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摘要:建筑结构的可靠性直接关系到人民生命财产安全,历来是建筑结构设计必须首先面对和需要审慎解决的重大问题。建筑结构可靠度也是一个国家综合性经济政策问题,实际上是选择一种安全与经济相对的最佳平衡,因此,切实做好建筑结构设计工作是极为必要的。
关键词:建筑结构;可靠度;安全;经济
1建筑结构设计可靠度影响分析
1.1建筑结构荷载的影响
作用在建筑物上的外力称为荷载。荷载的大小和作用方式是结构设计和结构选型的重要依据。它决定了构件的形状、比例和材料,构件的材料选择、尺寸和形状与建筑结构密切相关。因此,在确定建筑施工方案时,必须考虑外力的影响。不同荷载作用对建筑结构有着不同的影响。作用在建筑结构上的荷载按时间分类:
(1)永久作用(永久荷载或恒载)
如:固定隔墙的自重、水位不变的水压力、预应力、地基变形、混凝土收缩、钢材焊接变形、引起结构外加变形或约束变形的各种施工因素[1]。
(2)可变作用(可变荷载或活荷载)
如:楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、活动隔墙自重、安装荷载、车辆荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、水位变化的水压力、温度变化[1]。
(3)偶然作用(偶然荷载、特殊荷载)
如:撞击、、爆炸、地震作用、龙卷风、火灾。
作用在建筑结构上的荷载按结构的反应分类:
(1)静态作用(静力作用)
如:固定隔墙自重、住宅与办公楼的楼面活荷载、雪荷载。
(2)动态作用(动力作用)
如:地震作用、吊车设备震动。按荷载作用面的大小分类:
a.均布面荷载
如:铺设的木地板、地砖、花岗石或大理石面层
b.线荷载
建筑物原有的楼面或屋面上的各种面荷载传到梁上或条形基础上。
c.集中荷载
在建筑物原有的楼面或屋面放置或者悬挂较重物品(洗衣机、冰箱、空调机、吊灯)。
作用在建筑结构上的荷载按荷载作用方向分类:
(1)垂直荷载
如:结构自重、雪荷载。
(1)水平荷载
如:风荷载、水平地震作用。
1.2自然环境对建筑结构的影响
风、霜、雨、雪、冷、热、冷、暖的自然气温变化,太阳热辐射等都是影响建筑物使用质量和使用寿命的重要因素。在建筑结构设计中,必须根据影响的性质和程度,对建筑的有关部位采取相应的措施,如防潮、防水、保温、隔热、变形缝等来加强建筑结构可靠性[2]。
1.3人为因素对建筑结构的影响
人们在从事生产、生活活动时,往往会对建筑物造成一些人为的不利影响,如机械振动、化学腐蚀、爆炸、火灾、噪声等,因此,在建筑结构设计中,应针对各种影响因素采取相应的结构措施,如抗振动、防腐、防火、隔音等来增加建筑结构可靠度。
1.4材料和技术条件对建筑结构的影响
建筑材料、结构、设备和施工工艺是建筑的基本要素之一。由于建筑的质量标准和等级不同,在材料选择和施工方法上也存在差异。从建筑材料的角度看,化学气氛的影响主要体现在其对天然石材、砖、木、金属、石膏涂料(壁画)、彩绘涂料、雕塑装饰等的影响上,影响类型应考虑到化学环境的长期自然条件,影响时的数量为室内人员增多,甚至出现工业废气、交通废气、天气等变化[3]。
化学气体对建筑构件(建筑材料表面和建筑结构)的影响主要体现在表面效应(建筑立面)和内部效应(室内)。考虑到化学环境效应的类型,我们可以选择和采用一些切实可行的方法来保护建筑材料及其结构,其目的是保护和延长建筑结构的使用寿命。在农村和郊区环境中,化学环境影响的分析和研究程序与城市环境的分析和研究程序是一致的。化学物质对建筑材料的影响程度,应当考虑到每一栋建筑的独立特点、周围环境的实际情况和化学物质的密度。
在确定化学因素对建筑物的影响时,应考虑其承载极限、表层损伤的处理难度和影响的突变程度。化学物质的指导性参数指标可以由以前的影响程度来确定,主要是指这些或那些建筑材料的坚固性和耐久性指标。
