浅谈建筑结构设计的可靠度

1、浅谈建筑构造设计的可靠度摘要:建筑构造作为特殊商品,确定其设计可靠度的上下不应是纯政府行为,目前至少应有房屋开发商、保险业和用户参与。我国现行构造设计标准的低可靠度原那么已不能适应当前的国情,进步我国建筑构造设计的可靠度程度将有利于消费、生活水准的改善,有利于国民经济开展,也符合建筑物业主的利益和要求。关键词:建筑构造设计;可靠度;设计方法;改良措施;实用方法构造设计可靠度的选择,不仅涉及生命财产的损失,有时还会产生严重的社会影响,对某些构造,还将可能产生严重的政治后果;而且还涉及到国家的经济根底和技术经济政策。一、现行构造可靠度设计方法构造可靠度是指构造在规定的时间内,在规定的条件下,完成预

2、定功能的概率,即构造可靠度是构造可靠性的概率度量。构造可靠度的分析就是要合理地确定构造的可靠度程度,使构造设计符合技术先进、经济合理、平安适用和确保质量的要求。我国最早制定的构造设计标准在平安度方面存在着不少缺陷。假如用统一的可靠指标刀来分析,就会发现其中最主要的问题是各标准以及同一标准各个构造构件中,甚至同一种构件在不同条件下平安度程度都不一致。我国的前?建筑构造设计统一标准?GBJ68-84,按照校准法来分析原有标准的平安度程度,同时确定新标准的平安度程度。采用可靠度方法设计时,必须选定新的目的可靠指标,这个指标应当更为合理,但又不能偏离原有标准太远。?统一标准?GBJ68-84本质上是在

3、总体上继承我国原有标准的建筑构造平安度水准。分析结果说明,原标准的平安度程度在总体上是可以承受的,但需对一些过高过低的情况,进展适当调整,以便使各种构造构件到达较一致的可靠度程度。2001年建立部推出了新的?建筑构造可靠度设计统一标准?GB50068-2001,此标准借鉴最新版国际标准1S2394?构造可靠度总原那么?,给出了不同类型建筑构造的设计使用年限;在承载才能极限状态的设计表达式中,对于荷载效应的根本组合,增加了永久荷载效应起控制作用时的组合式;对楼面活荷载、风荷载、雪荷载标准值的取值原那么和构造构件的可靠指标以及构造重要性系数做了调整;还首次对构件正常使用极限状态下的可靠度做出了规定

4、。新的?建筑构造可靠度设计统一标准?对原来的?统一标准?做了比拟大的修正,但是在现行构造设计方法上还是存在着缺乏,主要表如今以下几个方面。1、对设计使用年限仅考虑了特定的几种情况,如50年和100年,不能全面反映不同建筑物对不同设计使用年限的需要。并且在GB50068-2001中,设计使用年限的变化是通过构造重要性系数0来考虑的,当设计使用年限增大,就增加构造重要性系数。但是设计使用年限增大,恒载并没有发生变化,而重要性系数增加等于也增大了恒载效应,这与实际情况存在较大出入。2、构造重要性系数的取值过于简单。对于所有受力类型构件,以及所有荷载作用下,重要性系数只能取固定的几个值,分别为0.9、

5、1.0、1.1。这样做会使有些计算结果偏于保守,而有些又显平安度缺乏。应当根据实际情况,按照不同受力和荷载类型分别确定。3、设计表达式存在缺陷,可能会造成明显不合理的结果。二、现行构造可靠度设计的改良措施针对现行设计方法存在的缺陷,本文提出了对现行设计方法的改良方法。首先研究用可变荷载分项系数的变化来考虑不同设计使用年限的影响,用现有标准中隐含的构造在设计使用年限为50年时的可靠指标,来确定在其他设计使用年限时构造的可变荷载分项系数。其次,确定不同平安等级构造在不同设计使用年限时的重要性系数。按照上述目的,提出了改良的构造设计表达式0(GSGK+QLSQK)R(R,K,aK,)设计表达式的改良

