建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度的影響因素與比較研究

中建三局工程設(shè)計有限公司地下空間與人防設(shè)計院 湖北 武漢 430071

引言

當前階段，采用隨機變量法計算整體可靠性有一定的缺陷，且相關(guān)的計算精度很有限，在對現(xiàn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計進行評定時，采用積分法存在很多局限性和問題，所以常常采用其他方法進行可靠性分析。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度的定義以及意義

可靠度在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的定義是指在一定的時間內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)對不同環(huán)境的影響，實現(xiàn)獲得設(shè)計預(yù)期功能的能力，使其承受住不同環(huán)境壓力，獲得一定的使用功能和建筑壽命?？傮w而言，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠度可以量化，其數(shù)值越高就意味著該建筑的使用壽命就越長，同時，也意味著建筑結(jié)構(gòu)在使用的過程中具備良好的使用性能和安全性[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性影響因素分析與比較

（1）抗力變化?？沽ψ兓瘜Y(jié)構(gòu)可靠度的影響對于建筑物是非常明顯的。總的來說，對于建筑來說，影響結(jié)構(gòu)整體抗力狀況的因素主要有荷載效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和材料效應(yīng)。將負荷影響作為優(yōu)先。經(jīng)過大量的現(xiàn)場調(diào)查與分析，我們發(fā)現(xiàn)，荷載對建筑物的影響，不僅影響建筑物的整體安全，而且在長期的荷載作用下，還會對建筑物產(chǎn)生累積破壞。安全性效應(yīng)主要是指結(jié)構(gòu)在其設(shè)計荷載極限不能承受現(xiàn)有荷載壓力時，對結(jié)構(gòu)的安全性會產(chǎn)生影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)嚴重失效。累積損傷按其實際情況又可分為動態(tài)計算損傷和靜態(tài)損傷。第二，影響環(huán)境因素。建筑在長期的使用過程中，必然會受到周圍自然環(huán)境的影響。隨著各種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，建筑物的可靠度自然也會受到影響。例如，當?shù)叵滤⑼寥篮涂諝庵械亩趸歼M入混凝土內(nèi)部，與混凝土內(nèi)部的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀，降低混凝土的堿度，破壞鋼筋所顯示的鈍化膜，混凝土就會產(chǎn)生一定程度的碳化作用，從而降低建筑結(jié)構(gòu)的抗壓強度。第三，對材料的影響。建筑材料在長期的使用過程中，還存在著一些老化問題，導(dǎo)致建筑材料本身的強度和力學(xué)性能逐漸降低，或者受到化學(xué)反應(yīng)的影響，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。這個材料問題，也是影響建筑結(jié)構(gòu)抗力，進而影響整個設(shè)計可靠性的重要因素。

（2）荷載變化參數(shù)分布影響。根據(jù)不同的建筑結(jié)構(gòu)會有不同的荷載設(shè)定要求。針對不同的建筑我們可以看到，荷載的變化能力和水平是會影響到建筑結(jié)構(gòu)的可靠度的。干擾主要表現(xiàn)在兩個層次上，分別是：建筑樓面的荷載水平和自然環(huán)境下結(jié)構(gòu)荷載水平。其中建筑樓面結(jié)構(gòu)荷載是指在設(shè)計周期內(nèi)荷載概率會分散在不同的分位值上，需要按照標準來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計；自然條件下的結(jié)構(gòu)荷載水平是指結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠度會受到建筑區(qū)域的自然環(huán)境影響。另外，不同類型的建筑在使用壽命上會有所不同。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可以通過改變設(shè)計方案，削弱環(huán)境影響，以及改變用途來延長或縮短建筑物的使用年限，對建筑物的安全可靠性也會帶來改變。

（3）工程的質(zhì)量。建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，無論設(shè)計方案還是施工質(zhì)量，都會直接導(dǎo)致建筑的實際阻力和設(shè)計阻力發(fā)生偏差。因此，在進行阻力統(tǒng)計分析時，應(yīng)盡可能對影響工程質(zhì)量的因素進行分析和研究，以便提前予以考慮。加強工程建設(shè)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理確保整個工程的質(zhì)量，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度的比較研究

3.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范性的比較

為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠度，需要以建筑結(jié)構(gòu)自身功能保持正常運行的基礎(chǔ)之上，使用建筑的內(nèi)部人員他們的生命和財產(chǎn)都不會受到影響，即保持建筑強度和使用功能相協(xié)調(diào)的要求。同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度還要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅能夠完成建筑結(jié)構(gòu)的展現(xiàn)，還要具有較強的可備維修和修復(fù)的空間。隨著可靠度理論的研究深入以及我國建筑市場行業(yè)的國際化進程，我國的專家學(xué)者們開始對我國的建筑設(shè)計可靠度與國際市場和國際相關(guān)理論進行對比。通過對比研究，專家們發(fā)現(xiàn)，我國設(shè)計規(guī)范的可靠度要低于歐美發(fā)達國家，而且，許多建筑物的樓層自身的可靠度儲備設(shè)施與歐美發(fā)達國家也有相當大的距離。但是，我國建筑受壓鋼筋的使用比例，最小的配筋量，剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋使用率基本與國際標準保持一致。所以相關(guān)的設(shè)計者們在工作設(shè)計中，可以根據(jù)不足來進行加強，而對于較好的方面需要保持一貫的設(shè)計標準。

3.2 建立健全管理體制和保障機制

為保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的順利進行，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性，各建筑設(shè)計企業(yè)應(yīng)加強管理系統(tǒng)和保障機制的建設(shè)，根據(jù)企業(yè)的具體情況和設(shè)計的實際情況，制定相應(yīng)的管理系統(tǒng)和保障機制，明確結(jié)構(gòu)設(shè)計過程、任務(wù)分工和問題處理流程等，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的順利進行。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性的比較

我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中一系列相關(guān)的規(guī)章制度以及標準制定都是建立在可靠度原則之上的，所以，一般情況下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范都能夠滿足我國當前的社會發(fā)展需求。并且，我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范標準其合理性不僅會反映在建筑設(shè)計技術(shù)層面，對于我國經(jīng)濟發(fā)展方針政策上也有較強的適用價值。比如，對于建筑材料的使用總量的規(guī)范標準，就是根據(jù)我國經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)有狀況進行規(guī)定的，雖然現(xiàn)行的標準與歐美發(fā)達國家還存在著一定的距離，但是卻最適合我國發(fā)展的方針政策，具有因地制宜的合理性特點[3]。

4 結(jié)束語

總的來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中不可缺少的一部分。伴隨著我國建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性研究水平不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者在新的環(huán)境和形勢下，應(yīng)不斷提高自身的專業(yè)素質(zhì)和能力，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性，為建筑工程的順利、安全、可靠施工提供重要保障和支持。