我國建筑可靠性問題的評(píng)價(jià)與淺析

張弦波

摘 要：在正常設(shè)計(jì)、施工以及使用的條件下，這些建筑結(jié)構(gòu)的可靠度足夠，而且這個(gè)觀點(diǎn)已被幾十年來大規(guī)模建設(shè)的實(shí)踐所證明。我國與發(fā)達(dá)國家同類設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行比較，可以看出我國設(shè)計(jì)規(guī)范的可靠度水平還有著差別。將從以上兩方面來對(duì)我國建筑結(jié)構(gòu)的可靠性問題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：可靠性;建筑結(jié)構(gòu);抗震

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.083

1 引言

目前在我國建筑工程界對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)可靠性相關(guān)問題有進(jìn)行大量的討論。一是大家都認(rèn)為在正常設(shè)計(jì)、施工以及使用的條件下，這些建筑結(jié)構(gòu)的可靠度足夠，而且這個(gè)觀點(diǎn)已被幾十年來大規(guī)模建設(shè)的實(shí)踐所證明;但是隨著近期各地發(fā)生了不同程度的樓房災(zāi)害事故，使人們引起新的疑慮就是在遭遇到某些不定性因素及非正常自然條件時(shí)，按正常設(shè)計(jì)施工的建筑是否會(huì)由于抗風(fēng)險(xiǎn)能力不足而造成較大損失，甚至產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。二是若將我國與發(fā)達(dá)國家同類設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行對(duì)比，那么可以發(fā)現(xiàn)，與發(fā)達(dá)國家設(shè)計(jì)規(guī)范的可靠度要求有著差別。因此，本文將從以上兩方面來對(duì)我國建筑結(jié)構(gòu)的可靠性問題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和評(píng)價(jià)。

2 建筑結(jié)構(gòu)可靠度影響因素

因?yàn)樵诟黝惤ㄖ谑┕D設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、使用管理等過程中具有許多影響其安全性、適用性、耐久性的各種因素，土木工程界將這些因素統(tǒng)籌考慮在設(shè)計(jì)中則統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)可靠度。當(dāng)可靠度設(shè)置水平低，結(jié)構(gòu)抵御意外情況的能力就差，因而結(jié)構(gòu)失效概率就大，。所以單純的從降低結(jié)構(gòu)的失效概率方面來看，應(yīng)當(dāng)盡可能的提高結(jié)構(gòu)的可靠度，降低失效風(fēng)險(xiǎn)，減少事故發(fā)生;但是工程結(jié)構(gòu)的成本與可靠度之間并不是呈線性比例上升，因此在滿足結(jié)構(gòu)可靠度的情況下還要考慮造價(jià)等因素。建筑結(jié)構(gòu)的影響因素都有以下特點(diǎn)：

（1）隨機(jī)性。所謂事物的隨機(jī)性，是由于事件發(fā)生的條件并不完全充分，使得在條件與結(jié)果之間未必會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的因果關(guān)系，從而結(jié)果事件是否出現(xiàn)則具有不確定性，這種不確定性為隨機(jī)性。建筑在設(shè)計(jì)、施工、使用過程中會(huì)有很多隨機(jī)事件產(chǎn)生，這會(huì)對(duì)建筑的可靠度產(chǎn)生影響。

（2）模糊性。模糊性就是指某個(gè)對(duì)象是否完全符合一個(gè)固定概念的這種情況，也就是說這個(gè)概念的集合到底包含哪事物是模糊的、非明確的，主要表現(xiàn)在客觀事物差異的中間過渡中的“不分明性”。通過我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以了解，工程結(jié)構(gòu)的可靠性并非可以用一個(gè)非常直觀及簡(jiǎn)單的公式來表達(dá)，這是要用到模糊數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行研究。

（3）不完善性。如今許多事物都是由各種聯(lián)系、作用等要素所構(gòu)成的具有特定功能的有機(jī)整體。但是許多科技研究方法對(duì)這些錯(cuò)綜復(fù)雜的綜合內(nèi)容的處理還沒有完全成熟，而在建筑工程則非常多的實(shí)例具有該特性，因此在工程實(shí)踐中只能由有經(jīng)驗(yàn)的專對(duì)這種不確定性進(jìn)行評(píng)估，引入經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，建立相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算和分析。

3 我國建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)險(xiǎn)能力的評(píng)估

目前我國建筑類型很多，體型相差較大，而且參照不同的設(shè)計(jì)規(guī)范所提供的計(jì)算公式導(dǎo)致結(jié)構(gòu)有所不同，因此導(dǎo)致不同建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)險(xiǎn)能力的估計(jì)結(jié)論相差較大。

