建筑結(jié)構(gòu)設計可靠度的影響因素與比較研究

【摘要】在建筑結(jié)構(gòu)設計中，必須站在安全與發(fā)展的高度來重新審視這項研究技術(shù)，加大對建筑結(jié)構(gòu)設計的可靠度研究，使其更加完善，從而為企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟效益與社會效益。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設計、可靠度、影響因素、比較研究

一、前言

近年來國內(nèi)的建筑業(yè)的發(fā)展十分迅速，人們對建筑業(yè)的關(guān)注度也日益增加，城市化的加速使得建筑工程發(fā)生巨大變化。然而，人口密集、財富集中的城市在面對地震災害時，就可能會造成眾多的人員傷亡與巨大的經(jīng)濟損失，結(jié)構(gòu)的耐久性以及抗風、抗震性都是影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素。因此建筑結(jié)構(gòu)設計技術(shù)對可靠度的研究提出了巨大的挑戰(zhàn)。我國目前對結(jié)構(gòu)可靠度的應用雖然已經(jīng)初具規(guī)模，其應用領(lǐng)域也涉及服役設備的檢驗、耐久度分析、結(jié)構(gòu)抵抗災害性氣象能力、建筑行業(yè)相關(guān)規(guī)程的制定以及設備缺陷診斷等，幾乎涵蓋了與建筑相關(guān)的所有領(lǐng)域。但隨著我國基礎建設的加快，建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，由此帶來的行業(yè)內(nèi)部發(fā)展良莠不齊的現(xiàn)象，需要用完善的專業(yè)評價體系去約束和保障工程質(zhì)量，因此，對建筑結(jié)構(gòu)設計可靠度理論的深入研究具有重要意義。

二、建筑結(jié)構(gòu)設計可靠度的影響因素分析

1、可變荷載水平和分布參數(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)設計中，對于設定的荷載大小的不同，其建筑結(jié)構(gòu)設計的可靠度也是不同的。在有關(guān)的荷載水平影響下，占主導地位的就是可變荷載。可變荷載一般可以分為兩大類。一類是樓面的活荷載。另一類是自然環(huán)境的荷載。自然環(huán)境荷載主要包括以下幾個方面：雪載、風載等相關(guān)的受到自然規(guī)律的所支配的荷載。對于樓面活荷載的要求，主要是對基準期內(nèi)的荷載均值的大小進行相關(guān)的設計。對于自然環(huán)境荷載的要求。一般是與基準期的長短有關(guān)。由于自然環(huán)境的荷載一般是按照年的最大值進行統(tǒng)計的，其基準期越長，荷載的水平就越高。可變荷載概率的分布參數(shù)其確定的準確的程度，也會影響到結(jié)構(gòu)設計可靠度。

2、工程質(zhì)量

在建筑結(jié)構(gòu)設計中，其工程的設計和施工的質(zhì)量的好壞主要會導致建筑結(jié)構(gòu)的實際的抗力和設計的抗力之間的偏差。因此，在抗力統(tǒng)計的分析中，我們應該盡量的對于可以預先考慮的有關(guān)影響工程質(zhì)量的各種因素進行相關(guān)的分析和研究。另外，我們還應該加強工程施工的各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。通過對工程的整個質(zhì)量進行控制能夠確保結(jié)構(gòu)設計的可靠度和以及提高結(jié)構(gòu)設計的可靠度的重要的方式。

3、抗力衰減

由于環(huán)境荷載的疲勞效應進而導致的環(huán)境腐蝕以及材料的老化等一些不利的因素的影響。其構(gòu)件的抗力會隨著時間的推移而衰減。主要表現(xiàn)在抗力的標準差和均值是時間的函數(shù)。公式如下所示：LR=LR（t） 我們?nèi)绻軌驕蚀_的了解抗力分布的參數(shù)隨著時間變化的相關(guān)的規(guī)律，那么對于研究結(jié)構(gòu)的可靠度是很有價值的。

4、最不利荷載效應組合

我國建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的可靠指標主要是按照建筑結(jié)構(gòu)設計的相關(guān)的標準即：按照三種基本的荷載效應的組合和14種基本構(gòu)件的校準進行確定的。對于其他的荷載效應的組合的可靠指標和此水平是相同的。建筑的結(jié)構(gòu)設計一般是最不利荷載效應的組合起著控制的作用。建筑結(jié)構(gòu)的最不利荷載程度的不同，所導致的建筑結(jié)構(gòu)的實際的可靠度也會是不同的。我們在校準建造結(jié)構(gòu)構(gòu)建的可靠指標的時候，通過恒載+活載+風載和恒載+活載+雪載+風載這兩個不同的荷載效應的組合下是具有相同的可靠指標的。

