论文部分内容阅读
【摘要】进行建筑结构设计时，需要在多方案中进行比选，择优选择最佳结构方案，确保建筑结构的整体安全。本文，首先阐述建筑结构设计安全度的定义，简要探讨不同的设计方法有不同的安全度表示法，然后提出如何恰当地确定结构设计安全度，最后再针对结构构件的耐久性问题，进行简要分析。
【关键词】建筑结构，设计安全度，表示法，耐久性
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
为了确保我们每天所生活的建筑物的稳定和安全，就需要确保建筑物的主要承重结构构件具有可靠的坚固性以及耐久性，实现安全正常的支撑作用。承重结构构件主要包括垂直构件和水平构件两类，其中垂直构件包括桩、柱、墙等等，水平构件包括如梁、桁架、网架等等。建筑结构设计专业技术人员在进行结构设计时，需要明确具体建筑物的基本功能需求，比选多种结构方案，从中优选最经济合理的方案，然后针对各个结构构件与结构体系，采用结构设计规范规定的安全系数，进行结构分析以及内力计算，准确分析计算各构件之间的连接方式和构造措施。
二、建筑结构设计安全度的定义
衡量建筑物结构是否安全是否可靠，我们需要看其三条性能，安全性、适用性以及耐久性，而这也是建筑结构设计的最终目标。而在建筑结构设计中，用来度量结构这三条性能的指标就叫做安全度。三条性能的具体阐述如下：
第一条，是建筑结构的安全性。最终建成的建筑物，在正常的使用条件下应当完全能够承受可能出现的各种外荷载作用，具体包括其自重、各种机械设施设备、各类家具、各种人流以及自然风雪和气温变化等等，同时，在某些特殊情况下，比如地震、火灾、飓风等等，也仍然能在一定程度的作用下，保持建筑物的整体稳定性，不至于轻易倒塌。
第二条，是建筑结构的适用性。最终建成的建筑物，在正常的使用情况下，应当拥有比较良好的工作性能，可以正常地发挥建筑物内部各组织的使用功能。
第三条，是建筑结构的耐久性。最终建成的建筑物，在正常的使用和维护条件下，应当实现足够长的安全使用寿命，也就是设计使用年限。
三、安全度表示法
建筑结构设计方法不同，相应地，其安全度表示法就有所差异。自上世纪5O年代，我国的建筑结构设计方法历经四个阶段，分别是容许应力设计方法、破坏阶段设计方法、极限状态设计方法以及概率极限状态设计方法。
在结构设计规范中，安全系数表示容许应力法的安全度，分项系数表示破坏阶段法的安全度，可靠指标表示概率极限状态法的安全度。建筑结构安全度即可靠度，与众多因素有关，都需要进行准确分析和计算，包括建筑结构的构造规定，构件荷载标准和材料强度的标准值、结构内力分析的精确度以及构件承载力的计算公式等等，这些数据根据结构设计方法的不同而有所不同。不同的安全度表示方法，有其不同的数据标准。设计时应当根据具体的建筑物选择恰当的设计方法和相对应的合适的安全度表示方法。
建筑结构可靠度理论也叫安全度理论，可有效地对建筑结构安全性进行分析计算。对此，我国已经实施了相关的建筑结构设计统一标准，进行建筑结构设计时，应当严格按照可靠度理论进行相关设计工作。可靠度理论中，是使用失效概率，以进行对结构可靠性的度量，可以将建筑结构自身的抗力和外荷载的各种作用效应互相独立。在此理论中，把随机过程转化成了随机变量，并且将经验数据当作校准点。我国现行的建筑结构设计规范中，这一理论被成功应用其中。不过技术在不断发展，这一理论仍然有待完善之处。在进行具体的建筑结构设计时，设计人员应当切实结合工程项目的实际情况，灵活地应用理论。
四、恰当地确定结构设计安全度
