結構可靠指標的幾何意義
土木工程
是建造各類土地工程設施的科學技術的統稱，是研究工程設施中結構、岩土和環境及其相互作用的技術學科。土木工程中的工業和民用建築的承重體系，江河湖泊中的橋樑、渡槽，海洋中的防波堤、跨海大橋、海洋平臺等，是由鋼、木、磚石、混凝土及鋼筋混凝土等建造而成的構築物，統稱為
工程結構
。工程結構長期承受裝置、人群、車輛等使用荷載，經受風、雨、雪、日照等環境作用，以及波浪、水流、土壓力、地震等自然作用，工程結構的安全與否，關係著人們生產、生活、安全與健康，關係著國家現代化的程序和人民群眾的生命財產安全。因此，工程結構物需要保證在設計使用年限內能夠承受設計的各種作用，滿足設計要求的各項使用功能，及具有不需要過多維護而能保持自身工作效能，即要保證結構的安全性、適用性和耐久性，這三個方面構成了
工程結構可靠性
的基本內容。
工程結構可靠性
是指結構在規定的時間內，在規定的條件下完成預定功能的能力，而
結構可靠度
則是可靠性的數學度量。根據定義，工程結構可靠性應包含三個方面的內容：
第一是結構自身部分，包括結構抗力、結構型式和結構的再利用；
第二是結構遭受的外部作用，包括對結構的直接作用、間接作用和作用的組合問題；
第三則是涉及到結構可靠性的基本方法，包括可靠度的計算方法、體系可靠度的分析，以及動力可靠度的計算等問題。
因此，工程結構可靠度則主要涉及可靠性的基本方法，這也是本書（《
工程結構可靠度：理論、方法及其應用
》，金偉良著。 北京：科學出版社，2022。8）的主要內容。同時，針對不同工程問題的結構可靠度分析方法也存在著差異，因此，本書專門列舉了不同結構的可靠度應用案例，供讀者參考。
結構可靠度的理論研究
在二十世紀70年代隨著結構設計規範由許用應力設計法向基於機率的極限狀態設計法過渡而得到蓬勃發展，而國內則是與國外相對同步開展相關的研究工作。但是，在結構可靠度的基本理論研究方面，國內的研究則與國外存在著較大差距，基本上是按照國外的規範體系進行修改。隨著國內學術界和工程界對結構可靠度理論的認識和研究的不斷深入，尤其是二十世紀90年代對結構可靠度的大討論，使得在工程結構應用中既要考慮基於可靠度的結構規範的理論體系，又要考慮注重結構的實際功能要求，這主要體現在本世紀初
結構設計可靠性統一標準的制定
，把“結構可靠度”改為“結構可靠性”是統一標準制定的最大亮點。隨著我國科技工作者對結構可靠度理論的研究取得不斷的進步，工程技術人員對工程結構可靠度問題的深入瞭解，我國的規範體系的建立和工程結構可靠度的應用必將更加完善。這也是正是
本書撰寫的目的
。
▲ 結構設計的極限狀態
我接觸到結構可靠度理論是在1982年攻讀研究生階段。當時，大連理工大學的結構工程專業學位課程中設有結構可靠度的選修課，是由趙國藩教授和陳慰如老師講授。那時課程的內容僅僅涉及一次二階矩理論，機率論基礎知識和有關數理統計方法，沒有教材，只有油印講稿，但是，概念很新，作為規範制定的理論基礎曾吸引了許多人的關注；同時，作為一門課程講授，這在國內高校也是最早一批的。儘管我很感興趣結構可靠度方面的研究，但是，真正使我進入結構可靠度理論的研究是在我完成博士學位以後。1989年4月完成博士答辯以後，我一直在琢磨著自己以後的學術道路與研究方向，要選擇一個既具有學科前沿性，可以使自己致力終身加以研究的研究方向，又要具有工程應用前景，可以理論聯絡實際，解決工程問題的研究方向，這也是許多年輕教師面臨的困惑和問題。經過大量的文獻閱讀、同行與教師的交流和專業發展的需要，毫無疑問，結構可靠度的研究方向是最佳選擇。經過與導師趙國藩教授的溝通和交流，1991年我在申請德國洪堡基金會和挪威皇家基金會的時候選擇的就是
結構可靠度的理論與應用
的研究方向。因此，趙國藩教授是把我
引入到結構可靠度理論與應用的研究大門
，並且以後在從事海洋結構可靠度、混凝土結構的耐久性，以及其他工程結構可靠度研究中一直給予的大力支援和幫助，令我終身難忘。
謹以此書獻給我敬愛的導師趙國藩教授。
