建筑結構設計可靠度的影響因素與比較研究

劉紹鵬

（沈陽新大陸建筑設計有限公司，遼寧 沈陽 110000）

在進行建筑設計時，建筑結構設計是非常關鍵的環(huán)節(jié)，設計人員在進行建筑結構設計時，要充分考慮建筑結構承受的外界抗力和載荷，保證建筑結構的經濟成本和建筑結構安全始終呈現(xiàn)平衡狀態(tài)。

一、建筑結構設計可靠度簡述

建筑工程的結構可靠度是對地基牢固性、框架穩(wěn)定性、組件強度等質量影響因素的細致計算和綜合評定，計算結果通常反映出標準時間內，建筑結構的耐用性、抗腐蝕性、使用安全性等性能有效達成的概率。設計人員可以參考國家頒發(fā)的《工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》對結構進行整體把控，及時糾正存在問題。與目標實現(xiàn)概率相對，未能達成工程要求稱之為失效概率，二者存在互補關系，可選擇更為簡單的途徑進行結構抗力、極限荷載和作用效應等要素的研究。

二、建筑結構設計可靠度的主要影響因素

設計人員總是要通過各種途徑提升計算概率的精準性，但這是一項極為復雜的任務，材料的選擇、框架的搭建、抗力的作用等都需要科學專業(yè)的計算，并且有許多實際建筑工程缺少必要的理論標準規(guī)定，對于多要素變量難以有效地把控。為此，以下介紹了幾點與可靠度直接相關的主要因素，希望能為建筑設計起到積極作用：

（一）荷載分析

可靠度結合了工學、數(shù)學、力學等專業(yè)領域，有許多不同的參數(shù)、系數(shù)和計算公式，通過常年的實踐經驗和科學的計算總結，在分析內部應力、極限狀態(tài)等問題時常?？梢蕴子眉扔械南禂?shù)和公式，然后再針對不同的變量進行研究和分析。其中較為常見的變量是附加在建筑結構上的荷載，在按照專業(yè)流程完成統(tǒng)計分析的基礎上，設計人員還需注意到荷載的來源、作用位置、力的大小變化等問題?，F(xiàn)階段可將荷載大致分為自然外力荷載以及結構自身荷載，外力荷載主要與自然物理因素有關，包括雨雪等惡劣天氣、風的強大作用等，而自身荷載除受整體自重影響外，還包括樓板之間的相互作用，荷載的計算和設計必須依照標準參數(shù)以減少發(fā)生問題的概率。此外，可靠度還與建筑使用過程中發(fā)生的變化有關，包括外界環(huán)境的周期性變化和活動人員的直接作用等。

（二）荷載組合的影響

建筑結構承受的荷載往往較為復雜，在一處固定點位上，除承受恒定荷載外，還可能存在許多的活荷載，可靠度計算即是將這些荷載進行有效的組合，以明確結構各部分在處于極限狀態(tài)時發(fā)生的變化情況。由于此類荷載組合的數(shù)值并不確定，分析計算時需要采用不同的數(shù)值表現(xiàn)形式，包括標準值、頻遇值和準永久值，選取的依據(jù)與荷載效應作用時間和作用力大小等因素有關。在進行可靠度的極限狀態(tài)計算時，通常需要依據(jù)實際情況選用相應的荷載計算表達式以及荷載代表值，并盡量使計算過程能夠滿足標準規(guī)定，以提升荷載效應組合計算的準確程度。

（三）結構作用力衰退

可靠度的計算分析需要涉及到建筑投入使用后的很長一段時間，此時建筑內部結構的材料性能和構件相互之間的作用力等極有可能發(fā)生衰退現(xiàn)象，進而導致建筑結構的各項變量發(fā)生巨大的變化，不能如同初期設計時一樣完全有效地抵御外界不利因素的影響。如果可靠度分析沒能正確地研究出未來建筑結構隨時間推移發(fā)生的變化情況，計算出的函數(shù)曲線存在問題，就會大大降低可靠度的實際作用，進而導致不利的嚴重后果。為此，有效研究建筑結構作用力衰退的規(guī)律，正確繪制出函數(shù)分布曲線是保證建筑結構長久有效的重要手段之一。為此，設計人員可以結合工程經驗和理論公式，對未來建筑結構發(fā)生的變化情況進行統(tǒng)計分析，以使建筑壽命能夠達到預期要求。

