1、对提高建筑结构设计可靠度问题的看法摘 要结构设计可靠度的高低， 是国家经济和资源状况、社会财富积累程度以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映。提高结构设计可靠度时， 结构的直接造价将有所提高，而维修费用将减少，投资风险亦将减少；如果降低工程造价， 则维修费用和投资风险都将提高。所以，确定建筑的结构设计可靠度，实际上是在结构造价与结构风险之间权衡得失，寻求最优的选择。本文探讨了建筑结构设计的可靠度。 关键词建筑 结构 设计 可靠度 中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0304-01 所谓建筑结构可靠度，即指在规定时间和条件下，完成预定功能的概
2、率。由于建筑结构可靠度理论较为合理的考虑了荷载与抗力的随机性，以及在概率的水平上平衡了安全与经济的关系，因此，该理论已逐渐成为业内建筑结构设计的理论与方法，这在一定程度上促进了可靠度理论的快速发展。 一、结构可靠度的定义 结构或构建在允许的时间范围内，在条件范围内完成预先指定目标的成功率。而结构可靠度属于从数学角度出发，对这一成功率在不同条件影响下完成结果的定量表达。虽然是定量表达，但是与其它定量表达理论不同的是，结构可靠度定量表达的只是概率，并非固定的数量值，因此依旧存在波动性和不确定性。基于结构可靠度值的不确定性，当代概率论被引进到结构可靠度理论基础之中，并发挥了关键性的作用。 我国目前对
3、结构可靠度的应用已经初具规模，其应用领域涉及服役设备的检验、耐久度分析、结构抵抗灾害性气象能力、建筑行业相关规程的制定以及设备缺陷诊断等，几乎涵盖了与建筑相关的所有领域。随着我国基础建设的加快，建筑行业蓬勃发展，由此带来的行业内部发展良莠不齐的现象，需要用完善的专业评价体系去约束和保障工程质量，因此，对建筑结构设计可靠度理论的深入研究具有重要意义。 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，载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，在结构服役的安全期内，如果任何一个
4、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）建筑结构服役环境的影响： 自然环境的作用通产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 CO2 进入混凝土的内部，进而与混凝土内部的氢氧化钙相结合，生成一些絮状的沉淀物，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
5、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。所谓的楼面活载荷树妖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
6、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、结构可靠度水平设定的标准问题 关于是否需要提高我国现有建筑结构可靠度的水平， 首先要解决结构可靠度水平设定的标准问题，将可靠度水平定得高些， 等于减少失效概率， 提高结构抵抗不定性因素的能力， 也可弥补一些主观不定性对变异性的影响， 减少结构风险， 但是却要为此付出相应的经济代价（ 用材料换来较大的结构抗力） 。因此它是与国家经济条件和人民生活水平紧密相关的，必须与国家经济条件和人民生活水平相协调， 不应该太高也不可太低。这个标准很难量化， 主要是根据国家的发达程度而定， 是带有政策性的标准。其原则应该是： 在经济条件许可下尽可能地将
7、可靠度水平设得高些， 并做到安全与经济之间的平衡。 四、可靠度的应用和把握 可靠度理论强调三个正常，即正常设计、正常施工和正常使用，但正常和不正常有时不易界定。在现阶段，设计人员对可靠度的应用和把握上当然要以规范为基准，还要根据工程特点、使用环境、施工水平，还需要充分考虑我国的国情、经济能力、社会发展等各种因素。合理设置土建结构设计的安全水准，必须考虑工程失效的风险后果、社会的财富与资源供给、乃至公众的意向等多种因素。随着我国经济形势的巨大变化，有必要重新审视现行土建结构工程设计规范的安全设置水准。为此对可靠度的应用和把握提出以下建议： 1、对我国建筑结构设计规范采用可靠度设计方法的成功经验及
8、存在问题进行认真地总结，特别是对可靠度理论有不同观点的意见更应认真对待。有关部门在推广可靠度方法的应用上，应专题研究，广泛征集各种意见，实事求是，完善可靠度设计方法的应用性及可操作性。 2、建筑结构作为特殊商品，确定其设计安全度的高低不再是纯政府行为。我国已进入一个新的发展时期，现在的建筑结构设计可靠度水准会直接影响到未来几十年的发展方向。提高我国建筑结构的安全度水平将有利于生产、生活水准的改善，有利于国民经济发展，也符合建筑物业主的利益和要求。建议主管部门组织论证，进一步收集不同意见，制定合理的、统一或不统一的可靠度水准。 3、 当然一个建筑结构的使用寿命如何除了与设计、施工的科学合理等先天
9、因素有关外，还要在使用环境、正常的维护修理和定期的检测等因素下的耐久性要求来加以保证。对于重要土建工程，我国尚无必须进行安全检测的法规。特别是桥、隧等重要公共基础设施和公共建筑物，建议对其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此，需要制定法规，编制相应的技术标准； 对于土建结构工程的检测与评估，也需要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制。 五、建筑结构可靠度理论发展趋势 1、结构系统的可靠度分析。在未来，结构系统可靠度分析会根据结构破坏水平，以及根据不同的极限状态 ，计算出一套针对性结构设计的方法。其表现是系统可靠度分析内容更为丰富，难度程度加大。 2、结构极限状态分析的改进。考
10、虑的因素将会更加全面，如除了强度极限状态外，还需要考虑结构破坏安全极限状态、正常使用极限状态等其他情况。 3、人为差错的分析。许多结构的失效并不一定是由荷载不确定性造成。有可能是由于设计使用环节中人为造成的。因此，在未来可靠度研究中，会减少人为分析的出错。 4、模糊随机可靠度的研究。模糊随机可靠度理论会随着数学理论方法的完善得到进一步的改善。总之，在未来建筑行业中，建筑结构可靠度理论将会得到更加科学合理的运用，并且在该行业中起着不可替代的作用。 综上所述，建筑结构设计的可靠度是一项关乎到国计民生的研究项目，不仅关系到国家经济建设的发展，还关乎到人民生命财产安全。其水平能够反映出国家的建筑业、工程设计以及施工技术能力，甚至是一个国家的国民经济水准。近年来由于建筑结构的复杂性，多样性，越来越多的人对建筑结构可靠性研究有了一个全新的认识，这对建筑行业具有重大的现实意义。 参考文献 1 王玮.建筑工程结构可靠度设计的探讨J.河南建材.2011（03）. 2 赵淑英.结构可靠度校准方法概述J.江苏建筑.2011（02）. 3 韩颖萌，孙合昌，陈生.浅谈结构可靠度研究J.山西建筑.2011（19）.
