建筑结构设计可靠度的影响因素研究论文_章青松1,徐立峰2

建筑结构设计可靠度的影响因素研究论文_章青松1,徐立峰2

摘要:随着社会科学发展和科技进步,建筑结构不断的发生变化,城市化进程的加快,建筑越来越多,并广泛的出现在人们的生产和生活之中。建筑质量的安全性与可靠性也引起了人们更多的重视与关注,建筑结构设计的可靠度也成为建筑行业需要重点研究的问题。结构设计的质量直接影响着整个建筑的建设质量,因此需要相关设计人员保证建筑结构设计的可靠度,从而以更好地保障建筑的建设质量。

关键词:建筑;结构设计;可靠度;影响因素

引言

建筑设计能为我们创造一个与环境相适应的整体,也就是说建筑设计的目的在于将一些相互关联的环境融合成为一个整体;结构设计应从整体着眼,贯穿于建筑工程设计的各个阶段,结合各个相关专业。现代工程建设的时代特点要求我们要改变传统设计的缺陷,除常规设计之外,要考虑从用户需求到设计评价及施工阶段的结构设计。基于现代工程建设要求,建筑结构本身的可靠性作为设计施工中的重要因素必然需要进行合理的设计,以便实现建筑结构的预期效果。

1建筑结构的可靠度概述

可靠度是建筑结构可靠性的度量,是一个概率值。可靠度是指在规定时间和规定条件下,建筑结构能够完成其既定功能的概率。规定时间指的是设计基准期,普通建筑的设计基准期为50年,可靠度的计算考虑的并不是建筑结构的寿命,而是基准时间。规定条件是指正常的设计条件、正常的施工条件以及正常的使用条件,而不是偶然事件以及人为过失的原因。既定功能是指在正常的施工和使用中,建筑结构对可能受到的作用力具有要求的承载力和良好的工作性能;在正常维护条件下,建筑结构具有要求的耐久性;在发生偶然事件后,建筑结构具有整体性。在工程设计过程中,安全与经济是矛盾的,但又是同时存在的。一方面要追求建筑结构的安全性,但另一方面又要对项目的总投资进行控制。可靠度可以将安全性与经济性进行统一,协调建筑结构的总投资和长远效益。选择合适的可靠度参数,可以平衡建筑结构的投资和长远效益。将建筑结构的投资和长远效益作为函数用可靠度来表示,可靠度越高,投资越大,长远效益越高;可靠度越低,投资越低,长远效益越低。因此,可靠度可以综合反映结构工程的安全程度,是工程设计中综合性的约束条件,同时可靠度可以协调近期投资与长远效益的平衡。

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2建筑结构可靠性的影响因素

2.1荷载作用

在建筑结构的设计与使用过程中,有两种荷载会对其可靠性产生影响。一种荷载是直接作用于结构上,对结构可靠性产生直接影响,如在某一荷载组合效应时荷载作用大于建筑结构抗力,导致结构变形、倒塌;另一种荷载表现在荷载的累积作用造成结构失去可靠性。在静荷载的长期作用下,随着时间的推移,结构损伤持续积累。静荷载的累积损害作用主要有结构构件的损伤和蠕变等。动荷载的累积损害作用主要是结构在重复荷载作用下,随着荷载作用次数的增加,对结构产生累积损伤。重复荷载的荷载作用频次、荷载作用大小,均是动荷载累积损害的相关因素。

2.2环境作用

建筑结构可靠度受环境作用的影响主要有自然环境以及使用环境这两方面的因素。自然环境对建筑结构可靠性的影响是自然环境中的腐蚀介质以及人类对环境的污染对结构本身产生侵蚀。如空气、土壤或地下水中的二氧化碳渗入混凝土内部造成的混凝土碳化、酸雨对结构的腐蚀、冻融循环等,都是自然环境对结构的腐蚀作用。使用环境对建筑结构可靠性的影响是生活和生产过程中产生的一些对结构可靠性的不利作用。使用环境的化学侵蚀介质和物理作用,都会对结构的性能造成损害。如化工、纺织等产生的化学腐蚀使结构尚未达到使用期限就出现了结构上的问题而提前报废,化学腐蚀与腐蚀物质的浓度、生产工艺、通风等因素有关。再如,工业厂房的机械振动和荷载作用使得厂房结构产生损伤,长期作用导致结构提前报废。

