建筑结构设计可靠度的影响因素与比较研究.doc

1、建筑结构设计可靠度的影响因素与比较研究【摘要】建筑结构可靠性主要根据结构承受的抗力与外界载荷进行计算，将随机性理论作为计算核心，根据概率分布函数确定结构安全性，并且可以计算出安全性与成本的平衡关系。我国经济发展速度不断加快，建筑结构可靠性理论也得到了快速的发展，在建筑市场逐渐趋向平衡发展的新时代，如何平衡建筑实用效果与工程建设成本成为了建筑行业发展的重点问题。本文根据结构设计可靠度进行分析，提出了现有设计方法中存在的不足，并且对可靠度影响因素进行了分析，希望为广大建筑设计人员提供参考。 【关键词】建筑工程；结构设计；可靠度影响 建筑设计过程中，结构的设计需要满足三项基本要素，即使安全、适用、耐

2、久，这三种要素也是评价建筑安全性的关键因素，也被称为建筑结构可靠性。在评价结构可靠性时，需要计算规定时间内，在标准条件下结构设计满足使用要求的概率，而我国建筑建设范围不断增长，结构可靠性计算方法也在不断优化，为了了解目前建筑结构可靠性的具体评价方法，需要从不足出发，制定出针对性的优化方案，保证建筑可靠性满足社会发展需求。 一、结构设计可靠度分析方法 （一）结构可靠度概念 结构可靠度指设计师设计的建筑结构，以规定时间与标准环境作为计算基础，得出结构完成设计功能的实际能力。根据该理论，可以将结构可靠度理解为建筑结构在使用期限内，可以完成设计要求的概率，将P1 作为概率符号，而建筑结构无法满足预期设

3、计目标，则称之为结构失效概率，具体情况标注为 P2，P1+P2=1。由于随机变量数据的获取难度较大，而且结构可靠性模型的构建工作较为繁琐，所以使用积分计算方法计算 P2 很难获得正确的计算结果，而工程结构涉及的计算内容较多，在这种数量较大的计算工作中，就不能使用积分计算方法。 （二）可靠度分析方法 目前主流使用的结构可靠度分析方法可以分为四种：第一种近似计算方法，根据笛卡尔随机理论作为核心，使用一次二阶矩阵完成计算，该方法主要根据收集到的样本方差与平均值进行计算，可以计算出概率分布基本特征，该方法对样本数量的要求较高，只要数量足够多，就可以非常精准的计算出可靠性结果。第二种广义随机方法，通过广

4、义随机空间理论作为基础，使用一次二阶矩阵进行计算，在工程建筑结构中，随机变量的相关性非常密切，在这种环境中，就可以使用该方法进行计算。第三种为二次二阶矩阵，该方法使用数学逼近模型进行计算，通过拉普拉斯渐进原理计算结构可靠度，该方法计算出的结果与实际结构吻合度较高。第四种为响应面方法，部分结构无法给出准确的功能函数表达式，所以需要该方法使用明确的函数替代不准确的表达式，使结构可靠性可以进行计算。这些方法都是为了提高可靠性计算结果的精度，在不同的情况下选择合理方法，对降低计算工作量，提高实验结果精度有着非常重要的意义。 二、建筑结构设计现有问题 我国建筑业发展速度较快，但是在结构设计方法大幅度变化

5、的环境下，最初的结构设计规范出现了许多问题，虽然近年来正在不断进行改正与优化，但是现有的问题仍然比较明显，具体表现为以下几点： （一）设计年限使用问题 目前标准的建筑使用年限按照 50 年、100 年为主，这几种基本的年限覆盖了大多数建筑，但是仍有一些建筑提出了不同的使用年限要求。在传统分析过程中，新标准无法明确反映出复杂的年限情况，而且年限变化主要根据结构重要性进行计算，这种方法导致使用年限的标准不够完善。在使用年限不断增大的过程中，建筑结构的可靠度也会发生变化，由于重要系数不断增加，在考虑的过程中没有明确分析使用年限的实际情况，导致最终计算的结果存在较大偏差。 （二）重要性系数简单 在标准

