結(jié)構(gòu)設(shè)計中的可靠性應(yīng)用分析

周強茂 劉飛飛

摘? ? 要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)的，全面的工作。需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。分析了我國建筑結(jié)構(gòu)可靠性業(yè)內(nèi)現(xiàn)狀以及學(xué)科前沿學(xué)術(shù)中的不同觀點，進而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性問題的實際應(yīng)用的研究中，力求探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性問題的更深層次，為我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性行業(yè)起到一定的建議作用。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;學(xué)術(shù)前沿;可靠性

1? 引言

人們生活水平的不斷提高，建筑功能的多樣化發(fā)展，這些都使得人們對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求進一步提高。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的階段大體可以分為三個階段，結(jié)構(gòu)方案階段，結(jié)構(gòu)計算階段和施工圖設(shè)計階段。針對這些步驟，如何做好建筑設(shè)計就成為工程師在結(jié)構(gòu)設(shè)計中首要考慮的問題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一般是指建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對所要施工的建筑的表達，通過對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計從而使建筑物擁有經(jīng)濟、安全、耐久等功能。

2? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性綜述

通過我國頒布的關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計額統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)文書，我們可以知道，在一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的最基礎(chǔ)的出發(fā)點便是，設(shè)計需要在已有的經(jīng)濟基礎(chǔ)下，盡可能最大限度地提神建筑結(jié)構(gòu)的可靠度，以求達到是建筑在一定的設(shè)計應(yīng)用的時間里，更能達到建筑預(yù)期的各種客戶需要，客戶這種關(guān)于建筑的各種需要體現(xiàn)在以下幾個方面：

安全的建筑結(jié)構(gòu)：這要求建筑能夠在工人標(biāo)準(zhǔn)施工和居民日常使用時，能夠應(yīng)對現(xiàn)實可能出現(xiàn)的不同情況。如若是這種情況也在設(shè)計最初預(yù)期的問題中以納入考慮，那就要求建筑在碰到這種情況時建筑的整體能夠仍然維持自身必要的穩(wěn)定程度。

試用的建筑結(jié)構(gòu)：這方面要求建筑結(jié)構(gòu)在被居民日常使用時保持良好的工作運轉(zhuǎn)。

耐久的建筑結(jié)構(gòu)：此方面要求建筑結(jié)構(gòu)在被正常維護時能夠有足夠久的工作性能。

上述三個方面是否安全和可靠，也決定著建筑結(jié)構(gòu)能否安全和可靠，因此建筑結(jié)構(gòu)可靠性即為這三個方面的總稱。對建筑結(jié)構(gòu)進行這三方面性能的考量，及建筑結(jié)構(gòu)在一定的時間內(nèi)和一定的條件下，達到這三個方面要求的概率，即為建筑結(jié)構(gòu)的可靠度（也可稱為安全度）。

3? 我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性領(lǐng)域現(xiàn)狀分析

如同其他的不同行業(yè)一樣，我國的建筑結(jié)構(gòu)可靠性領(lǐng)域的發(fā)展，自然也是經(jīng)過了不同的階段，這些階段中，主要的設(shè)計結(jié)構(gòu)安全的方法的應(yīng)用也是各不相同。自從20世紀(jì)40、50年代之后，安全結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法主要的一共有容許應(yīng)力設(shè)計法等四種。但是關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性程度，這么長一段時間以來，相關(guān)研究在國際上仍然處于低水準(zhǔn)，并且沒有太大進步。

另一方面，在我國現(xiàn)代的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性領(lǐng)域，處于研究前沿的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性領(lǐng)域的學(xué)術(shù)界仍然有很多激烈的爭辯，主要有以下一些不同方面的論述：

我國關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性水準(zhǔn)的規(guī)范設(shè)置是科學(xué)的。這種論述認(rèn)為我國的先行可靠性設(shè)置規(guī)范是一種采用了先進理論的規(guī)范，反映了我國在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性方面的先進性。而可靠性理論的重視經(jīng)驗的方面和用校準(zhǔn)法確定可靠度數(shù)值的方法，都是我國在實際應(yīng)用中得到的成功經(jīng)驗，因此這種觀點認(rèn)為我國在可靠度方面上不必學(xué)習(xí)其他國家，總體上不需要有任何變動。

我國關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性設(shè)置規(guī)范應(yīng)當(dāng)適度提高。這種觀點認(rèn)為我國的建筑很難做到建筑應(yīng)用中理想的“三標(biāo)準(zhǔn)”問題，因此需要適度學(xué)習(xí)其他國家的可靠度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，從而縮小我國與先進的國際標(biāo)準(zhǔn)的差距，進而提高我國建筑結(jié)構(gòu)的安全水準(zhǔn)。

