鉴定加固中基于可靠性的砌体结构剩余寿命预测

　　从1920年起，人们就试验用概率统计理论把结构设计中的不确定因素定量化，分析结构的安全性[1]。为了衡量结构的可靠性（包括安全性、适用性和耐久性），引入可靠度的概念。结构可靠度指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。为了科学计算结构可靠度，逐步发展出了一次二阶矩法、JC法、蒙特·卡罗方法（Monte Carlo method）、随机有限元法（SFEM）等应用方法。在一般情况下，一阶矩（均值）和二阶矩

　　（标准差）是比较容易得到的参数，故国内外目前广泛采用均值(一阶原点矩)和标准差(二阶中心矩)来计算结构可靠度。服役期较长建筑结构多数采用半概率极限状态设计方法，即仅在荷载和材料强度的设计取值上分别考虑了各自的统计变异性，没有对结构构件的可靠度给出科学的定量描述，是一种不太科学的设计方法。对于此类建筑结构，由于当时的设计很少按照现有的以概率理论为基础的设计方法，需要重新对其进行可靠性分析、并以此为基础进行剩余寿命预测。

　　1工程概况

　　现有某中学教学楼，建成于1985年，建筑面积为2375m2，基础形式为现浇钢筋混凝土条形基础，结构形式为三层（局部四层）砖砌体结构，墙体主要为普通烧结粘土砖墙，楼（屋）盖为现浇钢筋混凝土板，房间大梁为现浇钢筋混凝土梁。每层层高为3.3m，上部结构主要采用纵横墙承重体系。采用240mm厚普通烧结粘土砖墙。通过现场实地检测得出砖和砂浆的抗压强度，结合PKPM的鉴定加固单元对结构进行鉴定分析。

　　2寿命预测

　　通过对结构进行实体抽样检测，得出部分墙段普通烧结粘土砖和砂浆的抗压强度，以此为基础，算出一层砖墙的抗力分布，R0近似服从正态分布，平均值μR0=257.8KN（每延米），σR0=46.40KN；考虑到恒荷载的稳定性，将其考虑为恒定值69.7KN，借鉴文献[6]，选取普通教室的活荷载分布，计算得平均值μSQ0=19.32KN，σSQ0=17.14KN。已知t0=30年,

　　取t=t0+∆t，∆t=1年，将t及以上数据代入公式（5），迭代计算失效概率，直到Pf计算值和

　　设定的失效概率相同。经计算得结构剩余寿命为12年。

　　3结论

　　目前，在建筑结构的鉴定加固工作中，以概率统计理论为基础的方法不够完善，实际运用仅仅在于近似概率法。从概率分布曲线和形态，用“均方差”度量并找出“安全指标”。因为每一部件在整体结构功能中的作用和地位难以估量，要将可靠概率鉴定法完全应用于工程实践，还有较多工作要完善，但是从发展趋势上来讲，概率鉴定法仍然是可靠性鉴定的发展方向[7]。

　　本文对已有砌体结构的可靠度进行分析，以墙体的承载力极限状态建立了可靠度分析的功能函数。给出一个砌体工程实例，将最小的构件可靠度作为该结构可靠度，以选定的结构失效指标为基准，反推出结构的剩余使用寿命。为了准确得到剩余使用寿命，必须对抗力的衰减模型以及抗力分布，荷载效用的分布有准确的把握和量化。另外，文中只对一种构件进行了可靠度计算，而忽略了构件间的相互影响，使得计算结果不够精确。但是，作为一种初步预判结构剩余寿命的简便方法，该方法是可以借鉴的。