摘要:建筑結構的可靠性是設計與施工過程中需要綜合考慮的因素，其安全性、適用性和耐久性都反映了結構的實際需求。建筑結構的可靠性可以用可靠度來衡量，采用先集中、后全面的方法適當?shù)靥岣呖煽慷�，對于建筑結構的可靠性有實質性的作用和現(xiàn)實意義。建筑物的可靠性受到多方面因素的影響，合理利用這些影響因素可以提高建筑結構的可靠性。

關鍵詞:建筑結構;可靠性;安全性;可靠度

引言

建筑設計能為我們創(chuàng)造一個與環(huán)境相適應的整體，也就是說建筑設計的目的在于將一些相互關聯(lián)的環(huán)境融合成為一個整體;結構設計應從整體著眼，貫穿于建筑工程設計的各個階段，結合各個相關專業(yè)�，F(xiàn)代工程建設的時代特點要求我們要改變傳統(tǒng)設計的缺陷，除常規(guī)設計之外，要考慮從用戶需求到設計評價及施工階段的結構設計。基于現(xiàn)代工程建設要求，建筑結構本身的可靠性作為設計施工中的重要因素必然需要進行合理的設計，以便實現(xiàn)建筑結構的預期效果。

1建筑結構的可靠性

建筑結構的可靠性是指建筑結構在既定的時間和約束條件下，能夠完成其預定功能的能力。建筑結構的可靠性包括安全性、適用性和耐久性。

1．1建筑結構的安全性

在衡量建筑設計及施工質量的眾多指標中包括建筑結構的安全性。建筑結構安全性指的是建筑結構在正常的施工以及使用條件下，在可能出現(xiàn)的荷載作用或者變形作用時，其能夠不產生破壞，或發(fā)生偶然事件時能夠維持自身的整體穩(wěn)定性。在建筑結構的設計中，主要從結構構件的安全性、結構整體的安全性來判斷建筑結構的安全性，相關的規(guī)范和標準也對結構的安全性進行了規(guī)定，以確保建筑結構的安全性。

1．2建筑結構的適用性

建筑結構的適用性是建筑結構使用功能的衡量指標，即建筑結構在正常使用狀態(tài)下，能夠保持其良好的工作性能，能夠滿足使用功能的要求。對于變形、撓度、裂縫及振動等，要求不超過相關規(guī)范和標準的要求。影響建筑結構適用性的因素包括:施工技術水平、建筑材料性能、地理環(huán)境、建筑物外觀要求等。例如，水池出現(xiàn)裂縫將對其使用功能產生影響，導致不能蓄水;樓板變形過大會對使用者造成一定的心理壓力，這都影響建筑的正常使用。所以，對變形、裂縫等因素進行控制是必要的。

1．3建筑結構的耐久性

建筑結構耐久性是指在正常維護的條件下，應能夠在預計的使用年限內完成各項功能的要求。耐久性表現(xiàn)為建筑結構的使用壽命和使用安全及建筑的整體經濟性。例如，降低鋼筋的銹蝕概率或提高混凝土的抗老化性能，可以提高建筑物的使用壽命。

2建筑結構的可靠度

可靠度是建筑結構可靠性的度量，是一個概率值。可靠度是指在規(guī)定時間和規(guī)定條件下，建筑結構能夠完成其既定功能的概率。規(guī)定時間指的是設計基準期，普通建筑的設計基準期為50年，可靠度的計算考慮的并不是建筑結構的壽命，而是基準時間。規(guī)定條件是指正常的設計條件、正常的施工條件以及正常的使用條件，而不是偶然事件以及人為過失的原因。既定功能是指在正常的施工和使用中，建筑結構對可能受到的作用力具有要求的承載力和良好的工作性能;在正常維護條件下，建筑結構具有要求的耐久性;在發(fā)生偶然事件后，建筑結構具有整體性。可靠指標β是可靠度ps的度量。當結構構件的抗力和作用效果這兩個基本變量為正態(tài)分布時，則:β=μS－μRσ2R+σ2槡S(1)式中:μS，σS———結構構件作用效果的平均值和標準差;μR，σR———結構構件抗力的平均值和標準差。結構構件承載能力極限狀態(tài)的可靠指標β，對于安全等級為一級的構件且破壞類型為延性破壞的，β應≮3．7;脆性破壞的，β應≮4．2。對于安全等級為二級的構件且破壞類型為延性破壞的，β應≮3．2;脆性破壞的，β應≮3．7。對于安全等級為三級的構件且破壞類型為延性破壞的，β應≮2．7;脆性破壞的，β應≮3．2。結構構件正常使用極限狀態(tài)的可靠指標，可根據(jù)其可逆程度在0～1．5之間取值。結構失效概率pf與可靠指標β之間的關系可用函數(shù)關系式來表示:pf=Φ(－β)(2)式中:Φ(－β)———標準正態(tài)分布函數(shù)。

3在工程設計中運用可靠度的優(yōu)點

在工程設計中利用可靠度的原理具有很大的優(yōu)越性。從本質上講，可靠度體現(xiàn)了安全性與經濟性之間的辯證統(tǒng)一關系。在工程設計過程中，安全與經濟是矛盾的，但又是同時存在的。一方面要追求建筑結構的安全性，但另一方面又要對項目的總投資進行控制。可靠度可以將安全性與經濟性進行統(tǒng)一，協(xié)調建筑結構的總投資和長遠效益。選擇合適的可靠度參數(shù)，可以平衡建筑結構的投資和長遠效益。將建筑結構的投資和長遠效益作為函數(shù)用可靠度來表示，可靠度越高，投資越大，長遠效益越高;可靠度越低，投資越低，長遠效益越低�？梢詫⒖煽慷茸鳛槎攘客顿Y和長遠效益的綜合尺度，在低投資與高長遠效益之間找到可靠度的最佳值。因此，可靠度可以綜合反映結構工程的安全程度，是工程設計中綜合性的約束條件，同時可靠度可以協(xié)調近期投資與長遠效益的平衡。

