摘要:在我国,土木工程的包括范围很广,它不仅包括房屋,道路还包括铁路、桥梁、园林等许多方面。必须确保在资源和时间有限的情况下,整个结构更加安全和持久。为了保证土建工程的整体性能,必须特别注意工程结构的可靠性。随着被动居住建筑等新型建筑的出现,结构可靠性的研究迫在眉睫。
关键词:土木工程;工程结构;可靠性;研究
1 土木工程结构可靠性的含义分析
土木工程结构可靠性,是指在规定的时间和条件下,工程结构所具备的安全性、适用性和耐久性。其中安全性主要包括两个方面:一是在施工过程中能够负荷各种正常工况保证施工人员人身安全,二是能够抵御地震、洪水、台风等特殊的自然环境和气候条件。适用性主要是指工程在投入使用的过程中能够发挥其正常功能。耐久性是指工程在正常保养和维修的条件下能够在规定的时期内发挥其正常功能。从数学角度分析,土木工程结构的可靠性可以用可靠度来表示,工程结构可靠度是指在规定的时间和条件下,此工程完成其正常功能的概率。工程结构可靠度受原材料、荷载量、数学参数、函数准确性等各种因素的影响,每种因素都具有随机性,称为基本变量,而每一个基本变量的变化都能经过大量统计分析形成一个分布函数。
2 制约土木工程结构可靠性的因素
2.1 土木工程结构自身的随机性特点
每一个建筑都是在特定的时间、特定的地点、特点的条件建造的,因此,每一个建筑可以说是独一无二的。土木工程的结构也是如此,每一个工程所采用的机械、材料、技术等有所不同,尤其是建筑所处的环境的不确定使得每个建筑工程在面对相同的情况时可能产生不同的结果。用概率学的知识来解释的话,这种不确定性就称为随机性,它是偶然性的一种形式,指的是某一种情况的发生与否是无法准确预知的。混凝土成品是存在差异性的,因此导致的是,最后建筑而成的不同的建筑成品在遇到相同外界环境的破坏时,产生的破坏后果是具有随机性的。相对应的,并不是所有的事故产生的原因都能找到其对应的原因。因为对于每次外界环境的剧烈变动对土木结构产生的影响都不尽相同,每次安全的事故都不能明确查明出其背后的因素,所以说,土木工程结构的随机性制约着整体结构的可靠性。
2.2 土木工程结构分类的模糊性特点
模糊性指的主要是指一个事物的属性划分不明显而带来一些归类判断的不确定的特点。在土木工程的结构当中,这种模糊性的体现尤为明显。比如说,虽然建筑施工企业大多会制定一份安全危险等级评估辨识清单,采用分级控制安全技术的措施,对基坑支护工程、模板工程、脚手架工程等进行严格的安全控制,以达到保证结构安全的目的。然而,对于分项工程的安全与否,并未存在一个十分严格的定义,在面对一些临界问题时,绝大多数依赖主观上的判断。因此可能会由于这种模糊性的存在,而产生相应的安全隐患。除了在安全与危险的定义上面存在模糊性的特点,在界定项目是否需要相应的安全防火措施也存在这方面的问题。有些建筑施工单位或者开发商为了节省成本,将本来高度为100米以上的建筑建立为临界100米且不足100米的建筑,这就巧妙避免了对建筑的防火措施建设的巨额投入。由于建筑工程结构的模糊性这一特点,很可能导致一些建设单位或者施工单位钻空子、偷工减料情况的出现,这大大的降低的土木工程的可靠性。
2.3 土木工程结构相关理论的不完整性特点
在土木工程领域,知识与理论是不断的迭代和更新的,这也从一定程度上影响着土木工程结构的可靠性。比如说建筑工程施工技术水平是随着当今的认识与研究情况不断创新的。工程结构的相关理论,也是需要随着人们对于建筑环境与技术的认知而不断改善不断完整的。尤其是随着现在装配式建筑、被动式建筑等新型绿色建筑的兴起,相关的研究理论必然会根据科技的发展与技术的进步经历一个从匮乏到完整的过程,相应的技术管理知识也需要进行相关的补充。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆土木工程结构相关理论的不完整是现在整个行业面临的一个普遍状况,它制约着整个行业的整体发展,因此要提高结构的可靠性,需要对相关的理论进行补充和完善。
