建筑结构设计可靠度的影响因素与对策研究

2023-02-22安昕

建筑与装饰 2023年1期

关键词：抗震结构设计建筑物

安昕

武汉理工大设计研究院有限公司湖北武汉 430070

引言

目前，建筑结构设计的可靠度是设计师必须面对的重要问题之一。在建筑工程中，设计人员往往不重视建筑设计工作，从而导致建筑物的安全性和耐久性受到严重影响。因此，建筑结构设计的可靠度不仅会直接影响建筑工程的顺利进行，还会影响到建筑的整个寿命周期。

1 研究背景

随着社会经济的发展，人们对建筑质量的要求越来越高。建筑的使用寿命缩短，不仅会增加工程造价，还会降低社会效益和经济效益。因此，设计人员需要提高建筑结构设计的可靠度。在施工过程中，建筑结构设计缺乏可靠度，会导致安全事故的发生，从而给人民的生命财产造成极大的危害。因此，想要保证建筑物的稳定性与耐久性，设计人员就必须做好设计方案审核工作，使设计方案能够充分发挥作用，保证建筑结构设计的可靠度，进而减少麻烦和风险。目前，许多国家都已经开始发展高层住宅，并且建立了相应的标准体系。

2 国内外研究现状

我国对建筑结构设计方面的研究起步较晚，虽然近些年取得了一定的成就，但受到许多因素的影响与制约，其设计水平和实际使用效果还存在着一些问题。因此，计算与分析建筑结构的可靠度是十分重要的一项工作。国外主要从以下几个方面来考虑建筑结构设计的可靠度：①建筑物对抗震性能的要求较高，这也是建筑设计最大的特点；②在设计时，设计人员需要充分了解建筑工程的具体情况，并且根据这些条件来确定合理的设计方案；③在选择结构的刚度和强度时，设计人员不仅需要结合当地的气候环境，还需要注意不同地区的差异性，从而保证建筑的安全性与稳定性。目前，国内关于高层建筑抗震性的相关研究较少，对大型民用建筑的抗震性研究更是少之又少，这使得人们的安全意识淡薄。随着人口数量的不断增加，城市建设的规模越来越大，导致安全事故频繁发生，这严重威胁了人们的生命财产安全[1]。

3 建筑结构设计可靠度基本理论

建筑结构设计可靠度的基本理论是：首先，设计人员需要在建筑物满足使用功能和安全要求的前提下，综合评价建筑结构的安全性、稳定性以及耐久性；然后，设计人员需要以保证建筑结构的整体性为目的，合理评估与预测建筑各个部分的可靠度和经济性，从而使建筑设计的过程符合国家相关标准要求；最后，设计人员需要准确判断建筑质量、成本和工期等。

3.1 建筑结构设计可靠度

建筑结构在实际使用过程中，会受到各种因素的影响和制约。因此，评价建筑结构的可靠度是非常重要的一项工作。设计人员需要从设计的安全性、可靠度以及经济性等方面来考虑建筑物的整体性。从建筑设计的角度来看，评估建筑结构设计的可靠度具有重要意义。因此，设计人员需要根据具体情况来选择最合适的设计方案和施工方法，以保证建筑的安全性。我国的建筑工程设计起步较晚，随着社会的发展和人们需求的不断提高，设计人员需要积极学习国外先进的技术，并且结合我国国情来制定完善的标准体系，从而提高建筑结构设计的可靠度[2]。在建筑结构设计中，设计人员首先需要保证所选择的材料符合国家的相关规定，其次需要采取相应的抗震措施，最后需要充分利用现有资源[3]。

