安全度与可靠度在结构设计中的要点分析

摘要：建筑结构作为特殊商品，确定其设计安全度和可靠度的高低不应完全是政府行为，其中还涉及到房屋开发商、保险业及用户。由于结构设计安全度事关人民的生命财产安全，对其进行分析研究能更好地应用和改善工程的安全度，因此，正确理解和应用规范是每一名设计人员做好本职工作的基础，应遵守和用好规范。

关键词：建筑结构；安全度；可靠度；设计；分析

中图分类号： TU3 文献标识码： A 文章编号：

安全度在建筑结构中首先是一个设计概念，通过赋予一定的“安全量”，达到了在预定使用期限内满足适用性、安全性和耐久性的要求。安全度是衡量建筑结构设计安全程度的“尺度”，安全度设计经历了极限状态设计法、容许应力设计法、破损阶段设计法等概率极限状态设计法的重大变化。概率极限状态设计法明确了可靠度概念，即结构在规定时间和条件下，完成前述预定功能的概率。目前，对安全度仍然存在一些争议，并且每逢重大事故发生时都会存在着一些质疑，这也反映了人们希望建筑结构安全可靠的良好愿望。

1 建筑结构安全度与可靠度争议的焦点

1.1 安全度的观点

十几年前，安全度就是结构设计中论争的焦点之一，主要围绕规范标准中的安全度指标是偏低还是适中的，现在结构设计中的主要规范都已修订再版过至少一次以上，但争议并没有停息。下面介绍争论的论点和论据。

⑴安全度偏低，需要大幅提高安全度。比较系统地提出结构规范中安全度偏低观点的是陈肇元教授，他的理由是：

⒈构造配筋量偏低。如GBJ10-89《混凝土结构设计规范》中规定柱子受压钢筋最小配筋率为0.4%，比前苏联1949年规范的0.5%还要低。

比较一下GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》受压构件纵向钢筋最小配筋率：强度500MPa为0.5%；400MPa为0.55%；300、335MPa为0.6%。

⒉载荷设计标准值偏低。如GBJ 9-87《建筑结构荷载规范》以恒载标准值G和活载标准值Q组合后的计算值是，美国是，英国，我国荷载设计值比英美低80%。

GB 50009-1012《建筑结构荷载规范》已有所提高，永久荷载分项系数取1.2，永久荷载控制组合时取1.35；可变载荷分项系数取1.4，标准值大于4工业厂房楼面活载取1.3。

⒊材料强度设计值比英美高。混凝土至少高出5%10%，钢筋至少高3%6%。但国外材料检测更严，我国材料实际保证率是偏低的。我国规范中的材料分项系数比英美低，混凝土：中国1.35，英国1.50，美国1.41（受压）；钢筋：中国1.08，英国1.35，美国1.41（受压）。所以，我国结构安全度也偏低。

GB 50010-2010的混凝土强度设计值已略调低（C50以下）。

⒋构件承载力计算公式不精确，使安全度偏低。如GBJ10-89正截面强度计算采用，使附近构件偏于不安全。斜截面抗剪强度也存在众所周知的错误。

GB 50010-2010已做了修正。

支持上述观点的文献不少，如安颖工程师[2]则以宁波跨海大桥断裂事故和宝钢建设中与日方专家就安全度争执的例子作为论据，说明需要大幅提高安全度。

⑵安全度合适，不需要大幅提高安全度。这方面论点和论据主要如下：

⒈安全事故与结构安全度无关。举了上世纪50年代结构设计为例，那时混凝土标号只有110140号，施工技术也比较落后，但安全事故很少。北京王府井百货大楼、北京饭店等都经历了唐山地震的考验。

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中说明严格按照GB 50011-2001规范进行设计、施工和使用的建筑，遭遇汶川大地震且超过设防烈度一度的情况下，达到了抗震设防目标。

⒉规范中安全度并非都比国外低。规范规定柱子最小钢配筋率0.4%，是不考虑抗震要求，如考虑抗震，高层建筑最小钢筋配筋是0.5%1.0%，而且实际设计时还会更大，因此与国外相比用钢量并不会少。

