建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度影響因素分析

蘇志松 趙越

摘要：分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性，能夠更好地保證建筑物的安全，有效控制坍塌事故的發(fā)生，這對人們生命財(cái)產(chǎn)安全的保障有著重要價(jià)值。文章具體分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性的相關(guān)概念、基本原則，從可變荷載水平和分布參數(shù)，建筑工程的質(zhì)量控制，建筑工程的抗力衰弱等方面分析影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性的主要因素，并最后提出了提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性的有效策略。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);影響因素;分析

引言：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，建筑行業(yè)也迎來了較大的優(yōu)化提升，在建筑大規(guī)模建設(shè)推進(jìn)的背景下，建筑的功能更加全面、建筑結(jié)構(gòu)更高效，而分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性影響因素，不僅關(guān)系到建筑整體質(zhì)量和使用效果，也關(guān)系到建筑行業(yè)的未來發(fā)展方向。

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度的簡要說明

1.1什么是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度

對于建筑結(jié)構(gòu)來說，應(yīng)該具備安全性，適用性，耐用性，三大性能，這三大性能共同組織成了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。從建筑結(jié)構(gòu)的安全性角度來看，主要指建筑結(jié)構(gòu)能夠滿足正常施工和使用需求需要，滿足建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與安全要求。建筑結(jié)構(gòu)的適用性，則需要在正常使用條件下對各類預(yù)設(shè)要求充分滿足，對其中涉及到的相關(guān)性能指標(biāo)具體達(dá)標(biāo)。在建筑結(jié)構(gòu)耐久性方面，指的是建筑結(jié)構(gòu)需要在正常維護(hù)條件下，其材料性能的退化情況要符合相關(guān)規(guī)定[1]。

1.2建筑結(jié)構(gòu)可靠性的具體原則

在建筑結(jié)構(gòu)可靠性的要求支持下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，這一原則要求建筑結(jié)構(gòu)平衡結(jié)構(gòu)剛性和結(jié)構(gòu)柔性。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛性過強(qiáng)，建筑本身一旦遭受外力作用，極易產(chǎn)生脆化;而如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過柔，又容易導(dǎo)致建筑變形較大[2]。同時(shí)，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需要兼顧結(jié)構(gòu)主體和附屬部分。在建筑受力過程中，其結(jié)構(gòu)主體優(yōu)先承重，而其他附屬部分做發(fā)揮輔助作用，整體設(shè)計(jì)需要兼顧主體和附屬部件的受力，使結(jié)構(gòu)受力分布合理。此外，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要彰顯因地制宜原則，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和具體的施工條件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.3建筑結(jié)構(gòu)可靠性的理論支撐

在建筑結(jié)構(gòu)可靠性的理論支撐方面，具體包括兩大方面，第一，是結(jié)構(gòu)體系的可靠度。目前國內(nèi)關(guān)于結(jié)構(gòu)體系可靠度的相關(guān)理論研究較為有限，但也已逐步應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求中。第二，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性，更多的是強(qiáng)調(diào)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的法律法規(guī)法規(guī)規(guī)定，在對建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員對設(shè)計(jì)和建造的作品需要承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任，因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也需要遵循法律法規(guī)的要求[3]。目前關(guān)于建筑評價(jià)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性與否及關(guān)鍵指標(biāo)在于設(shè)計(jì)作品中鋼的含量，結(jié)合我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)師需要在充分滿足各類規(guī)范的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)設(shè)計(jì)規(guī)范的靈活性，科學(xué)性。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度影響因素分析

2.1可變荷載水平與分布參數(shù)

荷載效應(yīng)是各類構(gòu)件設(shè)計(jì)過程中，在不同極限狀態(tài)下所應(yīng)采取的各類荷載及相應(yīng)代表值的組合。一般來說，基本組合最為合適，但偶然設(shè)計(jì)情況下，更適合運(yùn)用于偶然組合。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合不同載負(fù)情況，設(shè)計(jì)針對性的表達(dá)式，并且在表達(dá)式負(fù)載以及負(fù)載效應(yīng)中必須滿足線性關(guān)系。對于一些建筑設(shè)計(jì)作品中，使用年限和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期不相符的情況，可以采用調(diào)整載荷系數(shù)的形式來提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。對于不同結(jié)構(gòu)的建筑來說，在設(shè)計(jì)過程中，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)具有較為單一的穩(wěn)固價(jià)值，不同建筑結(jié)構(gòu)中所應(yīng)對的載荷變化水平的參數(shù)設(shè)定要求，也直接影響了建筑結(jié)構(gòu)自身的可靠性，其主要影響表現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境下結(jié)構(gòu)載荷水平，以及建筑樓面等載荷水平兩大類。

