基于可靠度水平的木构件安全性评价等级标准研究

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现行《民用建筑可靠性鉴定标准》对结构安全性的鉴定分为四个等级,但在单个构件安全性鉴定的检查项目中,仅对承载能力项目规定了四个等级之间的三个界限值,其它项目只规定了au、bu与cu、du之间的界限值。本文运用可靠度理论研究木构件安全性鉴定的三个检查项目:不适于承载的变形、耐火极限和承载力。通用思路是由抗力和效应计算公式推导出对应的功能函数,再从现行标准出发确定基准分级界限,并由其推出其余等级界限的目标可靠指标β,最后由目标可靠指标求出该检查项目的指标分级标准。三个检查项目的研究内容和结果如下:不适于承载的变形目前仅参考《古建筑木结构维护与加固技术规范》等资料给出了是否需要加固的界限,相当于只划分了两个等级。本文肯定了现行标准的合理性,首先用荷载的基本组合表达出考虑蠕变的长期变形功能函数,求出现有bu/cu等级界限隐含的可靠指标作为基准,并将其上下浮动0.25组成了三个等级界限的目标可靠指标、给出了相应的分级标准。此外,在可靠度计算时验算了恒荷载与住宅楼面活荷载、办公楼面活荷载、和雪荷载共三种荷载组合,并考虑了活荷载与恒荷载比值ρ从0到4.0的变化,从而在荷载取值方面适用于方木、原木和现代轻质木结构。木构件耐火极限分级是本文建议新增的检查项目,通过检测和计算确定既有木结构构件的耐火极限后,依据本文得到的分级标准可以对其划定等级,进而决定该构件是否需要增强防火措施。以构件经历Td受火时长后的剩余截面承载力作为抗力,建立含有各等级耐火极限的功能函数。规定满足设计规范的耐火极限为au级,按每级可靠指标相差0.25的原则确定其它等级的目标可靠指标。根据剩余截面几何参数比a与可靠指标的对应关系,得到各等级a的值。最后分圆形截面及矩形截面的梁、柱,按构件尺寸大小给出了耐火极限分级标准。对承载力检查项目做了探讨,采用了18版新《统一标准》的分项系数后,一般构件各等级的目标可靠指标参照《统一标准》的规定可分别取β0、[β]和[β]-0.25,与现行《鉴定标准》不同。文章对比了未来使用年限取50年、20年和10年时的可靠指标,发现随着年限的减少,可靠指标整体有提升但对分级影响不大。经计算得到的等级比现行规范的分级标准低。
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