建筑结构设计可靠度与安全性研究

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1、建筑结构设计可靠度与安全性研究河北石家庄【摘要】随着我国科学技术和经济建设的发展，结构设计的可靠度理论和安全与经济平衡的可靠度水平面临着新的发展。文章在概述了结构设计的可靠度基础，阐明了综合考虑可靠度影响因素的水平，是比较和调整我国结构设计可靠度的最佳途径。【关键词】建筑结构；设计；水平；影响因素建筑物的安全性和稳定性不仅直接影响着人们的居住环境和建筑业的发展，对公众的生命财产安全也兵有重要意义。建筑结构设计是否合理，在很大程度上直接影响着建筑物的安全性和稳定性。一、结构设计可靠度基木理论1.建筑结构体系可靠度在建筑结构体系中存在各种失效模式。只有失效概率值较大的模

2、式才会对结构体系可靠度失效分析起到参考作用。目前，己有多种寻找结构失效模式的方法：如荷载增量法、网络搜索法、分支约界法、线性规划法、约界法、截止枚举法等，其中在寻找结构失效模式应用较多的是分支约界法。在寻找主要失效模式的过程中需要进行大量的概率计算。因此，概率计算也是结构体系可靠度分析的一部分。结构体系失效概率的计算可归结为是计算多维正态概率分布的问题。该函数是由一次二阶矩方法确定的可靠指标和失效模式间的线性系数建立的。2.结构承载能力可靠度对于结构进行概率极限设计时，首先要考虑的是安全标准问题。就承载能力极限而言，结构失效伍括两种形式：一种是首次超越失效，若结构荷

3、载效应只要有一次超过结构抗力，结构就会遭到破坏;另一种是累积损伤失效，当损伤累积到一定程度而引起结构破坏。在结构设计中，要保证结构能在极端载荷下的安全性。同时也要确保结构在正常载荷下的功能，满足其适应性的要求。要按统一的标准，对正常使用时变形、局部损坏和振动等极限状态的分析。有吋虽然超过正常使用极限，却不会造成结构灾的破坏与损失，但是很大程度会严重影响结构的正常使用。1.结构疲劳抗震可靠度结构疲劳破坏或地震破坏是•-种积累损伤失效。疲劳破坏属于高周疲劳，结构一般处于低应力水平，若处于弹性状态，并且在一定荷载反复作用较多次数下,需要利用概率法进行分析结构是否会破坏。地

4、震破坏是低周疲劳，结构一般处于高应力水平，反复荷载作用较少次数,其结构抗震的概率分析应该以随机振动理论和以结构抗震设计规范作为分析方法。2.钢筋混凝土结构可靠度钢筋混凝土结构可靠度包括施工期与老化期。施工期结构施工是将设计图纸转化为真实结构的过程。结构施工过程中的复杂性与不确定因素性使得建筑结构性能的难以确定。除外，对材料力学性能研究的不充分或是施工管理的不善导致结构施工期风险较高。结构老化期的可靠度分析可以根据抗力衰减方法进行评估。因此，研究钢筋混凝土结构的施工期与老化期的可靠度，建立相应的结构施工规范管理制度,不仅能够提高结构施工期的安全性，而且还能够对结构使用

5、期和老化期的安全性起着重要作用。二、建筑结构设计可靠度影响因素1、S标的可靠指标在抗力和荷载效应一定的情况下，0标可靠指标实际上就是规定抗力和荷载效应的概率密度Pr和Ps重叠的部分。［β］是结构安全水平的综合指标，是影响结构设计可靠度水平最直接的指标。0标可靠指标［β］都是在给定抗力和荷载的概率分布条件下校准原规范安全系数来确定的。0标可靠指标相冋吋，两个结构荷载设定的大小不同，结构设计可靠度水平会截然不同。在荷载水平的影响中，可变荷载占主导地位。可变荷载大致可以分为两类。其一是楼面活荷载；其二是自然环境荷载，包括诸如飓风、暴雨、地震受自然规律支

6、配发生的荷载或作用，楼面活荷载的水平，主要是设计基准期内荷载平均值的大小；自然环境荷载的水平，主要与基准期长短有关，因为自然荷载按照当年最大值进行统计，基准期越长，荷载水平越高；可变荷载概率分布参数确定的准确程度，也将影响结构设计的可靠度。2、可变荷载由于楼面的活荷载是随机的变量，其荷载的水平关键是均值的大小。我国和美国楼面的活荷载标准值相比，美国楼面的活荷载采用的标准值要比我国的标准值要大很多，其平均值大概大一倍左右。我国的自然环境荷载的标准和美国的自然环境荷载的标准相比，我国和美国的自然环境荷载水平大致相当。但是风荷的标准值我国是每30年左右遇到一次。而美国的风

7、荷标准值是每50年左右遇到一次。但是，风荷载均值和标准值相比，我国与美国相比要高。我国和美国的风荷载均值是大致相当的。可变荷载的标准值只不过是一个名义上的值，荷载水平主要是体现在均值的大小上。3、抵抗力的衰减构件的抵抗力并非一成不变，在使用过程中，构件收到环境侵蚀、自身老化和其它破坏的影响，抵抗力不断衰减，在无特殊外力破坏的条件下，衰减与时间的关系为：也就是说抵抗力的均值和标准差是吋间的函数，即如果能准确把握抵抗力分布参数随吋间变化的规律，则结构设计应采用期望结构使用年限Tu的构件剩余抗力的分布参数uR(Tu)和σR(Tu)。目前，这一工作国内外都在