1 前言

我（wǒ）們在幕牆設（shè）計實踐過程中，常常會遇到既有建築改造之前（qián），需要檢測以判斷幕牆產（chǎn）品的可靠度（dù）；幕（mù）牆結構工程師（shī）和（hé）幕牆係統（tǒng）設計師（shī）對（duì）同一個節（jiē）點細部安全的可靠性理解大相徑庭；幕牆結構評審時，專家的評判和被審查者的工程實（shí）踐（jiàn）經驗和（hé）理論（lùn）認（rèn）知差距較大時，評審往往陷入尷尬的局麵……。實（shí）際上新材料、新工藝、新技（jì）術在幕牆工程（chéng）應用中遇（yù）到的審（shěn）查（chá）；複（fù）雜空間結構設計帶來的跨專業（yè）問題；建築（zhù）幕牆（qiáng）使用（yòng）壽命到期問題；由於建築功能要求日益苛刻的需要，導致幕牆係統結構設計的複雜性；災害（hài）性氣候對幕牆的損害，而導致社會公（gōng）共安全及索（suǒ）賠問題，都（dōu）對建築幕牆可靠性提出新的要求和挑（tiāo）戰。

一種適合（hé）於幕牆的（de）結構可靠性理論，可用來指導技術人（rén）員進行科學（xué）合理的設計（jì），除去思想上（shàng）的（de）疑惑，在結構安全設計上提高效率，在安全評估上（shàng）能有明確和快速決斷的依（yī）據，有效降低幕牆維修的成本；同時，隨（suí）著（zhe）我國幕牆工程越來（lái）越複雜，幕牆係統結構（gòu）安全的可（kě）靠（kào）性日（rì）益引起行業重視，它關係到幕牆工程的質量安全（quán）和社會成本總投入，也涉及到幕牆技術的發展和理論創新。

2 可（kě）靠性概念

幕牆作為一個產品，係統可靠性是靠前期設計、生產製造、施工安裝、使用（yòng）管理等一係列工程環節（jiē）來保（bǎo）障的，但（dàn）首先是被（bèi）設計出來的。傳統的結構設計和強度校核（hé）是（shì）基於確定性分析，即結構計算時假定結構的（de）幾何尺寸、材料（liào）的物理性能以及所受的載荷均是（shì）確定的。但實際上這些因素都帶有隨機性：例如建築立麵上的風等載荷都是不確定的，鋼鋁結（jié）構材料中用的材料物理性能參數可能與提供的有所差別，名義尺寸與實際結構不完全一致；計算中引入的假設和計算模型（xíng）與實際情況有偏離等等。這些因素都會影響對結構真實可靠性評價。慣用的確定（dìng）性（xìng）分析中為了（le）考慮這些不確定因素（sù）的（de）影響隻是簡（jiǎn）單地引入安全（quán）因（yīn）子概念（niàn），使用應力（lì）略低於材料（liào）地試驗數據或認為（wéi）地加大幾何尺寸，以抵消一些偏危險地因素，提高安全感。安全因子K：

盡管如此，結構發生破（pò）壞的（de）事件還時有發生。這是由於客觀世界的規律引（yǐn）起：(1)隨（suí）機現象，是（shì）因為難（nán）以全部估計的多種偶（ǒu）然因素存在，通常無法事（shì）先準確斷定未（wèi）來事件的結果，表現出（chū）因果關係不充分，在（zài）一些條件（jiàn）下，某（mǒu）些結果並不總是滿足“必然如此”。它除了客觀事物有這種特性外，還包括主觀認識的不完整性（xìng）。(2)模（mó）糊現（xiàn）象，是因為難以對周圍某些事物給出明確的定義和確定（dìng）性的評定標準，通常無法絕對判（pàn）定事物屬於何類型。判斷事件屬性（xìng）時其邊（biān）界的不清（qīng）楚性是模糊事件的特點。以強度問（wèn）題為例（lì），如計算求得的最大應力值小於或等（děng）於許用應力值，則認為結構（gòu）沒有破（pò）壞，但計算值超過哪怕是超過一點點，則結構（gòu）被（bèi）認為是失效了。而事（shì）實上應力的允許範圍（wéi）具有模糊性，從允許到不允許是逐（zhú）步（bù）過渡的。(3)不準確或不完整的信息（xī）：對自然界（jiè）現象認識不足或辨別和了解能力的局限性。