3.2 建筑结构设计可靠度的依据

建筑结构设计可靠度的依据包括以下几个方面。①建筑结构设计是建筑设计的重要环节。在开展建筑结构设计工作时，设计人员需要考虑多方面的因素。②设计人员必须根据构件的尺寸等参数来计算建筑结构的刚度和强度，同时应根据相关的规范要求来选择正确的计算方法。③建筑总平面布局和平面布置需要保证建筑与周边环境相协调。合理布置建筑空间，有利于提高建筑工程的安全性、可靠度。④桥梁、水利枢纽等大型工程项目的建设都会影响到人们的生命财产安全。因此，设计人员应重视这些工程的结构设计工作。⑤建筑结构设计的可靠度不达标，会导致一系列的问题发生，比如房屋倒塌、人员伤亡等安全事故。因此，为了保证施工的顺利完成，设计人员必须加强建筑结构设计可靠度分析与研究。

3.3 结构设计可靠度的计算方法

在结构设计各个阶段中分析建筑结构的可靠度时，设计人员需要考虑工程的实际情况和各种参数，以保证建筑质量，从而为后续施工提供一定的参考依据。因此，在建筑结构设计中，设计人员必须根据具体的要求来确定最合理的设计方案和组合方式，从而保证建筑物的安全性。在评估建筑设计的可靠度时，设计人员常用的方法有极限状态法、概率论法、综合评价法等，其中最常用的是极限状态方法。对于某一个建筑方案而言，如果该建筑的抗震设防等级较低，那么它就不能够满足该建筑的抗震设防标准要求；如果该建筑的抗震设防等级较高且存在其他问题，那么它就不能达到预期的抗震效果。

3.4 结构可靠度的影响因素

当结构可靠度的评价指标体系具有一定的规律性时，设计人员可以通过分析结构的可靠度来确定一个合理的结构可靠度函数关系。在实际工程建设中，不同建筑的受力情况是不一样的。在地震作用下，建筑物会发生竖向变形或水平位移，并且竖向刚度也会随着地震的次数增加而降低。因此，设计人员需要根据具体的地质条件和周边环境，来选择合适的结构可靠度系数。同时，设计人员还需要注意这些影响因素对结构的影响程度，并且结合建筑的使用寿命，采取相应的措施来提高建筑的可靠度与安全性。因此，为了保证建筑设计的安全性，设计人员必须严格按照相关规范要求，并且根据施工进度、材料特性以及现场状况等，来准确判断和计算各种影响因素的约束值，进而制订合理的设计方案。另外，设计人员还需要考虑一些其他的影响因素，如温度、湿度等。

4 提高建筑结构设计可靠度的策略

建筑结构设计是建筑工程的基础环节，建筑设计可靠度是保证建筑的质量和安全的前提条件。在建筑设计中，设计人员需要根据实际情况来选择合理的设计方案、施工工艺，并且严格把控各个环节，以保证建筑结构设计的可靠度，从而提高建筑工程的安全性与稳定性。建筑结构的可靠度主要表现在以下几个方面：①结构抗震性能要求；②结构刚度要求；③地震作用下的承载力计算分析要求；④使用年限内的抗震能力需求；⑤材料的选型要求与加工要求等。因此，设计人员可以从这些方面出发，确定一个最理想的方案，然后按照一定的原则将它应用于具体的设计中。

4.1 确定影响因素

建筑结构设计可靠度的影响因素主要包括以下几点。①建筑物的使用功能。建筑结构设计需要满足人们的日常生活需要。保证建筑结构设计的安全性和可靠度，有利于充分发挥建筑结构的优势。②建筑物的平面布置。在建筑设计中，设计人员应综合考虑各个房间的朝向、间距以及采光通风等问题，使建筑的整体布局更加合理，从而减少出现裂缝的可能性。③建筑物的抗震性能。在分析建筑结构的抗震性能时，设计人员必须综合考虑地震的发生概率和破坏程度等因素。另外，设计人员还应考虑建筑材料的耐久性、耐火等级等因素。④建筑物的体型系数。不同类型的建筑物有不同的体形系数。因此，在选择建筑物的尺寸时，设计人员应将这些指标作为参考依据。当建筑物的面积较大时，设计人员可通过适当降低房屋高度来减小占地面积，但不能超过一定的范围。

