崔波

【摘要】建筑結構可靠性主要根據結構承受的抗力與外界載荷進行計算，將隨機性理論作為計算核心，根據概率分布函數(shù)確定結構安全性，并且可以計算出安全性與成本的平衡關系。我國經濟發(fā)展速度不斷加快，建筑結構可靠性理論也得到了快速的發(fā)展，在建筑市場逐漸趨向平衡發(fā)展的新時代，如何平衡建筑實用效果與工程建設成本成為了建筑行業(yè)發(fā)展的重點問題。本文根據結構設計可靠度進行分析，提出了現(xiàn)有設計方法中存在的不足，并且對可靠度影響因素進行了分析，希望為廣大建筑設計人員提供參考。

【關鍵詞】建筑工程；結構設計；可靠度影響

建筑設計過程中，結構的設計需要滿足三項基本要素，即使安全、適用、耐久，這三種要素也是評價建筑安全性的關鍵因素，也被稱為建筑結構可靠性。在評價結構可靠性時，需要計算規(guī)定時間內，在標準條件下結構設計滿足使用要求的概率，而我國建筑建設范圍不斷增長，結構可靠性計算方法也在不斷優(yōu)化，為了了解目前建筑結構可靠性的具體評價方法，需要從不足出發(fā)，制定出針對性的優(yōu)化方案，保證建筑可靠性滿足社會發(fā)展需求。

一、結構設計可靠度分析方法

（一）結構可靠度概念

結構可靠度指設計師設計的建筑結構，以規(guī)定時間與標準環(huán)境作為計算基礎，得出結構完成設計功能的實際能力。根據該理論，可以將結構可靠度理解為建筑結構在使用期限內，可以完成設計要求的概率，將P1作為概率符號，而建筑結構無法滿足預期設計目標，則稱之為結構失效概率，具體情況標注為P2，P1+P2=1。由于隨機變量數(shù)據的獲取難度較大，而且結構可靠性模型的構建工作較為繁瑣，所以使用積分計算方法計算P2很難獲得正確的計算結果，而工程結構涉及的計算內容較多，在這種數(shù)量較大的計算工作中，就不能使用積分計算方法。

（二）可靠度分析方法

目前主流使用的結構可靠度分析方法可以分為四種：第一種近似計算方法，根據笛卡爾隨機理論作為核心，使用一次二階矩陣完成計算，該方法主要根據收集到的樣本方差與平均值進行計算，可以計算出概率分布基本特征，該方法對樣本數(shù)量的要求較高，只要數(shù)量足夠多，就可以非常精準的計算出可靠性結果。第二種廣義隨機方法，通過廣義隨機空間理論作為基礎，使用一次二階矩陣進行計算，在工程建筑結構中，隨機變量的相關性非常密切，在這種環(huán)境中，就可以使用該方法進行計算。第三種為二次二階矩陣，該方法使用數(shù)學逼近模型進行計算，通過拉普拉斯?jié)u進原理計算結構可靠度，該方法計算出的結果與實際結構吻合度較高。第四種為響應面方法，部分結構無法給出準確的功能函數(shù)表達式，所以需要該方法使用明確的函數(shù)替代不準確的表達式，使結構可靠性可以進行計算。這些方法都是為了提高可靠性計算結果的精度，在不同的情況下選擇合理方法，對降低計算工作量，提高實驗結果精度有著非常重要的意義。

二、建筑結構設計現(xiàn)有問題

我國建筑業(yè)發(fā)展速度較快，但是在結構設計方法大幅度變化的環(huán)境下，最初的結構設計規(guī)范出現(xiàn)了許多問題，雖然近年來正在不斷進行改正與優(yōu)化，但是現(xiàn)有的問題仍然比較明顯，具體表現(xiàn)為以下幾點：

（一）設計年限使用問題

目前標準的建筑使用年限按照50年、100年為主，這幾種基本的年限覆蓋了大多數(shù)建筑，但是仍有一些建筑提出了不同的使用年限要求。在傳統(tǒng)分析過程中，新標準無法明確反映出復雜的年限情況，而且年限變化主要根據結構重要性進行計算，這種方法導致使用年限的標準不夠完善。在使用年限不斷增大的過程中，建筑結構的可靠度也會發(fā)生變化，由于重要系數(shù)不斷增加，在考慮的過程中沒有明確分析使用年限的實際情況，導致最終計算的結果存在較大偏差。

