對提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度問題的看法

1、<p>　　對提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度問題的看法</p><p>　　[摘 要]結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度的高低， 是國家經(jīng)濟和資源狀況、社會財富積累程度以及設(shè)計施工技術(shù)水平與材料質(zhì)量水準(zhǔn)的綜合反映。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度時， 結(jié)構(gòu)的直接造價將有所提高，而維修費用將減少，投資風(fēng)險亦將減少；如果降低工程造價， 則維修費用和投資風(fēng)險都將提高。所以，確定建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度，實際上是在結(jié)構(gòu)造價與結(jié)構(gòu)風(fēng)險之間權(quán)衡得失，尋求最優(yōu)的

2、選擇。本文探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠度。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]建筑 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 可靠度 </p><p>　　中圖分類號：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）10-0304-01 </p><p>　　所謂建筑結(jié)構(gòu)可靠度，即指在規(guī)定時間和條件下，完成預(yù)定功能的概率。由于建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論較為合理的考慮了荷載與抗力的隨機性，以及

3、在概率的水平上平衡了安全與經(jīng)濟的關(guān)系，因此，該理論已逐漸成為業(yè)內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論與方法，這在一定程度上促進(jìn)了可靠度理論的快速發(fā)展。 </p><p>　　一、結(jié)構(gòu)可靠度的定義 </p><p>　　結(jié)構(gòu)或構(gòu)建在允許的時間范圍內(nèi)，在條件范圍內(nèi)完成預(yù)先指定目標(biāo)的成功率。而結(jié)構(gòu)可靠度屬于從數(shù)學(xué)角度出發(fā)，對這一成功率在不同條件影響下完成結(jié)果的定量表達(dá)。雖然是定量表達(dá)，但是與其它定量表達(dá)理論不同的

4、是，結(jié)構(gòu)可靠度定量表達(dá)的只是概率，并非固定的數(shù)量值，因此依舊存在波動性和不確定性。基于結(jié)構(gòu)可靠度值的不確定性，當(dāng)代概率論被引進(jìn)到結(jié)構(gòu)可靠度理論基礎(chǔ)之中，并發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。 </p><p>　　我國目前對結(jié)構(gòu)可靠度的應(yīng)用已經(jīng)初具規(guī)模，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及服役設(shè)備的檢驗、耐久度分析、結(jié)構(gòu)抵抗災(zāi)害性氣象能力、建筑行業(yè)相關(guān)規(guī)程的制定以及設(shè)備缺陷診斷等，幾乎涵蓋了與建筑相關(guān)的所有領(lǐng)域。隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的加快，建筑行業(yè)蓬勃發(fā)

5、展，由此帶來的行業(yè)內(nèi)部發(fā)展良莠不齊的現(xiàn)象，需要用完善的專業(yè)評價體系去約束和保障工程質(zhì)量，因此，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度理論的深入研究具有重要意義。 </p><p>　　二、結(jié)構(gòu)可靠度的影響因素分析 </p><p>　　1、抗力隨時間變化對結(jié)構(gòu)可靠度的影響 </p><p>　　影響建筑結(jié)構(gòu)的抗力因素主要有三個因素作用：：（1）載荷作用： 研究結(jié)果表明，載荷對建筑建結(jié)

6、構(gòu)的作用方式主要有兩種形式，一種是直接影響建筑結(jié)構(gòu)的安全，在結(jié)構(gòu)服役的安全期內(nèi)，如果任何一個階段的載荷大于所設(shè)計的安全載荷，都會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的失效； 另外一種就是低載荷長期作用下來所導(dǎo)致的累積損傷，對于這種低載荷導(dǎo)致的累積損傷主要包含了靜態(tài)和動態(tài)累積損傷的作用形式。（2）建筑結(jié)構(gòu)服役環(huán)境的影響： 自然環(huán)境的作用通產(chǎn)是指腐蝕介質(zhì)對建筑結(jié)構(gòu)的侵蝕作用，比如混凝土的碳化現(xiàn)象。混凝土的碳化主要是由于空氣、土壤或者是地下水中的CO2 進(jìn)入混凝土的內(nèi)部

