現有建筑物結構抗力退化計算

【摘要】建筑物結構抗力的退化問題是一個關鍵性問題，所以，在建筑的設計和施工過程中，都對這些問題進行了嚴格的要求。我們在施工的過程中，也應該從建筑物的機構抗力退化方面來分析，本文主要研究了現有建筑物結構抗力退化的計算問題，總結了計算的相關工作，明確了計算如何開展，同時，也為今后的計算提出了思路。

【關鍵詞】現有建筑物；結構抗力；退化計算

當前，現有建筑物結構抗力退化工作依然存在不少的問題，其中，針對現有建筑物結構抗力退化的計算方法，很多施工人員計算不夠科學，應用不夠有效，所以，我們探討現有建筑物結構抗力退化計算是很有必要的。

1、結構抗力退化研究簡介

結構抗力退化問題，早為人們所認識，并以結構維修、加固來補償結構抗力退化。隨著現有建筑結構的使用、老化，建筑結構倒塌數量逐年增多，維修、加固工程量上升，人們逐漸認識到，要使現有建筑結構發揮正常使用功能，必需對其結構實施全面檢測和評價，以采取經濟合理的處理對策。現有建筑結構檢測和評價，必然會遇到退化結構抗力計算問題。近來世界各國均在廣泛地研究，提出了不同的計算對策。其中，最具有代表性的是以折減系數來考慮結構杭力退化。

2、退化成因與退化模式

結構抗力退化，取決于結構的自身特性和外部環境兩個因素。就結構自身特性而言，主要與結構材料的密實性、化學成分等有關。外部環境主要與空氣溫度、濕度、腐蝕性介質以及使用荷載強度等有關。若環境惡劣、材料密實性差，化學成分復雜時，則結構腐蝕、損傷速度加快，反之減緩。一般，結構腐蝕、損傷表現為構件的截面減小、材料性能退化，導致結構抗力降低，而且隨著時間的增長，結構抗力退化呈現出加速發展態勢。一般，在正常使用條件下，工業建筑物結構抗力腐蝕損傷隨時間的變化緩慢，如鋼結構構件，年腐蝕量約為兒個微米。若結構的未來使用期（或下一個評價日）不太長，則可忽略在未來使用期內的結構抗力退化量。結構的未來便用期，可以取一年、二年、五年等，不宜太長，筆者建議取五年。

由上述可見，結構在未來使用期不太長（這里取五年）的情況下，其杭力退化為階躍式，即結構抗力退化僅在檢測評價日發生突變。在不考慮維修的條件下，結構抗力呈階梯形退化模式。

使用中的建筑結構，受荷載和環境的綜合作用，其結構抗力會隨時間的推移而逐漸退化。因此，正確估計退化結構抗力，為結構的合理使用提供依據，對當前老企業的挖潛改造和安全生產具有重要意義。

使用中的建筑結構，性質上已不同于設計模型，而是作為確定的事件存在著，具有可測性。然而，由于組成結構的構件特征參量、環境、荷載條件的變異性，卻又使得使用中的建筑結構成為具有不定性的未確知性事件。因此，應采用貝葉斯方法估計結構抗力，進而考慮結構抗力的退化性，以估計退化結構抗力。

3、考慮耐久性影響的結構可靠度設計實用方法

3.1實用設計表達式

結構性能劣化是耐久性影響的必然結果，它是一種不可抗拒的自然規律和現象。合理的結構可靠度分析和設計必須考慮抗力隨時間逐漸變化的特性。當考慮抗力的時變特性后，結構可靠度分析和計算過程十分復雜，不便于設計人員掌握和運用。因此，為了使研究成果具有可操作性，同時與現行規范銜接，本文將考慮抗力時變的可靠度分析轉化為分項系數設計的表達式形式，從而簡化劣化結構的可靠度計算。鋼筋混凝土結構考慮耐久性退化因素影響，采用概率方法計算時，結構的極限狀態方程為：

（1）

式中：SG為永久荷載效應；SQ為設計基準期內的最大可變荷載效應。

現行不考慮抗力衰減的結構設計中，荷載分項系數和抗力分項系數是通過簡單荷載組合（永久荷載與一種可變荷載組合）的情況確定的，此時，結構的設計表達式為：

（2）

式中：SGk恒荷載標準值效應；SQk為活荷載標準值效應；Rk為抗力標準值；γG、γQ、γR分別為恒荷載、可變荷載和結構抗力分項系數；γT為不同設計使用年限荷載調整系數。

當考慮耐久性引起的結構抗力衰減和設計使用壽命要求時，式（2）的分項系數要做出調整，才能使結構在整個設計使用壽命期滿足規定的可靠指標要求。本文在調整時，荷載分項系數保持不變，仍按現行規范取值，僅對抗力分項系數進行調整。則考慮耐久性退化影響時結構設計實用表達式為：

（3）

式中：γRT為結構設計使用壽命期內考慮耐久性影響的抗力分項系數。

3.2目標可靠指標

要確定調整后的結構抗力分項系數γRT，需要先確定結構的目標可靠指標。當結構的設計使用壽命已為業主所選擇后，由于耐久性的影響，結構抗力將隨使用年限的增加而降低，可靠指標下降。為了使結構在設計使用壽命期內的最低可靠指標仍能達到合格可靠指標的要求，本文采用提高結構初始目標可靠指標的方法來實現。初始目標可靠指標的設定，可根據結構在設計使用壽命期內可靠指標的衰減幅度來確定。當結構的設計使用壽命不同時，其可靠指標衰減的幅度也不同，因此，所設定的初始目標可靠指標也不同。根據提高后的初始可靠度指標所確定的抗力分項系數，包含了結構抗力降低的因素。這樣，在設計使用壽命期內，按照考慮耐久性影響后確定的分項系數方法設計結構，就能滿足規范規定的最小目標可靠指標要求。

結語：

綜上所述，針對現有建筑物結構抗力退化問題，在計算的時候一定要運用更好的計算方法，同時，總結計算過程中的不合理情況，為今后的現有建筑物結構抗力退化計算工作帶來更多的參考和借鑒。

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