4建筑結構可靠性的影響因素

建筑結構可靠性的影響因素主要表現(xiàn)在結構的安全性、適用性以及耐久性方面的影響，具體對可靠性造成影響的因素分別有荷載作用、環(huán)境作用、材料因素以及人為因素四個方面。

4．1荷載作用

在建筑結構的設計與使用過程中，有兩種荷載會對其可靠性產生影響。一種荷載是直接作用于結構上，對結構可靠性產生直接影響，如在某一荷載組合效應時荷載作用大于建筑結構抗力，導致結構變形、倒塌;另一種荷載表現(xiàn)在荷載的累積作用造成結構失去可靠性。荷載的累積作用降低結構的可靠性，既可以是靜荷載的累積損害作用，也可以是動荷載的累積損害作用。在靜荷載的長期作用下，隨著時間的推移，結構損傷持續(xù)積累。靜荷載的累積損害作用主要有結構構件的損傷和蠕變等。動荷載的累積損害作用主要是結構在重復荷載作用下，隨著荷載作用次數(shù)的增加，對結構產生累積損傷。重復荷載的荷載作用頻次、荷載作用大小，均是動荷載累積損害的相關因素。

4．2環(huán)境作用

建筑結構可靠度受環(huán)境作用的影響主要有自然環(huán)境以及使用環(huán)境這兩方面的因素。自然環(huán)境對建筑結構可靠性的影響是自然環(huán)境中的腐蝕介質以及人類對環(huán)境的污染對結構本身產生侵蝕。如空氣、土壤或地下水中的二氧化碳滲入混凝土內部造成的混凝土碳化、酸雨對結構的腐蝕、凍融循環(huán)等，都是自然環(huán)境對結構的腐蝕作用。使用環(huán)境對建筑結構可靠性的影響是生活和生產過程中產生的一些對結構可靠性的不利作用。使用環(huán)境的化學侵蝕介質和物理作用，都會對結構的性能造成損害。如化工、紡織等產生的化學腐蝕使結構尚未達到使用期限就出現(xiàn)了結構上的問題而提前報廢，化學腐蝕與腐蝕物質的濃度、生產工藝、通風等因素有關。再如，工業(yè)廠房的機械振動和荷載作用使得廠房結構產生損傷，長期作用導致結構提前報廢。

4．3材料因素

建筑結構的材料是對其結構可靠性最主要的影響因素之一。首先，隨著時間的推移，材料必然出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，材料的性能以及強度會隨著材料老化現(xiàn)象而逐漸降低。其次，混凝土的強度、耐久性等工作性能受材料配合比的影響。例如在滿足混凝土強度的前提下，如果水灰比過大，水泥在凝結硬化過程中�？紫堵实脑龃蠼档土嘶炷�土的密實度，從而影響其耐久性。第三，一些存在于建筑材料中的活性物質能夠與材料中的其他成分發(fā)生化學反應，這種化學反應雖然是緩慢進行的，但新生成的成分可能產生不均勻的壓力導致結構破壞。

4．4人為因素

對于建筑結構的可靠性，除了荷載作用、環(huán)境作用以及材料因素之外，在實際操作過程中人為因素對其也有一定程度的影響。人為因素對可靠性的影響主要表現(xiàn)在人的活動以及人為失誤。人的活動必然對建筑結構有荷載作用，當荷載作用超過結構抗力時，結構的可靠性就會受到影響。另外，在設計和施工過程中，人為失誤會導致結構基本參數(shù)的錯誤。設計人員對結構幾何尺寸、邊界條件界定、計算模式選擇、計算精度取舍等方面，很可能對建筑結構的可靠性產生影響。減少人為因素對結構可靠度的影響是提高結構可靠度的一個必要方面。

5結語

隨著建筑工程項目數(shù)量的增加，所有的設計人員和施工人員應充分考慮結構的可靠性在工程實踐中的重要影響，以確保建筑的使用安全。由于可靠性受到多方面因素的影響，如何提高建筑結構的可靠性，要充分考慮其影響因素。在設計與施工過程中，可靠性可通過可靠度來衡量�？煽慷鹊南拗撇粦�過高或過低，在投資合理的范圍內應盡可能提高可靠度，進而使經濟性與安全性達到一個平衡。當然可靠度的提高，也應該經過調查、統(tǒng)計以及分析，有一個合理可行的可靠度取值準則。在調整可靠度的過程中，應該采用先集中、后全面的調整方法。通過調查研究以及分析，對于已經掌握且具有一定研究資料證實了的較低荷載予以適當提高，例如可提高某些公共建筑的活荷載、某地區(qū)的風荷載、廠房的集中荷載等;也可以提高某些荷載或者某些材料的分項系數(shù)等;對于較重要的建筑結構或構件，在設計過程中可以適當提高其重要性系數(shù)。在提高可靠度的同時，也就為建筑結構的可靠性提供了保證。

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作者:楊飛 陳焰發(fā) 單位:山西職業(yè)技術學院 三峽大學 宜昌供電公司