7、，進(jìn)而與混凝土內(nèi)部的氫氧化鈣相結(jié)合，生成一些絮狀的沉淀物，導(dǎo)致混凝土的堿性降低以及鋼筋表面鈍化膜的破裂，致使建筑結(jié)構(gòu)的抗力迅速下降。（3）建筑材料老化作用的影響： 在材料使用的過程中，隨著時間的不斷延長，結(jié)構(gòu)材料會發(fā)生老化，老化的結(jié)果會導(dǎo)致材料的力學(xué)性能下降，強度降低。另外一些活性材料慢慢的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，成分發(fā)生變化?；炷林械耐饧觿┡c骨料之間的化學(xué)反應(yīng)就是內(nèi)部作用之一。 </p><p>　　2、外加載荷的變化

8、對結(jié)構(gòu)可靠度的影響 </p><p>　　在我國的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中，通常采用目標(biāo)可靠指標(biāo)來衡量對結(jié)構(gòu)可靠度的影響。這種目標(biāo)可靠性指標(biāo)是通過給定抗力和載荷的概率分布的條件下校準(zhǔn)原來規(guī)范安全系數(shù)。在相同的結(jié)構(gòu)目標(biāo)可靠指標(biāo)下，外界載荷的不同，結(jié)構(gòu)的可靠度水平也會不盡相同。對于載荷影響因素而言，通常可變載荷占據(jù)主導(dǎo)地位。可變載荷可以分為兩個類別，其中之一就是樓面活載荷，另外一種是自然環(huán)境載荷。所謂的樓面活載荷樹

9、妖是指設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)載荷平均值的大?。?自然載荷水平的大小主要與基準(zhǔn)期的長短有關(guān)。所以基準(zhǔn)期越長，載荷的水平也就越高。 </p><p>　　三、結(jié)構(gòu)可靠度水平設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)問題 </p><p>　　關(guān)于是否需要提高我國現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)可靠度的水平， 首先要解決結(jié)構(gòu)可靠度水平設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)問題，將可靠度水平定得高些， 等于減少失效概率， 提高結(jié)構(gòu)抵抗不定性因素的能力， 也可彌補一些主觀不定性對變異性的

10、影響， 減少結(jié)構(gòu)風(fēng)險， 但是卻要為此付出相應(yīng)的經(jīng)濟代價（ 用材料換來較大的結(jié)構(gòu)抗力） 。因此它是與國家經(jīng)濟條件和人民生活水平緊密相關(guān)的，必須與國家經(jīng)濟條件和人民生活水平相協(xié)調(diào)， 不應(yīng)該太高也不可太低。這個標(biāo)準(zhǔn)很難量化， 主要是根據(jù)國家的發(fā)達(dá)程度而定， 是帶有政策性的標(biāo)準(zhǔn)。其原則應(yīng)該是： 在經(jīng)濟條件許可下盡可能地將可靠度水平設(shè)得高些， 并做到安全與經(jīng)濟之間的平衡。 </p><p>　　四、可靠度的應(yīng)用和把握 &l

11、t;/p><p>　　可靠度理論強調(diào)三個正常，即正常設(shè)計、正常施工和正常使用，但正常和不正常有時不易界定。在現(xiàn)階段，設(shè)計人員對可靠度的應(yīng)用和把握上當(dāng)然要以規(guī)范為基準(zhǔn)，還要根據(jù)工程特點、使用環(huán)境、施工水平，還需要充分考慮我國的國情、經(jīng)濟能力、社會發(fā)展等各種因素。合理設(shè)置土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全水準(zhǔn)，必須考慮工程失效的風(fēng)險后果、社會的財富與資源供給、乃至公眾的意向等多種因素。隨著我國經(jīng)濟形勢的巨大變化，有必要重新審視現(xiàn)行土建結(jié)

