建筑结构设计可靠度的影响因素

赵海君

（山西中方森特建筑工程设计研究院，山西太原 030000）

建筑结构设计可靠性的提升，应遵循安全、可靠、实用、适用等基本原则，这样才能确保建筑工程建设中结构质量的合理性，加强建筑结构稳定性、耐久性，减少危险事故的发生。

1 建筑结构设计可靠度的基本概念

建筑结构设计可靠度指的是设计人员在规定时间内对建筑结构及其功能实行科学规划的一种能力。建筑结构设计可靠度的提升，对于改进建筑结构质量，维持建筑整体稳定性和安全性有重要意义。关于建筑结构设计可靠度的评价，一般是通过设计功能概率实现的。常见的评定方法以积分法为主，利用收集的随机变量参数，建立与分析可靠度概率分布模型，计算可靠度参数。不过该方法在实际应用中由于难以获取变量数据，使最终计算结果准确性偏低，降低了建筑结构的设计质量。

2 建筑结构设计中可靠度的影响要素

建筑结构设计可靠度的影响因素相对较多，且现阶段对可靠度的评判标准不统一，方式方法繁杂，结果各不相同（见图1）。本文将从多变量评估角度展开分析，希望能提高建筑结构设计的可靠度。

图1 建筑结构设计

2.1 参数值和计量要素

在不同建筑结构设计中，对其规范标准的评定多是通过稳固价值实现的，但不同建筑结构形式不同，参数值要求也会有所不同，计算标准也会存在相应的变化，如果不能对此加以控制，就容易使最终结构的可靠度降低，削弱建筑结构的承载能力。而在参数计量中，最为重要的是对荷载作用的精准计量。荷载对建筑结构可靠度的影响体现在生态环境下的结构荷载和建筑楼面的荷载。前者考虑的是自然天气变化带来的影响，如大风、外界引力、雨水等，后者则需要对某分位置对应的标准值展开计算，了解荷载分布情况。此外，在计量过程中，要充分考虑建筑的使用周期和安全性，准确了解建筑结构变化特征，以增强结构设计可靠性。

2.2 荷载效应组合

荷载效应组合中包括零部件在不同极限状态下的荷载参数及代表值。在组合方式划分上，分为基本组合和偶然组合两种，后者是偶然设计情况下产生的各种参数及代表值。荷载效应组合要求在建筑结构设计过程中，深度考虑结构及相关零部件的承载能力，并计算得出期限值和代表值，以此判断建筑结构设计可靠性与否，维护建筑结构的质量。

目前我国针对建筑结构及其零部件极限值的计算，有规定的负载表达形式，借助多样化表达形式的展现，能对结构及零部件负载情况加以了解和掌握，找出结构设计中存在的各项问题并加以解决，从而增强设计可靠性。但是一定要注意的关键问题是，采用规定中的表达式负载和负载效应必须满足线性关系才可以，不具备线性关系的，要根据实际的性质和有关的设计规范选择其他合适的方法。当设计使用年限和设计基准期不相符时，最好的措施就是对荷载系数加以调整，调整可变荷载的标准值来保证结构设计的可靠度。

2.3 抗力减退

在建筑结构设计可靠性的研究中可知，影响建筑结构设计可靠性的因素包括抗力降低因素。建筑结构抗力降低，使建筑物在长期受到外界环境的影响而产生不同程度的老化、腐蚀问题，这些问题会对建筑结构性能及结构间的连接效果构成破坏，使建筑结构出现各种病害问题，威胁其安全性和稳定性。同时抗力降低也使建筑难以承受外界环境的影响，结构功能也会有所改变。

因此，为缓解产生这种状况带来的后果，在对建筑结构开展设计时，需借助抗力衰减分布函数找到变化规律，并根据实际的情况采取最为有效的措施来提高建筑结构的可靠性。建筑结构设计中，抗力降低是有规律可循的，设计人员可结合变化规律采用合理的计算方式，确定结构性能特征，之后再采取有效措施方法，加强建筑结构的稳定性和可靠性。