三、建筑結(jié)構(gòu)設計可靠度水平比較分析

我們在進行建筑結(jié)構(gòu)設計的可靠度水平比較的時候，需要設定不同的荷載的標準值和抗力的標準值。進而能夠最優(yōu)的確定各個分項的系數(shù)，從而達到建筑結(jié)構(gòu)設計的可靠指標。因此，我們應該對以下的兩點進行注意。一是，對于結(jié)構(gòu)設計的可靠度的水平的比較。二是，對于結(jié)構(gòu)設計的可靠度水平的相關(guān)的調(diào)整。我們在進行建筑結(jié)構(gòu)設計可靠度的影響因素的比較的時候，主要應該比較以下的兩方面，即目標可靠指標和可變荷載。下面就對這兩方面就行具體的分析。

1、目標可靠指標

根據(jù)國際相關(guān)的結(jié)構(gòu)可靠性的原則的相關(guān)的規(guī)定，對于不同的建筑的重要性的結(jié)構(gòu)，其承載能力的極限狀態(tài)的構(gòu)件可靠度的指標分別是：3.1， 3.8， 4.3。根據(jù)我國的相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)可靠度的原則的規(guī)定，建筑的延性以及脆性的破壞構(gòu)件分別是2.7， 3.2， 3.7和3.2， 3.7， 4.2。很明顯我們根據(jù)上述的數(shù)值可以看出，兩者的數(shù)值雖然比較接近，但是我國的標準數(shù)值是偏低的。我國的鋼筋混凝土的構(gòu)件目標的可靠度和美國的相關(guān)的指標比較相近，但是我國的鋼筋混凝土構(gòu)建目標的可靠度的數(shù)值與墨西哥的相關(guān)數(shù)值要低。在恒載+活載的組合下，我國鋼構(gòu)件的目標可靠指標和美國的相關(guān)的指標接近。但節(jié)點指標大大的低于美國。在含有地震的組合下，我國的眾值烈度與美國的地震的水平相近。但是我國的可靠度遠遠的低于美國。

2、可變荷載

由于樓面的活荷載是隨機的變量，其荷載的水平關(guān)鍵是均值的大小。我國和美國樓面的活荷載標準值相比，美國樓面的活荷載采用的標準值要比我國的標準值要大很多，其平均值大一倍左右。我國的自然環(huán)境荷載的標準和美國的自然環(huán)境荷載的標準相比，我國和美國的自然環(huán)境荷載水平大致相當。但是風荷的標準值我國是每30年左右遇到一次。而美國的風荷標準值是每50年左右遇到一次。但是，風荷載均值和標準值相比，我國與美國相比要高。我國和美國的風荷載均值是大致相當?shù)摹Ｓ纱丝梢姡勺兒奢d的標準值只不過是一個名義上的值，荷載水平主要是體現(xiàn)在均值的大小上。

四、建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論發(fā)展趨勢

隨著建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論的不斷成熟與完善，建筑行業(yè)得到新的發(fā)展。在未來建筑工程項目中，建筑設計盡管會向多元化，復雜化方向發(fā)展，但建筑物的穩(wěn)定性以及安全性將得到大大提升。在未來發(fā)展中，建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論可能會在一些方面發(fā)生變化，例如：

1、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度分析。在未來，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度分析會根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞水平，以及根據(jù)不同的極限狀態(tài) ，計算出一套針對性結(jié)構(gòu)設計的方法。其表現(xiàn)是系統(tǒng)可靠度分析內(nèi)容更為豐富，難度程度加大。

2、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分析的改進。考慮的因素將會更加全面，如除了強度極限狀態(tài)外，還需要考慮結(jié)構(gòu)破壞安全極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)等其他情況。

3、人為差錯的分析。許多結(jié)構(gòu)的失效并不一定是由荷載不確定性造成。有可能是由于設計使用環(huán)節(jié)中人為造成的。因此，在未來可靠度研究中，會減少人為分析的出錯。

4、模糊隨機可靠度的研究。模糊隨機可靠度理論會隨著數(shù)學理論方法的完善得到進一步的改善。總之，在未來建筑行業(yè)中，建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論將會得到更加科學合理的運用，并且在該行業(yè)中起著不可替代的作用。

五、結(jié)束語

建筑業(yè)的飛速發(fā)展使得建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論日趨成熟，應用范圍也越來越廣。建筑結(jié)構(gòu)設計的可靠度是一項關(guān)乎到國計民生的研究項目，不僅關(guān)系到國家經(jīng)濟建設的發(fā)展，還關(guān)乎到人民生命財產(chǎn)安全。其水平能夠反映出國家的建筑業(yè)、工程設計以及施工技術(shù)能力，甚至是一個國家的國民經(jīng)濟水準。近年來由于建筑結(jié)構(gòu)的復雜性，多樣性，越來越多的人對建筑結(jié)構(gòu)可靠性研究有了一個全新的認識，這對建筑行業(yè)具有重大的現(xiàn)實意義。學習和完善建筑結(jié)構(gòu)設計可靠性理論，合理正確的運用到建設中，為我國的建設發(fā)展貢獻出自己微薄之力。

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