在进行建筑结构设计时，结构设计安全度的确定，也是一項很重要的任务。建筑结构设计安全度的高低，应根据建筑所在地的经济和地理环境所决定。一般来说，安全度的高低，可视为此区域经济、技术等各方面的综合反映，具体包括地区经济和资源状况，以及建筑施工各项技术的水平高低和建筑材料的质量优劣。进行实际确定时，应当根据概率论和统计学理论作为理论基础，参照本区域建筑的成功的经验数据，经过多因素分析和综合的考虑。但现实情况是，结构设计中太多依赖于结构工程师的实践经验，往往从结构选型、施工技术水平和建材的质量优劣等方面着手分析，一般都很少考虑工程项目所在地的经济发展水平以及资源状况，这样很容易造成安全系数确定得偏高或是建筑物造价设计得偏高，最终导致一些经济欠发达地区在财力上很难承受该工程的建设。
我国现阶段，整体上施工技术水平不高，建料质量参差不齐，各地区经济发展不平衡，现行的混凝土结构设计规范中，结构安全度刚刚能适应实际工程的需要，但与国际上通行的工程结构质量标准相比，仍有增长的空间。毕竟，国家经济实力在不断增强，施工技术也在不断提高，新材料新工艺得到了极大的推广应用，而且大跨度大空间结构是越来越多，因此，现行的结构设计安全度应当适当提高。我国混凝土结构设计规范中，与国外相关规范比，结构计算时所采用的荷载标准值和构件之间的构造要求，都低一些。
五、结构构件的耐久性问题
建筑物在其工作年限内必须实现足够的强度，足以经受各种外来荷载的作用，充分发挥其使用功能，即使再恶劣环境因素的强力作用下，也仍然能够继续保持建筑物的强度和整体性。在进行建筑物结构设计时，除了需要合理准确地确定建筑结构设计安全度，还应当重视结构的耐久性，主要是混凝土结构构件的耐久性。我国，现行的相关规范中，对混凝土结构设计和施工规范有明确规定，注重于结构构件在各种荷载作用下的强度要求，但是对于建筑物在恶劣环境因素作用下的结构耐久性，却没有给予足够的关注和重视。
调研报告和数据表明，诸多因素将影响混凝土结构构件的耐久性，可以将这些因素分为内部因素和外部因素两类。
一是，内部因素，主要包括氯离子含量、混凝土的水胶比即水灰比、混凝土的强度等级、水泥用量、骨料中的碱含量和外加剂用量以及混凝土保护层厚度等；外部因素就是混凝土结构构件所处的外部环境，包括地上环境和地下环境、水上环境和水下环境，包括温差、冻融和湿度、某些化学成分的含量、各种腐蚀性化学介质以及含酸碱地下水等等。而这其中，对混凝土结构耐久性的影响最为严重的，则是混凝土碳化、碱骨料反应以及钢筋锈蚀。外部恶劣环境可谓是对混凝土碳化和钢筋锈蚀起直接影响作用的主要因素，需要我们给予足够的关注和重视。
对于建筑工程和港口、桥梁等基础设施工程，其使用寿命和结构耐久性都十分重要。在对港口、桥梁、水利和建筑工程等混凝土结构工程，进行耐久性设计时，应当严格按照国家相关的规范规定，切实满足各项系数要求，确保此类工程在工作年限内的安全使用。
六、结语
建筑结构设计专业技术人员，在进行结构设计的时候，必须根据建筑物的基本功能要求，结合具体实际情况，在多种方案中，进行比选分析，择优选择出最经济、最合理的结构设计方案，然后要针对每个结构构件以及结构体系，进行合理的结构分析和准确的内力计算，最后还需要各构件之间的连接方式和构造措施进行正确分析和精准计算。在设计时，切记采用结构设计规范中所规定的各项安全系数，以切实保证建筑物结构构件和整体建筑能够安全使用。
参考文献：
[1]范涛 试论结构设计安全度 [期刊论文] 《科技信息》 2012
[2]王伟 建筑结构安全度设计思考的探究 [期刊论文] 《价值工程》 2010
[3]熊志军 浅议建筑结构设计安全度 [期刊论文] 《科技信息》 2010
[4]周涛 混凝土结构耐久性的设计探析 [期刊论文] 《科技信息》 2009
