高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的思考

戚路濤

摘要：由于建筑面積的逐漸減少，所以，在現(xiàn)在的建筑設(shè)計中，有大量的高層建筑出現(xiàn)，高層建筑，不僅解決了建筑占地面積多的問題，有時候，其獨(dú)特的形象也是一個城市的標(biāo)志。但因為高層建筑的施工不同于一般的建筑，由于設(shè)計、施工、使用方法、使用年限、遭受不同自然災(zāi)害等因素的影響，許多建筑物的安全性有待評定。但是高層民用建筑又與人們的生命安全有著不可分割的關(guān)系，所以，如何提高高層民用建筑的安全度就是所有建筑者們熱議的話題了。本文主要分析了現(xiàn)在高層民用建筑施工中存在的安全問題，及提出相關(guān)的措施。

關(guān)鍵詞：高層建筑；民用建筑；安全度

中圖分類號： TU208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、高層建筑結(jié)構(gòu)安全度設(shè)計的概念

如果建筑物的結(jié)構(gòu)不安全可能會產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果，比如對人們的經(jīng)濟(jì)造成損失，產(chǎn)生一定的社會影響，嚴(yán)重的還有可能造成人的生命危險。在我國設(shè)定的建筑物結(jié)構(gòu)安全可靠等級中，把建筑物的結(jié)構(gòu)安全劃分為三個等級，在人們一般使用的建筑物中都是二級的，對于重要的，有標(biāo)志性的建筑物一般是一級的，次要的建筑物一般則為三級。在同一棟建筑內(nèi)，施工時所采用的材料應(yīng)該與整個建筑的安全等級為同樣的，其中一部分的材料構(gòu)建可根據(jù)施工的重要性而進(jìn)行小規(guī)模的調(diào)整。如果遇到有的構(gòu)件安全等級較高，且價格一般，這樣的構(gòu)件運(yùn)用會減少結(jié)構(gòu)的破壞，減少不安全結(jié)構(gòu)對經(jīng)濟(jì)的損失與人員的傷亡，而且該結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級較整個結(jié)構(gòu)的安全等級提高1級。反之，如果在施工的過程中，會遇到有些施工結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞，但是其并不影響整個工程的安全結(jié)構(gòu)，就可以將其構(gòu)件的安全等級降低1級。

現(xiàn)代的建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計的目的是，在施工的過程中，保證結(jié)構(gòu)的安全度，使建筑物在規(guī)定的使用期限內(nèi)，能滿足人們正常的生活，辦公。在我國的建筑業(yè)中，對于建筑結(jié)構(gòu)的安全要求一般是：

保證建筑物在正常使用的條件下使用的安全性，另外，對于突發(fā)狀況的應(yīng)對，比如地震、颶風(fēng)等。在突發(fā)的狀況下能夠保證人們的生命與財產(chǎn)安全。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要充分考慮其適用性這一根本目的。保證其能物盡所用。

除了上述提到的安全性、適用性這兩點(diǎn)以外，還要保證其耐久性這一要求，也就是結(jié)構(gòu)的可靠性，即結(jié)構(gòu)性能保證其完成預(yù)定的功能。

關(guān)于離層民用建筑可命度設(shè)計理論

我國規(guī)范采用了先進(jìn)的可靠度理論，用失效概率度量結(jié)構(gòu)的可靠性，通過將抗力和作用效應(yīng)相互獨(dú)立。將隨機(jī)過程化為隨機(jī)變量并以經(jīng)驗為校準(zhǔn)點(diǎn)，成功地將這一理論用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，這是我國規(guī)范先進(jìn)性的一種表現(xiàn)。工程設(shè)計采用可靠度理論為國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)所提倡，是國際上大勢所趨;多次國際安全度會議也傾向于采納ISO提出的在設(shè)計規(guī)范中采用可靠度理論的原則?？煽慷壤碚撘粯又匾暯?jīng)驗，可靠度取值用校準(zhǔn)法確定。

