【摘 要】 近年來，針對復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)工程未來發(fā)展的一個重要走向，而目前，建筑結(jié)構(gòu)的安全有著至關(guān)重要的地位。建筑結(jié)構(gòu)的安全因素來源于多個角度，可以說建筑的安全度考慮，是確保建筑工程建設(shè)工程質(zhì)量管理的關(guān)鍵，本文就強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的意義、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響因素分析、影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些因素及設(shè)計(jì)建筑抗震結(jié)構(gòu)的具體策略進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；可靠度；影響因素；探討

引言：

建造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段是建筑工程項(xiàng)目規(guī)劃與實(shí)際實(shí)施的關(guān)鍵階段，其內(nèi)容涵蓋了結(jié)構(gòu)細(xì)部、屋蓋系統(tǒng)、維護(hù)結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等方面，是項(xiàng)目工程經(jīng)濟(jì)與技術(shù)處理的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。項(xiàng)目工程人員在設(shè)計(jì)階段要充分考慮到上述基礎(chǔ)內(nèi)容的造價(jià)、受力以及布置等多方面的因素，在滿足建筑設(shè)計(jì)功能的同時，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。為了滿足經(jīng)濟(jì)效益與目標(biāo)功能的實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)造價(jià)就在建筑項(xiàng)目工程造價(jià)中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。既要保證建造的功能的實(shí)現(xiàn)，又要考慮建筑的受力要求，在經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)及布局后，合理地進(jìn)行工程造價(jià)分析，保證建筑的安全與效益的結(jié)合，為此，工程造價(jià)具有重要的現(xiàn)實(shí)作用。

一、強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的意義

1.適當(dāng)?shù)陌踩O(shè)備在在建筑工程的整體造價(jià)中與其他相比比例相當(dāng)小，甚至可以說不會影響建筑工程的總造價(jià)，然而安全設(shè)備的購置和安全度的考慮，卻能夠有效提高建筑工程整體的質(zhì)量。所以說提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度，是滿足現(xiàn)代建筑需求的重要舉措，也是現(xiàn)代建筑發(fā)展的必經(jīng)方向。

2.目前大多數(shù)建筑工程在提高建筑結(jié)構(gòu)耐久性的投入并不是非常多，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，加大安全性設(shè)計(jì)的投入，卻能夠有效延長建筑整體的使用壽命，降低工程工作量。

3.提高其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度考慮，對我國建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說是一個良好的發(fā)展平臺。通過提高優(yōu)化現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化建筑材料、施工工藝的高水準(zhǔn)控制，都將有效會提高結(jié)構(gòu)安全度。

4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度，對于建筑風(fēng)險(xiǎn)控制，以及施工安全的控制有著影響，并且這些都會造成工程的額外成本輸出。因此，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全度程度，直接影響著工程造價(jià)的控制，以及工程質(zhì)量的控制。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的影響因素分析

（一）可變荷載水平和分布參數(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對于設(shè)定的荷載大小的不同，其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度也是不同的。在有關(guān)的荷載水平影響下，占主導(dǎo)地位的就是可變荷載。可變荷載一般可以分為兩大類。一類是樓面的活荷載。另一類是自然環(huán)境的荷載。自然環(huán)境荷載主要包括以下幾個方面：雪載、風(fēng)載等相關(guān)的受到自然規(guī)律的所支配的荷載。對于樓面活荷載的要求，主要是對基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載均值的大小進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)[1]。對于自然環(huán)境荷載的要求。一般是與基準(zhǔn)期的長短有關(guān)。由于自然環(huán)境的荷載一般是按照年的最大值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，其基準(zhǔn)期越長，荷載的水平就越高。可變荷載概率的分布參數(shù)其確定的準(zhǔn)確的程度，也會影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度基礎(chǔ)

建筑結(jié)構(gòu)必須滿足正常施工、正常使用和正常維護(hù)下的安全性、適用性和耐久性等各項(xiàng)功能要求。這些功能要求就是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，通常用極限狀態(tài)來表示。極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)功能是否滿足要求的”分界線”。構(gòu)件的極限狀態(tài)可以用荷載與抗力的臨界平衡來描述；結(jié)構(gòu)整體的極限狀態(tài)通常用構(gòu)件極限狀態(tài)的組合或結(jié)構(gòu)失效模式的臨界狀態(tài)來描述。結(jié)構(gòu)的可靠度分析與設(shè)計(jì)理論，主要是基于人們對結(jié)構(gòu)的荷載（或作用）和構(gòu)件的抗力（或影響抗力的因素）的隨機(jī)性認(rèn)識而產(chǎn)生和發(fā)展的?？煽慷壤碚摳诱鎸?shí)、客觀地反映了結(jié)構(gòu)的功能特性，因而使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)扎根于堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，更加科學(xué)，更加符合客觀實(shí)際。

三、影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些因素

（一）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本因素

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)工程，因?yàn)楦叨鹊缺姸鄺l件的限值，需要綜合考慮建筑施工場地的地質(zhì)條件、樓層上部結(jié)構(gòu)的類型、房屋的高度、施工技術(shù)和施工條件等因素。除此之外，還要分析建筑物周期建筑和底下結(jié)構(gòu)的類型，保證建筑物不能發(fā)生塌陷和偏移等情況。經(jīng)過科學(xué)分析設(shè)計(jì)得出最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并且保證建筑物不能對周圍建筑造成任何影響。而且，建筑的地基埋入地層的深度要經(jīng)過嚴(yán)密核算，保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)傾斜等現(xiàn)象，要保證建筑物的主體結(jié)構(gòu)和地面作用力保持垂直的狀態(tài)。

