混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的預(yù)測案例

　　在建筑工程項目全壽命經(jīng)濟(jì)分析過程中，涉及到若干重要的基本理論、概念和方法，包括：建筑工程項目的目標(biāo)、結(jié)構(gòu)的最優(yōu)初始可靠度、結(jié)構(gòu)初始造價與可靠度的關(guān)系、結(jié)構(gòu)的維修方法及維修和拆除的準(zhǔn)則、結(jié)構(gòu)失效損失等。這些都是建筑工程項目全壽命經(jīng)濟(jì)分析的關(guān)鍵內(nèi)容，對項目全壽命費用影響極大。對任何一種產(chǎn)品，人們的要求不外就是“價廉物美”?！皟r廉”對建筑工程項目來講，一般指工程造價，但這并不全面，“價廉”不僅包括項目的初期建設(shè)投資（造價），還應(yīng)包括項目的長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益，即運營費用較少、運營效益較大和結(jié)構(gòu)失效時的損失期望值較小，也就是全壽命期內(nèi)的總收益最大。結(jié)構(gòu)失效的損失期望值與結(jié)構(gòu)的安全度有直接關(guān)系，所以建筑工程項目的總體目標(biāo)既有經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，也有安全目標(biāo)。

　　以上的安全目標(biāo)和功能目標(biāo)雖然有較大的區(qū)別，但二者之間有若干聯(lián)系，且具有一定程度的相關(guān)性，不妨可以籠統(tǒng)地看成是安全問題。社會效益目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)可總體認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)問題。這樣，建筑工程項目的目標(biāo)就簡化為經(jīng)濟(jì)和安全兩大問題。需要說明的是，這里的安全包括了結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，按照習(xí)慣，在后面的論述中，除非明確說明，安全性即代表可靠性的所有內(nèi)容。必須明確指出，這里的安全問題是建筑工程項目全壽命期的安全；經(jīng)濟(jì)問題考慮建筑工程項目全壽命期內(nèi)各個階段的經(jīng)濟(jì)效益，除收益外，還包括工程服役期中的運行費和維修費等等。在工程建成后正常運行情況下，經(jīng)濟(jì)效益與企事業(yè)單位的經(jīng)營好壞有關(guān)，在工程設(shè)計時只能粗略地予以估計。建筑工程的質(zhì)量對經(jīng)濟(jì)效益的影響是多方面的，對工程的服役壽命是主要影響，而服役的設(shè)計壽命T在設(shè)計中是給定的己知常數(shù)。

　　利用經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的方法確定結(jié)構(gòu)最優(yōu)初始可靠度的概念非常簡單，理論上也非常合理，但用于建筑工程的實際設(shè)計還有許多工作要做，因為結(jié)構(gòu)的失效是非常復(fù)雜的。如對于一個具體的建筑結(jié)構(gòu)，可能由若干構(gòu)件組成，且每個構(gòu)件可能存在著多個失效模式。每一個失效模式造成的損失是不同的，而且不同失效模式之間的損失大多是有聯(lián)系的。因此對一個具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)優(yōu)化分析，首先要尋找結(jié)構(gòu)的失效模式，其次要分析不同失效模式間損失的相關(guān)性。然而，在現(xiàn)階段，尋找結(jié)構(gòu)的失效模式本身還存在著很多困難。另外，準(zhǔn)確估計每一失效模式的經(jīng)濟(jì)損失也是困難的，所有這些都為結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計方法的應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。因此，目前的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計方法，實質(zhì)上是一種概念，但通過這些概念可以得出許多有價值、可供工程設(shè)計參考的結(jié)論，所以，經(jīng)濟(jì)優(yōu)化第6章建筑工程項目全壽命經(jīng)濟(jì)分析的基本方法法仍然不失為研究結(jié)構(gòu)安全度標(biāo)準(zhǔn)較好的方法。另外，建筑結(jié)構(gòu)初始可靠度的確定還與大的經(jīng)濟(jì)環(huán)境有密切關(guān)系。例如在建國初期，國民經(jīng)濟(jì)比較困難，百廢待興，當(dāng)時的主要建設(shè)任務(wù)是解決有的問題，即以最少的投資建設(shè)最多的迫切需要的工程項目。但由于過多地偏重降低建筑結(jié)構(gòu)的初始造價，忽視了工程項目的長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益，因此往往帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。由此可見，建筑結(jié)構(gòu)初始可靠度的確定是工程項目決策的戰(zhàn)略問題。
　　需要說明的是，在本節(jié)的分析討論中，為了簡明地說明有關(guān)理論和概念，沒有考慮建筑工程項目運營階段的維護(hù)維修問題，實際上結(jié)構(gòu)最優(yōu)可靠度如何確定是一個需要與維修策略統(tǒng)一考慮的問題，這將在后面深入研究。采取這種方法時，首先根據(jù)已有工程經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，選取結(jié)構(gòu)初始造價Cc與結(jié)構(gòu)可靠度p:間函數(shù)關(guān)系的顯式表達(dá)式，其中包括一些待定的參數(shù)，然后利用統(tǒng)計資料直接根據(jù)該函數(shù)關(guān)系回歸出這些待定參數(shù)的值。如果這個函數(shù)關(guān)系假設(shè)得合理，則所建立的結(jié)構(gòu)初始造價與可靠度之間的關(guān)系就比較好，否則就會產(chǎn)生較大的偏差。這種方法的準(zhǔn)確性主要取決于對上述函數(shù)的假設(shè)和已有資料的準(zhǔn)確性，所得到的也只是平均意義上的關(guān)系函數(shù)。