6、表达在0、L两个系数上。0还是代表构造重要性的系数,用于整个荷载效应组合值。对于不同的设计使用年限,具有不同的重要性系数。L是不同设计使用年限时构造的可变荷载分项系数,仅用于可变荷载标准值,用来考虑不同设计使用年限时可变荷载的影响。0、L值确定的原那么是当平安等级一样时,按不同设计使用年限所设计的构造具有根本一致的可靠度程度;且当设计使用年限为50年时,其可靠度程度与现行设计标准所隐含的可靠度程度一致。改良的设计表达式在形式上与现行?统一标准?规定的表达式比拟相近,只是增加了一个分项系数L。当设计不同使用年限的构造时,只需要确定对应的L,所以对于工程设计人员的使用不会造成费事。确定在不同设计使

7、用年限时的分项系数L和重要性系数0,首先需要确定现行构造设计标准中所隐含的可靠度程度,并以此为目的可靠指标。由于现行设计标准已对荷载取值原那么和抗力分项系数进展了调整,因此在确定现行设计标准所隐含的可靠指标时,也进展了相应的调整。三、建筑构造可靠度设计的实用方法考虑到钢筋锈蚀对混凝土构造的抗力影响,根据我国现行构造可靠度设计标准设计原理,钢筋混凝土建筑构造预期使用期可靠度设计可采用如下的实用方法:1、针对构造的功能、重要性以及业主需求,在明确设计使用期的根底上,考虑耐久性退化对构造可靠度的影响,提出了钢筋混凝土构造预期使用期可靠度设计的概念。构造预期使用期可靠度设计应考虑不同环境可能引起的耐久

8、性退化、不同预期使用期的荷载程度差异以及预期使用期内构造构件抗力退化的定量指标。2、根据我国标准的可靠度设计原理,提出了在给定环境下不同预期使用期构造可靠度确定原那么,给出了钢筋混凝土构造预期使用期可靠度设计的实用方法。该方法归结为在预期使用期内构造构件可靠度指标不能低于现行标准的标准,这一要求详细通过定量考虑构件在使用期内抗力衰减、进步初始可靠度指标来实现,然后按现行设计方法转化为含耐久性折减系数(或称抗力折减系数)的荷载-抗力分项系数设计表达式。该方法形式简单,易于设计人员掌握和施行。3、针对五种代表性的钢筋混凝土构件,给出了不同预期使用期耐久性设计参数,包括各代表性构件可靠指标衰减随使用

9、期的变化、考虑耐久性的不同预期使用期设计可靠指标和实用设计表达式的耐久性折减系数。通过钢筋混凝土构件设计算例验证了本文方法的有效性,比拟了50年和100年预期使用期下考虑和不考虑耐久性影响的构件配筋、初始可靠指标和预期使用期末可靠指标。4、对于建筑所在环境潮湿的条件下,钢筋锈蚀对受剪构件的可靠度影响显著,必须考虑耐久性退化因素影响;对于轴心受拉、轴心受压、大偏心受压和受弯构件,50年使用期时可靠度指标变化较小,设计时可以不考虑耐久性退化影响;但随着预期使用期的增加,应该考虑耐久性的影响,并建议按本文方法在设计时予以考虑。进步构造耐久性的措施还包括进步混凝土保护层厚度、进步混凝土强度等级、减小水灰比等措施,在可靠度设计中应采用经济优化的方法确定应采取的措施。进一步的研究中还应该考虑钢筋锈蚀的随机性以及粘结强度退化影响。结语构造设计可靠度的上下,是国家经济和资源状况、社会财富积累程度以及设计施工技术程度与材料质量水准的综合反映。进步构造设计可靠度时,构造的直接造价将有所进步,而维修费用将减少,投资风险亦将减少;假如降低工程造价,那么维修费用和投资风险都将进步。所以,确定建筑的构造设计可靠度,实际上是在构造造价与构