提高我国现行建筑结构可靠度水平的必要性-论文网

　　可靠度大小用失效概率Pr来度量，而可靠度指标B与失效概率在数值上相对应，B越大Pr就越小，即结构就越可靠(可靠度越大)。标准规定结构构件承载能力极限状态设计时采用的可靠指标B值，在安全等级为一、二、三时，延性破坏为3.7、3.2、2.7;脆性破坏为4.2、3.7、3.2。相当于失效概率分别约为1.1×10一、6.9×10一、3.5×10一和1.3×10一、1.1×10一、6.9×10一，这就是我国建筑结构设计中构件承载能力的可靠度水平，这个可靠度水平究竟是高还是低，还需要调整。

　　1.对现行可靠度的情况分析

　　标准制定的时间是70—80年代，为制订该标准而进行调查所得的数据仅反映了当时及其以前的情况，而可靠度指标则是按当时的结构构件可靠度(以普通办公楼和住宅为对象;在3种简单荷载交应组合下;取l4种结构构件)通过“校准法”用反演计算和综合分析确定的。近20年来，我国经济水平有了很大的提高，建筑标准、类型、规模和使用要求，甚至于作为商品的价值都发生了变化。因此，现在看来，当时确定的B值会显得偏低一些，不太适应目前的情况，例如受当时条件影响，对某些活荷载标准值定得偏低或考虑不够周到，不符合现在的实际;以30年一遇lOmin平均最大风速作为风压标准的依据，从而造成基本风压偏低;在计算荷载效应和结构抗力的变异性时，不考虑主观不定性对变异性的影响等，其表现就是失效概率偏高，结构抵抗不定性因素的能力不强，也就是结构风险较大。1998年版国际标准《结构可靠性总原~)(IOS2394)校准举例中，采用的安全等级为B：3.1、3.8、4.3，其相应的失效概率，低值约为我国低值(2.7)的l/4，而高值则约为我国高值(4.2)的2/3(不过，这是国际90年代末的水平和我国80年代中的水平之比。即使如此，其实除低值相差较大外，高值相差并不是很大)。上述的B值设定偏低，造成我国建筑结构实际的可靠度水平偏低，与国际标准相比有一定的距离。

　　2.结构可靠度水平设定的标准问题

　　关于是否需要提高我国现有建筑结构可靠度的水平，首先要解决结构可靠度水平设定的标准问题，把可靠度水平定得高些，等于减小失效概率，提高结构抵抗不定性因素的能力，也可以弥补一些主观不定性对变异性的影响，减少结构风险，但是却要为此付出相应的经济代价(用材料换来较大的结构抗力)。因此它是与国家经济条件和人民生活水平紧密相关的，必须与国家经济条件和人民生活水平相协调，不应太高也不可太低。这个标准很难量化，主要是根据国家的发达程度而定，是带有政策性的标准。其原则应该是：在经济条件许可下尽可能的把可靠度水平设得高些，并做到安全与经济之间的平衡。

　　3.目前我国建筑结构可靠度的实际情况

　　这里先分析一下与我国目前建筑结构可靠度水平相对应的建筑结构的实际情况。我国近20年建在的“正规”建筑，都是根据现行标准GBJ68-84设计的。虽然标准规定的可靠度水平偏低，但是建筑破坏和倒塌并不是由于可靠度指标偏低造成的。破坏和到他的原因一般来说是由于：设计错误，如原则性错误，输入计算机数据错误，构造处理不当，基础选型及计算失误等;施工质量不合格，如材料强度没有达到要求，不按设计图纸施工，偷工减料、野蛮操作等;不合理使用，如超载使用、不合理改造等，所有这些都属于人为的非正常情况，是与标准所要求的正常设计与施工相违背的，其结果造成可靠度达不到标准所设定的水平，甚至完全没有可靠度可言，已经不属于可靠度本身的问题。

