浅议建筑结构设计可靠度有关问题

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1、浅议建筑结构设计可靠度有关问题　　摘要：在土木工程领域，结构可靠度的分析计算受到荷载作用、环境作用、材料内部作用以及可能出现的超重荷载等诸多因素影响制约，无法科学地协调结构安全、适用经济等各项指标之间的矛盾，使它们达到合理的平衡。关键词：建筑结构设计可靠度问题中图分类号：TU3文献标识码：A前言提高结构设计可靠度时，结构的直接造价将有所提高，而维修费用将减少，投资风险亦将减少；如果降低工程造价，则维修费用和投资风险都将提高。所以，确定建筑的结构设计可靠度，实际上是在结构造价与结构风险之间权衡得失，寻求最优的选择。一、工程结构可靠度的研究现状1、在役结构的可靠性评估和维修决策问

2、题对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策已成为建筑结构学的边缘学科。它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论，而且与施工技术、检测手段和建筑物的维修使用情况等有密切的关系。7对已有结构可靠度的评估采用的方法属于“实用分析法”，是在传统经验方法的基础上，结合现代检测手段和计算技术的一种评估方法。目前，对已有结构的可靠度分析方法，是以当时实测的结构材料强度和构件截面尺寸为依据的，没有考虑腐蚀环境中材料性能的变化。同时，如何根据已有结构本身材料性能的实测结果，来推断该结构的抗力随时间的变化而变化的规律，进而计算该结构继续使用期内的可靠度或评估该结构的使用寿命，

3、是已有结构可靠度研究的一项重要内容。随着使用年限的增长，混凝土的老化问题日益突出。对于耐久性不足或老化的结构，存在一个最佳维修决策的问题。在目前的研究中，有些内容过于理论化，与实际工程问题相差较远。另外，对处于不同环境下建筑物使用寿命的安全性评估问题，在结构设计的工作寿命期如何通过正常使用和必要的维护保证结构应有的可靠度，超过正常使用年限后如何安全地继续服役等都应该是可靠度研究的重要方面。2、腐蚀环境下结构可靠度的分析7对于钢筋混凝土结构，其常见的腐蚀失效模式为：混凝土的碳化作用引起钢筋腐蚀、氯离子侵蚀引起钢筋局部腐蚀、硫酸盐或硫酸溶液对混凝土的腐蚀破坏。对腐蚀环境中混凝土结

4、构的可靠度分析，目前国内外的研究多数集中在氯离子侵蚀环境中钢筋混凝土结构可靠度的变化，对硫酸盐腐蚀地下混凝土结构使混凝土体积膨胀，从而使其瓦解方面的研究还不是很多。在现今的这些研究中，有的并未考虑结构设计参数对混凝土中钢筋腐蚀起始时间和钢筋锈蚀速度的影响，有的虽做了考虑，但并没有考虑二者之间的相关性。3、结构体系可靠度分析方法对于结构体系来说，体系可靠度由组成该结构的所有元件的极限状态面决定，结构体系失效区域由所有元件的失效区域并交混合而成，而此时结构点可靠度的可靠指标已无确切意义。由于结构失稳是网壳结构破坏的重要原因，所以网壳结构的稳定性是一个非常重要的问题，正确的进行网壳

5、结构，尤其是单层网壳结构的稳定性分析与设计是保证网壳安全性的关键。二、建筑结构设计可靠度的有关问题新的《建筑结构可靠度设计统一标准》对原来的《统一标准》做了比较大的修正，但是在现行结构设计方法上还是存在着不足，主要表现在以下几个方面。1、在GB50068-2001中，设计使用年限的变化是通过结构重要性系数γ0来考虑的，当设计使用年限增大，就增加结构重要性系数。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、结构重要性系数的取值过于简单。7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

6、0.9、1.0、1.1。这样做会使有些计算结果偏于保守，而有些又显安全度不足。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。三、现行结构可靠度设计的改进措施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结构在设计使用年限为50年时的可靠指标，来确定在其他设计使用年限时结构的可变荷载分项系数。其次，确定不同安全等级结构在不同设计使用年限时的重要性系数。按照上述目标，提出了改进的结构设计表达式γ0（γGSGK+γQγLSQK）≤R（γR，ƒK，aK，…）设计表达式的改进体现在γ0、

7、γL两个系数上。γ0还是代表结构重要性的系数，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。γL是不同设计使用年限时结构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。γ0、γL值确定的原则是当安全等级相同时，按不同设计使用年限所设计的结构具有基本一致的可靠度水平;且当设计使用年限为50年时，其可靠度水平与现行设计规范所隐含的可靠度水平一致。7改进的设计表达式在形式上与现行《统一标准》规定的表达式比较相近，只是增加了一个分项系数γL。当设计不同