建筑結構設計可靠度影響因素與比較分析

鄧侶偉

江西同濟建筑設計咨詢有限公司

摘要：在進行建筑設計時，建筑結構設計是非常關鍵的環節，設計人員在進行建筑結構設計時，要充分考慮建筑結構承受的外界抗力和載荷，保證建筑結構的經濟成本和建筑結構安全始終呈現平衡狀態。另外，在進行建筑結構設計時，設計人員還要能夠對建筑結構穩定性造成影響的因素進行分析，以保障建筑結構的質量能達到相關規定的標準。

關鍵詞：建筑結構設計; 可靠度; 影響因素

一、建筑結構設計可靠度與結構可靠度分析方法

（一） 結構可靠度的基本概念

在進行建筑結構設計時，設計人員要在規定的環境和時間內完成建筑設計，并且在進行建筑設計時，還要保障建筑結構的可靠度能達到規定的要求。在進行間建筑結構設計之前，設計人員要明確建筑的結構可靠度，一般主要指建筑結構是否符合設計功能，在建筑使用壽命期限內，功能性得到發揮的概率。結構可靠度的概率符號一般為P1，如果建筑機構沒有達到預期的概率，那么就稱這個概率為失敗概率，符號為P2，并且結構可靠概率和失敗概率相加為1，即P1+P2=1。但是在進行參數統計時，經常會出現隨機變量獲取困難的情況，導致建筑結構可靠度概率模型無法得到精確的計算。在進行是小概率計算時，即使是采用積分法對失效概率進行計算，也會出現失效概率精準度不達標的情況，如果建筑結構設計量非常大的話，設計人員就不能采用這種方法進行建筑結構可靠度計算。

（二） 結構可靠度分析方法

在對建筑結構的可靠度進行分析時，采用的方法一般主要分為四種：以笛卡爾隨機空間理論為基礎的一次二階矩陣算法、廣義隨身空間的一次二階矩陣法、二次二階矩陣法、響應面方法。以笛卡爾隨機空間理論為基礎的一次二階矩陣算法，是一種簡單的近似計算方法，在進行建筑結構可靠度計算時，需要采集建筑結構樣本，并對其的方差和平均值進行計算，對計算數值的概率分布特征進行描述，這種計算方法需要采集大量的樣本，才能保障結構可靠性計算的精準度。設計人員在進行建筑結構可靠度計算時，如果采用二次二階矩陣法，那么在進行結構性可靠度研究時，就要采用拉普拉斯漸進法，作為數學逼近模型中的重要組成部分，其的結構可靠度計算結構更符合建筑的實際可靠度。

二、 結構可靠度的影響因素分析

（一） 抗力隨時間變化對結構可靠度的影響

隨著建筑使用時間的延長，建筑結構抗力也會出現變化，其中對建筑結構抗力造成影響的因素主要分為三種：建筑結構設計環境、建筑載荷、建筑材料老化的作用。建筑結構設計環境因素對建筑結構可靠度造成的影響非常大，自然環境中存在很多腐蝕介質，這些介質會侵蝕到建筑結構內部，導致建筑結構出現碳化等情況，在這個過程中地下水、空氣登封物質會進入到混凝土的內部，使得混凝土內部出現沉淀物，這些沉淀物主要是由氫氧化鈣組成，進入混凝土內部之后，鋼筋就會出現鈍化膜破裂的情況，混凝土的堿性也會大幅度的降低。作為建筑結構抗力下降的主要因素，載荷作用對建筑結構安全造成的影響非常大，設計人員在進行建筑結構設計時，如果載荷大于建筑結構的安全載荷，那么建筑結構就會出現失效的情況。建筑運行過程中始終處于載荷過低狀態的話，建筑結構就會出現累計損傷。一般這種累計損傷主要分為兩種，一種為動態累計損傷，一種為靜態累計損傷。