[5]韩克航 试析如何做好建筑结构设计以提高建筑的安全性 [期刊论文] 《科学与财富》 2011
[6]建筑结构安全度设计思考的探究 [期刊论文] 《华章》 2011
【关键词】建筑结构，设计安全度，表示法，耐久性
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
为了确保我们每天所生活的建筑物的稳定和安全，就需要确保建筑物的主要承重结构构件具有可靠的坚固性以及耐久性，实现安全正常的支撑作用。承重结构构件主要包括垂直构件和水平构件两类，其中垂直构件包括桩、柱、墙等等，水平构件包括如梁、桁架、网架等等。建筑结构设计专业技术人员在进行结构设计时，需要明确具体建筑物的基本功能需求，比选多种结构方案，从中优选最经济合理的方案，然后针对各个结构构件与结构体系，采用结构设计规范规定的安全系数，进行结构分析以及内力计算，准确分析计算各构件之间的连接方式和构造措施。
二、建筑结构设计安全度的定义
衡量建筑物结构是否安全是否可靠，我们需要看其三条性能，安全性、适用性以及耐久性，而这也是建筑结构设计的最终目标。而在建筑结构设计中，用来度量结构这三条性能的指标就叫做安全度。三条性能的具体阐述如下：
第一条，是建筑结构的安全性。最终建成的建筑物，在正常的使用条件下应当完全能够承受可能出现的各种外荷载作用，具体包括其自重、各种机械设施设备、各类家具、各种人流以及自然风雪和气温变化等等，同时，在某些特殊情况下，比如地震、火灾、飓风等等，也仍然能在一定程度的作用下，保持建筑物的整体稳定性，不至于轻易倒塌。
第二条，是建筑结构的适用性。最终建成的建筑物，在正常的使用情况下，应当拥有比较良好的工作性能，可以正常地发挥建筑物内部各组织的使用功能。
第三条，是建筑结构的耐久性。最终建成的建筑物，在正常的使用和维护条件下，应当实现足够长的安全使用寿命，也就是设计使用年限。
三、安全度表示法
建筑结构设计方法不同，相应地，其安全度表示法就有所差异。自上世纪5O年代，我国的建筑结构设计方法历经四个阶段，分别是容许应力设计方法、破坏阶段设计方法、极限状态设计方法以及概率极限状态设计方法。
在结构设计规范中，安全系数表示容许应力法的安全度，分项系数表示破坏阶段法的安全度，可靠指标表示概率极限状态法的安全度。建筑结构安全度即可靠度，与众多因素有关，都需要进行准确分析和计算，包括建筑结构的构造规定，构件荷载标准和材料强度的标准值、结构内力分析的精确度以及构件承载力的计算公式等等，这些数据根据结构设计方法的不同而有所不同。不同的安全度表示方法，有其不同的数据标准。设计时应当根据具体的建筑物选择恰当的设计方法和相对应的合适的安全度表示方法。
建筑结构可靠度理论也叫安全度理论，可有效地对建筑结构安全性进行分析计算。对此，我国已经实施了相关的建筑结构设计统一标准，进行建筑结构设计时，应当严格按照可靠度理论进行相关设计工作。可靠度理论中，是使用失效概率，以进行对结构可靠性的度量，可以将建筑结构自身的抗力和外荷载的各种作用效应互相独立。在此理论中，把随机过程转化成了随机变量，并且将经验数据当作校准点。我国现行的建筑结构设计规范中，这一理论被成功应用其中。不过技术在不断发展，这一理论仍然有待完善之处。在进行具体的建筑结构设计时，设计人员应当切实结合工程项目的实际情况，灵活地应用理论。
四、恰当地确定结构设计安全度