（1）不同結(jié)構(gòu)類型建筑，其抗風(fēng)險(xiǎn)能力（以抗震為例）有很大的差別。以抵抗罕遇地震的為抗震目標(biāo)來考慮其抗風(fēng)險(xiǎn)能力的標(biāo)志，通過計(jì)算研究分析可以得出：鋼結(jié)構(gòu)抗震為10～11度;多層及高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為8度左右;單層鋼筋混凝土柱廠房和不超過五層的多層磚混結(jié)構(gòu)房屋僅僅只有7度上下。那么，如果參照我國相關(guān)抗震規(guī)范來設(shè)計(jì)的各種結(jié)構(gòu)就會(huì)有以下差別：鋼結(jié)構(gòu)、多高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及單層鋼筋混凝土柱廠房和多層磚混結(jié)構(gòu)分別可以有1.5～3.5度、1.0～1.5度以及0.5度左右的能力超過規(guī)范規(guī)定抵抗罕遇地震的能力。

（2）平立面復(fù)雜，則導(dǎo)致建筑的適應(yīng)應(yīng)力變化能力差，建筑構(gòu)造措施未做好或者計(jì)算建立模型與實(shí)際工程相差較多的建筑結(jié)構(gòu)，則會(huì)對(duì)建筑可靠性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力有較大的影響。

（3）總體而言，我國常用建筑結(jié)構(gòu)類型在正常情況下，能確保安全可靠，而且具有較好的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，同時(shí)也符合我國的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀。

（4）目前許多設(shè)計(jì)規(guī)范都有與相關(guān)可靠度的計(jì)算規(guī)范和公式，或許不同設(shè)計(jì)規(guī)范采用的有關(guān)參數(shù)及措施會(huì)有所差別，則可以在綜合分析的基礎(chǔ)上作合理調(diào)整。

4 與國外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范可靠性比較

我國與發(fā)達(dá)國家的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在可靠度方面還是有所差別，有些設(shè)計(jì)人員覺得我國的規(guī)范要求比國外低，在此本文以美國的設(shè)計(jì)規(guī)范作為參考進(jìn)行分析對(duì)比。主要試以我國現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》與《美國統(tǒng)一建筑規(guī)范》（UBC）及《美國鋼筋混凝土房屋建筑規(guī)范》（ACI）中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的幾個(gè)主要方面進(jìn)行比較：

（1）設(shè)防起點(diǎn)。我國是6度，而UBC是6.5度;ACI對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)防起點(diǎn)是7.5度。

（2）限制高度。我國規(guī)范限制高度為45m（8度）及25m（9度）。UBC規(guī)定在地震8.5度和9度地區(qū)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)必須采用相當(dāng)于我國一級(jí)抗震等級(jí)框架（SMRF），但是對(duì)其高度不做限制。

（3）地震作用。通過計(jì)算對(duì)比可以得出，在6.5度區(qū)，參照我國規(guī)范和美國規(guī)范所計(jì)算的基地剪力結(jié)果接近，在7.5度區(qū)及以上時(shí)，我國規(guī)范計(jì)算值比美國規(guī)范計(jì)算值要大1.1-2.5倍左右。

（4）有關(guān)梁柱的規(guī)定。在各級(jí)別框架梁的受壓區(qū)高度與有效高度比值限值以及一、二級(jí)框架柱，一、二級(jí)框架等構(gòu)造規(guī)定等方面，我國規(guī)范均高于美國的相應(yīng)規(guī)定。

從以上幾個(gè)方面可以看出，我國的設(shè)計(jì)規(guī)范要求并非像部分專業(yè)人員所說比國外的都要低;相反，部分要求還略高于國外。因此，應(yīng)該說我國的設(shè)計(jì)規(guī)范要求與國外相比是有高有低才算準(zhǔn)確。

5 結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)的可靠度應(yīng)該以適度為準(zhǔn)，過高或過低的設(shè)置都會(huì)造成許多問題。通過本文分析發(fā)現(xiàn)，我國的建筑結(jié)構(gòu)可靠度不必大幅提高，也不宜單純提高某些參數(shù)，而應(yīng)該結(jié)合新版規(guī)范修訂，對(duì)整體進(jìn)行合理調(diào)整?？傊?，我國現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)范可靠性是適度的，但是具體到某些細(xì)部還是有應(yīng)該改進(jìn)的余地，最終以達(dá)到適度的可靠性為準(zhǔn)?？傊?，在建筑結(jié)構(gòu)的可靠度方面，作為設(shè)計(jì)人員應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，合理選用規(guī)范，適當(dāng)借鑒對(duì)外國的經(jīng)驗(yàn)，避免盲目性，將自己和其他各方面的經(jīng)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，這樣形成建筑結(jié)構(gòu)可靠性體系方面的道路，才會(huì)越走越好。

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