建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響因素與比較研究

陳媛 余秀麗 馮瓊芳

引言

在建筑施工過程中，需要滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序，保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量和耐用性、安全性和可靠性的要求，這也是設(shè)計(jì)的基本要求和標(biāo)準(zhǔn)。該建筑還可以依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提高它的可靠性，也不影響整體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響因素

1.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載變化水平的參數(shù)分布

通常情況下，不同建筑結(jié)構(gòu)將有對應(yīng)的荷載設(shè)定要求，因此，針對不同建筑結(jié)構(gòu)，可認(rèn)為其荷載變化能力及水平將影響建筑結(jié)構(gòu)的可靠度。在建筑結(jié)構(gòu)荷載能力的作用下，荷載水平對建筑結(jié)構(gòu)可靠度的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，分別是自然環(huán)境下結(jié)構(gòu)荷載水平以及建筑樓面的荷載水平。其中自然條件下的結(jié)構(gòu)荷載水平將受到風(fēng)、雪等影響，而建筑樓面結(jié)構(gòu)荷載是根據(jù)設(shè)計(jì)周期內(nèi)荷載概率分布上的某分位值對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時，不同類型建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用年限有所差異，通過改變用途或者使用環(huán)境等會影響建筑物的安全性和使用年限，因此，必須按照相關(guān)設(shè)計(jì)許可來進(jìn)行結(jié)構(gòu)改變，從而保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較高的安全性。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)的抗力衰減

在對建筑結(jié)構(gòu)可靠度進(jìn)行研究時，可發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗力衰減將對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度產(chǎn)生一定影響，主要是由于受到環(huán)境荷載的作用。例如，在環(huán)境作用下，部分建筑材料將發(fā)生一定程度的老化或腐蝕，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度受到及其不利影響，造成建筑結(jié)構(gòu)抵抗能力下降，并且部分建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在應(yīng)用過程中，將受到時間和環(huán)境的變化，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件功能有所下降，因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，需要充分考慮抗力衰減的分布函數(shù)，并在這個基礎(chǔ)上找出客觀變化規(guī)律，進(jìn)而采取提高建筑結(jié)構(gòu)可靠性的相關(guān)措施。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，可利用抗力衰減的變化規(guī)律來提前進(jìn)行計(jì)算，以便找出有效措施來保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性。

1.3 不利的荷載效應(yīng)組合

建筑結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)通常是在按照相關(guān)規(guī)定并結(jié)合設(shè)計(jì)情況的基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)暮奢d效應(yīng)組合。對于持久以及短暫的設(shè)計(jì)情況來講，應(yīng)該采用基本組合，而對于偶然設(shè)計(jì)情況，應(yīng)選用偶然組合，從承載能力極限狀態(tài)的組合角度出發(fā)，有關(guān)規(guī)定明確了不同荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值表達(dá)式，能有效保證在多種可能存在的荷載組合狀況下，可通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來使得各結(jié)構(gòu)維持在一定的可靠性水平上。需要注意的是，相關(guān)規(guī)定給出的表達(dá)式是以荷載及荷載效應(yīng)滿足線性關(guān)系作為前提，對于非線性問題，應(yīng)結(jié)合問題性質(zhì)以及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范來應(yīng)用其他方法。如在設(shè)計(jì)使用年限和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期不一致時，可通過調(diào)整荷載系數(shù)來對可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行調(diào)整，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定可靠度。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的對比分析

2.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的對比分析

可靠度通常指的是在保證建筑物各項(xiàng)性能良好運(yùn)行的同時，保障人們生命財產(chǎn)的安全，另外，結(jié)構(gòu)可靠度的設(shè)計(jì)還需要保證建筑結(jié)構(gòu)具有能被修復(fù)的功能。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，我國對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可靠性研究逐漸深入，對建筑行業(yè)的良好發(fā)展有一定的積極作用，但是通過與發(fā)達(dá)國家可靠度的相關(guān)理論相比較，可發(fā)現(xiàn)我國現(xiàn)階段的可靠度理論還落后于發(fā)達(dá)國家，需要通過加強(qiáng)對可靠度理論的研究實(shí)現(xiàn)我國建筑行業(yè)的良好發(fā)展。

2.2 可變荷載

通過對比我國與美國的樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，可發(fā)現(xiàn)樓面荷載為隨機(jī)變量，并且荷載水平的關(guān)鍵為均值大小。通過分析可發(fā)現(xiàn)，美國樓面荷載標(biāo)準(zhǔn)值將大于我國數(shù)值，其中兩國自然環(huán)境的荷載水平大致相同，受到風(fēng)、雪等因素的影響結(jié)果相當(dāng)，主要是由于基準(zhǔn)期相同。另外，從風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的角度出發(fā)，荷載水平主要通過均值大小體現(xiàn)出來，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作為名義值，即是需要將均值作為建筑結(jié)構(gòu)可靠性比較指標(biāo)。

3 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的措施

在對提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性措施進(jìn)行研究時，發(fā)現(xiàn)可通過以下措施來實(shí)現(xiàn)建筑物質(zhì)量的提高：①提高建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠度。為了提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性，應(yīng)盡可能提高混凝土的結(jié)構(gòu)可靠度，由于建筑施工工程將廣泛使用鋼筋混凝土這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此，應(yīng)該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)功能要求和重要性需求等，充分利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，使得建筑結(jié)構(gòu)的可靠度和耐久性有所提高。另外，不同環(huán)境情況可能造成建筑結(jié)構(gòu)存在耐久性缺陷，進(jìn)一步導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)使用過程受到荷載變化的影響，所以在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分考慮這些因素，盡可能提高建筑結(jié)構(gòu)可靠性；②不同環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)原則。不同使用環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)可靠性不同，可根據(jù)實(shí)際情況來制定有效的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提高建筑物可靠性制定指標(biāo)。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，需要提前對建筑結(jié)構(gòu)使用過程的老化和抗力衰減進(jìn)行預(yù)測，之后進(jìn)行指標(biāo)的定量分析，可實(shí)現(xiàn)提高建筑結(jié)構(gòu)可靠性的目的。

4 結(jié)束語

總之，如今，我們國家建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)也取得了比較好的成績，但是在建筑結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)了部分問題，比如建筑設(shè)計(jì)的可靠度，其直接性的關(guān)系到建筑的安全質(zhì)量。影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素有很多，就得要全方位的考慮到這類因素，從根本之上來加大整個建筑工程的質(zhì)量。