建筑结构可靠性设计影响因素与比较探究

建筑结构可靠性设计影响因素与比较探究

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摘要:本文主要深入研究建筑结构可靠性设计影响因素,并作出进一步的比较分析,望能够为今后建筑结构的安全、适用和耐久性设计提供一定帮助。

关键词:建筑结构设计;可靠性;可靠度;影响因素;比较

前言

由于高层建筑的高度不断增加,建筑类型与功能越来越复杂,结构体系更加多样化,因此高层建筑可靠性至关重要;特别是针对超高层建筑结构,竖向结构体系成为设计的控制因素,高层建筑物在风荷载作用下将产生振动,过大的振动加速度将使在高楼内居住的人们感觉不踏实,甚至不能忍受;因此设计人员应当保证建筑结构有良好的的抗震性能及抗风性能,使高层建筑结构具有良好的使用条件,满足舒适度的要求;同时结构的设计、施工和维护要保证建筑结构在设计使用年限内以规定的可靠度满足建筑安全性、适用性和耐久性的要求。鉴于此,本文主要针对建筑物结构可靠性设计各方面影响因素与比较分析进行综述分析,望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。

1.简述建筑结构可靠度与可靠性

建筑结构可靠度,是指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;可靠指标是度量结构可靠度的数值指标。

建筑结构可靠性指在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力,其中包括结构安全性、适用性和耐久性,其中安全性要求建筑结构应能承受在施工和使用期间可能出现的各种作用;当发生火灾时,在规定的时间内应能保持足够的承载力;当发生诸如爆炸,撞击等偶然事件时,不出现与起因不相称的破坏后果,保持必要的整体稳固性。

2.建筑结构可靠性设计基本原则

2.1设计规范化

结构设计规范化,指建筑结构设计应严格执行规范、规程的强制性条文,并注意系统掌握、全面理解其准确内涵和相关条文,遵守有关法律法规、标准和规范的要求。设计人员需结合项目实际状况,遵守相关规范规程的规定,保证结构设计的可靠度。由于结构可靠度一定程度上以钢含量为重要指标,且规范规定了构件最小配筋率,故设计人员进行结构设计时,应使结构构件满足计算配筋和构造配筋的双重要求,遵守相关规范中的构造要求,保证设计成果规范化。

2.2抓重点

根据项目的实际情况,进行建筑结构的抗震概念设计,确定性能目标;根据总体计算和关键部位计算结果,结合工程经验判断,确定结构薄弱部位的抗震加强措施。

对于关键构件、关键节点及可能出现的薄弱部位,其失效可能会引起结构连续破坏或危及生命安全的严重破坏,应对它们采取加强措施,提高其抗震承载力,以保证结构的安全。

2.3注重刚柔度

建筑结构设计中,应使结构的总体刚度适当,变形特征合理;若结构刚度过大,则经济性较差,且吸收更多的地震力;若结构刚度过小,则结构过柔,在地震和风作用下位移较大,安全性和舒适性较差;故结构刚度应合理。

3.各项影响因素分析

3.1荷载方面因素

不同的建筑功能,不同的环境应根据荷载规范进行不同的荷载取值。建筑结构设计时,应考虑结构上可能出现的各种直接作用、间接作用和环境影响;应通过作用组合来考虑同时作用在结构上的各作用对结构的共同影响;对于不可能同时出现的作用,则不应考虑其组合;

结构设计人员应充分了解建筑结构的功能,可能承受的荷载,可能产生的荷载组合及所处环境对结构的影响,针对不同的设计状况,采用相应出结构体系、可靠度水平等进行结构的可靠性设计,使建筑结构分别满足相应的承载能力极限状态、正常使用极限状态和耐久性极限状态的要求。

3.2抗力方面因素

抗力指的是结构或构件承受荷载作用及环境影响的能力,包括承载力、刚度、抗裂度及材料的抗裂化能力。

建筑结构设计应使不同极限状态下设计应以规定的可靠度来满足结构的作用效应小于结构的抗力,以保证结构的可靠性。

材料性能宜采用随机变量概率模型描述,应以实验数据为基础,运用参数估计和概率分布的假设检验方法确定。材料强度的标准值可按正态分布或对数正态分布的0.05分位值确定。

环境影响有可能使结构的材料性能降低,从而影响结构的安全性和适用性。

3.3管理方面因素

为保证结构的可靠度水平,除了结构设计外,还应对相应的控制施工质量、所采用材料的性能、建筑结构的使用和维护。

施工阶段,要加强材料的进场检验和复验,加强对施工过程中质量控制。

4.新旧规范比较分析

《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018为了使设计建造的各种材料的结构能够满足确保人的生命和财产安全,并符合国家的技术经济政策的要求,对各种材料的结构可靠性设计的基本原则、基本要求和基本方法作出了统一规定。该标准调整了建筑结构安全度的设置水平,提高了永久荷载、活荷载及预应力荷载当荷载效应对承载力不利时的分项系数取值,为我国建筑结构与国际主流规范可靠度设置水平的一致性奠定了基础。

目前,国家经济得到了较大的发展,人们更多会选择具有较高可靠度的建筑结构从而降低结构失效带来的风险。在以概率论为基础,以分项系数表达的极限状态设计方法中,将对结构可靠度的要求通过各种分项系数来实现,作用的分项系数取值越高,相应的结构可靠度设置水平也越高,风险水平也就越低,相应的一次投资的经济代价也越高,结构可靠度设置水平与当前国家的经济发展水平相一致。

5.结语

通过上述对建筑结构可靠性设计的基本原则、影响因素及新旧规范比较分析可知,要保证建筑结构实现规定的可靠度水平,需要作出以下努力

(1)勘察设计人员需严格执行规范、规程的强制性条文,并系统掌握、全面理解其准确内涵和相关条文;设计中注重概念设计,把握设计重点和关键点,合理控制结构的刚度;

(2)施工过程中要加强材料进场检验、抽样送检复验、材料性能检验及验收管理等施工质量控制;

(3)使用阶段不改变建筑的使用功能,若有改变,则需要原设计单位及具有相应设计资质的单位进行复核,以保证结构的安全;

(4)定期检查结构的状况,对结构进行合理的维护和维修。

总之,为保证建筑结构具有规定的可靠性,需要建设单位及参与项目的勘察、设计、施工、监理等相关方及项目管理人员全员的努力,在设计、采购及施工及使用阶段全过程全寿命周期加强对可靠性的管理。

参考文献:

[1]陈媛,余秀丽,冯琼芳.建筑结构设计可靠度的影响因素与比较研究[J].建材与装饰,2018,No.547(38):112-113.

[2]马鸣远.建筑结构设计可靠度影响因素与比较分析[J].建材发展导向(上),2017,25(06):544-545.

[3]宿立恒.建筑结构设计可靠度的影响因素与比较[J].建筑建材装饰,2016,37(21):614-615.

[4]《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018.中国建筑工业出版社

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