建筑结构设计可靠度问题思索

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1、建筑结构设计可靠度问题思索　　摘要：本文通过对可靠度设计理论的理解及学术界不同的见解分析，进而探讨思考建筑结构设计可靠度问题，与同行相互学习。关键词：建筑结构设计可靠度思考中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1关于可靠度设计理论我国已颁布统一标准，要求结构设计规范按可靠度理论设计，见《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068—2001)及《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)。从事建筑结构设计的基本目的，就是在一定的经济条件下，赋予结构以足够的可靠度，使结构在规定的设计使用期限内，能满足所预期的各种功能要求:(1)在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的

2、各种作用，并且在设计规定的偶发事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性，即建筑结构需具有的安全性。(2)在正常使用时具有良好的工作性能，即建筑结构需具有的适用性。(3)在正常维护下具有足够的耐久性能。上述安全性、适用性和耐久性是建筑结构可靠(或安全)6与否的标志，总称为结构的可靠性。对这些性能的度量，即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，称为结构的可靠度(或称安全度)。结构可靠度可采用以概率为基础的极限状态设计方法分析确定。国际标准ISO2394《结构可靠性总原则》(1996)也明确以结构概率极限状态设计法为基准。在结构设计标准方面，可靠度主要表现为安全系数(容

3、许应力法，破损阶段法)、分项系数(极限状态法)和可靠指标(概率极限状态法);同时还与其他许多因素有关，如结构的构造规定、荷载标准值与材料强度标准值的取值、构件承载力计算公式及结构内力分析的精度等。2关于几种学术界不同的见解将可靠度设计方法用于结构设计规范，是一种发展趋势。在我国，对于建筑结构设计规范中的可靠度设计方法的应用方面，学术界仍然存在以下不同的观点:(1)认为可靠度理论是分析和度量结构安全性的一种先进手段，但在应用上还有其局限性，理论本身也有一些方面未能突破。比如结构可靠度分析的三个约束条件:6将抗力与作用效应分离，将随机过程变为随机变量，以及将截面承载力的安全指标β作为结构的

4、可靠指标，随着认识的发展都值得质疑。用概率可靠度理论需要进行大量数据统计，但不论荷载统计或抗力统计都还存在一些问题，规范可靠度还需考虑将来可能出现的荷载变化。概率可靠度理论会有意或无意地简化、忽略本应考虑但又无法用这一理论处理的因素，如一定程度的人为失误以及社会、经济因素等。可靠指标虽然有一个相应的失效概率，可是这个所谓的失效概率其实也不是真实的，但在一定程度上可用于相对比较。(2)认为我国现行规范的可靠度设置水准是合适的。现行规范采用了先进的可靠度理论，用失效概率度量结构的可靠性，通过将抗力和作用效应相互独立，将随机过程化为随机变量并以经验为校准点，成功地将这一理论用于建筑结构设计规

5、范中，这是我国规范先进性的一种表现。可靠度理论一样重视经验，可靠度取值用校准法确定，并已为长期的实践所证明。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉，在可靠度上不能跟着英美的高标准走，可靠度高了是浪费，除个别地方有不够的，可作局部调整外，总体上不必变动。(3)认为我国规范的可靠度设置水准尽管不高，但在全面遵守建筑结构的国家标准规范和规程有关规定，即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下，据此建成的上百亿平方米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用，表明这些规范和规程所具有的水准仍然适用。但是理想的“三正常”很难做到，同时为了缩小与先进国际标准的差距以及可持续发展和提高耐久性的需要，在物

6、质供应条件业已改善的市场经济条件下，结构的安全设置水准可适当提高。鉴于我国目前尚属发展中国家，这种提高只能适度。(4)6认为设计可靠度应大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高，对结构功能和安全程度的需求增强了，土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重。规范要适应从计划经济体制到市场经济体制的转变，从短缺经济年代的影响下走出来。目前建筑物商品化，结构造价在建筑物售价中的比例愈来愈低，用相对较少的钱换得更为可靠和更为好用的房子，应属合理消费。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要，但决不是没有风险。如果规范的安全水准较高，曾经发生

7、过的有些安全事故本来是可以避免的，而规范的这一缺陷在一定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务，安全性上一定要有高标准。3对于可靠度的思考对于一个结构体系，究竟多大的可靠度才算够?这是一个探讨已久的国际性课题。所谓“安全”，包括保证人员财产不受损失和保证结构功能的正常运行，即所谓的“强度”和“功能”二原则，结构可靠度还应保证结构有修复的可能，加上“可修复”则为三原则。6结构设计可靠度的高低，是国家经济和资源状况，社会