王帅军
中凡国际工程设计有限公司天津分公司,天津市,300400
摘要:建筑工程的结构可靠度是对地基牢固性、框架稳定性、组件强度等质量影响因素的细致计算和综合评定,计算结果通常反映出标准时间内,建筑结构的耐用性、抗腐蚀性、使用安全性等性能有效达成的概率。本文对建筑结构设计可靠度的影响因素与比较进行探讨。
关键词:建筑结构设计;可靠度;影响因素
1建筑结构设计可靠度的影响因素
1.1可变荷载水平与分布参数
通常情况下,在目标可靠指标相同、荷载大小不同时,建筑结构设计可靠性之间也存在着些许差别,可变荷载会对荷载水平造成很大的影响。在建筑工程结构设计中,可以将荷载划分为两个方面,即自然荷载和楼面活荷载。影响自然荷载的主要因素包括大型自然灾害、高烈度地震作用;楼面活荷载的主要影响因素是通过控制荷载均值,不断提升建筑结构的稳定性。其中,自然荷载条件与基准时间有着直接联系,但是自然荷载多数都是结合年限最大统计数值得出的,所以自然荷载会随着时间的推移而变高。通过调查结构表明,可变荷载概率分布参数的精度,会直接影响结构设计可靠度。
1.2结构作用力衰退
可靠度的计算分析需要涉及到建筑投入使用后的很长一段时间,此时建筑内部结构的材料性能和构件相互之间的作用力等极有可能发生衰退现象,进而导致建筑结构的各项变量发生巨大的变化,不能如同初期设计时一样完全有效地抵御外界不利因素的影响。如果可靠度分析没能正确地研究出未来建筑结构随时间推移发生的变化情况,计算出的函数曲线存在问题,就会大大降低可靠度的实际作用,进而导致不利的严重后果。为此,有效研究建筑结构作用力衰退的规律,正确绘制出函数分布曲线是保证建筑结构长久有效的重要手段之一。为此,设计人员可以结合工程经验和理论公式,对未来建筑结构发生的变化情况进行统计分析,以使建筑寿命能够达到预期要求。
1.3最不利荷载组合因素
我国建筑结构可靠指数主要是由结构设计相关标准决定的,其中包括3项基本荷载、14种基本构建校准。一般情况下,在建筑结构设计可靠度确认中,难以全面考虑荷载组合因素,或因素考虑不健全,这也导致结构设计可靠度和实际可靠度存在一定的差异,结构可变荷载水平也与此类因素十分相似。在校准建筑构件目标可靠度时,标准的荷载组合要以最不利的荷载组合为标准,包括“恒定荷载+自然活载+风荷载”和“建筑恒定荷载+风荷载+雪荷载+自然活载”。
2建筑结构可靠度比较分析
2.1结构设计规范比较分析
建筑结构的可靠度就是在建筑能够在规定的时间内发挥出应该有的设计性能,满足各种需求,在使用的过程中不会出现较大的预期之外的问题。因此,建筑结构的可靠度首先要满足一定的性能要求,这是建筑结构使用安全中的重要内容。另外,建筑在规定的时间期限内,不能出现任何问题和事故。随着我国城市化进程的不断加快,对于建筑结构的设计规范已经有了比较明确的规定,但是其中还是存在很大的漏洞的,因此,我国的建筑结构可靠度的发展空间非常大,可以通过设计优化加大过程管理,这样可以较大程度上提升建筑结构的可靠度。
2.2相关政策比较分析
随着我国建筑物规模的不断扩大,和建筑结构可靠度有关的法律政策也越来越完善,通过对建筑结构设计进行分析可以发现,我国的建筑结构设计规范在相关法律法规的约束之下,建筑结构的可靠度得到了很大的提升。
另外,建筑结构设计人员也要不断的借鉴和学习优秀建筑结构设计的经验,然后再结合我国目前建筑结构设计的发展情况,制定更加符合我国建筑行业行情的建筑结构设计方案和政策,更好地促进建筑结构的可靠度发展和提升。
3提升建筑工程结构设计可靠度的措施
3.1认真执行法规政策
