系統(tǒng)可靠度指標(biāo)下的建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

摘 要：主要分析了結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整法，對(duì)建筑框架可靠性設(shè)計(jì)問題進(jìn)行研究，結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整法主要是分析可靠性和可靠度，所以，在進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，需要分析建筑結(jié)構(gòu)體系可靠性，并掌握可靠度調(diào)整的情況。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)可靠度指標(biāo)；建筑框架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）12-0061-01

1 建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

1.1 注重重要結(jié)構(gòu)

在建筑框架中，構(gòu)件具有不同的作用，結(jié)構(gòu)體系主要是由構(gòu)件構(gòu)成，根據(jù)構(gòu)件的重要性，分析設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)外力具有抵抗的作用，當(dāng)遇到較大的外力破壞時(shí)，需要確保重要的構(gòu)件不會(huì)受到損害，因此，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就需要區(qū)分構(gòu)件的重要性，分析主要構(gòu)件以及次要構(gòu)件，在設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力必須具有差異性，否則會(huì)損失嚴(yán)重。

1.2 注意使得結(jié)構(gòu)體系實(shí)現(xiàn)平衡

建筑框架在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意的一點(diǎn)是剛?cè)岵?jì)，若結(jié)構(gòu)過于剛，變形能力比較差，若過于柔，結(jié)構(gòu)會(huì)比較脆。建筑框架受到外來破壞力時(shí)，會(huì)容易受損。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意結(jié)構(gòu)的剛度，剛?cè)嵯嘁恕?/p>

1.3 減少結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意設(shè)置防線，減小結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)，在出現(xiàn)突然情況時(shí)，抵抗力結(jié)構(gòu)聯(lián)合發(fā)揮抵抗的作用，并互相的支撐，簡單的類比就是物體由高處下落，在下落的過程中如果具有多層阻礙物，對(duì)下落的速度起到緩沖的作用，物體下落以后，就會(huì)減少損傷。當(dāng)在結(jié)構(gòu)中設(shè)置防線時(shí)，就會(huì)起到緩沖的作用，建筑結(jié)構(gòu)受損情況要降低很多。在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)重心需要分散，不能集中在某一個(gè)構(gòu)件上，需要設(shè)置多道防線。

1.4 結(jié)構(gòu)成為整體

建筑結(jié)構(gòu)框架體系需要是整體，在結(jié)構(gòu)體系中不會(huì)存在關(guān)節(jié)，外力能夠得到有效的消除。前三項(xiàng)原則的實(shí)現(xiàn)需要以整體性為基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意整體性原則。

2 建筑框架結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)分析

結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整法主要指的是近似估算結(jié)構(gòu)體系可靠性，抗力調(diào)整法主要是結(jié)合結(jié)構(gòu)體系、失效模式、結(jié)構(gòu)構(gòu)件三者的失效概率關(guān)系，分為兩步：第一，可靠性分析；第二，調(diào)整可靠度。

結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整法在設(shè)計(jì)工程和建筑結(jié)構(gòu)中，實(shí)際操作的過程相對(duì)簡單，具有很高的實(shí)用性，計(jì)算的精度和實(shí)際要求具有很大的契合度，體現(xiàn)出使用價(jià)值。但是，我們需要注意的是，和發(fā)達(dá)國家相比，我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展相對(duì)較晚，國家在研究可靠度方面還存在不足，不能完全的應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，所以，在未來的科學(xué)發(fā)展中，設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)研究結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整法。

在多數(shù)情況下，在描述建筑框架結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，通常是分析可靠性、調(diào)整可靠度。近幾年來，國外以及國內(nèi)在分析結(jié)構(gòu)體系可靠性方面，采用的方法比較多。然而，對(duì)于可靠性分析結(jié)果，現(xiàn)在還沒有有效的方法直接應(yīng)用到施工中。現(xiàn)在的情況是，調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度，并不斷的進(jìn)行計(jì)算，直至符合設(shè)計(jì)的要求。但是，應(yīng)用這種方法，操作的過程比較繁復(fù)使得調(diào)整可靠度、進(jìn)行工作分配具有一定的難度。

在當(dāng)前情況下，對(duì)于上述問題的解決主要是依靠結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整法，這種方法比較實(shí)用，在進(jìn)行可靠度計(jì)算時(shí)，應(yīng)用的是近似計(jì)算的方法，把可靠性分析、設(shè)計(jì)過程相互聯(lián)系。進(jìn)行實(shí)際的操作，結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整法主要的研究對(duì)象是建筑框架結(jié)構(gòu)，計(jì)算原理在可靠性設(shè)計(jì)中適用的情況比較多。對(duì)于建筑框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)而言，結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整法使用價(jià)值比較高。當(dāng)規(guī)定建筑框架結(jié)構(gòu)目標(biāo)性可靠指標(biāo)以后，結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整法可以在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中直接的運(yùn)用。

