黃靖文

中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司，中國(guó)·北京 100044

1 引言

建筑物的可靠性既影響到建筑物的正常運(yùn)行，又會(huì)對(duì)到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成一定的威脅。為預(yù)防各種不良情況的發(fā)展，需要及時(shí)采取相應(yīng)的有效手段來(lái)增強(qiáng)建筑物結(jié)構(gòu)的可靠性和安全系統(tǒng)。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度理論

就中國(guó)建筑專業(yè)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的強(qiáng)制性極其明顯。建筑物主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理和規(guī)范化根據(jù)是國(guó)家有關(guān)的法律法規(guī)。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)人員必須在執(zhí)行相關(guān)的法律和規(guī)定的必要條件下，完成每種類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。也只有在設(shè)計(jì)師和技術(shù)人員能夠遵守法律條文規(guī)定的必要前提下，承擔(dān)法律責(zé)任。就行業(yè)執(zhí)行的規(guī)范而言，含鋼量最小的數(shù)值便是其可靠性的重要指標(biāo)。在實(shí)踐中，設(shè)計(jì)師們往往會(huì)依照實(shí)際的情況，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整?；诖?，設(shè)計(jì)和編制的工作困難進(jìn)一步增大。因此，設(shè)計(jì)師們需要根據(jù)自己所建造型工程的特點(diǎn)和具體情況，靈活地應(yīng)用設(shè)計(jì)規(guī)范，在充分確保工程質(zhì)量的必要條件下，提高建筑物主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和可靠性[1]。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度影響因素

通過(guò)評(píng)估建筑物結(jié)構(gòu)的可靠性，社會(huì)財(cái)富的累積現(xiàn)象以及建筑物的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)水平和材料質(zhì)量。確保建筑物主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和可靠性，并且能夠有效地保障整個(gè)建筑物的安全。

3.1 抗力因素

我們通過(guò)調(diào)查得知，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性所造成的影響抗力條件的因素有如下幾種。第一，載荷的作用。實(shí)際的調(diào)查中我們解到，一種是因?yàn)閷?duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠度所產(chǎn)生的直接性影響，建筑結(jié)構(gòu)在投入服務(wù)的時(shí)期內(nèi)，某一個(gè)階段的負(fù)荷如果超出設(shè)計(jì)安全保障的范圍，就有可能會(huì)引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)丟棄或者失效的情況，產(chǎn)生一種累積性的損傷，它們包含靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。另一個(gè)則是對(duì)建筑材料的老化所帶來(lái)的影響。在建筑材料的使用壽命和時(shí)間持續(xù)地增加的過(guò)程中，由此也就有機(jī)會(huì)減少材料的力學(xué)行星都和強(qiáng)度，對(duì)于建筑材料結(jié)構(gòu)的可靠性就會(huì)有所影響[2]。第二，環(huán)境影響。建筑結(jié)構(gòu)會(huì)受到各種環(huán)境條件和因素的干擾，主要體現(xiàn)在腐蝕介質(zhì)對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的腐蝕性影響，包括混凝土的炭化等。即當(dāng)大氣層中的二氧化碳逐步進(jìn)入混凝土內(nèi)部后與氫氧化鈣相互結(jié)合，產(chǎn)生更多絮狀的懸浮物，會(huì)導(dǎo)致鋼筋結(jié)構(gòu)表面的鈍化薄膜出現(xiàn)碎片或者破裂，在還有機(jī)會(huì)降低混凝土的酸堿，降低對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抵抗力，影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的可靠性。

3.2 外加載荷因素

關(guān)于保證建筑主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可靠性，中國(guó)業(yè)界普遍認(rèn)為其完成設(shè)計(jì)質(zhì)量目標(biāo)的主要基礎(chǔ)條件是《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》。此種用于目標(biāo)的荷載可靠性衡量指標(biāo)則主要是通過(guò)在目標(biāo)給定的荷載抵抗力和給定荷載的概率分布大的情況下對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)性的操作而計(jì)算得到的一種規(guī)范安全系數(shù)。在相同的壓力結(jié)構(gòu)測(cè)量目標(biāo)的基本可靠性測(cè)量指標(biāo)下，由于其與外界壓力荷載的巨大差異，結(jié)構(gòu)的基本可靠性也就沒(méi)什么作用。關(guān)于應(yīng)力載荷對(duì)構(gòu)造建筑物主體結(jié)構(gòu)的重要影響，可以說(shuō)在構(gòu)造建筑物的各種可變應(yīng)力荷載中一直占有著重要的主體位置。可變動(dòng)力載荷主要包括有建筑樓面活可變載荷和自然環(huán)境可變載荷[3]。

4 建筑設(shè)計(jì)可靠度存在的問(wèn)題

4.1 使用年限

由于建筑的不同設(shè)計(jì)功能，導(dǎo)致建筑質(zhì)量的功能不同，對(duì)于年限較長(zhǎng)的建筑，由于在建筑設(shè)計(jì)時(shí)建立不同結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)時(shí)考慮的是建筑的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，而忽略建筑的實(shí)用性以及耐用性，那么隨著時(shí)代的變化，進(jìn)入建筑的人數(shù)不斷增加，荷載也在不斷增加，由于以前沒(méi)有考慮到這些問(wèn)題，在施工前也沒(méi)有分析形式，因此會(huì)導(dǎo)致建筑可靠性出現(xiàn)問(wèn)題。