（二）短肢剪力墻的設(shè)計(jì)

在目前的建筑設(shè)計(jì)中，國家對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的短肢剪力墻設(shè)計(jì)非常重視，在目前新的國家建筑規(guī)定中，也對短肢剪力墻的設(shè)計(jì)做出了明確的規(guī)定，并且對于短肢剪力墻也給出了明確的定義。短肢剪力墻的設(shè)計(jì)要求也有明確的設(shè)計(jì)原則，一般主要要求厚度和高度的設(shè)計(jì)在5墻和墻之間，如果涉及到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用，盡量可以使用短肢剪力墻的設(shè)計(jì)原則。

（三）嵌固端的設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的嵌固端一般出現(xiàn)在2層或者2層以上的地下室頂板之上，也可以設(shè)計(jì)到2層或者2層以上的人防頂板的上面。如果在具體的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師因?yàn)楹鲆暺渲腥魏我粋€因素都可能會導(dǎo)致后期建筑的安全性，帶來一定的安全隱患。因此，嵌固端作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定部分，需要重點(diǎn)研究和設(shè)計(jì)，相對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，位于底層的嵌固端起到了非常重要的作用，對于穩(wěn)定地基非常有利。

（四）結(jié)構(gòu)規(guī)則性的設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性設(shè)計(jì)中有了一些明確的規(guī)定，比如建筑結(jié)構(gòu)剛度方面的對比性和一些平面設(shè)計(jì)規(guī)則性的要求。我國的建筑法規(guī)中雖然做出了一些要求，但是在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)中仍然有一些違章行為的發(fā)生，進(jìn)而造成目前建筑質(zhì)量出現(xiàn)嚴(yán)重問題。因此，對于建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則設(shè)計(jì)的案例中，為了避免出現(xiàn)一些建筑單位出現(xiàn)后期修改圖紙的現(xiàn)象，對于一些已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的施工圖紙和施工方案都需要嚴(yán)格按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體規(guī)定來執(zhí)行，嚴(yán)謹(jǐn)出現(xiàn)私自改圖或者擅自改變施工方法的現(xiàn)象出現(xiàn)。在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要嚴(yán)格依靠計(jì)算工具來分析，促進(jìn)建筑的質(zhì)量提高。

四、設(shè)計(jì)建筑抗震結(jié)構(gòu)的具體策略

（一）以位移為基礎(chǔ)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在我國現(xiàn)階段的抗震結(jié)構(gòu)建設(shè)中，其設(shè)計(jì)過程是以承載力為基礎(chǔ)的。在位移基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)抗震進(jìn)行的設(shè)計(jì)，是在二十世紀(jì)九十年代中期提出的，這是一種實(shí)現(xiàn)在功能基礎(chǔ)上進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求應(yīng)該采用定量分析方法，此方法可以使結(jié)構(gòu)變形能力符合預(yù)期地震作用下的變形要求。實(shí)現(xiàn)這一抗震設(shè)計(jì)，首先需要對簡單結(jié)構(gòu)的構(gòu)件變形和配筋的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)分析和研究，并能根據(jù)變形要求來完成對構(gòu)件的設(shè)計(jì)，然后在整個抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性后，對構(gòu)件與其變形的關(guān)系進(jìn)行分析與研究，此時就需要運(yùn)用二階段抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)方法為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的未來發(fā)展道路指明了一個新的方向。

（二）在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用狀態(tài)空間迭代法

此方法是在建筑結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)問題中應(yīng)用了現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間理論，按照結(jié)構(gòu)動力方程，將作為狀態(tài)變量的位移與速度引入其中，然后將狀態(tài)方程導(dǎo)出，最后經(jīng)過計(jì)算，得出非齊次狀態(tài)方程的結(jié)果，進(jìn)而將狀態(tài)空間迭代法的計(jì)算模式建立起來。

（三）對抗震模糊可靠度進(jìn)行分析

從結(jié)構(gòu)的整體性能角度來看，過去在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震可靠度的研究時，只顧及荷載不確定性的研究而忽視了其它不確定因素，而根據(jù)材料參數(shù)隨機(jī)性的特點(diǎn)，對抗震模糊可靠度進(jìn)行分析，可以將上述研究方式改變成為全面的、綜合的研究和考慮包括材料參數(shù)變異性、地震烈度隨機(jī)性以及烈度等級界限模糊性等結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響因素。這種研究成果不僅可以對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的抗震可靠度進(jìn)行評價(jià)和預(yù)估，而且還可以為按照可靠度理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)抗震提供指導(dǎo)和幫助。

五、結(jié)束語

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度的高低，在一定程度上反映了一個國家建筑水平的高低、國家的經(jīng)濟(jì)資源的配置以及社會的發(fā)展情況。提高建筑的可靠性雖然會提高建筑的直接造價(jià)，但是會減少后期使用過程中的維修的費(fèi)用，減少對社會財(cái)富的二次浪費(fèi)。而且，我們也要以發(fā)展的眼光來看，以我國建筑抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)有狀況為基礎(chǔ)，結(jié)合國際建筑抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢，分析與研究我國現(xiàn)行的具有較高可行性的建筑抗震設(shè)計(jì)方法，在一定程度上為我國建筑機(jī)構(gòu)抗震的發(fā)展提供了新途徑。這就在某種程度上標(biāo)志著一個國家結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的水平，我國應(yīng)在此領(lǐng)域長期投資，持久的研究，為規(guī)范的修訂提供充足的成果儲備。

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