3 工程结构可靠性的一般理论研究
3.1 土木工程结构体系可靠性的研究
近些年来,在我国五大工程部门中结构可靠度理论得到了广泛的应用,众所周知,想要进一步提高结构体系的可靠度仅仅依靠局部原件对某种失效形态进行度量是难以取得较好的效果的。因此,从实际上来说,我国现行的设计规范中的土木工程结构的目标指标是针对土木工程结构的失效模式来实施的。全国工程结构基础标准技术委员会为了能够进一步提高设计规范的质量水平,于1986年在制定的科研项目中给予了体系可靠度高度的重视,并将土木工程的结构体系的相关内容的可靠度以课题的形式鼓励相关研究者进行研究,这在一定程度上促进了我国土木工程结构体系可靠度理论的进一步发展。
3.2 土木工程结构抗震可靠性的研究
在设计工程结构的过程中,相关研究者应当着重考虑动态的作用,例如我们常见的地震、强风、波浪力等,这些我们常见的波浪力、强风以及地震的发生不论是从时间和空间上来说都是随机的,不仅如此,随着时间的不断变化,该类事件作用的强度也会随机的发生变化。正因如此,现阶段我国开始不断的关注土木工程结构抗震可靠性的研究,通常情况下,对抗震可靠性的分析主要采用以下两种方式,一是首次超越分析方法;二是低周疲劳破坏分析方法,通常沿用结构构件承载能力的允许值对首次超越的界限进行弹性分析,运用延性系数对其进行弹塑性分析。近些年来,部分学者根据界限假定具有的某种分布、某种概率提出了考虑界限模糊性的观点。这些方法是值得我们学习的,也是具有严惩意义的。
3.3 土木工程中岩石工程的可靠性研究
我国开始重视土木工程中岩土工程中应用概率统计方法所存在的问题。相关学者在国家的号召下,也开始对该问题进行了深层次的研究,通过近些年来的不断发展,对于岩石工程的相关研究获得了以下成果:(1)对于岩石工程的概念的研究得出了一定的结论,虽然,对此方面的研究数量还相对较少,但是研究成果还是十分宝贵的。(2)对于岩石工程中的岩土参数进行了估计,在整个岩石工程的研究当中,该研究方法是最为重要的一点,以该方面为课题的学术论文约占四分之一。(3)相关学者创造性的在各类岩土工程中引进了可靠性方法,例如计算分析方法等。现阶段,虽然对上述研究还没有实际应用到实践当中,但是,在未来的几年内,这些研究的实用化势必会得到一定的发展。
3.4 土木工程中结构疲劳可靠性研究
近年来随着相关建筑物承受疲劳荷载的结构物的发展以及结构可靠性理论的应用,该问题得到了学术界的高度重视,例如:我们创造性的研究了以可靠性理论为基础的不稳定重复荷载下的混凝土受弯构件的疲劳可靠性设计问题,不仅如此,在国家相关部门的支持下,中国建筑科学研究院、冶金部建筑研究总院等等单位进一步加大了在等幅荷载下混凝土受弯构件斜截面和正截面的试验研究,为相关研究奠定了一定的理论基础。
4 总结
总之,在时代的进步发展下,土木工程结构的可靠性将被越来越多人关注,就此从有关土木工程结构可靠性的概念研究、影响土木工程结构可靠性的存在因素,以及对于提高土木结构可靠性的意见和建议三个方面,着重对土木工程的可靠性做出了进一步的研究探析,希望能够给广大读者提供一定的借鉴性。
参考文献:
[1]齐向燕.土木工程结构可靠性理论分析及影响因素[J].四川建材,2016,42(10):32-34.
[2]张丽兰.浅议土木工程结构可靠性的研究进展[J].商,2015,(43):289.
论文作者:范耀源
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签:土木工程论文; 结构论文; 可靠性论文; 工程论文; 建筑论文; 理论论文; 随机性论文; 《基层建设》2019年第24期论文;