建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的探討

侯勤

（梅州市規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)廣東誠(chéng)實(shí)建設(shè)工程有限公司，廣東 梅州514000）

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的概念

從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本目的，是在一定的經(jīng)濟(jì)條件下，賦予結(jié)構(gòu)以適當(dāng)?shù)陌踩?，使結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)，能滿足所預(yù)期的各種功能要求，一般來(lái)說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)必須滿足的功能要求是：

1.1 能承受在正常施工和使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種作用，且在偶發(fā)事件中，仍能保持整體穩(wěn)定性，即建筑結(jié)構(gòu)需具有的安全性。

1.2 在正常使用時(shí)具有良好的工作性能建筑結(jié)構(gòu)需具有的適用性。

1.3 在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性。

上述安全性、適用性和耐久性，是建筑結(jié)構(gòu)安全與否的標(biāo)志，總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性，對(duì)這些性能的度量，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的安全度。

2 選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的有關(guān)因素

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的高低，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和資源狀況，社會(huì)財(cái)富積累程度以及設(shè)計(jì)施工技術(shù)水平與材料質(zhì)量水準(zhǔn)的綜合反映。具體來(lái)說(shuō)，選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度要處理好與工程直接造價(jià)、維修費(fèi)用及投資風(fēng)險(xiǎn)(包括生命及財(cái)產(chǎn)損失)之間的關(guān)系。顯然，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度時(shí)，結(jié)構(gòu)的直接造價(jià)將有所提高，而維修費(fèi)用將減少，投資風(fēng)險(xiǎn)亦將減少：如果降低工程造價(jià)，則維修費(fèi)用和投資風(fēng)險(xiǎn)都將提高。所以，確定建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度，實(shí)際上是在結(jié)構(gòu)造價(jià)(包括維修費(fèi)用在內(nèi))與結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)之間權(quán)衡得失，尋求較優(yōu)的選擇。那種單純以建造時(shí)的材料消費(fèi)用量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全度的觀點(diǎn)，將導(dǎo)致片面的結(jié)論，實(shí)際上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的選擇，不僅涉及生命財(cái)產(chǎn)的損失，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的社會(huì)影響，對(duì)某些結(jié)構(gòu)，還將可能產(chǎn)生嚴(yán)重的政治后果；而且還涉及到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

3 我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的現(xiàn)狀

我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度已不適應(yīng)當(dāng)前國(guó)情的需要。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)歷了容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法、破損階段設(shè)計(jì)法、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的重大變化。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，安全度主要表現(xiàn)為安全系數(shù)(容許應(yīng)力法、破損階段法)、分項(xiàng)系數(shù)(極限狀態(tài)法)和可靠指標(biāo)(概率極限狀態(tài)法)同時(shí)還與其它許多因素有關(guān)，如結(jié)構(gòu)的構(gòu)造規(guī)定、荷載標(biāo)準(zhǔn)值與材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的取值、構(gòu)件承載力計(jì)算公式及結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的精度等。從50年代到現(xiàn)在，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不論在方法或具體內(nèi)容上都有了很大的發(fā)展和提高，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度要求上，卻一直沒(méi)有大的變動(dòng)，與國(guó)際通用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相比始終處于低水平的安全度。

需要多大的安全度才算安全?這并不是一個(gè)單純的技術(shù)問(wèn)題。從根本上說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的高低，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和資源狀況，社會(huì)財(cái)富以及設(shè)計(jì)施工技術(shù)水平與材料質(zhì)量水準(zhǔn)的綜合反映。提高結(jié)構(gòu)的安全度，必然會(huì)增加結(jié)構(gòu)造價(jià)和耗費(fèi)更多的材料，但能相應(yīng)降低結(jié)構(gòu)失效的風(fēng)險(xiǎn)，所以確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度，還應(yīng)體現(xiàn)投資者或業(yè)主的利益，在結(jié)構(gòu)造價(jià)與結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)之間權(quán)衡得失，尋求較優(yōu)的選擇。

我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)安全度的現(xiàn)狀是：設(shè)計(jì)規(guī)范取用的荷載值比國(guó)外低，材料強(qiáng)度的取值比國(guó)外高，所用結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算公式的安全裕度比國(guó)外低，甚至在個(gè)別情況下偏于不安全，對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造規(guī)定又遠(yuǎn)比國(guó)外要求低。也就是說(shuō)，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全度的各個(gè)環(huán)節(jié)中，幾乎沒(méi)有一個(gè)環(huán)節(jié)比國(guó)外更偏于安全的。

