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摘要:进行设计以钢筋和混凝土为主要材料的结构以及确保钢筋和混凝土这两种材料在施工和使用中达到安全性的目的是为了保证钢筋混凝土结构设计的可靠的性能，这种最可靠的性能称为工程实际中的可靠性。可靠性的三个方面是结构方面设计的基本性能、概率和结构的可靠性能指标，通过分析这三个指标,从而对结构方面的设计的可靠性进行较为深入的探讨。通过对结构的可靠性能测试研究以及荷载作用影响下的效应的论证,正确的提出了关于钢筋和混凝土组成的钢筋混凝土结构设计规范的通用表达式。
关键词:钢筋混凝土; 可靠性分析；荷载效应；结构设计
0引言
目前，能够方便快捷地处理结构受力后的安全性能问题是钢筋混凝土结构设计的主要任务。在大量实验中，学习并研讨了结构设计中由宏观荷载组成的荷载作用的影响，综合考虑了许多可能引起由钢筋和混凝土组成的结构破坏的诸多影响因素,从而从初始规划的角度满足结构的使用性能,使得结构具有能满足现在施工中结构的强度要求、有效的耐使用性能和优秀的的可靠性能。因此,在日常生活中必须在日常工程的结构设计中尽可能多的思考结构的达到满足要求的状态,承载能力极限状态和正常使用极限状态是组成极限状态的两大重要组成部分,在考虑极限状态时也应该思考工程抵抗外部荷载的能力、结构上其他荷载组成的对结构产生不利效应的影响。
1.结构设计的设计特点
保证结构的安全性、实用性和经济合理性是结构设计的主要目的，而安全性和适用性最为重要。结构设计的常见的几点设计特点要从以下3个方面来考虑:
(1)安全性。工程必须能够承受按照正常应用和进行施工过程中尽可能发生的各种我们工程中预料不到的作用。当超出工程的意外动作发生时，整个工程的起决定性的结构应该具有一定的稳定性。例如，在荷载和温度变化、支护沉陷、地震作用、冲击等直接作用于结构上的意外事件发生过程中和发生结束后，结构保持稳定。
(2)适合使用的性能。结构必须在一定正常使用时应该有满足要求的的工作性能。如果没有产生太大变形，将不会影响结构工程的正常工作下的状态。使用时无过度变形和裂纹，裂纹产生的裂缝不超过容许值。
(3)耐久性。设计的工程必须在一定正常使用的维护下应该有足够的耐久性。例如，规划设计的工程结构一定要满足符合结构的最大承受时间。安全性能、耐久性能和适用性能，被工程结构中称为结构设计的可靠性，这也是结构中最根本的功能特点。在工程设计施工中，必须学会利用合适的方法解决结构的可靠性与成本是否最低之间产生的可以处理的矛盾，从而使结构设计具有安全性能、可靠性能和满足工程中的经济性能。
2.影响钢筋混凝土结构的可靠性的几点因素
混凝土结构的大范围建设，它的结构的可靠性安全与否越来越受到人们的重视。对于结构建筑阶段的结构可靠分析是确保建筑安全的重要保证，工程的可靠性依据是建筑阶段的由钢筋和混凝土两种材料组成的结构的安全以及建筑结构的稳定性。
(1)使用寿命。由于建筑设计的不同，建筑质量的具体功能也会有所不同，因此应该设计满足不同需求的结构工程设计。在对这些结构进行施工时充分想到具有优点的设计的影响条件，但不应该思考结构服务的重要性，以此来躲开降低结构设计的安全作用和它的使用耐久性。业务会随着时间增加，结构不仅在施工过程中的影响越来越明显，而且具有荷载作用的建筑结构也会增加。由于这些影响的方面在结构设计中没有充分思考和考虑到，真正的工程施工中也没有按照情况进行，工程设计中这些影响它的可靠性能的方面会出现一定的无法解决的错误。
(2)表达过程的不足。如今，建筑结构设计的表现行业已经跟不上时代的步伐，只能加快优化其建筑设计中的设计能力，但是这样的提高在一定程度上很难达到规范的所规定的对工程设计中的要求。翻天覆地的改变产生在现在的的符合规范的结构中，虽然表现结构的要求不符合目前建筑的规范原则，也会影响结构和设计的安全性能。
3.概率算法和结构可靠要求
各种不确定因素的影响在结构的设计、施工和使用过程中是经常遇到的，这样的影响会造成结构在安全性、安全适用性和经济耐使用性能方面的差别，就算我们用常规的方法设计、建造和使用结构仍然不能保证其稳定的可靠性。虽然工程中所认为的设计是一定满足设计需要，认为是安全的，但是电阻R小于仍然存在的效应S。所以，只要这种可能性非常小并且小到可以接受，就可以理解为可靠。而这种理解方法就是工程中概率论的含义。
