徐珂,2009年12月6日
全经验法
结构设计方法进入理性阶段之初，便意识到，结构的计算要保证安全，就不能忽视材料性能和荷载的不确定因素。有趣的是，在对付不确定因素这个问题上，最初采用的仍然依造经验。只不过，这次不是靠经验定尺寸，而是凭经验定系数和量值。在全经验法中，荷载效应和抗力的取值全凭经验，而安全程度也是凭经验的。这一阶段绝大多数时间内，结构设计是没有定量设计的。19世纪开始尝试定量设计。1840年一个英国皇家委员会收集了大量的试验数据，规定各种房屋的安全系数为4，他们已经认识到材料有瑕疵和缺陷，强度会出现变异性，但无法了解变异的规律，就用一个较大的安全系数4来处理这种变异性。对于铁道桥梁，他们还考虑到动荷载的不定性的振动的影响等更多未知因素，因此建议安全系数采用更大的6。这个阶段的结构设计安全度理论水准，称为“全经验法”。
半概率法：水准一
1912年，Randome和Saurbrey指出“允许应力和安全系数间的关系是令人迷惑的。。。各种允许应力是在许多年经验积累下产生的实践来肯定的，象是一个保守设计者和经济设计者两方面的折衷方案”。长期以来，直到上世纪40～50年代，人们仍然停留在全经验法上。全经验法不是不能定量设计，但过于粗糙。
安全系数K表达为：k=R/s<=[K]，注意：R、Ｓ、[K]全是经验确定的。
随着工程实践的积累，人们的理论知识与试验手段日益发展，开始试图摆脱纯经验的R和S的确定方法。人们自然想到可以选用R和S的平均值，而用平均值为计算安全系数，称为中心安全系数法。这种方法只考虑平均值或一阶矩这个最简单的统计特征，称为一阶矩方法。
中心安全系数最明显的缺点是未能很好地考虑荷载和抗力的变异性。用示例说明忽略变异性的后果。
1940~1950，英国的Pugsley和美国的Freudenthal开始把各种统计的概念引进安全度理论中，首先在飞机领域内被接受，但在土木工程领域发展不大。1954年，前苏联的A.P.尔然尼采明确提出了与破坏概率相联系的安全特征，并与安全系数相联系。
Kb=Rb/Sb <=[Kb] 角标：标准之意
Rb和Sb分别为均值减去或加上均方差的若干倍而得到，这就在一定程度上考虑了它们的变异性。当然这个安全系数也可以写成多系数表达式的形式，分别体现在荷载系数，材料系数和工作条件系数中。苏联在此1955年首先应用了极限状态设计法和考虑荷载与抗力统计规律的半概率法安全度理论。
该法对于安全度的两个要素之一，即R与S的取值上应用了概率论方法，还考虑了二阶矩，但没有与破坏概率相联系，[K]的取值仍是经验的，因此只能称为半概率法。
近似概率法，水准二
1969年Cornell从实用角度改进和发展了尔然尼采早在1954年提出的建议，提出了以β为衡量结构安全性的统一数量指标，称为“可靠度指标”，而将β与失效概率Pf直接建立联系。以此为基础发展起来“结构可靠度理论”。
用β估计失效概率Pf的方法还是一种近似估计，因而水准二称为近似概率法。
真正属于水准二的规范应当用β表征结构的安全性,采用概率极限设计法设计结构。但目前绝大多数国家的各种结构规范，包括我国规范，仍然以分项系数表达。实质上是用水准二来指导制定规范，而具体结构设计规范的形式仍属水准二，或可说是水准一到水准二的过渡阶段。
全概率法，水准三
若能对整个结构采用精确的概率分析，对各种随机变量分别采用随机变量或随机过程的概率模型来描述，求得结构的失效概率直接度量安全性，这就是全概率法。全概率法不一定要借助安全系数和可靠指标。因为纯粹靠概率计算结构安全程度，在理论水准上也是最高的设计方法了。
最后对水准一二三来个一句话的总结：
水准一：靠经验定义一个安全系数
水准二：用可靠度指标近似估计失效概率，用分项系数保证计算公式的可靠度指标
水准三：直接计算结构失效概率