2.3材料因素

建筑结构的材料是对其结构可靠性最主要的影响因素之一。首先,随着时间的推移,材料必然出现老化的现象,材料的性能以及强度会随着材料老化现象而逐渐降低。其次,混凝土的强度、耐久性等工作性能受材料配合比的影响。例如在满足混凝土强度的前提下,如果水灰比过大,水泥在凝结硬化过程中。孔隙率的增大降低了混凝土的密实度,从而影响其耐久性。第三,一些存在于建筑材料中的活性物质能够与材料中的其他成分发生化学反应,这种化学反应虽然是缓慢进行的,但新生成的成分可能产生不均匀的压力导致结构破坏。

2.4人为因素

对于建筑结构的可靠性,除了荷载作用、环境作用以及材料因素之外,在实际操作过程中人为因素对其也有一定程度的影响。人为因素对可靠性的影响主要表现在人的活动以及人为失误。人的活动必然对建筑结构有荷载作用,当荷载作用超过结构抗力时,结构的可靠性就会受到影响。另外,在设计和施工过程中,人为失误会导致结构基本参数的错误。设计人员对结构几何尺寸、边界条件界定、计算模式选择、计算精度取舍等方面,很可能对建筑结构的可靠性产生影响。减少人为因素对结构可靠度的影响是提高结构可靠度的一个必要方面。

3建筑结构设计可靠度分析

3.1建筑结构设计规范的分析

在通常状况下,我们所说的可靠度即为在充分确保建筑结构各项功能可以正常运行的前提下,要充分保障人们的生命财产安全不受侵犯。不仅如此,结构可靠度设计还必须要充分确保项目获得的建筑结构要有能够被修复的巨大功能。随着我国建筑行业的飞速发展,而且也开始逐渐进入到国际市场当中。与此同时,我国对可靠度理论的研究也逐渐深入,通过对我国与国外可靠度相关理论的对比研究可知,我国目前建筑设计规范可靠度要远远地低于欧美国家,数值大概为20%-40%。然而在建筑梁受压钢筋配比概率方面,我国和美国之间的结构设计规范水平基本可以达到同一标准,而且我国设定的配筋量的最小量也与国际相关的标准规范保持一致。所以,为了可以充分确保建筑物功能的安全可靠性,那么设计人员就要结合建筑不同结构的功能与作用合理地调整最低用钢量。

3.2政策方针合理性分析

当前,我国都是根据可靠性基本原则来制定建筑结构设计规范标准内容,所以这也是与我国的基本国情相符的。不仅如此,我国在结构设计规范标准设计方面也充分符合技术上的合理性,而且也在方针政策方面具有较强的合理性与科学性。这样就可以更好地符合我国的经济发展状况,然而尽管如此,与欧美发达国家相比,我国目前实施的规范标准还是有着一定差距的。总而言之,我国对建筑结构设计可靠性的相关理论研究越来越深入,对其的应用也日益广泛,然而很多因素都会影响到建筑结构设计的可靠度。因此,为了能够有效地确保建筑结构的安全性与可靠性,那么就必须要对影响因素展开深入的分析,并且进行对比研究,以此来有效地确保建筑结构设计的安全、可行性,保证建筑结构的质量,进而有效地推动我国建筑行业未来的良好发展。

结语

总而言之,对于建筑结构可靠度的设计将直接影响到建筑施工的质量水平,对此相关的建筑结构设计人员必须予以高度重视。依据有关国家规定要求实施建筑结构设计,可实现在大幅度减少施工材料耗损的同时确保建筑钢材用量的适当性,合理应用各种新型化的技术手段来开展建筑结构设计,促进建筑结构设计质量的全面提升。通过提升建筑结构设计的可靠性来达到建筑结构的良好耐久性、实用性与安全性,为广大住户的生命财产安全提供可靠保障。

参考文献:

[1]刘玲.建筑结构设计可靠度影响因素与比较分析[J].低碳世界,2016(10):89-90.

[2]王杰华.刍议建筑结构设计可靠度的影响因素与对比[J].城市建设理论研究:电子版,2013,01(29):94-95.

论文作者:章青松1,徐立峰2

论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期

论文发表时间:2017/9/11

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