建筑结构设计可靠度影响因素与比较分析

2021-11-24熊锦华

商品与质量 2021年10期

熊锦华

江苏筑原建筑设计有限公司湖北武汉 430000

建筑结构可靠性是指在具体设计过程中，在特定的环境和时间条件下所能实现的自身功能的计算。这种方法主要是从概率的角度来计算建筑物在其使用寿命期间能否达到预期的使用效果。目前，在运用笛卡尔随机空间理论进行结构可靠度计算时，采用一次二阶矩阵算法，采集样本的均值和计算方法，实现了结构的概率分布特征的描述。这种方法对样本量的计算要求很高，一般情况下，计算结果与样本量成正比。利用广义随机空间的一次二阶矩阵方法，可以通过迭代计算，在广义空间范围内完成结构设计可靠性的计算。在结构可靠性计算过程中，采用拉普拉斯渐近法，利用数学近似模型进行可靠性计算[1]。

1 建筑结构设计可靠性影响因素分析与比较

1.1 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[1]。

1.2 外部载荷

本文在分析现有建筑结构设计可靠性影响的基础上，主要依据《建筑结构设计统一标准》的目标可靠性指标进行了计算和衡量。目标可靠性指标的确定，主要从抗力和载荷的概率分布条件出发，分析计算了规范安全系数。但是，必须认识到，虽然结构指标和可靠性指标相同，但是结构比例却有很大差别。从负荷角度看，可变负荷是主负荷。一般来说，可变荷载还可以分为地面活荷载和自然荷载。底板活荷载是基底阶段荷载的均值，自然荷载与基底阶段的长度相关。

1.3 载荷水平变化的参数分布

由于受到自然条件的影响，在结构参数和承载力的共同作用下，结构设计可靠性的分配主要取决于不同的负载功率和负载能力。根据建筑结构在自然条件下的水平结构、荷载水平、建筑的结构荷载及自然地面活荷载的冲击荷载，按照建筑在风荷载结构上参考期的最大概率分布数值，确定结构设计的标准值。当各个建筑结构的设计寿命不一致时，应按有关规定执行，相应的设计荷载和耐久性措施应根据设计寿命确定。超负荷使用、结构开启、使用功能改变、使用环境恶化等应用与环境的变化都会影响其安全与使用寿命[2]。

1.4 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。

1.5 抗力衰减

疲劳影响是由环境负荷、环境腐蚀、材料老化等不利因素引起的。电阻随时间逐渐减小，其时间函数为标准差和平均电阻。结构的阻抗分布参数随时间的变化规律是结构可靠度研究的重要内容。因此，在未来的工程结构设计中，必须考虑到阻抗衰减对可靠性的影响。

2 对提高结构设计可靠性的保障措施

建筑用能系统的可靠性要求建筑结构设计者必须提高对其可靠性的重视程度，同时又要提高自身的专业技术水平，以高度的责任感对待建筑结构设计工作。建筑结构设计本身具有很强的专业性、复杂性、严谨性和准确性，只有具备较强的专业素质、工作态度和责任心，才能更好地遵循相关的技术标准和规范，确保建筑结构设计合理科学。深入研究并严格遵循国家建筑规范，是进行建筑结构设计的重要环节。认真处理设计工作中的各种违规或“钻空子”行为，确保设计工作符合规范要求。建筑结构设计人员还应掌握更科学的可靠性计算方法[3]。