4.2 结构有限元建模

本文通过分析结构模型，得出以下结论。①在一般情况下，建筑结构的整体刚度变化较小。然而，在特殊情况下，受到外界环境因素的影响和各种材料的限制，建筑结构各个部分的变形较大（如钢筋混凝土的刚度与强度都会随着使用时间的增加而减小，但其挠曲幅度却较大）。②如果将梁柱的受力特点作为主要考虑对象，那么其计算结果也就较为理想，并且也能够满足工程要求；若将梁柱的受力特征当作一个简单的问题来处理，则会增加运算量。③在建筑设计中，工作人员需要保证房屋的承载能力满足使用要求。因此，想要保证建筑结构设计的可靠度，设计人员就必须严格控制构件的尺寸以及质量，同时尽量避免出现误差。

4.3 建筑结构设计可靠度试验

建筑结构设计可靠度试验是指在建筑结构设计中，检测建筑结构的可靠度，并且根据测试结果来评价建筑结构的可靠度。

在施工时，建筑结构设计可靠度试验是一项非常重要的工作内容，它能够准确反映建筑的质量，同时也能为后期的设计工作提供参考依据。建筑结构设计可靠度试验主要包括两个方面：测量建筑结构设计的可靠度、评估和分析建筑结构设计的可靠度。在分析建筑结构设计可靠度时，设计人员可以利用可靠度计算方法来综合评价建筑工程的整体质量和安全性能，从而为建筑结构设计提供可靠的参考依据。在实际工作中，在评估建筑的安全性和稳定性时，设计人员需要考虑各种因素，例如地震、水文、地质条件等因素（这些因素都会影响建筑物的使用年限）。因此，在设计过程中，设计人员需要充分利用相关理论知识，并且根据具体的情况确定最合适的方案以及措施，从而实现建筑工程效益的最大化。针对不同的设计方案，设计人员需要采取相应的保护措施，以防止发生安全事故，从而保证人们的生命财产安全。除此之外，一旦发生突发事件，设计人员需要及时解决，以免造成不必要的经济损失。另外，设计人员必须严格按照规范要求来开展设计工作，避免因为人为因素而埋下安全隐患。因此，建筑结构设计可靠度试验是做好建筑设计工作的重要保障。

4.4 建筑结构防腐设计

建筑结构防腐设计既是提高建筑结构抗腐蚀能力的重要途径，也是保证建筑结构安全的一项关键措施。

在施工过程中，工作人员需要严重控制建筑材料的质量。在使用材料时，工作人员需要做好材料的保护工作，避免材料因运输不合理、储存不当而损坏。同时，工作人员需要做好房屋的防潮、防水工作，防止因渗漏问题而影响建筑的安全性和耐久性。针对有特殊要求的建筑，工作人员需要采取有效措施来减少或者消除这些危害，比如：可以采用非承重墙体加固的方式来保护墙体结构；可以利用抗裂砂浆来增加保温层的抗裂能力和提高保温层表面强度。

5 建筑结构设计可靠度的比较研究

为了保证结构设计的可靠性，必须保持建筑结构的正常运行，不会影响使用建筑的内部人员的生命和财产安全，即保持建筑强度和使用功能之间的协调性的要求。同时，结构设计的可靠性也要求结构设计不仅能完成建筑结构的展示，而且具有强大的维护和维修空间。随着可靠性理论研究的深入和中国建筑市场行业的国际化进程，中国专家学者开始将中国建筑设计可靠性与国际市场及相关国际理论进行比较。然而，我国建筑受压钢筋的使用比例、剪力墙结构钢筋的最小配筋量和使用率基本符合国际标准。因此，相关设计师可以根据自己的不足加强自己的工作设计，在更好的方面需要保持一致的设计标准。