我國關(guān)于可靠度的設(shè)計水準(zhǔn)應(yīng)該大幅度提高。這種觀點認(rèn)為既然我國現(xiàn)在的經(jīng)濟實力和人民的生活需求都持續(xù)提高，所以對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性需求也大大增強，所以我國應(yīng)大幅度提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)，以求現(xiàn)代建筑更好地為現(xiàn)代社會服務(wù)，從未彌補“按標(biāo)準(zhǔn)”概念的不足之處，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)安全性要求的高標(biāo)準(zhǔn)。

4? 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題及處理措施

4.1? 結(jié)構(gòu)布置不合理，形狀不規(guī)則

在設(shè)計過程中，很多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過分地追求建筑本身的特點，忽視了結(jié)構(gòu)本身的豎向布置，使得結(jié)構(gòu)布置不盡合理，形狀也很不規(guī)則，這些設(shè)計都具有」定的片面性，甚至有的不符合相關(guān)抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。由于結(jié)構(gòu)布置問題，后期的模型也無法按滿足既定參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行調(diào)整，樓拆的固定程度也不夠。對于這個問題，主要要完菩設(shè)計方案，寂要符合建筑本身的相關(guān)特點，還要注重建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，合理布置柱網(wǎng)，并根據(jù)不同需求進行適當(dāng)調(diào)整。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程要嚴(yán)格按照相關(guān)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平和質(zhì)量。

4.2? ?計算構(gòu)件實際受力所采用的模型和程序不合理

目前，最常用的計算構(gòu)件實際受力模型有三種，它們分別是薄壁柱模型，板梁墻元模型和殼元、板梁墻元模型;它們擁有各自不同的特點，因此適用范圍也不盡相同。在某些設(shè)計過程中，即使設(shè)計人員選用了適合的結(jié)構(gòu)計算軟件對工程模型進行電算，但是由于計算軟件在建模過程中所做的各種假設(shè)條件很可能會與結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件的實際情況不相符（例如邊界條件、受力狀態(tài)等），這樣就直接導(dǎo)致了構(gòu)件的實際受力狀況與模型計算結(jié)果不一致，此時就需要設(shè)計人員根據(jù)偏差原因進行分析、對實際情況進行合理調(diào)整。因此在用軟件進行模型電算時，既要采取與實際情況相吻合的模型和程序，還要根據(jù)計算結(jié)果進行必要的甄別和判斷，并進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。

5? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性實際應(yīng)用問題

5.1? 具體例子分析――混凝土結(jié)構(gòu)

考察我國在混凝土標(biāo)準(zhǔn)上的規(guī)范與國外關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)可靠性規(guī)范的差別，我們便可以發(fā)現(xiàn)我國在混凝土結(jié)構(gòu)的可靠度規(guī)范上標(biāo)準(zhǔn)偏低，但是在對混凝土的材料強度要求上，我們規(guī)定的數(shù)值卻要比國外的高，所以這就導(dǎo)致了我國的結(jié)構(gòu)承載力可靠程度比國外低，從而導(dǎo)致了我國在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，沒有一個環(huán)節(jié)能比國外更可靠。

5.2? ?對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度應(yīng)用的個人建議

綜合考量我國現(xiàn)階段社會需求對建筑結(jié)構(gòu)這一特殊商品的要求變化，根據(jù)我國新時期新情況探討研究可靠性的實際應(yīng)用。在可靠度把握與應(yīng)用問題上，科學(xué)地總結(jié)我國長時間以來的發(fā)展階段和與外國的比較，在規(guī)范比較的基礎(chǔ)上，廣泛而全面地聽取各階層的不同意見，遵循實事求是原則，力求完善可靠性設(shè)計方法的應(yīng)用性和可操作性?？茖W(xué)地完善我國相關(guān)可靠度規(guī)范的法律法規(guī)，并且加強對于建筑結(jié)構(gòu)可靠度檢查的安全監(jiān)測力度，做到定期的規(guī)范檢查。另外，可以鼓勵不同的地方制定和實施適合自己的監(jiān)管方法及體制。

6? 小結(jié)

總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠度水平高低，不僅是一個建筑物的安全性的反映，更綜合反映了整個國家的整體經(jīng)濟狀況、社會富裕程度、施工技術(shù)水平和資源質(zhì)量水準(zhǔn)。所以，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度十分必須，而若要提高建筑結(jié)構(gòu)可靠性，就必須合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度。這個方面的選擇跟處理建筑造價、維修需要和投資風(fēng)險等方面都有十分密切的關(guān)系。顯而易見的是，如果提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度，建筑的造價會增多，而相反的，維修和風(fēng)險費用將會減少;而如果降低工程造價，維修和風(fēng)險費用都會隨之提高。因此，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度，就要求我們在建筑造價和建筑風(fēng)險兩者中權(quán)衡利弊，以達到最優(yōu)的計劃

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