摘要：提高结构设计可靠度时，结构的直接造价将有所提高，而维修费用将减少，投资风险亦将减少；如果降低工程造价，则维修费用和投资风险都将提高。所以，确定建筑的结构设计可靠度，实际上是在结构造价与结构风险之间权衡得失，寻求最优的选择。
关键词：建筑结构设计；可靠度分析
一、建筑结构设计可靠度的概念
从事建筑结构设计的基本目的，是在一定的经济条件下，赋予结构以适当的可靠度，使结构在预定的使用期限内，能满足所预期的各种功能要求，一般来说，建筑结构必须满足的功能要求是：
1、能承受在正常施工和使用时可能出现的各种作用，且在偶发事件中，仍能保持必须的整体稳定性，即建筑结构需具有的可靠性。
2、在正常使用时具有良好的工作性能，即建筑结构需具有的适用性。
3、在正常维护下具有足够的耐久性。上述可靠性、适用性和耐久性，是建筑结构可靠（或安全）与否的标志，总称为结构的可靠性，对这些性能的度量，即结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度（或称安全度）。
二、我国结构设计可靠度的现状
自20世纪50年代以来，我国建筑结构的设计方法，经历了容许应力设计法、破损阶段设计法、极限状态设计法和概率极限状态设计法的重大变化。但在结构设计可靠度上一直没有大的变化，与国际通用设计标准相比始终处于低水平的可靠度。在结构设计标准中，可靠度主要表现为可靠系数（容许应力法、破损阶段法）、分项系数（极限状态法）和可靠指标（概率极限状态法）同时还与其它许多因素有关，如结构的构造规定、荷载标准值与材料强度标准值的取值、构件承载力计算公式及结构内力分析的精度等。
以混凝土结构为例，比较一下我国《混凝土结构设计规范》（GBJIo一89）与国外规范在设计可靠度上的差别，就可看出其可靠度偏低。例如：在构造规定上，我国规范规定柱子压筋的最小配筋率为0.4%，比前苏联1949年的规范0.5%还要少，从总体上看，我国规范中梁的拉筋和柱压筋的最小配筋率比国外约低50%以上。国外对梁的压筋大都有最小配筋率要求，而我国无此规定。其它诸如箍筋最小配筋率、箍筋间距、配筋最小直径、混凝土保护层厚度等构造要求也普遍比国外标准所要求的低。在荷载取值上，与国外相比，恒载的标准值相差不大，而荷载就有很大差异。从总体来看，美国的楼层荷载标准值平均比我国大50%。
综上所述，我国建筑结构可靠度的现状是：设计规范取用的荷载值比国外低，材料强度的取值比国外高，所用结构承载力计算公式的可靠裕度比国外低，甚至在个别情况下偏于不可靠，对结构的构造规定又远比国外要求低.也就是说，在设计结构可靠度的各个环节中.几乎没有一个环节比国外更偏于可靠的。
三、现行结构可靠度设计的改进措施
针对现行设计方法存在的缺陷，本文提出了对现行设计方法的改进方法。首先研究用可变荷载分项系数的变化来考虑不同设计使用年限的影响，用现有标准中隐含的结构在设计使用年限为50年时的可靠指标，来确定在其他设计使用年限时结构的可变荷载分项系数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其次，确定不同安全等级结构在不同设计使用年限时的重要性系数。按照上述目标，提出了改进的结构设计表达式
γ0（γGSGK+γQγLSQK）≤R（γR，?K，aK，…）
设计表达式的改进体现在γ0、γL两个系数上。γ0还是代表结构重要性的系数，用于整个荷载效应组合值。对于不同的设计使用年限，具有不同的重要性系数。γL是不同设计使用年限时结构的可变荷载分项系数，仅用于可变荷载标准值，用来考虑不同设计使用年限时可变荷载的影响。
γ0、γL值确定的原则是当安全等级相同时，按不同设计使用年限所设计的结构具有基本一致的可靠度水平；且当设计使用年限为50年时，其可靠度水平与现行设计规范所隐含的可靠度水平一致。
改进的设计表达式在形式上与现行《统一标准》规定的表达式比较相近，只是增加了一个分项系数γL。当设计不同使用年限的结构时，只需要确定对应的γL，所以对于工程设计人员的使用不会造成麻烦。
确定在不同设计使用年限时的分项系数γL和重要性系数γ0，首先需要确定现行结构设计规范中所隐含的可靠度水平，并以此为目标可靠指标。由于现行设计规范已对荷载取值原则和抗力分项系数进行了调整，因此在确定现行设计规范所隐含的可靠指标时，也进行了相应的调整。
四、建筑结构可靠度设计的实用方法
考虑到钢筋锈蚀对混凝土结构的抗力影响，根据我国现行结构可靠度设计规范设计原理，钢筋混凝土建筑结构预期使用期可靠度设计可采用如下的实用方法：
1、针对结构的功能、重要性以及业主需求，在明确设计使用期的基础上，考虑耐久性退化对结构可靠度的影响，提出了钢筋混凝土结构预期使用期可靠度设计的概念。结构预期使用期可靠度设计应考虑不同环境可能引起的耐久性退化、不同预期使用期的荷载水平差异以及预期使用期内结构构件抗力退化的定量指标。
2、根据我国规范的可靠度设计原理，提出了在给定环境下不同预期使用期结构可靠度确定原则，给出了钢筋混凝土结构预期使用期可靠度设计的实用方法。该方法归结为在预期使用期内结构构件可靠度指标不能低于现行规范的标准，这一要求具体通过定量考虑构件在使用期内抗力衰减、提高初始可靠度指标来实现，然后按现行设计方法转化为含耐久性折减系数（或称抗力折减系数）的荷载-抗力分项系数设计表达式。该方法形式简单，易于设计人员掌握和实施。
3、针对五种代表性的钢筋混凝土构件，给出了不同预期使用期耐久性设计参数，包括各代表性构件可靠指标衰减随使用期的变化、考虑耐久性的不同预期使用期设计可靠指标和实用设计表达式的耐久性折减系数。通过钢筋混凝土构件设计算例验证了本文方法的有效性，比较了50年和100年预期使用期下考虑和不考虑耐久性影响的构件配筋、初始可靠指标和预期使用期末可靠指标。
4、对于建筑所在环境潮湿的条件下，钢筋锈蚀对受剪构件的可靠度影响显著，必须考虑耐久性退化因素影响；对于轴心受拉、轴心受压、大偏心受压和受弯构件，50年使用期时可靠度指标变化较小，设计时可以不考虑耐久性退化影响；但随着预期使用期的增加，应该考虑耐久性的影响，并建议按本文方法在设计时予以考虑。
结语
进行建筑结构设计最根本的目的在于在限定的经济条件之下，提供给结构足够的可靠度，以使得结构在规定设计的使用期限以内，可以实现所预期各项功能的要求。文章通过结合惠州市商贸学校的图书楼的结构设计实例，从结构设计的可靠度基础的理论分析着手，介绍了图书馆建筑中抗震设计的可靠度设计方法，
参考文献
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[2]欧进萍，侯爽，周道成，等.钢筋混凝土结构预期使用期可靠度设计实用方法[J].建筑结构学报，2011，27（12）：31~33.
论文作者:葛海波
论文发表刊物:《防护工程》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/29
标签：可靠论文; 结构论文; 使用期论文; 荷载论文; 系数论文; 耐久性论文; 结构设计论文; 《防护工程》2017年第34期论文;