建筑結構設計可靠度影響因素與比較分析

陶然

就結構可靠性而言，主要是指在具體設計過程中，在特定的環境和時間條件下所能實現的自身功能的計算。這種方法主要是從概率的角度來計算建筑物在其使用壽命期間能否達到預期的使用效果。本文對建筑結構設計可靠性的影響因素作了一定的分析。

當前階段，采用隨機變量法計算整體可靠性有一定的缺陷，且相關的計算精度很有限，在對現行建筑工程結構設計進行評定時，采用積分法存在很多局限性和問題，所以常常采用其他方法進行可靠性分析。目前，在運用笛卡爾隨機空間理論進行結構可靠度計算時，采用一次二階矩陣算法，采集樣本的均值和計算方法，實現了結構的概率分布特征的描述。這種方法對樣本量的計算要求很高，一般情況下，計算結果與樣本量成正比。利用廣義隨機空間的一次二階矩陣方法，可以通過迭代計算，在廣義空間范圍內完成結構設計可靠性的計算。在結構可靠性計算過程中，采用拉普拉斯漸近法，利用數學近似模型進行可靠性計算。反應面法也是可靠性計算中常用的一種方法，雖然它不能用實際功能函數表達式來計算，但是它本身可以用類似的替代方法來計算。此方法可大大減少整體計算次數，同時對理論計算和實際測試次數有較好的控制，在一定程度上保證了計算結果的準確性。

一、建筑結構設計可靠性影響因素分析與比較

1.抗力變化

抗力變化對結構可靠度的影響對于建筑物是非常明顯的。總的來說，對于建筑來說，影響結構整體抗力狀況的因素主要有荷載效應、環境效應和材料效應。將負荷影響作為優先。經過大量的現場調查與分析，我們發現，荷載對建筑物的影響，不僅影響建筑物的整體安全，而且在長期的荷載作用下，還會對建筑物產生累積破壞。安全性效應主要是指結構在其設計荷載極限不能承受現有荷載壓力時，對結構的安全性會產生影響，導致結構嚴重失效。累積損傷按其實際情況又可分為動態計算損傷和靜態損傷。第二，影響環境因素。建筑在長期的使用過程中，必然會受到周圍自然環境的影響。隨著各種腐蝕介質的侵蝕，建筑物的可靠度自然也會受到影響。例如，當地下水、土壤和空氣中的二氧化碳進入混凝土內部，與混凝土內部的氫氧化鈣發生反應，產生沉淀，降低混凝土的堿度，破壞鋼筋所顯示的鈍化膜，混凝土就會產生一定程度的碳化作用，從而降低建筑結構的抗壓強度。第三，對材料的影響。建筑材料在長期的使用過程中，還存在著一些老化問題，導致建筑材料本身的強度和力學性能逐漸降低，或者受到化學反應的影響，結構發生變化。這個材料問題，也是影響建筑結構抗力，進而影響整個設計可靠性的重要因素。

2.外部載荷

本文在分析現有建筑結構設計可靠性影響的基礎上，主要依據《建筑結構設計統一標準》的目標可靠性指標進行了計算和衡量。目標可靠性指標的確定，主要從抗力和載荷的概率分布條件出發，分析計算了規范安全系數。但是，必須認識到，雖然結構指標和可靠性指標相同，但是結構比例卻有很大差別。從負荷角度看，可變負荷是主負荷。一般來說，可變荷載還可以分為地面活荷載和自然荷載。底板活荷載是基底階段荷載的均值，自然荷載與基底階段的長度相關。

3.載荷水平變化的參數分布

由于受到自然條件的影響，在結構參數和承載力的共同作用下，結構設計可靠性的分配主要取決于不同的負載功率和負載能力。根據建筑結構在自然條件下的水平結構、荷載水平、建筑的結構荷載及自然地面活荷載的沖擊荷載，按照建筑在風荷載結構上參考期的最大概率分布數值，確定結構設計的標準值。當各個建筑結構的設計壽命不一致時，應按有關規定執行，相應的設計荷載和耐久性措施應根據設計壽命確定。超負荷使用、結構開啟、使用功能改變、使用環境惡化等應用與環境的變化都會影響其安全與使用壽命。在設計使用期間，任何結構更改（正在建造中或已經存在）都必須獲得設計批準或技術認證，以確保結構的安全和功能使用。

4.工程的質量

建筑內部結構的設計，無論設計方案還是施工質量，都會直接導致建筑的實際阻力和設計阻力發生偏差。因此，在進行阻力統計分析時，應盡可能對影響工程質量的因素進行分析和研究，以便提前予以考慮。加強工程建設各環節的質量管理確保整個工程的質量，保證結構設計的可靠性，提高結構設計的可靠性。

5.抗力衰減

疲勞影響是由環境負荷、環境腐蝕、材料老化等不利因素引起的。電阻隨時間逐漸減小，其時間函數為標準差和平均電阻。結構的阻抗分布參數隨時間的變化規律是結構可靠度研究的重要內容。因此，在未來的工程結構設計中，必須考慮到阻抗衰減對可靠性的影響。

二、對提高結構設計可靠性的幾點思考

建筑用能系統的可靠性要求建筑結構設計者必須提高對其可靠性的重視程度，同時又要提高自身的專業技術水平，以高度的責任感對待建筑結構設計工作。建筑結構設計本身具有很強的專業性、復雜性、嚴謹性和準確性，只有具備較強的專業素質、工作態度和責任心，才能更好地遵循相關的技術標準和規范，確保建筑結構設計合理科學。深入研究并嚴格遵循國家建筑規范，是進行建筑結構設計的重要環節。認真處理設計工作中的各種違規或“鉆空子”行為，確保設計工作符合規范要求。建筑結構設計人員還應掌握更科學的可靠性計算方法。例如，概率設計法（極限狀態法），其設計原則主要是，對于規定的極限狀態，荷載作用（結構的內力）大于結構的抗力值（結構的承載能力）的概率（破壞概率），不應考慮超過規定的極限狀態。

1.建立健全管理體制和保障機制

為保證建筑結構設計工作的順利進行，提高結構設計的可靠性，各建筑設計企業應加強管理系統和保障機制的建設，根據企業的具體情況和設計的實際情況，制定相應的管理系統和保障機制，明確結構設計過程、任務分工和問題處理流程等，以保證結構設計的順利進行。

2.提高設計師的綜合素質

各設計單位應加強對工程結構設計師綜合素質的培養，定期或不定期組織相關專業技術能力較強的人員對本企業內的相關工程結構工程師進行教育培訓，以提高其專業技術水平。其次，建筑結構設計企業應積極開展各種形式的宣傳教育活動，使廣大設計師充分認識到自己的工作重要性，增強責任感和榮譽感。

3.遵守有關的政策規范要求

為保證建筑結構設計順利通過評審，每一位建筑結構設計者都應首先充分了解相關法律法規，并結合工程實際，對建筑結構進行統計和設計。第二，建筑結構設計企業要嚴格按照法律法規和規范標準，對建筑結構指標進行嚴格的審核和統計，提高設計的可靠性、安全性和耐久性。

三、結語

總的來說，建筑結構設計可靠性一直是結構設計工作中不可缺少的一部分。伴隨著我國建筑技術的不斷發展，結構設計的可靠性研究水平不斷提高，其應用領域也越來越廣泛。建筑結構設計者在新的環境和形勢下，應不斷提高自身的專業素質和能力，確保結構設計的可靠性，為建筑工程的順利、安全、可靠施工提供重要保障和支持。