3.1结构的损失概率和安全概率
（1）我们应该从概率的角度来看这种影响，R小于S时，用数学思想求解损失概率是不方便的。因此，在实际应用中，随机变量R和S只被视为两个统计特征值，即均值和标准偏差，没有考虑超过二次矩。应用计算中统计特征值采用不是非线性的方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果影响结构可靠性能的随机变化的量只有R和S，且R和S是分别独立，且满足正态分布，则可取结构的函数Z为:
Z =R -S =g (R, S)
(2)结构的功能函数可以被使用来判断结构的正常的工作状态。在不同影响下，功能函数有以下两种可能的情况，如图 (a)(b)所示。
（a）结构所处的状态(b)功能函数 Z 的概率分布曲线;
4.钢筋混凝土建筑物可靠性分析案例
4.1概况
WZ市电信大楼1977年施工，1979年完工，建筑面积为5050m2，结构类型为6层钢筋混凝土框架结构，楼顶设计为上人屋面，现放置了多台钢塔和天线，女儿墙整体断开。部分现浇楼板的厚度偏小，为80mm;一楼长机室楼板裂缝宽10mm,贯穿楼板全长。
4.2 检查检测结果
通过调查结构的不知情况，抽检构件界面、柱网尺寸、节点构造、混凝土构件配筋、维护及分隔墙等结构状况发现内外墙的厚度、构造与设计基本一致。构件截面尺寸与实际基本吻合；轴网尺寸的误差也在允许的范围内。配筋总体上符合原设计要求，保护层厚度略低于规范要求。主框架柱未发现有明显的裂缝；主框架梁则在部分区域出现裂缝，混凝土碳化深度均在6mm以上；没有明显的混凝土剥落、钢筋锈蚀、钢筋外露。
4.3 可靠性鉴定
通过对构建的安全性、正常实用性、上部结构、地基基础和鉴定单元的分析最终得出WZ市电信大楼可靠性鉴定等级为III级
5.达到结构可靠性的目标
（1）安全性能、稳定性能、经成本最低性能是结构设计的目标，结构的可靠性是用可靠性来衡量的，可靠性的定义是指结构在所能满足的时间和条件下完成预期功能的概率。这样的含义就是结构处于安全可靠状态下的概率。
（2）能够达到可预期函数概率的结构叫为可靠概率p s，不能满足要求的函数概率p f的结构称为可靠概率p s，两者互为补充，即p s+p f=1。因此，结构的可靠性可以用p s或p f来测量，因为p f在数学计算中比较复杂，所以结构的可靠性可以用beta来测量，而不用p f。
（3）荷载作用的基本组合是根据承载力的极限状态进行结构设计，长时间作用和短时间作用的搭配是根据实际使用的最大功能状态进行结构规划。前面的内容包含荷载分离系数，而后面的内容不包含荷载分离系数。
（4）可靠性指标对基本变量的统计特征进行总结，综合折射出各影响方面的异同性，多方面考思考荷载和阻力变坏性对结构可靠性的影响。
（5）实际结构设计的表达被表达为两部分。第一方面为承载力极限状态设计表达式，由荷载标准值和分系数、材料性能标准值和分系数、设计条件系数、结构重要系数和结构系数表示。第二个方面为正常使用极限状态的设计表达式，检查正常使用条件下结构的抗裂性、裂缝宽度和挠度，要求必须满足相应的结构指标极限。
6.结束语
如果建设过程完全按照现行规范设计，则钢筋混凝土一定具有足够的可靠性和安全性。当地震作用不断增加时，我们通常只考虑地震作用与静载的比值，在这种情况下，可靠性势必会趋于降低趋势。当罕见地震发生在设计参考期内时，考虑到按一定设防强度进行设计，结构的地震可靠度指标下降趋势不是很明显。结果表明，施工成本和结构寿命应综合考虑到混凝土结构设计当中。在周期可靠度的基础上，现行设计规范基本满足《结构可靠性设计统一标准》规定的目标可靠度。
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论文作者:温冯凯
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/26
标签：结构论文; 可靠性论文; 结构设计论文; 荷载论文; 性能论文; 可靠论文; 概率论文; 《防护工程》2018年第33期论文;