基于系統可靠度指標的建筑框架結構設計

摘 要：隨著我們國家國民經濟的不斷發展，在建筑的領域中也取得了非凡的成果，但是在現行的建筑結構設計規范中，都是針對于結構構件的可靠度進行計算的，而且沒有對結構的系統性做一個很好的考慮，也可以說現在的建筑框架結構設計根本就不能準確的反映整體結構的可靠性。為此，下面我們就對這一問題進行詳細的分析，和大家一起分享結構體系抗力調整法。

關鍵詞：系統可靠度指標；建筑框架；整體結構；抗力調整法；結構設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.077

0 前言

結構體系抗力調整法在實際的運用中，可以對整體結構體系的可靠性的分析，還有結構體系的可靠度調整內容分成兩個步驟來完成，然后依據結構自身的各個失效模式的可靠性指標，還有相對應的目標可靠指標性的比值，作為對抗力進行調整的主要依據，然后就可以進行結構的各失效模式可靠度的分配以及調整，進而通過結構體系可靠度的指標，為所設定的參數直接進行建筑結構的設計。

1 建筑框架結構設計的基本原則

1.1 建筑結構設計的重要性

在進行建筑框架方面的設計中，因為不同的機構構件相應有其不同的作用，而且構件決定了其結構的整個體系，因此對其的設計就顯得尤為重要。那么在具體的設計階段，就需要有經驗的設計人員，針對結構構件在不同位置，或者是不同構造中所起到重要性的不同，對其進行深入的有意設計，抓住設計中的重點內容，以此來確保建筑框架結構設計的準確性，保障其整體的設計質量。業內人士都十分清楚，這些結構構件對外力擁有一定的抵抗作用，如果遇到非常大的外力破壞時，如果設計不合理，或者設計中沒有考慮其負載的強度，那么就很容易導致構件損壞，或者部分和整體的設計結構發生變形和應力變化，為了保證重要的構件不能受到損害，在設計支初就要區分好構件的重要性。

1.2 在設計的過程中，一定要保證結構體系的平衡性

我們在對建筑框架進行結構設計的時候，有一點是非常的值得注意，就是在現實中對建筑框架結構進行設計時，一定要遵循剛柔并濟的設計原則，因為在設計中如果結構過于剛硬，那么就會產生變形能力非常差的問題，如果其過于柔弱，那么整體結構就變得非常脆。當建筑框架受到比較大的外力破壞后就容易受到損壞。因此在設計中，一定要注意剛柔并濟的原則。

2 框架結構在可靠性方面的設計分析

在進行框架結構可靠性方面的設計過程中，必須先要掌握結構體系的抗力調整法，也就是用近似的估算進行結構體系在可靠性，以及抗力性方面的分析。但是在分析的過程中，必須要根據結構體系，以及失效的模式，結構構件這三者之間的聯系進行有效的分析，在使用過程中，主要分為兩個步驟：第一步就是分析可靠性；第二步就是研究調整可靠度。應用結構體系的抗力調整法，在實際的設計工程、建筑結構中，其操作過程并不復雜，在實踐的檢驗中，其實用性也非常好，這些方面都充分的體現出結構體系的抗力調整法在現場的使用價值。但是有一點是值得注意的，與國外的發達國家進行比較，由于我國科學技術發展比較晚，在研究投資上還存在問題，因此在可靠度方面存在不同程度的問題，上述這些原因也就直接造成了結構體系抗力調整法不能切合實際，那么在以后的科學發展中，有關設計人員必須加強對結構體系抗力調整方面的研究。在調整結構構件可靠度方面，必須不斷的進行計算，直到符合設計要求為止。在進行實際的操作中，結構體系的抗力調整法主要的研究對象就是建筑框架結構，計算的原理在可靠性設計方面的適用情況也是非常多的。針對于建筑框架結構中進行的可靠性設計問題而言，結構體系的抗力調整法的使用價值是非常高。如果想要想提高建筑框架結構設計的效率，那么就要在開展對建筑框架結構的設計工作之前，設計人員必須要結合自身的實際經驗，然后合理的運用系統運行中的效應進行判斷。