以建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為例，我國(guó)絕大多數(shù)城鎮(zhèn)處于地震區(qū)，隨著社會(huì)財(cái)富的增長(zhǎng)，地震造成的經(jīng)濟(jì)損失愈來(lái)愈大，已非過(guò)去所能比擬，因而不斷提高建筑物的抗震能力是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。1976年我國(guó)唐山地震造成幾十萬(wàn)的人員傷亡，由于經(jīng)濟(jì)尚不發(fā)達(dá)，直接經(jīng)濟(jì)損失不過(guò)60億人民幣。1994年美國(guó)Northridge地震，死61人，傷9000人，經(jīng)濟(jì)損失300億美元：1995年日本阪神地震，死5250人，傷26萬(wàn)人，經(jīng)濟(jì)損失1300-1500億美元，這說(shuō)明隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，抗震設(shè)防能力應(yīng)該隨之提高，否則代價(jià)太大。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震除了設(shè)防烈度較低以外，在具體抗震設(shè)計(jì)計(jì)算方法和構(gòu)造規(guī)定上的保守程度也都不如國(guó)外。我們不少?gòu)氖略O(shè)計(jì)和研究的工程技術(shù)人員，又往往習(xí)慣于如何為建筑結(jié)構(gòu)挖潛力以降低成本，而不習(xí)慣于如何為建筑結(jié)構(gòu)提高質(zhì)量，在本來(lái)已經(jīng)較低的設(shè)防烈度下，還要從各自不同的角度千方百計(jì)深挖潛力，結(jié)果是安全儲(chǔ)備越挖越低。

在人民生活水平已經(jīng)告別了生存型并向小康型轉(zhuǎn)變，以及物資供應(yīng)和社會(huì)財(cái)富狀況已非昔比的今天，如果繼續(xù)執(zhí)行現(xiàn)行的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則在地震發(fā)生時(shí)就有可能給國(guó)家和城市居民帶來(lái)更大的危害和損失。以城市商品房建筑為例，如果我們將設(shè)防烈度提高1度，即將結(jié)構(gòu)抵抗地震加速度的能力提高一倍，其所需費(fèi)用非常有限，不過(guò)在原有的約700-800元/平方米的土建造價(jià)上再增加6-10%，大概只需50元/平方米左右，這在每平方米數(shù)以千元計(jì)的房屋售價(jià)中根本算不了什么。相反，由于設(shè)防烈度較低，震后裂而不倒，則所需的昂貴的加固維修費(fèi)用以及間接經(jīng)濟(jì)損失就不是一般居民所能負(fù)擔(dān)的?，F(xiàn)在購(gòu)置新房后的居民花在室內(nèi)裝修的費(fèi)用一般就可達(dá)300-500元/平方米，從中只需拿出的幾分之一就可將房屋抗地震的能力提高一個(gè)等級(jí)。面對(duì)不可捉摸的地震和不時(shí)的地震謠傳，住在里面心里更踏實(shí)，這又何樂(lè)而不為呢。在目前情況下，將“小震不壞，的抗震原則改為”中震不壞，可能對(duì)國(guó)家對(duì)震區(qū)人民都更有利。

4 從商品的角度看待建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全度

建筑結(jié)構(gòu)作為特殊的商品，其內(nèi)在的安全質(zhì)量非一般用戶所能了解。確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的高低在過(guò)去是一種政府行為，而在改革開(kāi)放后的今天，這個(gè)問(wèn)題至少應(yīng)有房產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、保險(xiǎn)業(yè)和有關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體(學(xué)會(huì))的參與。開(kāi)發(fā)商應(yīng)該對(duì)其出售的建筑物的安全質(zhì)量負(fù)責(zé)，在不影響售價(jià)過(guò)多的情況下，盡可能提高房屋的安全度，特別是抵抗地震的能力，和汽車(chē)、飛機(jī)一樣，更高的安全性應(yīng)該作為房屋開(kāi)發(fā)商促銷和競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)熱點(diǎn)。保險(xiǎn)業(yè)也應(yīng)該積極參與建筑結(jié)構(gòu)安全度的制訂。隨著我國(guó)房產(chǎn)私有化的進(jìn)展，房產(chǎn)遲早會(huì)與保險(xiǎn)業(yè)緊密掛鉤，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度低的房產(chǎn)必然要與較高的保險(xiǎn)費(fèi)相匹配。就像國(guó)外一樣，保險(xiǎn)業(yè)應(yīng)聘請(qǐng)各類專家對(duì)其重大的保險(xiǎn)對(duì)象進(jìn)行評(píng)估。我國(guó)現(xiàn)行的低安全度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則如果任其維持下去，將來(lái)要為其不斷付出代價(jià)的可能是需要交納高昂保險(xiǎn)費(fèi)的業(yè)主，這對(duì)保險(xiǎn)業(yè)本身也會(huì)產(chǎn)生極其不利的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，過(guò)去所有房子政府出錢(qián)蓋，壞了公家修。而現(xiàn)在的建筑物是商品，大家出錢(qián)買(mǎi)，要是普通老百姓知道我們?cè)O(shè)計(jì)的房子居然與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有如此差距，沒(méi)有意見(jiàn)才怪!從老百姓看，買(mǎi)房子寧可要結(jié)構(gòu)厚一點(diǎn)，里面多配幾根鋼筋，誰(shuí)不愿意每平方米多花幾十元錢(qián)買(mǎi)個(gè)心里踏實(shí)。從國(guó)家看，鋼廠里的鋼材積壓賣(mài)不出去，如果我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范能和國(guó)外大體取齊，與國(guó)際接軌，使房子更耐久、更安全，這樣國(guó)家得利，老百姓得利，投資人也有利。

[1]陳肇元．要大幅度提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度[J]．建筑結(jié)構(gòu)．1999．1．

[2]王仲慶等．對(duì)提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的看法[J]．建筑結(jié)構(gòu)．2002．8．