3 提升建筑工程结构设计可靠度的措施

3.1 做好细节处理

建筑结构设计前，需要做好前期准备工作。在准备阶段，工作人员需要对建筑结构设计内容加以分析审核，做好细节处理工作，找出其中存在的细节性问题并加以解决，以维护建筑结构施工质量，减少问题的产生。在结构设计细节处理中，重点注意钢筋材料的检查，确保钢筋质量、规格、性能的合理性，以免破坏建筑荷载性能，降低安全系数。

具体来说，在钢筋选购中，要求按照设计规范确定钢筋规格、质量，利用BIM 技术，完成钢筋模拟焊接作业，选择科学有效的焊接方式，建立安全稳固的钢筋结构；在焊接过程中，做好全面分析与考量，以加强焊接效果，做到钢筋的科学衔接；利用BIM技术模型对箍筋框架的紧固流程进行模拟，明确施工工序及操作流程，对其中存在的问题加以管控，防止实际作业中偏移问题的产生，致使结构受力不均，削弱框架负荷能力（见图2）。对比分析施工方案内容，确保其与设计方案的一致性，以改进设计质量，维持建筑的稳定性。

图2 BIM 技术模型对箍筋框架进行模拟

3.2 刚柔适度原则

建筑结构设计可靠性的影响因素较多，尤其是存在的随机变量更为复杂，如果在设计中不能做到全面综合考量，则很难维持建筑结构设计合理性，进而产生工程质量安全问题。为此，在建筑结构设计中，要求设计人员在刚柔适度原则的基础上，开展设计活动，学会从全方位角度综合分析和考量，提高建筑的可靠度。刚柔适度原则对建筑结构性能及构成予以科学规划，过柔结构在台风等自然灾害影响下，容易出现开裂或崩塌问题；如果建筑结构设计刚度过大，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现象，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。故而务必掌握刚柔的度，以确保建筑结构的安全性。

如在剪力墙、柱子等支撑结构设计中，如果配筋数量较低，在发生地震灾害后，受地震波的影响，结构会发生位移、偏心、扭转等问题，就会导致局部结构出现拉应力过大的情况，产生开裂问题；如果受压钢筋数量不足，竖向承载力会大打折扣。剪力墙内钢筋配备不合理，会直接降低受剪能力和抗变形能力。因此，为增强建筑结构设计可靠性，就有必要做好钢筋的处理。

3.3 主次划分，明确设计重点

建筑结构设计可靠性的提升还需从整体设计角度展开问题思考，以优化结构的受力性能，提高设计的科学性。在建筑结构设计中，要分清结构主次，明确重点部位且做好力学分析，维持建筑结构受力均衡性，力传导的科学性，以此增大建筑结构安全系数，控制破损问题的产生。设计要保证每个部件都可以单独承受外部力，借助合力作用增大建筑结构整体荷载力，同时还需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。

在结构设计中，可坚持强柱弱梁、强剪弱弯的原则。前者是为控制梁结构的刚度，要求其高于柱结构刚度，这样在问题发生时，会直观的展示在柱结构上，便于人员发现和解决。后者则是控制结构受剪能力，避免因脆性破坏使结构出现开裂、崩塌等问题，加强结构的延展能力，维护建筑结构稳定性、安全性，保护居民的生命财产安全。

4 结语

建筑结构设计可靠度的影响因素较多，我国至今也没有一个明确的指标要求。所以在设计过程中，应全方位展开问题的分析和探讨，并根据建筑要求及功能性划分，开展建筑结构设计，优化结构抵抗性能，降低外界不良因素或人为因素的影响，从而保障建筑结构的稳定性和安全性，控制开裂、坍塌等事故的发生，最终有效提升建筑结构的可靠度，深化建筑的总体价值。