在工程實踐中，上麵三種（zhǒng）不確定現象（xiàng）均存在。二十世紀五十年代以來，學者和專家對可靠性（xìng）進行了不（bú）斷研究（jiū）後，形成了基於上述規律的較為成熟的（de）可靠性理論--隨機可靠性（xìng）分析理論。

建築幕牆的定義是：由麵板與支承結構體係(支承裝置與支承結構)組成的、可相對主體有一定位移能力或自身有一定變形能力、不（bú）承擔主體結構所受作（zuò）用的建築外圍護牆。幕牆是一個結構概念也有別於（yú）傳統的（de）建築結構（gòu）體係，由於它由麵板（bǎn）和支撐結構體係組成，兼顧工程結構、機械設計範疇。可靠性概念可從這兩方麵來進行考慮。

2.1 建築結構可靠性

建築結構可靠性包含（hán）了結構安全性、適用性、耐久性幾個方麵的含義，即(1)能承受在正常施（shī）工和正常使用時可能出現的各種作用；(2)在正常使用時具（jù）有良好的工作性能；(3)在正常維護狀態下具有足夠的耐久性能；(4)在偶（ǒu）然事（shì）件發生時及發生後，仍能保持必須的整體穩（wěn）定性。

在規定的時（shí）間和條件下，工程結構完成預定功能的概率，是工程結構可（kě）靠性的概（gài）率度量。工程結構可靠性，是指在規定時間和條件下，工程結構具（jù）有的滿足（zú）預期的安（ān）全（quán）性、適（shì）用性和耐久（jiǔ）性等功能的能力（lì）。由於（yú）影響可靠性的各種因素存在著（zhe）不定性（xìng），如荷（hé）載、材料性能等的（de）變異，計算模型的不完善，製作質量的差異等，而且這（zhè）些影響因（yīn）素是隨機的，因而工程結構完成預定功能的能力隻（zhī）能用概率度量。結構（gòu）能夠完（wán）成預定功能的概率，稱為可靠概率（lǜ）；結構不能完成預定功能的概率，稱為失效概（gài）率。

幕牆結構設（shè）計的可靠性與建築結構設計的可靠（kào）性要求是完全吻（wěn）合的，幕牆結構體係的設計和選擇與可靠（kào）性有著直（zhí）接的關係。

2.2 機械可靠（kào）性

機械可靠性指產（chǎn）品在規定條件下和規定時間內完成（chéng）規定功能的能力。包含（hán）4個要素(1)產（chǎn）品：任何設備、係統或元器件。(2)規定條件：包括使用時的環境條件和工（gōng）作條件。環境條件：溫度、濕度、振動、衝擊、輻射等；工作條件：維護（hù）方（fāng）法、儲存條件、操作人員水平等。(3)規定時間：產（chǎn）品的規定壽命。(4)規定功能：產品必須具備的功（gōng）能和技術指標。

固有可靠（kào）性指的是產品在設計（jì）、生（shēng）產中已經確定（dìng）的可靠性（xìng），它是產品內（nèi）在的可靠性。與產品的製造、設計與生產有關；使用可靠性是指產品在使用中的可靠性，它（tā）與產品（pǐn）的運輸、儲藏（cáng）、保管及使用過程中的操作水平、維修和環境等因素有關（guān）。

可見，機械係統和產品的可靠性與幕牆的產（chǎn）品可（kě）靠（kào）性要求也是一（yī）致的，幕牆產品種類也有很多，如（rú）鉸鏈、風撐、預埋件、通風器等，而幕牆材料如玻璃、鋁合（hé）金型材、結構密封膠等，也符合機械產品可靠性的概念。