建筑結構材料出現老化問題，也是建筑抗力下降的主要原因，隨著建筑結構材料使用時間的逐漸延長，材料的力學性能會逐漸下降，材料的強度也會逐漸降低。很多建筑工程在進行施工時，采用的施工材料為活性材料，這些活性材料隨著實踐的推移化學成分反應會出現一定的變化，骨料和外加劑會出現內部作用。

（二）外加載荷的變化對結構可靠度的影響

在進行建筑結構設計過程中，建筑外加載荷會對建筑結構穩定性造成的影響非常大。設計人員在進行建筑結構設計時，要保障載荷和給定抗力的概率分布符合安全系數的要求，可靠度能達到建筑結構設計標準。設計人員要明確即使建筑結構可靠性標準相同，建筑結構的外加載荷也不盡相同。在建筑結構的外加載荷中，可變載荷占據著非常大比例，可變載荷主要分為自然環境載荷、樓面活載荷兩種，基準期的長短與自然載荷的大小有著非常直接的關系，基準期越長，自然載荷的水平就越高。建筑結構設計基準期內在和平均值的大小就是樓面活載荷。

（三）工程質量

在建筑結構設計中，其工程的設計和施工的質量的好壞主要會導致建筑結構的實際的抗力和設計的抗力之間的偏差。因此，在抗力統計的分析中，我們應該盡量的對于可以預先考慮的有關影響工程質量的各種因素進行相關的分析和研究。另外，我們還應該加強工程施工的各個環節的質量控制。

三、 提出幾點意見

（一）提高設計人員的可靠意識

建筑結構設計的可靠性與設計人員的可靠性意識有著非常直接的關系。因此，在進行建筑結構設計時，設計人員要提升自身的可靠性意識，提高建筑結構設計的精確性和復雜性，嚴格要求設計人員，保障設計人員的專業素質和工作態度都能達到規定的標準。設計人員在進行建筑結構設計時，要有意識的增強字自己的可靠意識，認真學習建筑結構設計的各種規范和知識，以減少建筑結構設計中出現的問題。

（二）遵守國家建筑規范

設計人員在進行建筑結構設計時，要嚴格按照建筑結構設計規范進行設計，根據我國建筑行業發展的實際情況進行設計，保障建筑結構能夠滿足人們的需求。我國建筑的相關法律法規是根據我國經濟發展的實際情況制定的，相關的法律條文有著一定的法律效力，并且具有強制性，如果建筑工程結構設計不符合國家規定的標準，就要及時將具體情況反映給國家，并根據建筑結構施工的具體情況，制定符合國家規定的解決措施。另外，在進行建筑結構設計時，如果存在鉆規則空子的設計人員，相關部門要依據相關規定對設計人員進行處理。

（三） 注重創新

設計人員在進行建筑結構設計時，要根據社會發展的實際情況，創新建筑結構。計算機在建筑設計中被廣泛應用，設計人員利用計算機制造出高仿真的建筑模型，為設計出造型新穎、外形獨特的建筑物提供了技術支持。要提高建筑結構設計可靠度需要結構設計人員進行開發創新，推陳出新，開發出更好的軟件用于建筑設計。

（四）可變載荷

從上文可知，可變載荷是影響建筑結構設計可靠性的重要因素。據悉，我國和美國樓面的活載荷標準值相比，美國樓面的活載荷采用的標準值要比我國的標準值要大很多，其平均值大概大一倍左右。我國的自然環境載荷的標準和美國的自然環境載荷的標準相比，我國和美國的自然環境載荷水平大致相當。但是風荷的標準值我國是每30年左右遇到一次。而美國的風荷標準值是每50年左右遇到一次。但是，風載荷均值和標準值相比，我國與美國相比要高。我國和美國的風載荷均值是大致相當的。

四、結語：

綜上所述，在進行建筑結構設計時，設計人員要加大對建筑結構設計可靠度的重視，減少建筑結構設計中的安全隱患。另外，在進行建筑結構設計時，設計人員還要對其的可行性和可比性進行分析，保障建筑結構設計能符合規定的機構規劃設計標準，并根據建筑施工區域的實際情況，對建筑結構進行調整，以提升建筑結構設計的合理性和規范性。

參考文獻：

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