我在德國Stuttgart大學從事Humboldt研究工作的主要內容是結構可靠度中不確定性研究和可靠度的數值模擬研究，合作導師Eberhard LUZ教授給予了我寬鬆而愉快的工作環境，使我對不確定性的相對資訊熵方法和可靠度的重要抽樣法做了一些工作，第一次在國際刊物上發表學術論文，第一次參加國際結構安全與可靠度學術會議（ICOSSAR’1993）並做學術報告，可以說Humboldt的研究經歷教育了我如何從事科學研究工作。1994年夏我到了挪威科技大學海洋技術中心做NRC學者，與合作導師Torgeir MOAN教授開展了海洋結構可靠度的研究，注重開展了考慮二次曲面的可靠度的重要抽樣法和海洋導管架結構體系可靠度的實用方法，使我
在結構可靠度的理論與應用方面找到了新的突破點
。
▲ 深水半潛式平臺結構的疲勞可靠性分析流程
▲
深水半潛式平臺疲勞可靠性分析部位
結構可靠度不僅需要在理論上尋求突破，更重要的是在工程應用上找到結合點。無疑，海洋結構物遭受的環境極為惡劣，不確定性更為明顯，可靠度理論最適合應用。於是，我和我的團隊與中國海洋石油總公司合作完成了我國第一座海洋平臺標準化設計的體系可靠度研究，第一次開展了中國海洋導管架平臺設計規範的可靠度標定，渤海BZ28 -1中國海上結構物（導管等平臺，單點繫泊結構和海底管道結構）的可靠度評估，和南海某油田導管架碰撞分析與可靠性評估等研究工作，同時開展了面向南海3500米水深的深水平臺結構和海底管道的結構可靠性評估。
從1993年夏我正式入職浙江大學，開闢了結構可靠度的研究方向，新設了《結構可靠度》課程，培養了一大批博士研究生和碩士研究生，他（她）們都在各自崗位上發揮著重要的作用，本書也是集中反映了他（她）們在結構可靠度研究領域方面所做的研究成果。
本書以《結構可靠度理論》（趙國藩、金偉良、貢金鑫著）、《工程荷載組合理論和應用》和《工程結構全壽命設計方法》（金偉良著）等專著為基礎，結合作者們近二十年來在可靠度方面的取得最新研究成果，形成本書稿的主要內容。本書主要內容分為上、下兩篇共15章，上篇第1~8章主要介紹了結構可靠度的基本理論與分析計算方法，下篇第9~15章著重探討了可靠度理論在實際工程中的應用。內容主要為：可靠度基本理論發展概述及基本概念、不確定性分析方法、可靠度計算方法、可靠度的數值模擬方法、體系可靠度分析方法、時變結構可靠度、荷載及荷載組合方法、可靠度在規範中的應用、海洋平臺結構可靠度、海洋結構物疲勞可靠度、橋樑結構可靠度、施工期臨時性結構可靠度、水工結構可靠度、邊坡可靠度和人為錯誤影響。
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本書的特點是
理論與實際工程相結合，較為系統地闡述可靠度理論及工程應用的最新研究成果，推動可靠度理論在工程中的應用和發展，可為結構可靠性統一標準完善和修訂提供參考
。本書的工作得到了國家自然科學基金委、國家科技部等專案的大力支援。
本文摘編自《工程結構可靠度：理論、方法及其應用》（金偉良著。 北京：科學出版社，2022。8）一書“前言”“第一章 緒論”，有刪減修改，標題為編者所加。
工程結構可靠度理論與應用學術叢書
結構可靠度不僅涉及結構設計的理論、方法和應用的基本問題，而且還涉及到工程荷載的作用、結構全壽命效能的基本問題，是土木工程及其相關學科和專業的基本理論。浙江大學一直致力於結構可靠度理論與應用的研究，堅持理論創新，理論聯絡實際，解決重大工程的關鍵技術難題，為工程結構可靠度理論與應用的創新發展做出了貢獻。為此，特編輯出版了工程結構可靠度理論與應用學術叢書。
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工程結構可靠度：理論、方法及其應用
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工程結構全壽命設計方法
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（本文編輯：
劉四旦）
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