2.2建筑工程的質(zhì)量控制

在建筑工程施工開始前，施工單位的設(shè)計(jì)，施工和驗(yàn)收環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，也直接關(guān)系到這個(gè)結(jié)構(gòu)的可靠性。精準(zhǔn)的質(zhì)量控制能夠更好地提升建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際抗力，使其與設(shè)計(jì)抗力相匹配。如果質(zhì)量控制環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，也會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)可靠性與實(shí)際設(shè)計(jì)可靠性和相關(guān)規(guī)范有出入，對此，在建筑結(jié)構(gòu)可靠性的研究中，除研究設(shè)計(jì)本身以外，還需要對建筑工程的質(zhì)量控制因素進(jìn)行把關(guān)，最大程度上保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、安全性、有效性。

2.3建筑結(jié)構(gòu)的抗力衰減

對于建筑來說，本身與周圍環(huán)境密切相關(guān)，受周圍環(huán)境的影響，一些建筑材料可能在使用過程中不斷被腐蝕或加速老化，這也會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)可靠性受損，降低建筑抗力，并且，隨著時(shí)間的推移，建筑結(jié)構(gòu)自身的抗力也會呈現(xiàn)衰弱狀態(tài)。對此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初，就要及時(shí)分析建筑結(jié)構(gòu)的抗力衰弱分布函數(shù)，再結(jié)合建筑周圍環(huán)境和自身特點(diǎn)做出相應(yīng)的補(bǔ)救措施，提升建筑結(jié)構(gòu)的整體可靠度[4]。

除外界因素以外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中所選材料自身的使用情況，也會對建筑結(jié)構(gòu)可靠性產(chǎn)生影響。當(dāng)處于正常使用極限狀態(tài)下時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中相關(guān)材料的破壞程度也與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限呈正相關(guān)，而結(jié)構(gòu)允許的破壞程度，則跟結(jié)構(gòu)本身的耐久性和實(shí)用性密切相關(guān)。一般來說，建筑物產(chǎn)生結(jié)構(gòu)失效，主要是由于位移，基于目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，需要保證建筑物設(shè)計(jì)結(jié)果在規(guī)范的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)之下，要保障建筑物結(jié)構(gòu)水平位移不超過規(guī)定值[5]。

3提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度的有效策略

3.1嚴(yán)格依據(jù)和遵守國家關(guān)于建筑規(guī)范的相關(guān)要求

目前我國關(guān)于建筑規(guī)范的主要指標(biāo)和要求是結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定的，其中涉及到3類基本負(fù)荷效應(yīng)組合以及14種基本構(gòu)建校準(zhǔn)。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要嚴(yán)格按照相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)施，這不僅是出于提升建筑結(jié)構(gòu)可靠性的要求，更是出于遵紀(jì)守法的需要，尤其要杜絕建筑設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的人為違規(guī)或“鉆空子”等行為。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來說，要體現(xiàn)個(gè)人的專業(yè)性，增強(qiáng)責(zé)任意識，以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度對待建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，深入學(xué)習(xí)國家相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，努力提升自身設(shè)計(jì)水平。

3.2提升建筑物參數(shù)數(shù)值的精準(zhǔn)度和科學(xué)度

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，其可靠性的主要參考指數(shù)需要結(jié)合不同條件進(jìn)行設(shè)置，往往難以簡單的依照幾個(gè)固定值參數(shù)進(jìn)行取值。同時(shí)，在客觀因素的影響下，建筑物的安全性和耐久性也無法得到有效的保障。因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合建筑使用的原材料性能，建筑結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行全面統(tǒng)籌，要選取更加精準(zhǔn)的參數(shù)數(shù)值，從而提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精細(xì)化、全面化水平，更好地確保建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全。

3.3強(qiáng)化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的可靠度

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)，鋼筋水泥混凝土作為重要原材料，其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性密切相關(guān)。設(shè)計(jì)者需要考慮鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合鋼筋混凝土的使用期限，應(yīng)用特性，考慮其是否與建筑要求相契合。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)之初要做好材料的了解與分析，把握材料的使用期限和應(yīng)用特點(diǎn)，綜合考慮各種可能出現(xiàn)的影響結(jié)構(gòu)的因素，從根本上確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。

小結(jié)：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性是受到多種因素影響，是多種元素共同作用的結(jié)果。對于設(shè)計(jì)者來說，需要嚴(yán)格遵守規(guī)范制度，提升責(zé)任意識，同時(shí)，在建筑設(shè)計(jì)的執(zhí)行與施工環(huán)節(jié)要做好質(zhì)量控制，使建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際抗力與設(shè)計(jì)抗力之間無限緊貼，更好地保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。尤其在目前建筑行業(yè)飛速發(fā)展的背景下，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度，能夠更好地保障建筑的質(zhì)量安全，提升建筑使用年限。

參考文獻(xiàn)：

[1]靳曰森，楊蕾.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響因素與比較分析[J].智能城市，2021，7（16）：19-20.

[2]陶然.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度影響因素與比較分析[J].中華建設(shè)，2020（11）：78-79.

[3]姜韋.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響因素與比較研究[J].建材與裝飾，2019（31）：85-86.

[4]何郎平.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響因素分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（24）：80.

[5]孫楷程.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度影響因素與比較分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（18）：115-116.