（二）重要性系數(shù)簡單

在標準規(guī)范中，結構重要性系數(shù)只使用0.9、1.0、1.1這幾個固定值，但是并沒有考慮不同環(huán)境下結構的受力情況、荷載作用、重要性等數(shù)據，只使用簡單的固定值進行計算，就會導致結果出現(xiàn)背離現(xiàn)象，而數(shù)據結果也會過于保守，使可靠度準確性下降。由于計算結果不準確，就會呈現(xiàn)出建筑安全性不足的問題，所以重要性系數(shù)在計算過程中，需要進行合理的取值。

（三）設計表達缺陷

部分建筑結構設計存在表達上的缺陷，這種情況下就會導致建筑結構不合理，而且我國大多數(shù)建筑企業(yè)仍然使用落后的結構表達式，沒有及時學習國際上先進的計算方法，導致表達式影響建筑結構整體效果。

三、建筑結構可靠度研究方法

根據現(xiàn)有制度存在的問題，結合我國可靠度設計規(guī)范，本文制定出集中針對性的可靠度設計實用方法，用以彌補制度缺陷。

（一）鋼筋混凝土可靠度設計

在明確建筑設計期限的前提下，結合建筑結構、功能、重要性、使用需求，提出了混凝土可靠度設計。該方案需要將耐久退化因素融入設計之中，對結構可靠度進行綜合分析，由于環(huán)境因素差別較大，所以建筑結構會出現(xiàn)不同情況的耐久退化，而不同程度的退化，對預期使用荷載水平會帶來較大影響。在設計建筑可靠度的過程中，需要將多種因素融入其中，制定出科學的可靠性定量指標。

（二）給定環(huán)境下的可靠度使用原則

在不同環(huán)境下使用的可靠性計算方法也需要進行調整，在制定鋼筋混凝土使用壽命時也可以進行使用。該方法要求在使用壽命內的可靠度指標需要高于標準指標。在進行計算的過程中，需要先計算試用期的抗力衰竭指標，并且完成定量分析，之后逐漸提高初始可靠度指標。根據現(xiàn)行結構設計方案，將已經完成分析的指標轉變?yōu)槟途眯哉蹨p系數(shù)，并且通過表達式計算荷載，該方法具有計算簡單，人工操作方便的優(yōu)點。

（三）預期耐久性參數(shù)

目前鋼筋混凝土構建方法可以分為五種常用的構建結構，這五種結構可以在計算不同鋼筋混凝土結構耐久性上使用，其中包括構建可靠性、試用期辯護、耐久可靠性、設計表達式、耐久性系數(shù)。大多數(shù)建筑環(huán)境中的鋼筋水泥銹蝕度接近，但是在潮濕環(huán)境下的鋼筋水泥銹蝕度會出現(xiàn)較大變化，部分建筑建設環(huán)境較為潮濕，導致鋼筋出現(xiàn)銹蝕作用，使建筑結構受剪性發(fā)生較大變化。建筑結構耐久性退化是非常重要的因素，我國常見的建筑使用期限為50年，在建筑使用過程中，期限較短，可靠性指標并不會發(fā)生較大變化，所以無需考慮這種因素帶來的不良影響。但是如果建筑使用期限大于50年，就會導致這一因素的影響逐漸上升，對結構耐久性也會造成較大影響，所以在設計階段，需要合理分析這一影響因素。

結束語

建筑結構設計可靠度直接影響國家建筑水平，尤其是經濟發(fā)展的過程中，人們對建筑可靠度提出了更多的要求。本文根據建筑結構可靠度的概念進行分析，提出了常用的結構可靠度分析方法，并且對現(xiàn)有的可靠度設計問題進行了闡述。由于建筑所處的環(huán)境不同，所以可靠度也會出現(xiàn)較大變化，需要根據實際施工環(huán)境進行分析，以荷載作用、材料老化、服役環(huán)境進行分析，設計出針對性的可靠度計算方案，為提高建筑工程質量提供保障。

參考文獻

[1] 黃挺.建筑結構設計可靠度的影響因素與比較研究[J].科技傳播，2013，16（23）15-16.

[2] 王杰華.當議建筑結構設計可靠地的影響因素與對比[J].科技風，2013，12（29）：45-46.

[3] 高守興.論建筑結構設計中的安全度和可靠度[J].中國房地產.20l2，10（12）：36-37.

[4] 梁偉盛.腋撐式鋼筋混凝土結構轉換層理論分析及抗震性能研究[D].華南理工大學，2012（02）：1-65.

[5] 李春霞.CFRP加固負載混凝土梁抗彎承載力及可靠度研究[D].武漢理工大學，2012（10）：1-58.