建筑结构设计可靠度的影响因素与比较研究

2021-04-03

建筑与装饰 2021年8期

中建三局工程设计有限公司地下空间与人防设计院湖北武汉 430071

引言

当前阶段，采用随机变量法计算整体可靠性有一定的缺陷，且相关的计算精度很有限，在对现行建筑工程结构设计进行评定时，采用积分法存在很多局限性和问题，所以常常采用其他方法进行可靠性分析。

1 建筑结构设计可靠度的定义以及意义

可靠度在建筑结构设计中的定义是指在一定的时间内建筑结构能够应对不同环境的影响，实现获得设计预期功能的能力，使其承受住不同环境压力，获得一定的使用功能和建筑寿命。总体而言，建筑结构设计的可靠度可以量化，其数值越高就意味着该建筑的使用寿命就越长，同时，也意味着建筑结构在使用的过程中具备良好的使用性能和安全性[1]。

2 建筑结构设计可靠性影响因素分析与比较

（1）抗力变化。抗力变化对结构可靠度的影响对于建筑物是非常明显的。总的来说，对于建筑来说，影响结构整体抗力状况的因素主要有荷载效应、环境效应和材料效应。将负荷影响作为优先。经过大量的现场调查与分析，我们发现，荷载对建筑物的影响，不仅影响建筑物的整体安全，而且在长期的荷载作用下，还会对建筑物产生累积破坏。安全性效应主要是指结构在其设计荷载极限不能承受现有荷载压力时，对结构的安全性会产生影响，导致结构严重失效。累积损伤按其实际情况又可分为动态计算损伤和静态损伤。第二，影响环境因素。建筑在长期的使用过程中，必然会受到周围自然环境的影响。随着各种腐蚀介质的侵蚀，建筑物的可靠度自然也会受到影响。例如，当地下水、土壤和空气中的二氧化碳进入混凝土内部，与混凝土内部的氢氧化钙发生反应，产生沉淀，降低混凝土的碱度，破坏钢筋所显示的钝化膜，混凝土就会产生一定程度的碳化作用，从而降低建筑结构的抗压强度。第三，对材料的影响。建筑材料在长期的使用过程中，还存在着一些老化问题，导致建筑材料本身的强度和力学性能逐渐降低，或者受到化学反应的影响，结构发生变化。这个材料问题，也是影响建筑结构抗力，进而影响整个设计可靠性的重要因素。

（2）荷载变化参数分布影响。根据不同的建筑结构会有不同的荷载设定要求。针对不同的建筑我们可以看到，荷载的变化能力和水平是会影响到建筑结构的可靠度的。干扰主要表现在两个层次上，分别是：建筑楼面的荷载水平和自然环境下结构荷载水平。其中建筑楼面结构荷载是指在设计周期内荷载概率会分散在不同的分位值上，需要按照标准来进行结构设计；自然条件下的结构荷载水平是指结构设计的可靠度会受到建筑区域的自然环境影响。另外，不同类型的建筑在使用寿命上会有所不同。建筑结构设计可以通过改变设计方案，削弱环境影响，以及改变用途来延长或缩短建筑物的使用年限，对建筑物的安全可靠性也会带来改变。

（3）工程的质量。建筑内部结构的设计，无论设计方案还是施工质量，都会直接导致建筑的实际阻力和设计阻力发生偏差。因此，在进行阻力统计分析时，应尽可能对影响工程质量的因素进行分析和研究，以便提前予以考虑。加强工程建设各环节的质量管理确保整个工程的质量，保证结构设计的可靠性，提高结构设计的可靠性[2]。

3 建筑结构设计可靠度的比较研究

3.1 建筑结构设计规范性的比较

为了保证结构设计的可靠度，需要以建筑结构自身功能保持正常运行的基础之上，使用建筑的内部人员他们的生命和财产都不会受到影响，即保持建筑强度和使用功能相协调的要求。同时，结构设计可靠度还要求，结构设计不仅能够完成建筑结构的展现，还要具有较强的可备维修和修复的空间。随着可靠度理论的研究深入以及我国建筑市场行业的国际化进程，我国的专家学者们开始对我国的建筑设计可靠度与国际市场和国际相关理论进行对比。通过对比研究，专家们发现，我国设计规范的可靠度要低于欧美发达国家，而且，许多建筑物的楼层自身的可靠度储备设施与欧美发达国家也有相当大的距离。但是，我国建筑受压钢筋的使用比例，最小的配筋量，剪力墙结构钢筋使用率基本与国际标准保持一致。所以相关的设计者们在工作设计中，可以根据不足来进行加强，而对于较好的方面需要保持一贯的设计标准。

3.2 建立健全管理体制和保障机制

为保证建筑结构设计工作的顺利进行，提高结构设计的可靠性，各建筑设计企业应加强管理系统和保障机制的建设，根据企业的具体情况和设计的实际情况，制定相应的管理系统和保障机制，明确结构设计过程、任务分工和问题处理流程等，以保证结构设计的顺利进行。

3.3 建筑结构设计合理性的比较

我国建筑结构设计规范中一系列相关的规章制度以及标准制定都是建立在可靠度原则之上的，所以，一般情况下建筑结构设计规范都能够满足我国当前的社会发展需求。并且，我国建筑结构设计的规范标准其合理性不仅会反映在建筑设计技术层面，对于我国经济发展方针政策上也有较强的适用价值。比如，对于建筑材料的使用总量的规范标准，就是根据我国经济发展的现有状况进行规定的，虽然现行的标准与欧美发达国家还存在着一定的距离，但是却最适合我国发展的方针政策，具有因地制宜的合理性特点[3]。