三、結構設計可靠度的比較分析

（一）可靠度理論規(guī)范的比較分析

可靠度分析隨著建筑領域的成熟而更加完善，其主要目的是正確判斷出建筑結構在當前以及未來一段時間內所處的運行狀態(tài)，以減少不利現(xiàn)象的突發(fā)，保護人民生命財產安全。雖然我國關于建筑領域的理論規(guī)范設計起步較晚，但就可靠度理論規(guī)范而言，如今已經取得了長足的進步。如關于建筑梁柱內的配筋率設計，我國不僅形成了標準完整的計算公式，對于受力鋼筋的最小配筋率也能達到國際領先的標準水平。然而在可靠度指標范圍、可靠度取值、荷載系數(shù)應用等方面，我國與西方世界還存在著許多不同，需要相互學習，并總結出屬于我國特色的可靠度分析計算方式，進而使建筑結構各部分能在可靠度的幫助之下實現(xiàn)更大的價值。

（二）可靠度發(fā)展方針的比較分析

根據(jù)國家政策以及實際經驗，當前許多建筑單位都采用以可靠度分析為中心的結構設計。且在政府專業(yè)機構的指導下，也提高了可靠度規(guī)范以及發(fā)展方針的合理性，這對于促進我國經濟發(fā)展和社會進步具有特殊的意義。此外，依據(jù)我國不同區(qū)域的實際情況，可靠度規(guī)范制度也十分符合經濟基礎要求，實現(xiàn)了建筑材料物盡其用，建筑結構經濟科學的目標，但相比國外較為發(fā)達的政策方針，當前我國可靠度計算還存在許多管理漏洞和不完善的計算方式，還需要設計人員正確執(zhí)行發(fā)展方針，對可靠度進行細化和優(yōu)化，以此促進我國建筑工程的進步。

四、結構設計可靠度的優(yōu)化研究

（一）認真執(zhí)行法規(guī)政策

可靠度的分析計算具有一定的專業(yè)性和復雜性，往往要投入大量的人力和財力，且在具體執(zhí)行過程中還可能與國家規(guī)定的法規(guī)政策出現(xiàn)偏差，所以設計人員要提高自身法律意識，從主觀意愿上嚴格遵守建筑行業(yè)規(guī)定，認真執(zhí)行可靠度的相關工作要求，并明確各自的責任和任務，保證建筑可靠度工作的有序性。而對于實際過程中由于各種原因無法順利執(zhí)行的部分，則需要及時上報給政府主管部門，相互溝通探討，整理出合理的解決方案。并且政府部門也應該收集和整理各建筑單位的意見和問題，對自身政策標準進行調整和優(yōu)化，幫助工程單位更好更穩(wěn)定地完成建筑建設，堅決抵制違法違規(guī)行為，提升法律政策的執(zhí)行力。

（二）提高參數(shù)變量的精確性

數(shù)值是完成可靠度分析計算的基本要素，對于工程可靠度而言，需要將參數(shù)和變量進一步的調整優(yōu)化，以達到精而又精的程度，如此才能讓建筑材料在建筑結構中充分發(fā)揮作用，進而提升建筑結構的穩(wěn)定性和可靠性。常見的建筑結構參數(shù)變量與原材料質量、重量、特性，構件形狀、擺放位置、形成角度等因素息息相關，如果參數(shù)變量精確程度不足，則可能會對最終結果造成極大的影響，特別是一些可浮動的活動參數(shù)，其作用時間和變化規(guī)律都需要進行仔細系統(tǒng)分析，以便確認參數(shù)的大致范圍，進而選取可用的數(shù)值，最終保證可靠度計算結果能正確反映出建筑的實際情況。

（三）細致分析鋼筋混凝土材料

鋼筋混凝土是大多數(shù)建筑工程的主力材料，同時也是建筑可靠度分析的關鍵目標，依據(jù)不同的建筑要求和內部構造需求，所投入使用的鋼筋混凝土原有性能和配比用量都有所不同。為此，在進行可靠度分析時，需要認真分析，并以科學的計算方式獲取鋼筋混凝土的牢固性和耐久性等參數(shù)，以此便于對建筑未來的變化做出分析，對實際使用年限做出規(guī)定。

五、結束語

總的來說，建筑結構設計可靠性一直是結構設計工作中不可缺少的一部分。伴隨著我國建筑技術的不斷發(fā)展，結構設計的可靠性研究水平不斷提高，其應用領域也越來越廣泛。建筑結構設計者在新的環(huán)境和形勢下，應不斷提高自身的專業(yè)素質和能力，確保結構設計的可靠性，為建筑工程的順利、安全、可靠施工提供重要保障和支持。