备考一级注册结构工程师——材料强度标准值

结构设计中材料强度为什么要有95%保证率呢？那我们设计的结构是不是有5%的概率不安全呢？

答：95%保证率是材料强度标准值，该值是不能用来做结构设计的。那我们的结构设计规范是如何解决这个问题的呢？

拿混凝土举例来说，是通过引入材料分项系数来对材料强度进一步折减实现的：

实际工程中，混凝土材料可以看做是服从正态分布的，详见下图。材料强度标准值为有95%保证率的特征值，即实际材料低于此强度的概率为5%。在该特征值基础上除以一个大于1的系数，得到的材料强度保证率将有大幅提升，材料强度低于该值的可能性大大降低。材料分项系数越大，结构的安全度越大。

那么这个值是怎么顶出来的呢？

其实这个值是的大小和材料本身的离散性有很大的关系，离散性大的材料为了达到相同的可靠性，就需要除以较大的安全系数。对于混凝土而言，该安全系数为1.4，而钢材的离散性较小，达到相同的可靠性所需要的安全系数也就越小，规范给出的取值为1.1。

这样子岂不是说材料强度标准值不一定要取95%吗？是不是取其他值也可以，只要配套有相应的材料分项系数就可以了？

事实上美国规范所采用的“混凝土强度标准值”保证率就不是95%，ACI规范利用（specified compressive strength）进行结构设计，该值的保证率大约为91%。