12、構(gòu)工程設(shè)計規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)。為此對可靠度的應(yīng)用和把握提出以下建議： </p><p>　　1、對我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范采用可靠度設(shè)計方法的成功經(jīng)驗及存在問題進(jìn)行認(rèn)真地總結(jié)，特別是對可靠度理論有不同觀點的意見更應(yīng)認(rèn)真對待。有關(guān)部門在推廣可靠度方法的應(yīng)用上，應(yīng)專題研究，廣泛征集各種意見，實事求是，完善可靠度設(shè)計方法的應(yīng)用性及可操作性。 </p><p>　　2、建筑結(jié)構(gòu)作為特殊商品，確定其設(shè)計

13、安全度的高低不再是純政府行為。我國已進(jìn)入一個新的發(fā)展時期，現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度水準(zhǔn)會直接影響到未來幾十年的發(fā)展方向。提高我國建筑結(jié)構(gòu)的安全度水平將有利于生產(chǎn)、生活水準(zhǔn)的改善，有利于國民經(jīng)濟發(fā)展，也符合建筑物業(yè)主的利益和要求。建議主管部門組織論證，進(jìn)一步收集不同意見，制定合理的、統(tǒng)一或不統(tǒng)一的可靠度水準(zhǔn)。 </p><p>　　3、 當(dāng)然一個建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命如何除了與設(shè)計、施工的科學(xué)合理等先天因素有關(guān)外，還要

14、在使用環(huán)境、正常的維護修理和定期的檢測等因素下的耐久性要求來加以保證。對于重要土建工程，我國尚無必須進(jìn)行安全檢測的法規(guī)。特別是橋、隧等重要公共基礎(chǔ)設(shè)施和公共建筑物，建議對其使用期內(nèi)實施強制性的定期安全檢測。為此，需要制定法規(guī)，編制相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； 對于土建結(jié)構(gòu)工程的檢測與評估，也需要建立從業(yè)人員的注冊制度和從業(yè)機構(gòu)的資質(zhì)認(rèn)證與監(jiān)管體制。 </p><p>　　五、建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論發(fā)展趨勢 </p>

15、<p>　　1、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度分析。在未來，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度分析會根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞水平，以及根據(jù)不同的極限狀態(tài) ，計算出一套針對性結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法。其表現(xiàn)是系統(tǒng)可靠度分析內(nèi)容更為豐富，難度程度加大。 </p><p>　　2、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分析的改進(jìn)?？紤]的因素將會更加全面，如除了強度極限狀態(tài)外，還需要考慮結(jié)構(gòu)破壞安全極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)等其他情況。 </p><p>　　3、人

16、為差錯的分析。許多結(jié)構(gòu)的失效并不一定是由荷載不確定性造成。有可能是由于設(shè)計使用環(huán)節(jié)中人為造成的。因此，在未來可靠度研究中，會減少人為分析的出錯。 </p><p>　　4、模糊隨機可靠度的研究。模糊隨機可靠度理論會隨著數(shù)學(xué)理論方法的完善得到進(jìn)一步的改善?？傊?，在未來建筑行業(yè)中，建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論將會得到更加科學(xué)合理的運用，并且在該行業(yè)中起著不可替代的作用。 </p><p>　　綜上所述，

17、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠度是一項關(guān)乎到國計民生的研究項目，不僅關(guān)系到國家經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，還關(guān)乎到人民生命財產(chǎn)安全。其水平能夠反映出國家的建筑業(yè)、工程設(shè)計以及施工技術(shù)能力，甚至是一個國家的國民經(jīng)濟水準(zhǔn)。近年來由于建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，多樣性，越來越多的人對建筑結(jié)構(gòu)可靠性研究有了一個全新的認(rèn)識，這對建筑行業(yè)具有重大的現(xiàn)實意義。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><