要想提高建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，在開展設(shè)計(jì)工作之前，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合自身的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，合理的運(yùn)用系統(tǒng)效應(yīng)，然后判斷建筑框架結(jié)構(gòu)需不需要進(jìn)行可靠性計(jì)算。在一般情況下，進(jìn)行建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，若要使得可靠性設(shè)計(jì)的方法和工程設(shè)計(jì)要求相符合，就必須讓建筑結(jié)構(gòu)體系可靠性分析和可靠度調(diào)整分開進(jìn)行，保持兩個(gè)過程的獨(dú)立性以及有效性。

3 建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性分析

可靠性分析的方法主要是分為兩種：第一，主失效模式計(jì)算方法；第二，失效概率計(jì)算方法。

3.1 主失效模式計(jì)算方法

主要是應(yīng)用一次二階矩法，計(jì)算失效模式失效概率，分析失效模式相關(guān)系數(shù)，結(jié)合失效模式失效概率限值，根據(jù)相關(guān)性判別系數(shù)，將不重要的失效模式刪除，經(jīng)過上述操作，最后的計(jì)算公式是：

對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行分析，主失效模式和失效率具有一定的關(guān)系，在公式中，Pf（S，F(xiàn)，M）i表示的是建筑結(jié)構(gòu)失效模式失效概率，Pf.l（F，M）表示的是失效概率限值。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)失效模式失效概率計(jì)算方式

要想實(shí)現(xiàn)主失效模式的計(jì)算，首先需要了解建筑結(jié)構(gòu)失效概率，在一般情況下，串聯(lián)主失效模式，使之成為系統(tǒng)，然后把系統(tǒng)看作是失效概率計(jì)算模型。

4 調(diào)整可靠度

4.1 計(jì)算失效模式容許失效概率值

對(duì)結(jié)構(gòu)體系容許失效概率進(jìn)行深入的分析，就會(huì)計(jì)算出和失效模式相對(duì)應(yīng)的失效概率，計(jì)算公式為：

在這個(gè)公式中，n的意義是和建筑結(jié)構(gòu)失效模式失效概率限值相對(duì)應(yīng)的主失效模式相比，失效概率比前者高的數(shù)量。

4.2 計(jì)算抗力調(diào)整系數(shù)

失效模式都有目標(biāo)可靠指標(biāo)，主失效模式也會(huì)有對(duì)應(yīng)的可靠指標(biāo)數(shù)值，通過相關(guān)的計(jì)算，就會(huì)知道主失效模式對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整系數(shù)，當(dāng)對(duì)抗力進(jìn)行一系列調(diào)整以后，主失效模式失效概率的關(guān)系表現(xiàn)為：Pf（S，F(xiàn)，M）i小于等于Pfx（F，M）；，在這個(gè)公式中，Pfx（F，M）表示的意義是失效模式容許失效概率值，指的是失效模式對(duì)應(yīng)目標(biāo)可靠指標(biāo)。

4.3 驗(yàn)算結(jié)構(gòu)體系失效概率

在對(duì)結(jié)構(gòu)體系失效概率進(jìn)行調(diào)整以后，當(dāng)調(diào)整以后的數(shù)值符合相關(guān)的規(guī)定時(shí)，各個(gè)失效模式會(huì)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)抗力調(diào)整系數(shù)，我們需要依據(jù)這個(gè)系數(shù)，調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力，并且調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何參數(shù)，對(duì)材料特性做出一定的修改，整個(gè)的體系就已經(jīng)完成設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

在關(guān)于建筑框架結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)方面，結(jié)構(gòu)體系抗力調(diào)整方法比較有效，實(shí)用性比較強(qiáng)，對(duì)可靠度實(shí)行近似計(jì)算。據(jù)我們的了解，國內(nèi)外的相關(guān)專家在可靠度理論以及方法方面做出研究，研究成果比較理想。根據(jù)我國的現(xiàn)實(shí)情況，可靠度理論應(yīng)用比較多，并且能夠在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起到很大的作用。但是，我們需要注意的是，和發(fā)達(dá)國家相比，我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展相對(duì)較晚，國家在研究可靠度方面還存在不足，不能完全的應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，在未來，還需要投入大量的人力以及物力，加強(qiáng)研究，爭取取得理想的成果。

參考文獻(xiàn)

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