2建筑结构设计可靠度优化措施
2.1施工现场
在选址时,根据工程需要和地震活动、工程地质、地震地质等资料,对有利地段、一般地段、不利地段、危险地段进行综合评价。对不利地段,应提出避让要求;无法避让时,应采取有效措施。在危险区域内,严禁使用甲、乙类建筑,禁止使用丙类建筑[4]。
当施工场地为一级时,可按区域抗震设防烈度要求,对甲级、乙级建筑物采取抗震构造措施;对丙级建筑物采取抗震构造措施,允许按照降低抗震设防烈度1度的要求采取抗震构造措施,但当抗震设防烈度为6度时,仍需按照区域抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。
2.2建筑物形状及构件布置规律
在建筑设计中,应根据抗震概念设计的要求,确定建筑物形状的规律性。在建筑设计中,应注意平面、立面和纵断面的规则性对抗震性能和经济合理性的影响。应优先选择规则形状。抗侧力构件的平面布置应规则对称,横向刚度应沿垂直方向均匀变化,竖向抗侧力构件截面尺寸应规则对称,材料自下而上逐渐减小,以避免横向刚度和承载力的突然变化。
2.3结构体系
结构体系计算简图清晰,地震作用传递方式合理。应避免由于某些结构或构件的损坏而丧失抗震能力或重力荷载承载力。应具有必要的抗震承载力、良好的变形能力和耗能能力。应采取措施提高可能薄弱部位的抗震能力。要适应建筑功能的要求。对于一些公共建筑,对其功能有视听要求,如:为了保证更好的视觉效果,体育场不能在竞赛大厅内设置立柱,必须采用大跨度结构;为了满足购物需求,大型超市的内部空间具有流动性和灵活性,因此应该采用框架结构。满足建筑造型的需要[5]。对于建筑造型复杂的建筑结构,特别是不规则的平面和立面,应根据实际需要,在适当的位置设置防振缝,形成较规则的结构单元。要充分发挥结构本身的优势,每一种结构形式都有其自身的特点和不足,并有其各自的适用范围,因此有必要结合建筑设计的具体情况进行结构选型。需要考虑材料和施工条件。由于材料和施工工艺的不同,结构形式也不同。例如,砌体结构所用的材料多为当地材料,施工简单,适用于低层和多层建筑。当钢材供应不足或钢材加工施工技术不完善时,钢结构就不能得到广泛的应用。尽量降低成本。当几种结构形式能够满足建筑设计条件时,经济条件是决定性因素。尽量采用能降低工程造价的结构形式。
2.4结构分析
计算模型的建立和必要的简化计算处理应符合结构的实际工况,计算时应考虑楼梯构件的影响。计算软件的技术条件应符合本规范和有关标准的规定。在分析复杂结构在频繁地震作用下的内力和变形时,应至少采用两种不同的力学模型,并对计算结果进行分析比较[5]。
2.5结构材料
普通钢筋应优先选用延性好、焊接性好、强度等级为普通钢筋的钢筋。纵向受力钢筋应采用抗震性能指标不低于HRB400的热轧钢筋或抗震性能指标为HRB335的热轧钢筋。抗震墙混凝土结构强度等级不得超过C60,其他构件强度等级不得超过C60,其他构件强度等级不得超过C60,构件强度等级不得超过C70。钢结构应采用Q235 B、C、D级碳素结构钢和Q345 B、C、D、e级低合金高强度结构钢。
3结语
综上所述,建筑设计过程中有任何问题或者不合理因素出现都会导致建筑施工操作出现失误进而影响工程质量。因此,保证建筑设计的科学性和可靠性显得尤为重要,针对建筑结构设计进行适当的优化,确保建筑结构的安全性、适用性以及耐久性成为我们的重点关注内容和重点研究方向。
参考文献:
[1]我国建筑结构设计可靠度设定水平的分析与改进意见[J].李明顺,胡德.建筑科学.1999(05)
[2]建筑结构设计可靠度的影响因素研究[J].王慧.城市建设理论研究(电子版).2019(17)
[3]“建筑结构设计可靠度会议”纪要[J].建筑科学.1999(05)
[4]针对建筑结构设计可靠度探讨[J].夏印之.低碳世界.2017(35)
[5]浅析建筑结构设计可靠度的影响因素[J].王子嘉.科技风.2018(14)