建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全度探討

鄭筱潔

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全度探討

鄭筱潔

主要從規(guī)范、可靠度設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)中存在的安全隱患等幾個(gè)方面對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全度問題進(jìn)行了探討,并提出了若干提高措施,對(duì)正確認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)中的安全度有一定的積極作用。

建筑結(jié)構(gòu),可靠度,安全隱患

建筑結(jié)構(gòu)的安全度受很多因素的制約,如設(shè)計(jì)參數(shù)的選取、結(jié)構(gòu)模型的仿真度、施工質(zhì)量以及后期使用情況等。本文主要從設(shè)計(jì)的角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全度進(jìn)行分析探討。

1 對(duì)規(guī)范的理解

部分同行認(rèn)為建筑相關(guān)規(guī)范中對(duì)安全度的重視度不夠,存在安全儲(chǔ)備偏低。存在這種認(rèn)識(shí)的原因,主要是由于全國(guó)各地經(jīng)常發(fā)生建筑結(jié)構(gòu)開裂、傾斜甚至直接倒塌等,其實(shí)這是一種誤解。國(guó)內(nèi)有很多建筑至今已使用 40多年,經(jīng)受住了各種荷載的作用仍然巋然矗立?？梢哉f現(xiàn)在的安全事故,不一定與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度有確定的連帶關(guān)系。在施工質(zhì)量有保證的前提下,結(jié)構(gòu)的安全程度是能滿足需求的。所以現(xiàn)有規(guī)范是能滿足安全的需要的,不必作出全面的變更。但隨著時(shí)代的發(fā)展,安全度的要求也越來(lái)越高,原有規(guī)范的局部地方可能存在不能滿足現(xiàn)狀需求,所以每隔一段時(shí)間,相關(guān)部門就會(huì)對(duì)規(guī)范做一定的修改,更新以前的版本。因此,規(guī)范對(duì)安全度的規(guī)定是可以滿足社會(huì)發(fā)展需要的,且規(guī)范對(duì)安全度的要求只是最低值,設(shè)計(jì)人員完全可以根據(jù)不同的工程對(duì)象,必要時(shí)采用高于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。

在我國(guó)混凝土規(guī)范編制初期時(shí),由于當(dāng)時(shí)事故頻發(fā),某些專家便提出需要建筑結(jié)構(gòu)的安全度,但受制于當(dāng)時(shí)的國(guó)力及政治環(huán)境而未能實(shí)現(xiàn)。隨著社會(huì)的發(fā)展,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全度的需求也提高了。作為安全度的指標(biāo)之一的含鋼量,我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的低用鋼量值是最小值,在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)者會(huì)根據(jù)具體情況予以適當(dāng)提高,所以借此來(lái)判定我們?cè)诠こ讨械牟牧嫌昧渴遣贿m合的。事實(shí)上,在某些細(xì)節(jié)方面,也已經(jīng)與國(guó)際水平相當(dāng)了。如剪力墻的最小配筋率為 0.25%,與美國(guó)規(guī)范的規(guī)定值相同;墻的暗柱配筋量,已是世界較高水平。這種構(gòu)造物中的配筋率,我國(guó)規(guī)范與國(guó)外規(guī)范相差無(wú)幾,甚至某些情況下配筋更多。

2 可靠度

可靠度理論作為設(shè)計(jì)理論是從20世紀(jì) 80年代開始被引入各種設(shè)計(jì)稿規(guī)范的。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中,意見并不統(tǒng)一,專家對(duì)此的解釋是：1)將先進(jìn)的可靠度理論引入規(guī)范,是我國(guó)規(guī)范的又一重大進(jìn)步。它將實(shí)際使用時(shí)的隨機(jī)過程化為用隨機(jī)變量表示的效應(yīng)方程,并輔以經(jīng)驗(yàn)校準(zhǔn),用失效概率度量結(jié)構(gòu)的可靠性。在國(guó)際工程設(shè)計(jì)中,可靠度理論也被 ISO所大力提倡,乃國(guó)際工程設(shè)計(jì)界大勢(shì)所趨;需要提出的是可靠度理論同樣也重視經(jīng)驗(yàn),可靠度取值便是用校準(zhǔn)法確定。2)基于可靠度的設(shè)計(jì)雖然是設(shè)計(jì)理念上的一重大進(jìn)步,但是將其具體應(yīng)用到相關(guān)規(guī)范時(shí),仍存在瑕疵：比如概率可靠度理論需要大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)做基礎(chǔ),但目前在荷載和抗力統(tǒng)計(jì)方面,仍存在一些問題;結(jié)構(gòu)可靠度分析的三個(gè)基礎(chǔ)點(diǎn)都有不完善之處;可靠度理論強(qiáng)調(diào)三個(gè)正常,即正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用,但正常和不正常沒有明確的界定。因此,盲目地將可靠度理論推廣于各種規(guī)范,會(huì)產(chǎn)生一些不宜之處。3)相比概率可靠度設(shè)計(jì)方法,分項(xiàng)多安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法要更為靈活實(shí)用。在確定安全系數(shù)時(shí),可以同時(shí)采用可靠度理論一起作分析,最后選定合適的系數(shù)值。4)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的安全隱患。這里我們僅從設(shè)計(jì)的角度談,不考慮施工和后期使用的不規(guī)范帶來(lái)的安全隱患。