在进行建筑结构设计时，结构设计安全度的确定，也是一項很重要的任务。建筑结构设计安全度的高低，应根据建筑所在地的经济和地理环境所决定。一般来说，安全度的高低，可视为此区域经济、技术等各方面的综合反映，具体包括地区经济和资源状况，以及建筑施工各项技术的水平高低和建筑材料的质量优劣。进行实际确定时，应当根据概率论和统计学理论作为理论基础，参照本区域建筑的成功的经验数据，经过多因素分析和综合的考虑。但现实情况是，结构设计中太多依赖于结构工程师的实践经验，往往从结构选型、施工技术水平和建材的质量优劣等方面着手分析，一般都很少考虑工程项目所在地的经济发展水平以及资源状况，这样很容易造成安全系数确定得偏高或是建筑物造价设计得偏高，最终导致一些经济欠发达地区在财力上很难承受该工程的建设。
我国现阶段，整体上施工技术水平不高，建料质量参差不齐，各地区经济发展不平衡，现行的混凝土结构设计规范中，结构安全度刚刚能适应实际工程的需要，但与国际上通行的工程结构质量标准相比，仍有增长的空间。毕竟，国家经济实力在不断增强，施工技术也在不断提高，新材料新工艺得到了极大的推广应用，而且大跨度大空间结构是越来越多，因此，现行的结构设计安全度应当适当提高。我国混凝土结构设计规范中，与国外相关规范比，结构计算时所采用的荷载标准值和构件之间的构造要求，都低一些。
五、结构构件的耐久性问题
建筑物在其工作年限内必须实现足够的强度，足以经受各种外来荷载的作用，充分发挥其使用功能，即使再恶劣环境因素的强力作用下，也仍然能够继续保持建筑物的强度和整体性。在进行建筑物结构设计时，除了需要合理准确地确定建筑结构设计安全度，还应当重视结构的耐久性，主要是混凝土结构构件的耐久性。我国，现行的相关规范中，对混凝土结构设计和施工规范有明确规定，注重于结构构件在各种荷载作用下的强度要求，但是对于建筑物在恶劣环境因素作用下的结构耐久性，却没有给予足够的关注和重视。
调研报告和数据表明，诸多因素将影响混凝土结构构件的耐久性，可以将这些因素分为内部因素和外部因素两类。
一是，内部因素，主要包括氯离子含量、混凝土的水胶比即水灰比、混凝土的强度等级、水泥用量、骨料中的碱含量和外加剂用量以及混凝土保护层厚度等；外部因素就是混凝土结构构件所处的外部环境，包括地上环境和地下环境、水上环境和水下环境，包括温差、冻融和湿度、某些化学成分的含量、各种腐蚀性化学介质以及含酸碱地下水等等。而这其中，对混凝土结构耐久性的影响最为严重的，则是混凝土碳化、碱骨料反应以及钢筋锈蚀。外部恶劣环境可谓是对混凝土碳化和钢筋锈蚀起直接影响作用的主要因素，需要我们给予足够的关注和重视。
对于建筑工程和港口、桥梁等基础设施工程，其使用寿命和结构耐久性都十分重要。在对港口、桥梁、水利和建筑工程等混凝土结构工程，进行耐久性设计时，应当严格按照国家相关的规范规定，切实满足各项系数要求，确保此类工程在工作年限内的安全使用。
六、结语
建筑结构设计专业技术人员，在进行结构设计的时候，必须根据建筑物的基本功能要求，结合具体实际情况，在多种方案中，进行比选分析，择优选择出最经济、最合理的结构设计方案，然后要针对每个结构构件以及结构体系，进行合理的结构分析和准确的内力计算，最后还需要各构件之间的连接方式和构造措施进行正确分析和精准计算。在设计时，切记采用结构设计规范中所规定的各项安全系数，以切实保证建筑物结构构件和整体建筑能够安全使用。
参考文献：
[1]范涛 试论结构设计安全度 [期刊论文] 《科技信息》 2012
[2]王伟 建筑结构安全度设计思考的探究 [期刊论文] 《价值工程》 2010
[3]熊志军 浅议建筑结构设计安全度 [期刊论文] 《科技信息》 2010
[4]周涛 混凝土结构耐久性的设计探析 [期刊论文] 《科技信息》 2009
[5]韩克航 试析如何做好建筑结构设计以提高建筑的安全性 [期刊论文] 《科学与财富》 2011
[6]建筑结构安全度设计思考的探究 [期刊论文] 《华章》 2011