　　4.对目前建筑结构可靠度水平有必要作适当提高

　　如上所述，现有的可靠度水平虽然基本可行，但由于国家经济水平以及人民生活水平已有较大提高，在安全与经济相平衡的基础上，予以一定的提高是有必要的，问题在于提到多高和怎样提法。提高的做法，采取全面提高似操之过急，大幅度提高更不适宜，因为全面提高涉及到一系列的调查、统计和分析工作。大幅度提高，对物力财力要求过大：高的可靠度等于要求高的构件抗力，这将导致一系列的反应，构件截面增大，多耗材料，建筑物重量增加，导致较大的地震反应，基础工程量也增加等，虽然换来更大的安全，但代价很高，可靠度与经济能力似不平衡。因此，本人认为比较恰当的做法是：先作局部的调整，同时组织力量，为较全面调整提高工作进行调查研究，其中局部调整方面，可以考虑如下一些内容：对比较明显的，已掌握的资料说明的确偏低的某些标准荷载予以一定的提高，如一些公共建筑的楼面活载、风荷载等;适当提高某些活荷载的分项系数;对于一些变异性较大的材料，如混凝土等，适当提高材料的分项系数。此外，对于一些特别重要的结构构件或工程项目，允许设计单位或业主适当提高其重要性系数(1.011.09)。

　　5.建筑结构的抗震标准问题

　　建筑结构的抗震标准也是值得探讨的问题。我国目前的抗震设计原则是：小震(超越概率63%)不坏、中震(超越概率10%)可修、大震(超越概率2%一3%)不倒。具体设计分两阶段，首先是按小震进行计算，使结构处于弹性阶段以保证不坏，然后进行构造设计以保证大震不倒。由此，理论上说，当地震烈度超过小震，就有些构件进入塑性，经一段过程发展至损坏，此时结构处于非弹性工作状态;到中震时，相当一部分构件处于塑性发展阶段或已经损坏;随着地震烈度的再增强，破坏逐步加剧，直到大震，建筑物损坏已非常严重，并且有较大的非弹性变形，但不倒塌。小震(众值烈度)的超越概率为63%，一旦发生地震，烈度超过它的可能性还是比较大的;而中震(基本烈度)的超越概率为10%，烈度大于它的可能性就很小。这就是说，建筑物遭受的地震，其烈度大多数在中震烈度以下，根据上段所述，此时建筑物大概处于较轻中等损坏状态，经过修理是可以使用的。当然。与此同时，人员可能受到一定的伤害;建筑物内的设施也会遭到一定的破坏。至于是否可修，具体要看是什么样的设施，不能一概而论。上面所述就是在我国抗震设计原则下，建筑物一旦遭受地震时可能出现的情况。把抗震标准提高，发生地震时可以减少经济损失和人员伤亡这是显然的。提得越高越是如此。但我们应该考虑两个问题：其一，威胁建筑物安全的地震发生的机率是较低的。而较大地震的重现期往往超过建筑物的设计寿命。因此，抗震标准与风险率是紧密联系的，标准越高风险率就越低，反则反之。我们要在这两者之间权衡决定;其二，标准越高建筑造价(结构部分)就越高。目前按小震进行设计，在设防烈度为7咀基本风压较小以及设防烈度>7。的地区，构件的强度基本上是地震作用控制的。假如把设防烈度提高喊按基本烈度进行弹性设计。由地震作用造成的构件内力，前者将增加至2倍而后者增加至约3倍，这不仅仅是钢筋而且构件截面都要增加。由于刚度的需要，大量构件截面也要加大，从而引起其他相关部分的加强，这些都要付出相当的经济代价，我们也要在这两者之间取得平衡。

　　综上所述，抗震标准与国家经济实力和风险率有关。既要考虑国家经济负担，又要考虑地震发生的机率，还要考虑财产的损失和人民的安全，带有很强的政策性，需要由有关部门慎重考虑决定。

　　建筑抗震能力除与抗震标准有关外，也与设计和施工质量有密切联系。而抗震设计中概念设计是首要的。我国国家标准《建筑抗震设计规范》(GBJ11—89)中列出了一系列抗震设计的基本要求，就是概念设计很好的依据，可是目前不少设计人员对抗震概念设计的观念比较淡薄，没能把握好从抗震原则方面来保证建筑物的抗震能力。在这样的情况下，纵使通过提高抗震标准使各个构件的抗震能力很高，对建筑总体的抗震效果也不会有很大的帮助。有抗震要求的细部构造一般比较复杂，要是在施工中马虎对待，达不到质量标准，也会大大地削弱建筑的抗震能力。因此。抓好抗震设计和施工质量也是目前首先要解决的问题。只有在这样的基础上去提高抗震标准才有现实意义。

　　参考文献

　　1.建筑结构设计统一标准GBJ68—84

　　2.结构可靠性总原则ISO2394：1998