设计人员要提高自身法律意识,从主观意愿上严格遵守建筑行业规定,认真执行可靠度的相关工作要求,并明确各自的责任和任务,保证建筑可靠度工作的有序性。而对于实际过程中由于各种原因无法顺利执行的部分,则需要及时上报给政府主管部门,相互沟通探讨,整理出合理的解决方案。
3.2加强细节工作
需要考虑不同规格钢筋(影响建筑荷载性能),认真挑选钢筋、保证钢材质量。(1)严格控制钢筋规格、质量,按照工程实际设计要求,采用BIM软件模拟钢筋焊接,保证BIM工程模型结构质量。(2)确定钢筋焊接的主要方案,由专业人员判定焊接方法是否能够满足工程建设标准。(3)在以上各项参数都已经确定的情况下,通过BIM软件模拟箍筋框架的紧固过程,避免因为人为因素造成结构偏移问题。在框架模拟建设完毕之后,要检查设计模型位置是否精准,并严格控制施工方案与设计一致,从而保证设计质量。
3.3刚柔适度
影响建筑结构可靠性的随机变量因素非常多,在无法全方位综合考量的基础上,要完全贯彻刚柔适度的原则,这样才能尽可能地满足工程要求可靠度。如果建筑结构设计过柔,则难以应对台风、地震等自然灾害,在建筑实际应用过程中,可能会造成建筑墙体开裂问题,甚至出现崩塌事故。如果建筑结构设计刚度过大,建筑自身不具备变形能力,则在较大外力的冲击作用下,会因自身缺乏弹性而损坏刚性,遇到大地震时,可能会因结构刚度过大而出现倒塌问题,不仅会造成严重的经济损失,还会给建筑内居民的生命造成威胁。所以在建筑结构可靠度设计时,只有刚柔适度,才能够确保建筑工程的整体安全。例如,在剪力墙、柱子设计过程中,如果工程结构中配筋过少,在地震作用力下会产生偏心、扭转等问题,局部钢筋会由于拉力过大而出现开裂问题;如果受压钢筋量不足,则竖向构件承载力难以承受实际承载力。而剪力墙水平钢筋不足,则会直接影响剪力墙的受剪承能力和延续变形能力。所以在建筑结构设计过程中,需要综合考虑抗震性、风力荷载和竖向荷载,科学配置墙柱的钢筋量,确保能够满足工程建设标准,从而提升建筑结构设计的可靠度。
3.4掌握设计重点,分清主次
在结构设计可靠度方面,要贯彻建筑整体设计的原则,在满足工程受力条件的基础上,对每个结构构件进行科学设计。设计人员要掌握建筑工程结构的整体特点,采用更有效、科学的设计结构,避免由于建筑物受到较大外力作用而发生损坏。设计要保证每个部件都可以单独承受外部力,借助合力作用提升建筑结构整体荷载力,同时还需要确保建筑结构具备一定的外力承载性能,合理分配建筑的内部应力,延长建筑结构的整体寿命。例如,在结构设计过程中,可采用强柱弱梁、强剪弱弯。所谓的强柱弱梁,就是避免梁刚度过大(高于柱子刚度)导致柱提前于梁发生损坏情况,该结构可以确保总体结构按照先竖后横水平关系承载外力。强剪弱弯结构是因剪力破坏是脆性破坏,为了能够有效提升构件的使用年限,要保证构件先遭到脆性破坏,变成延续性破坏,避免一旦出现高级地震,建筑结构就瞬间崩塌的现象。脆性破坏是一种瞬间性破坏,而受弯破坏具有一定的预兆性、延续性,更能有效地保证建筑内居民的生命安全。
4结语
建筑结构可靠度分析计算是在国家政府和建筑单位的共同努力下完成的,工作过程中要提升设计人员的专业能力,提高工作的细致程度,且按照标准规定,认真完成数值和参数的收集以及公式的计算,尽量提升受力荷载等工程要素的准确性,并最终利用可靠度分析提升建筑结构设计的质量。
参考文献
[1]建筑结构设计中存在的问题与解决对策分析[J].陈日振.建材与装饰.2020(08)
[2]建筑结构设计可靠度的影响因素与比较研究[J].王丽.陶瓷.2020(11)