jìn)行安全鑒定及維修加固施；
3．2 因地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)、施工等因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成質(zhì)量缺陷，就需要對(duì)建筑物的安全性進(jìn)行評(píng)估，然后運(yùn)用相關(guān)技術(shù)手段進(jìn)行加固或補(bǔ)強(qiáng)處理；
3．3 隨著建筑物的使用時(shí)間的增長(zhǎng)，建筑物性能會(huì)逐漸衰退，再加上碳化、腐蝕、碰撞、凍融等不利因素作用，建筑物的可靠度水平將逐漸降低，甚至有可能危害人們的生命安全；
3．4 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文化的發(fā)展，人們對(duì)居住、工作環(huán)境的要求發(fā)生巨大的變化，導(dǎo)致相當(dāng)數(shù)量的老舊建筑的功能不在適用，這就需要對(duì)這些建筑進(jìn)行技術(shù)改造；
3．5 建筑物的可靠性鑒定也為法律仲裁、質(zhì)量糾紛、合同理賠、房屋保險(xiǎn)投保等提供依據(jù)。而且通過(guò)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定，對(duì)為末辦理相關(guān)產(chǎn)權(quán)的既有建筑的產(chǎn)權(quán)辦理及銀行抵押貸款提供了必要條件；
3．6 受不同時(shí)期經(jīng)濟(jì)環(huán)境和政治形勢(shì)影響， 有的房屋建造時(shí)未按基本建設(shè)程序進(jìn)行，導(dǎo)致房屋工程質(zhì)量不能得到有效保證，并且這些建筑均在不同程度上存在各種安全隱患，需要經(jīng)過(guò)安全性鑒定，并依賴定期檢查來(lái)保證其安全使用；
3．7 維修改造既有建筑有著巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，與新建建筑物相比，維修改造具有投資少、工期短、省空間等優(yōu)點(diǎn)，這些均會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
4 可靠指標(biāo)的確定以及常用的鑒定方法
4.1 設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)的確定
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，限于目前的條件，并考慮到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的現(xiàn)實(shí)繼承性，現(xiàn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中給出的可靠指標(biāo)值是采用“校準(zhǔn)法”確定的[3]。即通過(guò)對(duì)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范安全度的校核，利用反演計(jì)算，找出按原規(guī)范設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)中隱含的相應(yīng)可靠指標(biāo)值，經(jīng)綜合分析和調(diào)整，以此來(lái)制定基于概率分析的可靠性設(shè)計(jì)的目標(biāo)可靠指標(biāo)。這在實(shí)質(zhì)上是充分考慮到了工程建設(shè)長(zhǎng)期積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，繼承了原有設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的可靠度水準(zhǔn)，接受了其總體上的合理性。目前我國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中采用的可靠指標(biāo)如表1 所示。
表1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的可靠指標(biāo)
破壞類型 安全等級(jí)
一級(jí) 二級(jí) 三級(jí)
延性破壞 3.7 3.2 2.7
脆性破壞 4.2 3.7 3.2
4.2 結(jié)構(gòu)可靠性常用的鑒定方法
目前，結(jié)構(gòu)可靠性鑒定方法大致包括: 傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法、實(shí)用鑒定法、概率鑒定法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鑒定法和響應(yīng)面法等[4]。
1) 傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法。傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法是以原設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù)，根據(jù)個(gè)人專業(yè)知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)，然后對(duì)建筑物的可靠性給出評(píng)價(jià)的一種經(jīng)驗(yàn)判定方法。此方法鑒定程序簡(jiǎn)單，荷載計(jì)算以實(shí)際調(diào)查為準(zhǔn)，材料強(qiáng)度取值一般按經(jīng)驗(yàn)確定，受個(gè)人主觀因素影響較大，缺乏準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。因此，難以對(duì)結(jié)構(gòu)的性能和狀態(tài)做出全面的分析，評(píng)判過(guò)程缺乏系統(tǒng)性，鑒定結(jié)論往往因人而異。
2) 實(shí)用鑒定法。實(shí)用鑒定法是在經(jīng)驗(yàn)鑒定法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，應(yīng)用各種檢測(cè)手段對(duì)建筑物及其環(huán)境條件進(jìn)行周密的調(diào)查、檢測(cè)、測(cè)試結(jié)構(gòu)的主要力學(xué)性能參數(shù)，然后經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后用于結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算，由此判定建筑物的性能和狀態(tài)，全面分析建筑物所存在問(wèn)題的原因。然后，以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)，按照統(tǒng)一的鑒定程序和標(biāo)準(zhǔn)，從安全性、使用性多個(gè)方面綜合評(píng)定建筑物的可靠性水平的方法。與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法相比，該法鑒定程序科學(xué)，實(shí)用鑒定法十分強(qiáng)調(diào)檢測(cè)手段和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，對(duì)建筑物性能和狀態(tài)的認(rèn)識(shí)較準(zhǔn)確和全面，可以為建筑物維修、加固、改造方案的決策提供可靠的技術(shù)依據(jù)。
3) 概率鑒定法。在實(shí)用鑒定法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，進(jìn)一步利用統(tǒng)計(jì)推斷方法分析影響特定建筑物可靠性的不確定因素的評(píng)定方法。概率鑒定法則針對(duì)具體的既有建筑物，找出建筑物在正常使用條件下和預(yù)期的使用期限內(nèi)發(fā)生破壞或失效的概率，通過(guò)對(duì)建筑物和環(huán)境信息的采集和分析，評(píng)定建筑物的可靠性水平，確定結(jié)構(gòu)的使用壽命。應(yīng)用該方法得出的鑒定結(jié)論更符合建筑物的實(shí)際狀態(tài)。
4) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鑒定法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量處理單元互聯(lián)組成的非線性、自適應(yīng)信息處理系統(tǒng)。具有高度的并行處理、聯(lián)想記憶、良好的自適應(yīng)性和自組織能力。它無(wú)需預(yù)先確定系統(tǒng)的模型，而是以實(shí)驗(yàn)或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)有限次迭代計(jì)算，從而獲得一個(gè)反映實(shí)驗(yàn)或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)在規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)功能和容錯(cuò)性，可以模擬專家推理，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)評(píng)定中的應(yīng)用日益受到重視。
5) 響應(yīng)面法。響應(yīng)面法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的進(jìn)行可靠度分析的一種有效的方法，其思想是通過(guò)一系定性試驗(yàn)擬合一個(gè)響應(yīng)面來(lái)模擬真實(shí)的極限狀態(tài)曲面。從本質(zhì)上講，響應(yīng)面是統(tǒng)計(jì)學(xué)的綜合實(shí)驗(yàn)技術(shù)，用于處理幾個(gè)變量對(duì)同一體系或結(jié)構(gòu)的作用問(wèn)題，也就是體系或結(jié)構(gòu)的輸入與輸出的轉(zhuǎn)化關(guān)系問(wèn)題。
5 結(jié)語(yǔ)
對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性鑒定是對(duì)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和未來(lái)工作能力了解和掌握的必要途徑，鑒定方法的發(fā)展在一定程度上還要依賴于鑒定手段和技術(shù)的發(fā)展，理論上的突破同樣是不可或缺的重要條件，合理的鑒定方法是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)可靠性鑒定安全性的重要保證，也是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)使用壽命延長(zhǎng)的必要環(huán)節(jié)。
[1] GB50153—2008, 工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) [ S]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2009.