2.1 結(jié)構(gòu)抗震考慮不足

汶川地震和玉樹地震的慘痛教訓(xùn)告訴我們,某些地方建筑結(jié)構(gòu)抗震性很差,未達(dá)到我國(guó)規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。提高抗震設(shè)計(jì)水平是提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的一個(gè)重要方面。同時(shí)由于我國(guó)幅員廣闊,各個(gè)地區(qū)的地震級(jí)別與地震幾率情況各有不同。因此應(yīng)了解實(shí)際情況,具體分析,選擇不同的抗震規(guī)范,具體設(shè)計(jì)。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中偷工減料,鋼材不足導(dǎo)致功能減弱

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的今天,由于對(duì)利潤(rùn)的追求,某些建筑開發(fā)商無(wú)視規(guī)范,迫使設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),過度的減少鋼材等,導(dǎo)致建筑物中鋼材等材料的性能減弱,進(jìn)一步導(dǎo)致建筑物的質(zhì)量不過關(guān),安全性下降。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

由于某些客觀原因,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)不足,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)難免存在不合理之處,存在安全隱患?；蚴悄承┰O(shè)計(jì)者安全意識(shí)不夠,只顧外觀而不顧質(zhì)量,或知道公司要求的設(shè)計(jì)形式行不通,為了保住自己的飯碗而不提出異議,縱使悲劇上演。

3 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的措施

3.1 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)抗震性能的重視意識(shí)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)復(fù)雜的、精確的工作,需要深厚的理論知識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格要求自己,對(duì)每一步設(shè)計(jì)都要了然于心,并做到知其所以然,正確理解規(guī)范條文,對(duì)行業(yè)動(dòng)態(tài)和最新發(fā)展有一定的了解,工作之余要善于反思和總結(jié),為以后的工作積累經(jīng)驗(yàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要轉(zhuǎn)換自己的陳舊思想,正確對(duì)待抗震性能的重要性,在條件允許的情況下,到地震一線去,對(duì)地震有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí),并留意地震的破壞形式等,為今后的工作提供指導(dǎo)。

3.2 嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建筑結(jié)構(gòu)越來(lái)越受到重視。國(guó)家也適時(shí)地出臺(tái)了一些相應(yīng)規(guī)范。所謂規(guī)范,是具有強(qiáng)制性的。為了提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性,設(shè)計(jì)人員應(yīng)謹(jǐn)守本責(zé),對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)不滿足相關(guān)規(guī)范的行為應(yīng)及時(shí)提出,并針對(duì)問題,提出解決方案。同時(shí),建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)存在違規(guī)行為且屢教不改的人員要及時(shí)舉報(bào),以免造成更嚴(yán)重的損失。

3.3 重視研發(fā)

計(jì)算機(jī)的發(fā)展為設(shè)計(jì)軟件高仿真提供了廣闊前景。造型越是新穎,外觀越是獨(dú)特,計(jì)算起來(lái)也就越復(fù)雜,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度越來(lái)越大。從另一個(gè)方面來(lái)說,對(duì)設(shè)計(jì)人員知識(shí)的廣度和深度有了更多的要求,對(duì)計(jì)算軟件也提出了新的要求。所以,要提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑的安全性,就必須對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行開發(fā),這個(gè)過程需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和編程人員全面合作,深度交流,齊心協(xié)力共同合作完成軟件開發(fā),推新創(chuàng)新。

4 需正確看待的幾個(gè)問題

1)提高建筑結(jié)構(gòu)的安全度,并不是簡(jiǎn)單地增加水泥或鋼筋用量等,而是在正確、認(rèn)真分析結(jié)構(gòu)受力的情況下,輔以進(jìn)步科技和強(qiáng)化管理,合理地提高建筑結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備和耐久性能。2)提高建筑物安全度和耐久性,對(duì)社會(huì)影響重大,需認(rèn)真對(duì)待。因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)安全水準(zhǔn)的制約因素較多,既要考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn),又要考慮設(shè)計(jì)、施工技術(shù)水平(尤其是施工水平)等要素,因此,必須經(jīng)過國(guó)家有關(guān)部門組織有關(guān)學(xué)術(shù)界、工程界和經(jīng)濟(jì)界的共同參與探討,以尋求科學(xué)的并能與國(guó)際接軌的符合我國(guó)情況的建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)定水準(zhǔn)和耐久性指標(biāo)。3)浪費(fèi)問題。在設(shè)計(jì)業(yè)內(nèi),存在一種普遍現(xiàn)象：為了保證盡量安全,在設(shè)計(jì)時(shí),盡量采取保守設(shè)計(jì)。這本身并沒有什么錯(cuò),但是很多設(shè)計(jì)人員,尤其是年輕設(shè)計(jì)人員,由于并不是十分有信心,在取值方面,盡量的保守,造成沒有必要的浪費(fèi)。浪費(fèi)問題的根源是對(duì)相關(guān)知識(shí)的不清楚,分析能力不足,信心缺乏。因此為了避免因設(shè)計(jì)造成的浪費(fèi),需經(jīng)常對(duì)自己“充電”,合理科學(xué)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

在今后的工作中,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要重新認(rèn)識(shí)自己工作的重要性,明確自己的責(zé)任,提高對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量安全問題的辨別能力,積累結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題作為經(jīng)驗(yàn),使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作行業(yè)逐步步入正軌,做到建筑物的設(shè)計(jì)更安全、更合理。

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Inquiry on the security in architectural structure design

ZHENG Xiao-jie

This paper discusses the security issue in architectural structure design from aspects of norms,reliability design,and design hazards and so on,and puts forward some imp rovingmeasures,which has certain positive role in correctly understanding the security.

architectural structure,reliability,security hazards

TU318

A

1009-6825(2011)09-0033-02

2010-11-28

鄭筱潔(1973-),女,高級(jí)工程師,福州市園林科學(xué)研究院,福建福州 350000