⒊现有规范不会成为进入国际市场的障碍。在北京一些按现有规范建造的大型办公楼为外国跨国公司购买。外商认为中国建筑的问题是施工质量低劣和构件设计浪费，用钢太多和混凝土构件截面太大。

⒋结构设计应提倡节约，目前仍应节约钢材。

⒌规范要按照国家政策而定。规范不仅是技术性的，还反映经济条件，因此作为发展中国家比发达国家安全度低是正常的。而且过去几十年的考验，说明安全度基本满足要求。

1.2 可靠度的观点

目前反对用可靠度衡量安全度的观点比十几年大为减少，但认为可靠度仍有“瑕疵”：①认为概率可靠度理论需要大量数据统计做基础，但荷载和抗力统计方面还存在问题；②结构可靠度分析的三个基础点还不完善；③可靠度理论强调正常设计、施工、使用的“三个正常”，但正常和不正常界限未明确；④认为分项安全系数方法更灵活实用等。

2 建筑结构安全度和可靠度的见解

2.1 关于安全度的见解

笔者同意陈肇元教授关于我国规范中安全度比英美等国标准低的观点，因为这是事实，而事实是不容否认的，但不提倡大幅度提高规范安全度，理由如下：

⑴我国的规范体系与国外是不同的，在司法中的效用也是不一样的。不错，我国结构规范是强制性的，而英美等国是推荐性的。但这与法律体系的差异有很大关系。我国法律讲究“以事实为依据，法律为准绳”，结构规范中的条文、数据会成为我国法律判决的依据；而英美等国实行陪审团制度，审判时规范虽然也会被参考，但不是唯一的，即使符合规范也会判有罪，没有遵守规范也可能判无罪。所以，我国结构规范给出的数据是保证最低限度安全的，安全度低一些是很正常的。

⑵有些设计人员对我国结构规范的理解有偏差，认为规范规定的数据就是用来设计的数据。实际上规范规定的一些数据是最低限度的，实际设计时完全可以根据设计需要进行调整。

⑶而对于一些“设计浪费”的现象，笔者认为这是设计人员心中无底又怕担责的表现。目前我国结构设计师的培养和资格认定与解放初期到前这段时间有很大差别，那时比较注重实际能力的培养，学业完成可以很快适应设计工作；而现在由于知识爆炸，所要传授的理论知识多，必然影响到实际操作能力，现在很多毕业生不会设计，结构设计师的考试也主要是考察理论和规范，实际设计能力无法通过很短时间的考试就完全得到检验。优秀的设计师也肯定不是通过考试就能考出来的。建议行业协会制定一些推荐性的标准，设定作为偏于安全的“上限”。但笔者还是认为有效提高设计水平是关键，这既有个人因素，国家社会也有责任。

2.2 有关可靠度的意见

笔者认为可靠度其实就是用来衡量并保证安全度的“尺度”，以极限状态下的概率取代偏于经验的安全系数是一种进步的表现，这一点毋庸置疑。从主要凭经验走向理性和量化是科技和社会发展的必然趋势。至于“瑕疵”，是需要今后继续完善的。实际上任何事物都不存在“完美”一说，有“瑕疵”也是正常的。

3 结束语

建筑结构设计安全度和可靠度的高低，是国家经济与资源状况、社会财富积累程度及设计施工技术水平水准的综合反映。以上文章是笔者对建筑结构安全度和可靠度的相关问题的一些探讨，希望通过与同行设计者相互学习，有助于合理把握结构设计中的安全度和可靠度。

作者简介：袁智敏，男（1982.06-），江西省新余市人。2006年7月毕业于九江学院土木工程专业，主要从事建筑结构设计。

参考文献

[1] 熊健. 阐述建筑结构设计中的安全度问题[J]. 江西建材，2011.

[2] 李广辉. 关于提高建筑结构设计安全度的建议[J]. 中华民居，2010.

[3] 安颖. 大幅度提高建筑结构设计安全度的必要性[J]. 安徽冶金科技职业学院学报，2010.