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建筑结构设计的影响因素分析

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1.建筑结构设计可靠度的理论研究

1.1认为可靠度应大幅度提高的看法

当前我国的大的经济环境一直处于飞速的发展阶段,人民生活质量的提高使得人们对建筑结构功能和安全程度愈加的重视。并且,经济建设发展的另一个影响就是一旦发生建筑工程事故,造成的损失也越来越大。我国的关于安全可靠性的标准一直停留在计划经济的时代,低安全的水准只能适应当时物资紧缺的实际情况。但是,我国现在的经济已经从计划经济的时代走向了市场经济发展的道路。规范也应该适应市场经济的新情况,不能仅仅满足于“三正常”的标准。在建的工程应该向国际化的标准靠拢,提高结构的安全性。

1.2认为我国现行的规范的标准是合适的

持这种观点的学者认为,我国现行的规范的制定是采用了先进的可靠度的理论,运用实效概率来度量结构的可靠性。这一理论的先进性在于将随机过程化转为随机变量并且以经验为校准点。这样的一种设计使得建筑结构设计更加规范化。该理论的特点就是重视经验的作用。长期的实践也证明了,这种重视经验的设计方法确实有用,不能盲目的为了靠近英美的高可靠度标准而放弃我国在建筑结构设计上已经取得的成果。他们认为,过高的安全标准是一种浪费,我国的现下的规范除了需要做局部的调整外,总体上是不用进行变动的。

1.3认为我国的标准规范水准需要进行小幅度的提高

虽然我国建筑领域正在遵守的标准规范与发达国家比不高,但是,如果在施工过程中严格遵守“正常设计、正常施工、正常使用”的标准。建成的建筑是能够进行使用的。这就表明,这个标准放在社会发展的今天,仍然适用。但是,“三正常”的标准是一种理想化的标准。实际中不容易做到。另外,考虑到我国与先进的国际化标准的差距、可持续发展的要求和提高耐久性的需要,结构安全的设置标准也应该有一定的提高。但是这种提高不是大幅度,因为我国的经济水平仍与发达国家存在着很大的差距,我国仍处于发展中国家的行列。

2.现行结构设计方法的不足

我国最早制定的结构设计规范的安全性方面存在着很多的缺陷,虽然在后来出台了新的标准来修改前标准中的不足和缺陷,但是,现行的结构设计的方法仍然存在着很多的问题。主要表现在以下的几个方面:

2.1设计年限的考虑情况的不充分

标准所提到的建筑的使用年限仅仅提到了50年、100年等有限的几种情况。但是不同建筑物的设计对使用年限的要求是不一样的。新的标准不能反映这种复杂的情况。另外在使用年限的变化上,是通过结构的重要性系数来考虑的。但是,这是不全面的,使用年限增大不仅仅是结构重要性系数有所增加,恒载也应该发生相应的变化,因为重要性系数的增加增大了恒载效应。标准的制定没有考虑到这种情况就会使理论上的使用年限与实际情况存在较大的差异。

2.2结构重要性系数的取值简单

在规范的制定中,结构重要性的系数只取0.9、1.0、1.1这几个简单固定的值,完全不考虑不同情况下的受力结构构件、荷载作用、重要性系数的不同情况。这样简单的计算会使计算结果背离实际情况。这样的数据的结果显示必然是保守的。所以结构性数据的显得建筑的安全性不足,结构重要性系数的取值还应该有待商榷。

2.3设计的表达式存在缺陷,可能会造成不合理的结果

当前标准对设计结构的表达式仍然停留在较落后的技术上,不能适应新型建筑的构造标准,这样的表达式的缺陷对建筑负面影响是重大的。

3.建筑结构可靠度设计的实用方法

针对现行制度的不合理,并结合我国现行结构可靠度设计规范的设计原理,本文提出了几种建筑结构可靠度设计的实用的方法来弥补制度上规定的缺陷:

3.1钢筋混凝土结构预期可靠度的设计

我们在明确建筑设计的使用期限的基础之上,又结合了结构的功能、重要性和业主的需求提出了这一概念。钢筋混凝土结构预期可靠度的设计是把耐久性退化对结构可靠度的影响考虑在内的,因为不同环境可能会引起不同状况的耐久性退化,不同的耐久退化的程度对不同的预期使用期的荷载水平的不同的。所以在考虑建筑的可靠度的时候要将这些因素统统考虑在内,制定定量的科学的指标。

3.2给定环境下不同预期使用结构可靠度的使用原则

根据不同的环境下的预期的使用结构的可靠度,来制定不同的钢筋混凝土的预期使用期也是一种方法。这种方法要求预期使用期内的结构可靠度的指标不能低于现行的标准。在具体的执行上,主要是通过将预计使用期内的抗力衰减的指标做定量分析,然后再提高初始的可靠度的指标。在根据现行的规范设计方法,将分析好的指标转化为含耐久性的折减系数的荷载的表达式。这种设计方法的优点在于形式简单,易于人工的实际操作。

3.3确定不同预期使用耐久性设计参数的方法

当前的钢筋混凝土的构建主要有五种代表性的构建,这种五种构建应该给定不同的预期耐久性的使用的参数,这些参数既包括构建的可靠性指标随试用期的辩护和耐久性的可靠性指标,还包括使用设计的表达式和那就这件性系数。

3.4建筑环境潮湿下的钢筋水泥的锈蚀度的研究

有很多建筑的初期的建设可能会受潮湿环境的影响。潮湿的环境对钢筋锈蚀的受剪的构建的可靠度的影响十分明显。耐久化的退化程度必须将这一因素考虑在内。在我国50年的使用期限的建筑中,因为期限较短,可靠度的变化指标较小,可以不考虑这一因素的影响。但是,预期使用寿命的提高,使得这一因素对建筑结构的耐久性的性能越来越重要。在设计时,应该尽量考虑这一因素。提高结构的耐久性的措施除了上述提到的方法之外,还有提高混凝土保护层的厚度、提高混凝土强度等级的措施。此外,减小水灰比也可以提高建筑结构的耐久性。不管采用哪种方式,可靠度的实际都应该减值经济优化的原则。如果要对钢筋混凝土的耐久进行进一步的研究还应该加入对钢筋锈蚀的随机性的研究以及粘结强度退化的影响。

4.小结

结构设计的可靠度的高低,在一定程度上反映了一个国家建筑水平的高低、国家的经济资源的配置以及社会的发展情况。提高建筑的可靠性虽然会提高建筑的直接造价,但是会减少后期使用过程中的维修的费用,减少对社会财富的二次浪费。与此同时,也会减少社会的投资风险,创建良好的投资环境。所以充分考虑结构设计的可靠度的影响因素,探寻科学有效的、经济实惠的提高建筑可靠性的方法,在当前建筑的发展有着重要的意义。我们应该向国际化的标准看起,结合自己的实际情况,寻找结构造价和结构风险之间最优的组合。

作者:覃启团 单位:广西来宾

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