建筑结构设计可靠度的影响因素与比较研究

杨鹏

摘要：当前新形势下，基于我国社会经济的发展，在一定程度上促进了我国建筑行业的发展。然而，随着人们生活质量的普遍提高，使得人们对于建筑的质量安全要求不断提高。而建筑可靠关系着国家人民的生命财产可靠，解决建筑可靠问题刻不容缓。因此，下文主要就建筑结构设计可靠度的基本概念及影响因素进行了简要的探析，最后作者结合自身的实际工作经验提出一些自己的见解，仅供参考。

关键词：建筑结构设计；可靠度；影响因素

前言

一般来说，建筑结构的可靠度是以结构所承受的外界载荷和抗力的随机性为理论基础，并依据概率分布函数来确定建筑结构安全和经济成本之间的平衡关系。随着我国经济社会的不断的发展，建筑结构设计的可靠度理论和安全与经济平衡的可靠度也有了很大的发展。本文介绍了与结构设计可靠度有关的基本概念并重点分析了影响建筑结构设计可靠度的因素从而为建筑结构可靠度设计的调整做出一些有益的探索和尝试。

一、建筑结构设计可靠度与结构可靠度分析方法

1.结构可靠度的基本概念

结构的可靠度是指建筑设计者所设计的结构在规定的时间和环境下完成设计者所需要功能的能力。所以可以这样理解，所谓的结构可靠度就是指建筑结构在其使用寿命期限内能够顺利完成设计功能的概率的大小，概率符号可以使用P1来表示，相反，建筑结构如果不能够完成预定功能的概率称作为建筑结构的失效概率，记为P2，所以有P1+P2=1。由于目前难以获得实际随机变量的统计参数以及推断结构可靠度概率的分布模型，所以直接选用积分法对失效概率P2进行计算也不一定能够得到所需要的计算精度。所以对于量大而且面广的工程结构设计应该舍弃这种积分方法。

2.结构可靠度分析方法

建筑结构可靠度的分析方法主要有四种。第一种最简单的近似计算方法就是以笛卡尔随机空间理论为基础的一次二阶矩阵算法，这种计算方法主要是通过计算采集样本的平均值和方差来描述所有概率分布的基本特征。只要采集的样本足够多，这种计算方法的精度就能够满足实际的工程需要。第二种就是采用广义随

机空间内的一次二阶矩阵法，在实际工程建筑的可靠度计算过程中很多随机变量之间存在着很大的相关性，可以直接在广义的空间内建立计算结构可靠度的迭代公式。第三种就是二次二阶矩阵法这种计算方法主要采用的是数学逼近模型中的拉普拉斯渐近法来研究结构的可靠度问题，并取得了与实际相吻合的计算结果。第四种方法就是响应面方法，由于某些建筑结构并不能够给出实际功能函数的表达式，所以相应面法的基本原理就是使用一个有明确表达式的函数来近似的替代一个不能够明确表达的结构功能函数。从结构可靠度分析的角度来说这样做的目的是为了进一步降低理论计算和实际试验的次数提高结构可靠度分析的精度。

二、结构可靠度的影响因素分析

1.抗力随时间变化对结构可靠度的影响

影响建筑结构的抗力因素主要有三个因素作用：1）载荷作用：研究结果表明裁荷对建筑建结构的作用方式主要有两种形式，一种是直接影响建筑结构的安全，在结构设计的安全期内，如果任何一个阶段的载荷大于所设计的安全载荷都会导致结构的失效；另外一种就是低载荷长期作用下来所导致的累积损伤，对于这种低载荷导致的累积损伤主要包含了静态和动态累积损伤的作用形式。2）建筑结构设计环境的影响：自然环境的作用通常是指腐蚀介质对建筑结构的侵蚀作用，比如混凝土的碳化现象。混凝土的碳化主要是由于空气、土壤或者是地下水中的C02进入混凝土的内部，进而与混凝土内部的氢氧化钙相结合注成一些絮狀的沉淀物，导致混凝土的碱性降低以及钢筋表面钝化膜的破裂，致使建筑结构的抗力迅速下降。3）建筑材料老化作用的影响：在材料使用的过程中随着时间的不断延长，结构材料会发生老化，老化的结果会导致材料的力学性能下降，强度降低。另外一些活性材料慢慢的发生化学反应成分发生变化。混凝土中的外加剂与骨料之间的化学反应就是内部作用之一。

2.外加载荷的变化对结构可靠度的影响

在我国的《建筑结构设计统一标准》中通常采用目标可靠指标来衡量对结构可靠度的影响。这种目标可靠性指标是通过给定抗力和载荷的概率分布的条件下校准原来规范安全系数。在相同的结构目标可靠指标下，外界载荷的不同结构的可靠度水平也会不尽相同。对于载荷影响因素而言，通常可变载荷占据主导地位。可变载荷可以分为两个类别，其中之一就是楼面活载荷，另外一种是自然环境载荷。所谓的楼面活载荷，是指设计基准期内载荷平均值的大小；自然载荷水平的大小主要与基准期的长短有关。所以基准期越长载荷的水平也就越高。

三、提出几点意见

1.提高设计人员的可靠意识

在建筑工程结构设计中，设计人员是其设计的主心骨，必须不断加强设计人员的可靠意识。建筑结构设计这项工作具有复杂性、精确性、专业性等特征，对设计人员要求特别严格，从工作态度、专业知识对设计人员都有严格要求。设计人员既要有认真负责的工作态度，对专业知识也要应用自如。增强设计人员的可靠意识，认真学习国家制定的各项规范，能过把握住行业发展的新动向。

2.遵守国家建筑规范

在建筑工程结构设计过程中，应当遵守国家建筑规范。我国建筑规范是根据国情依法指定的，符合社会经济的健康发展。规范在我国具有强制性，相当于法律条文，有相应的法律效力。建筑设计人员要严格按照规范设计，在规范不能满足具体情况的设计时，要向国家及时反映，然后根据具体情况制定相应的解决方案。对于发现的违规、钻规范空子的不法设计人员要依法处理，从严处理。

3.注重创新

所谓的创新就是与时俱进。计算机在建筑设计中被广泛应用，设计人员利用计算机制造出高仿真的建筑模型，为设计出造型新颖、外形独特的建筑物提供了技术支持。要提高建筑结构设计可靠度需要结构设计人员进行开发创新，推陈出新，开发出更好的软件用于建筑设计。

4.可变荷载

从上文可知，可变荷载是影响建筑结构设计可靠性的重要因素。据悉，我国和美国楼面的活荷载标准值相比，美国楼面的活荷载采用的标准值要比我国的标准值要大很多，其平均值大概大一倍左右。我国的自然环境荷载的标准和美国的自然环境荷载的标准相比，我国和美国的自然环境荷载水平大致相当。但是风荷的标准值我国是每30年左右遇到一次。而美国的风荷标准值是每50年左右遇到一次。但是，风荷载均值和标准值相比，我国与美国相比要高。我国和美国的风荷载均值是大致相当的。

结语

综上，文中主要探析了建筑结构设计可靠性的影响因素，现如今，随着我国经济及建筑业的不断发展，建筑结构设计可靠度理论逐渐发展成熟，应用范围也越来越广。总之，在实际工程应用中，应根据实际情况进行分析。作为建筑设计人员也要抓住机遇，设计出更可靠、更合理的建筑物，加快与世界接轨的步伐。

参考文献：

[1]李广辉.关于提高建筑结构设计可靠度的建议[J].中华民居.2010.

[2]吕心雨.对建筑结构设计可靠的的分析[J].黑龙江科技信息.2009.