建筑結構設計可靠度的影響因素與比較研究

王 麗

(北京炎黃聯合國際工程設計有限公司 南京 210000)

1 建筑結構設計可靠度的定義以及意義

可靠度在建筑結構設計中的定義是指在一定的時間內建筑結構能夠應對不同環境的影響，實現獲得設計預期功能的能力，使其承受住不同環境壓力，獲得一定的使用功能和建筑壽命。總體而言，建筑結構設計的可靠度可以量化，其數值越高就意味著該建筑的使用壽命就越長，同時，也意味著建筑結構在使用的過程中具備良好的使用性能和安全性。

2 建筑結構設計可靠度的基本理論

2.1 具備一定規范性的結構設計

在現實社會的生產應用和建設中，建筑結構設計可靠度的理論將會被轉化應用成一些能夠表示隨機變量的公式，將校準經驗量化[1]，從而更好地控制設計。作為輔助性理論工具，可以實現對于失效概率在結構設計可靠性中的影響的度量進行。隨著我國建筑行業對于結構設計可靠度的重視提高，研究不斷得到深入，相關的理論已經獲得了較為喜人的成果，但是理論應用于實踐仍然需要一些規范操作，在基本理論點的原則上加以完善。

2.2 保持一定可靠性的結構體系

結構設計的規范性是要求在結構設計的過程中，相關的設計內容要符合法規制度，具備一定的強制性。對于設計工程者而言，所設計出的建筑產品必須負擔得起相關的法律責任，結構設計和建造中，整個過程中都需要遵守我國法規政策的要求，在此基礎上，到結構設計成果出現問題時，就相關的工作人員和施工單位承擔失職后的法律后果。建筑結構設計者們，在法律規范的要求之下，可以根據不同的施工要求和標準，進行靈活的設計，通過科學而規范的操作從而提高建筑物的質量和施工水平。

3 建筑結構設計可靠度的影響因素

3.1 荷載變化參數分布影響

根據不同的建筑結構會有不同的荷載設定要求。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構的可靠度的。干擾主要表現在兩個層次上，分別是：建筑樓面的荷載水平和自然環境下結構荷載水平[2]。其中建筑樓面結構荷載是指在設計周期內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構設計；自然條件下的結構荷載水平是指結構設計的可靠度會受到建筑區域的自然環境影響。另外，不同類型的建筑在使用壽命上會有所不同。建筑結構設計可以通過改變設計方案，削弱環境影響，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。

3.2 建筑結構的抗力衰減影響

通過對建筑結構可靠度的理論研究過程中，我們發現建筑結構的抗力衰減也將會對結構設計帶來一定的可靠度影響，這其中主要是受到了建筑環境的荷載作用的干擾。比如，在施工環境的影響下，建筑材料會在不同程度上出現侵蝕和損壞，從而對可靠度帶來了負面的影響，造成建筑結構抵抗力衰減，并且在建筑的元件應用過程中，也會受到周邊環境變化和時間推移的影響，使得這些部件的性能下降。因此，在進行建筑結構設計的過程中，相關的設計工作者需要充分考慮到抗力衰減的分布情況，形成一系列的具有參考價值的函數，發現客觀變化的規律，根據規律的變化，調整設計方案，進行提前的方案預算，以便尋找出最有效的措施來提高建筑物的穩定性和使用壽命。

3.3 不利荷載效應影響

按照相關的法律規定結合不同的建筑設計需求，選擇出最合理的荷載效應組合，一般情況下可以采用基本組合方式來進行施工圖設計。但是對于特殊的建筑案例，就需要建筑結構設計者積極地開辟出新型的、具有創新性和針對性的設計組合，從承載能力的極限狀態和角度出發進行組合設計。我國已經出臺了一系列的規定，明確了在不同荷載效應組合的設計之下應該采取怎樣的設計，從而有效地保證了多種可能下的荷載組合，也可以維持在良好的可靠度之內。我們需要關注的是，國家出臺的規定所給出來的組合表達方式，是建立在荷載及荷載效應能夠滿足一定客觀規律的線性關系之下的，而對于非線性的建筑設計，就需要建筑結構設計者們進一步的加強實踐能力，結合不同的問題類型，積極采用其他的科學方法進行組合設計。比如，當建筑的使用壽命和功能要求不一致的時候，我們可以通過調整載荷系數，對變荷載標準值進行一定的調整，從而也能夠獲得建筑設計的可靠度。

4 建筑結構設計可靠度的比較研究

4.1 建筑結構設計規范性的比較

為了保證結構設計的可靠度，需要以建筑結構自身功能保持正常運行的基礎之上，使用建筑的內部人員他們的生命和財產都不會受到影響，即保持建筑強度和使用功能相協調的要求。同時，結構設計可靠度還要求，結構設計不僅能夠完成建筑結構的展現，還要具有較強的可備維修和修復的空間。隨著可靠度理論的研究深入以及我國建筑市場行業的國際化進程，我國的專家學者們開始對我國的建筑設計可靠度與國際市場和國際相關理論進行對比。通過對比研究，專家們發現，我國設計規范的可靠度要低于歐美發達國家，而且，許多建筑物的樓層自身的可靠度儲備設施與歐美發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，剪力墻結構鋼筋使用率基本與國際標準保持一致。所以相關的設計者們在工作設計中，可以根據不足來進行加強，而對于較好的方面需要保持一貫的設計標準。

4.2 建筑結構設計合理性的比較

我國建筑結構設計規范中一系列相關的規章制度以及標準制定都是建立在可靠度原則之上的，所以，一般情況下建筑結構設計規范都能夠滿足我國當前的社會發展需求。并且，我國建筑結構設計的規范標準其合理性不僅會反映在建筑設計技術層面，對于我國經濟發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范標準，就是根據我國經濟發展的現有狀況進行規定的，雖然現行的標準與歐美發達國家還存在著一定的距離，但是卻最適合我國發展的方針政策，具有因地制宜的合理性特點。

5 結語

綜上所述，我國改革開放30年以來，建筑行業取得了卓越的發展進步，所取得的成績有目共睹，這其中是離不開建筑結構可靠度設計的輔助的。為了使建筑結構能夠更加符合我國未來的發展、社會的進步，保持良好的安全性、穩定性和較長的使用壽命，建筑結構設計者們仍然要堅定目標，對于可靠度指標、可變荷載、結構抗力和施工質量等營養因素要提高重視，通過采取更積極有效的辦法，運用科技手段進行結構設計，從而使我國建筑結構獲得更好的使用性能。