4.2 表達(dá)方式不足

現(xiàn)代的建筑在其設(shè)計(jì)和表達(dá)上沒(méi)能夠做到與時(shí)俱進(jìn)，現(xiàn)在的建筑在其設(shè)計(jì)和規(guī)范上較之于傳統(tǒng)的建筑具有很大的差異，那么對(duì)于其建筑設(shè)計(jì)的表達(dá)也就相應(yīng)與現(xiàn)代傳統(tǒng)的建筑有所差異，然而現(xiàn)代的建筑設(shè)計(jì)師們的觀念轉(zhuǎn)變慢，理念較為傳統(tǒng)，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行技術(shù)上的創(chuàng)新，表達(dá)形式和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不符合現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，影響建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果、可信度和穩(wěn)定性。

5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度對(duì)比

在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師通常都會(huì)根據(jù)不同的構(gòu)件對(duì)建筑物荷載的抵抗強(qiáng)度數(shù)值及其標(biāo)準(zhǔn)值等情況進(jìn)行設(shè)置，以對(duì)每一個(gè)分項(xiàng)的指標(biāo)都進(jìn)行最為合理的設(shè)置，以此確保每一個(gè)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性和指標(biāo)能夠達(dá)到實(shí)際的要求。因此，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性和水平進(jìn)行比較和對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性和水平進(jìn)行調(diào)整，就是非常必須重視和關(guān)注這兩個(gè)問(wèn)題。這也就是說(shuō)，對(duì)于借助該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性進(jìn)行比較，主要是從可變性荷載和可靠性指標(biāo)測(cè)量等幾個(gè)方面入手[4]。

5.1 目標(biāo)可靠指標(biāo)的比較

對(duì)于不同建筑類型的高層建筑物及具有不同重要性的構(gòu)件結(jié)構(gòu)，按照目前業(yè)內(nèi)國(guó)際上普遍采用有關(guān)的關(guān)于建筑構(gòu)件結(jié)構(gòu)安全和可靠度設(shè)計(jì)原則及其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，建筑構(gòu)件結(jié)構(gòu)的最大承載力在一個(gè)一定極限強(qiáng)度范圍內(nèi)破壞狀態(tài)下的建筑構(gòu)件安全和可靠度的主要指標(biāo)值分別確定為：3.1、3.8、4.3，對(duì)于一個(gè)建筑物的結(jié)構(gòu)破壞率和性能指標(biāo)的數(shù)值，建筑物的剛性擴(kuò)展和壓延性破壞分別為2.7、3.2、3.7，而它的脆性破壞范圍分別為3.2、3.7、4.2。

5.2 設(shè)計(jì)規(guī)范性對(duì)比

一般來(lái)講，所謂的安全可靠性其實(shí)也就是指在能夠保障一個(gè)建筑物主體結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)主要功能正常運(yùn)行使用和安全運(yùn)行的基本前提下，保護(hù)人們的生命身體和其他生命財(cái)產(chǎn)安全的并免受遭到意外侵害。

在目前中國(guó)現(xiàn)代建筑工程機(jī)械行業(yè)取得迅猛發(fā)展的這段歷史巨大進(jìn)步中，建筑行業(yè)也已經(jīng)開(kāi)始逐步走向一個(gè)國(guó)際化的市場(chǎng)。在此期間，可靠性驗(yàn)證理論的技術(shù)探索也因此得到越來(lái)越多的投入深化。通過(guò)研究分析和建立對(duì)比其他國(guó)家高層建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量測(cè)定可靠性的試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)理論，中國(guó)的高層建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范比其他歐美國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要明顯偏后，其標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值一般控制在20%~40%。在如何提高中國(guó)建筑橋和梁的最大受壓量與鋼筋規(guī)格配比的發(fā)生概率這個(gè)技術(shù)問(wèn)題上，中國(guó)和歐洲美國(guó)之間的相關(guān)建筑橋和梁主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范基本都已經(jīng)可以規(guī)定繼續(xù)采用維護(hù)相同的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且由于中國(guó)目前設(shè)定的最大受壓配筋規(guī)格容量和配比規(guī)格的最少量與目前國(guó)際上的其他相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范一致[5]。因此，為有效確保目前中國(guó)國(guó)內(nèi)建筑主體結(jié)構(gòu)的基本功能使用安全性和設(shè)計(jì)工作的安全可靠性，設(shè)計(jì)師就規(guī)定應(yīng)該根據(jù)中國(guó)建筑主體結(jié)構(gòu)的基本功能和主要作用，合理地控制調(diào)整不銹鋼的實(shí)際使用量。

5.3 政策方針合理性對(duì)比分析

就當(dāng)前的建筑工程設(shè)計(jì)規(guī)范，中國(guó)目前所執(zhí)行的各種規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)之間仍然還是有很大的差距。中國(guó)所采取的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)是否能夠和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求保持一定的同步。此外，中國(guó)目前所有的建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和在政治上都是有所欠缺。因此，在后期的發(fā)展過(guò)程中，我們需及時(shí)地進(jìn)行改正和優(yōu)化，從大的方向上來(lái)進(jìn)行分析，符合其科學(xué)性和可靠度。

6 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)當(dāng)前中國(guó)大型建筑工地中經(jīng)常出現(xiàn)的倒塌和損壞事故，關(guān)于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可靠程度已引起人們的廣泛高度重視。若要想做到建筑安全，就必須提高建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝飾工程的可靠性。