建筑結構的可靠性問題及既有結構的可靠性分析

【摘 要】本文首先對建筑結構的可靠度的概念和含義進行了詳細分析，而后分析了影響建筑結構可靠性的幾個因素，最后介紹了傳統經驗法、實用鑒定法以及概率法三種對既有結構的可靠性鑒定方法。

【關鍵詞】建筑結構；既有結構；可靠性；分析

隨著社會的進步，建筑工程質量及服務質量總體水平也在不斷提高，施工單位既要滿足建設項目的正常使用，加快施工速度的同時更要注重施工的質量。與此同時，建筑工程的質量以及建筑結構的可靠性問題也引起了業界和學術界的普遍關注。以下就對建筑結構的可靠性問題以及既有結構的可靠性問題進行分析

一、建筑結構的可靠度的概念和含義

建筑結構的可靠度的定義是：規定的時間和條件下，能完成預定功能的概率。

定義中提及的“規定的條件”，其實就是建筑結構的可靠性包括三項內容的條件，建筑結構可靠性的內容分別是安全性、適用性和耐久性。安全性是指在正常施工和使用下能承受可能出現的各種作用的能力；適用性是指在正常使用的狀態下，有比較良好的工作性能；耐久性是指，在對建筑結構進行正常維護的情況下，建筑具有比較好的耐久性能。總的來說就是在正常設計、施工和正常的使用情況下，除去人為的過失影響；在偶然事件發生的時候，仍然能保持建筑結構本身的整體穩定性。

定義中的“規定的時間”并不是說建筑結構在使用中的壽命，而是指設計基準期50年，這個基準期只是在計算可靠度時，考慮各項基本變量與時間關系所用的基準時間。

可靠度 也就是結構能完成預定功能的概率，相對的，失效概率的運算值 是指結構不能完成預定功能的概率，其與可靠度之間的關系是 。用以度量結構構件可靠度的是用可靠指標 ，它與失效概率 的關系為 ， 失效概率的指標 與可靠度指標 呈負相關關系。以正常設計與施工的建筑結構可靠度水平的校正結果為依據，同時考慮長期的使用經驗和經濟后果，我國出臺了《建筑結構可靠度設計統一標準》（GB 50068-2001）給出構件強度的統-目標可靠度指標[ ]值：對于安全等級為I級（重要）的構件，延性破壞的，[ ]=3.7；脆性破壞的，[ ]=4.2。對于安全等級為II級（一般）的構件，延性破壞的，[ ]=3.2；脆性破壞的，[ ]=3.7。對于安全等級為III級（次要）的構件，延性破壞的， =2.7；脆性破壞的， =3.2。以上的目標可靠度指標值是基于靜力荷載條件的，在含有動力荷載的組合作用情況，目標可靠度一般比上面給出的值低，大約在1～2之間。

二、影響建筑結構可靠度的因素

荷載、荷載效應、材料強度、施工誤差和抗力分析這五種都有可能隨機的影響結構的可靠度，因此，只依靠在設計上保證結構具有應有的可靠度，是遠遠不夠的。應該同時加強管理，在對材料和構件的驗收過程中，要更注重對其生產質量的控制，同時保持正常的結構使用條件，以上等實際舉措都是結構可靠度的有機組成部分。在進行結構設計的時候，要清晰明確的衡量結構的可靠度，僅僅依靠失效概率來衡量是十分復雜的，而用可靠度指標 表示與失效概率 一一對應的關系則更容易被人們所接受，但直接采用概率極限狀態方法用可靠度指標 進行設計，需要進行大量的數據統計，為了遵循傳統的習慣以及更方便使用，結構設計的時候不直接使用可靠指標 ，而是結合兩種極限狀態的設計要求，進行設計時傾向于采用以荷載代表值、材料設計強度（設計強度等于標準強度除以材料分項系數）、幾何參數標準值以及各種分項系數表達的實用表達式。以 為標志的結構可靠水平集中體現在分項系數上。

三、既有結構的可靠性鑒定方法

當前，常用鑒定建筑結構的方法有三種，即傳統經驗法、實用鑒定法以及概率法。以下就具體介紹這三種鑒定方法。

傳統經驗法。這種鑒定方法是依據原設計的規范，結合鑒定師個人的經驗和觀察以及計算的結果，主要是經驗評估建筑結構的可靠性。它的特點比較突出，實際調查的荷載計算加上材料的取值都是依靠經驗進行評定，分析原設計中的規范和理論計算、對實際結構的可靠性進行判定。這種方法的優點是花費低、鑒定過程快而簡單，可以依據專家的經驗和知識對建筑結構的可靠性做整體宏觀的評價。但美中不足的是，這種鑒定方式比較粗糙而保守，并且僅僅和專家的個人水平相關。

實用鑒定法。基于傳統的經驗法，同時結合現代化的檢測方法和技術，對結構材料的強度的具體測量的數值進行分析和計算，是比較綜合的一種鑒定方法。以事故的原因分析和詳細調查為依據，同時試驗材料和檢驗結構，逐項綜合地進行評價和鑒定，最后得出較為準確的建筑結構可靠性的檢驗。這種方法在使用范圍以及有效性上具有突出優勢，是目前使用中最普遍的一種建筑結構可靠性的鑒定方法。

概率法。這種方法利用概率和數理統計原理當中的非定值統計規律，建立結構抗力和作用效應之間的一定數量關系，從而實現對建筑結構可靠性的鑒定分析，以大量的統計數據為基礎，計算出失效的概率，最后得出建筑結構的可靠性。然而由于在對建筑事故的鑒定之前，統計數據的資料收集往往是不足的，因此概率鑒定的方法目前還不夠完善。

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作者簡介：

包雯蕾（1979年4月），女，學歷：本科，職稱：講師，籍貫：浙江紹興，單位：甘肅建筑職業技術學院，主要研究方向：建筑結構。