3 建筑框架結構設計可靠性的分析

在建筑框架結構設計方面，一種就是通過主失效的模式對可靠度進行分析，而另一種就是失效概率的計算方法分析可靠性。

（1）主失效模式的計算方法。主失效模式的計算方法主要是運用了一次二階矩陣法，在此基礎上進行失效概率的計算，從中分析出失效模式的相關系數，再結合失效模式失效概率的極限值，把無用的失效模式進行刪除，有關人士都清楚，其最終的計算公式為：Pf.l（F，M）=MAXPf（S，F，M）t.10-z。在公式中，Pf（S，F，M）i為結構失效模式的失效概率，和失效概率限值，其中Pf.l（F，M）則表示的是失效概率限值。

（2）建筑結構失效模式方效概率的計算方式為PF（S·M·M）≤ T（F·M.），ai=Bi（F.M.）/Br（.F.M.） 式中的PF（S·M·M是結構的失效模式的允許失效概率，而T（F·M.）和Bi（F.M.）分別是結構體系的第i個失效模式的可靠指標，還有失效模式的目標可靠指標。

如果想要實現主失效模式的計算，那么首先要知道建筑結構的失效概率，在一般情況下，串聯主失效模式是計算建筑結構失效的系統，最后這個系統就是失效概率的計算模式，使用一次二階矩的計算方法，就可以計算出各個失效模式的失效概率，以及失效模式之間的相關系數，公式是Pfl（F·M·）=max pf（S·F.M）×10-2，，式中的Pfl（F·M·）和Pf（F·M·）分別是結構失效模式的失效概率和失效概率限值.和相關性判別系數，刪去次要的失效模式，求得主失效模式這樣就可以計算出來我們想要的結果了。

4 調整可靠度的方法

4.1 失效模式的失效概率值分析

如果先進行結構體系的失效概率進行分析，必須根據公式PF（S·M·M）≤ T（F·M.），ai=Bi（F.M.）/Br（.F.M.）進行計算分析，不難計算出與失效模式相互對應的失效概率，其計算的公式是：Pf，t（F，M）=Pf，tn在這個公式中，n 是和建筑結構的失效模式的失效概率的限值相對應的主失效模式相比較，其失效的概率比前者高出的數量。

4.2 抗力的調整系數的計算方法

建立一個失效模式中，其可靠指標都是相同的，而對主失效模式的分析中，其一樣有與之對應的可靠指標數值，通過有關的計算就可以得到，具體公式為Pfl（F·M·）=max pf（S·F.M）×10-2，，該公式是比較常用，而且計算效率比較高。通過公式就可以知道其主失效模式，以及所對應的結構體系的抗力調整系數，如果在應用中抗力有了一定的調整，其主失效模式和失效概率的關系就表現是Pf（S，F，M）i小于或等于Pfx（F，M），在這個公式里，（F，M）表示的意義，其實是失效模式中所容許的失效概率值，根據國家的現實情況，可靠度理論在具體應用中是可行的，實踐也證明其在建筑框架的結構設計中作用非常大。

4.3 結構體系失效率的驗算

對結構體系中的失效概率進調整完之后，當數值符合我國有關規定標準的時候，其各個失效模式就有對應結構抗力調整的系數，那么就需要依據這個系數，做好結構構件的抗力性的調整工作，主要是針對構構件幾何參數做好調整，修改好材料特性，在此基礎上完成整個體系相關的設計工作，最后再進行核查，發現問題及時解決，如果解決不了就要及時反應到領導，不能有一絲一毫的馬虎行為，確保結構設計的科學性和完整性。

5 總結

通過對建筑框架結構可靠性設計方面的分析，我們知道了結構體系的抗力調整方法是非常有效的一種方法，而且其實用性也是非常強的，而且還能對可靠度進行近似的計算。因為國家在研究可靠度方面的資金不足，所以在未來必須投入大量的人力物力，加強其在可靠度方面面的研究，提高我國建筑框架結構設計的整體水平。

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