2.3 建築幕牆可靠（kào）性

工程結構的（de）隨機可靠性分析與機械係統和（hé）產品的（de）可靠性分析從本質上均是基於經典可靠性理論。然而，工程結構（gòu）的隨機可靠性與機械產品等可靠性在一些重要方麵還（hái）是有一定差（chà）別，因為機械產品多數是批量生產，且可以假定（dìng）在名義上是相同的，可以根據（jù）統計概率得出破壞概率，但對工（gōng）程結（jié）構尤（yóu）其是大型工程結構常常無法以類似方法確定破壞概率。工程中需要預測結構破壞事件的數量，在設計階（jiē）段要從各個方麵預估（gū）結構件強度或撓度特性，綜合其概率模型。這（zhè）個模型應該包括對所受載荷和結構（gòu）抗破壞能力有影（yǐng）響的所有隨機不確定因素。

從工（gōng）程交付上看，幕牆是一個產品，具有機械可靠性的屬性，可理解為可靠性是指建築在滿足建（jiàn）築外觀要求和幕牆設計使用年限內持續滿足建（jiàn）築幕牆物理性能的能力（lì）。從（cóng）結構（gòu）工（gōng）程（chéng）上看，幕牆可靠性是指（zhǐ）在（zài）建（jiàn）築幕牆使用年限內和各種自然作用下，幕牆結（jié）構具有滿足預期的安（ān）全性、適用性和耐久性等功能的能力。由此可以看出，幕牆兼（jiān）顧產品和結構（gòu）功（gōng）能的雙重（chóng）屬性本質上（shàng）是一致的，對幕牆產品可靠性定義可理解為：建築幕牆的可（kě）靠性是指幕牆麵板和支撐（chēng）結構體係在設計使用年限內和正常設計、施工、使（shǐ）用條件下，達到（dào）預期的（de）安全性、適用性和耐久性等建築物理性能的能力。在這裏，麵板不僅是（shì）指玻璃、石材（cái）等麵材，也包括板塊之間嵌縫的密封膠、密封條；而支撐（chēng）結構不僅包括受力龍骨、轉（zhuǎn）接件（jiàn）、埋件，也包括開窗（chuāng）器、鉸鏈等有結構傳力作用的五金附件。

2.4 結（jié）構可（kě）靠度

結構可（kě）靠度是結構可靠性的概率量度，即結（jié）構在（zài）規定的條（tiáo）件下和規定的時間內，完成規定功能的概率，是時間的概率。規定時間是指幕牆設（shè）計使用年限，目前國家和（hé）行業規範界定幕牆設計使用年限為25年；規定條件是指正常的設計、施工、使（shǐ）用條件，而不考慮認為過失所造成的事故。幕牆結構可靠（kào）度應該是結構安全性、適（shì）用性（xìng）和耐久性的統（tǒng）稱。

可靠度含有五個要素：對（duì）象、規定條（tiáo）件、規定（dìng）時間、規定功能和概率。其中，前三個要素是可靠性的前提（tí），是（shì）確切的具體的，這三個要素（sù）中不會也不允許包含模糊性，幕牆工程實踐中的模糊性主要出現在對是否（fǒu）“完成（chéng）規定（dìng）功能”的判斷和界定上，也就是說，在“完成”和“未完成”之間並（bìng）不存在明顯的界限，因此事實上，更準確的說法應該是“在某種（zhǒng）程（chéng）度上（shàng）完成規（guī）定（dìng）功能”，這樣一（yī）來，可靠性的（de）定義中就體現（xiàn）出了其可能存在的模糊性。因此，為了解決這個問題，引入了概率論（lùn）和數理統計的數學模型，兩者把實際問（wèn）題中涉及到的模糊因素用數學表（biǎo）達式表示出來，使問題得以量化和精確化，可以將數學的研究對象從必然現（xiàn）象擴展到隨機現象的領域，為人們比較準確地描述和處（chù）理具有模糊性的現象和事（shì）物提供了（le）一種（zhǒng）有效的數學手段。