6、规范中，结构重要性系数只使用 0.9、1.0、1.1 这几个固定值，但是并没有考虑不同环境下结构的受力情况、荷载作用、重要性等数据，只使用简单的固定值进行计算，就会导致结果出现背离现象，而数据结果也会过于保守，使可靠度准确性下降。由于计算结果不准确，就会呈现出建筑安全性不足的问题，所以重要性系数在计算过程中，需要进行合理的取值。 （三）设计表达缺陷 部分建筑结构设计存在表达上的缺陷，这种情况下就会导致建筑结构不合理，而且我国大多数建筑企业仍然使用落后的结构表达式，没有及时学习国际上先进的计算方法，导致表达式影响建筑结构整体效果。 三、建筑结构可靠度研究方法 根据现有制度存在的问题，结合我国可靠

7、度设计规范，本文制定出集中针对性的可靠度设计实用方法，用以弥补制度缺陷。 （一）钢筋混凝土可靠度设计 在明确建筑设计期限的前提下，结合建筑结构、功能、重要性、使用需求，提出了混凝土可靠度设计。该方案需要将耐久退化因素融入设计之中，对结构可靠度进行综合分析，由于环境因素差别较大，所以建筑结构会出现不同情况的耐久退化，而不同程度的退化，对预期使用荷载水平会带来较大影响。在设计建筑可靠度的过程中，需要将多种因素融入其中，制定出科学的可靠性定量指标。 （二）给定环境下的可靠度使用原则 在不同环境下使用的可靠性计算方法也需要进行调整，在制定钢筋混凝土使用寿命时也可以进行使用。该方法要求在使用寿命内的可靠

8、度指标需要高于标准指标。在进行计算的过程中，需要先计算试用期的抗力衰竭指标，并且完成定量分析，之后逐渐提高初始可靠度指标。根据现行结构设计方案，将已经完成分析的指标转变为耐久性折减系数，并且通过表达式计算荷载，该方法具有计算简单，人工操作方便的优点。 （三）预期耐久性参数 目前钢筋混凝土构建方法可以分为五种常用的构建结构，这五种结构可以在计算不同钢筋混凝土结构耐久性上使用，其中包括构建可靠性、试用期辩护、耐久可靠性、设计表达式、耐久性系数。大多数建筑环境中的钢筋水泥锈蚀度接近，但是在潮湿环境下的钢筋水泥锈蚀度会出现较大变化，部分建筑建设环境较为潮湿，导致钢筋出现锈蚀作用，使建筑结构受剪性发生较

9、大变化。建筑结构耐久性退化是非常重要的因素，我国常见的建筑使用期限为 50 年，在建筑使用过程中，期限较短，可靠性指标并不会发生较大变化，所以无需考虑这种因素带来的不良影响。但是如果建筑使用期限大于 50 年，就会导致这一因素的影响逐渐上升，对结构耐久性也会造成较大影响，所以在设计阶段，需要合理分析这一影响因素。 结束语 建筑结构设计可靠度直接影响国家建筑水平，尤其是经济发展的过程中，人们对建筑可靠度提出了更多的要求。本文根据建筑结构可靠度的概念进行分析，提出了常用的结构可靠度分析方法，并且对现有的可靠度设计问题进行了阐述。由于建筑所处的环境不同，所以可靠度也会出现较大变化，需要根据实际施工环

10、境进行分析，以荷载作用、材料老化、服役环境进行分析，设计出针对性的可靠度计算方案，为提高建筑工程质量提供保障。 参考文献 1 黄挺.建筑结构设计可靠度的影响因素与比较研究J.科技传播，2013，16（23）15-16. 2 王杰华.当议建筑结构设计可靠地的影响因素与对比J.科技风，2013，12（29）：45-46. 3 高守兴.论建筑结构设计中的安全度和可靠度J.中国房地产.20l2，10（12）：36-37. 4 梁伟盛.腋撑式钢筋混凝土结构转换层理论分析及抗震性能研究D.华南理工大学，2012（02）：1-65. 5 李春霞.CFRP 加固负载混凝土梁抗弯承载力及可靠度研究D.武汉理工大学，2012（10）：1-58.