分項多安全系數(shù)設(shè)計方法要比可靠度方法更為靈活實(shí)用。在確定安全系數(shù)時，同樣可以利用可靠度理論一起作分析，最后選定合適的系數(shù)值。鑒于現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范已經(jīng)采用了可靠度理論，不足之處可繼續(xù)改進(jìn)，而其設(shè)計公式的表達(dá)形式又與分項多安全系數(shù)基本相似，所以也不必再回到老路上去?，F(xiàn)行可靠度設(shè)計規(guī)范中的分項系數(shù)，其含義可以模糊些，考慮更多的經(jīng)驗因素，這在可靠度理論中也是說得過去的。規(guī)范采用可靠度理論應(yīng)采取實(shí)事求是的態(tài)度，能用的盡量用，尚不成熟的將來再用，不宜用行政手段一刀切去追求“統(tǒng)一”。

三、我國現(xiàn)在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度現(xiàn)狀

高層的建筑安全性不同于一般高度的建筑施工，因為其設(shè)計、施工、使用年限、遭受不同自然災(zāi)害等因素的影響，很多高層建筑物的安全結(jié)構(gòu)還是不能夠確定的。有很多的建筑物在施工的時候，因為很多因素的影響，在沒有進(jìn)行使用的時候就已經(jīng)產(chǎn)生了多多少少的問題，所以，很有必要對建筑物進(jìn)行安全程度的鑒定。由于現(xiàn)代建筑企業(yè)的商業(yè)化，建筑物的質(zhì)量直接關(guān)系到了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，所以提高建筑物的安全度是各個建筑企業(yè)亟待解決的問題。

現(xiàn)在經(jīng)常發(fā)生的安全事故中，與建筑物的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系很少，因為我國現(xiàn)在所使用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與上世紀(jì)五十年代所使用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法幾近相似，然而，當(dāng)初所使用的不管是施工材料、施工手段、或是機(jī)械設(shè)備都比現(xiàn)在落后很多，但是卻很少在施工期間發(fā)生安全事故?，F(xiàn)在的安全事故與結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度沒有連帶關(guān)系。

其次，在我國現(xiàn)在運(yùn)用的建筑設(shè)計規(guī)范中的構(gòu)造規(guī)定還是比較準(zhǔn)確的。我國所用的建筑工程安全規(guī)范與國際的市場沒有直接的關(guān)系，都是根據(jù)國家的相關(guān)法規(guī)政策而定。從我國現(xiàn)在的施工情況來看，我國所制定使用的構(gòu)造規(guī)定與其他的國家相比并沒有低于他們。在我國的規(guī)范制度中所規(guī)定的都是最低的用鋼量，然而在正式施工時候，施工人員往往會根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的安全重要性來提高用鋼量，所以，在實(shí)際中，不能根據(jù)規(guī)范中的用鋼量來判定我國工程在建設(shè)使用中的用鋼量，當(dāng)然也不能用我們的最低用鋼量來與其他的國家相比。在我國規(guī)范規(guī)定的柱子最小含鋼量為0.4%，是在沒有考慮地震情況下的使用情況，然而，在現(xiàn)代的建筑中，在設(shè)計的時候，都會考慮建筑物的抗震性。高層建筑物更要考慮其抗震性，這時候施工的鋼含量就是0.5%-1.0%。而且設(shè)計單位在設(shè)計高層建筑的柱子時，用鋼量常比規(guī)范要求的還大，因此與國外相比，實(shí)際用鋼量并不小 。

四、高層民用建筑物安全性設(shè)計要從多個方面來保證結(jié)構(gòu)的安全性

在高層建筑物進(jìn)行設(shè)計的時候，首選方案應(yīng)該經(jīng)濟(jì)合理的，然后分析結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的連接設(shè)計，要按照國家的規(guī)范或規(guī)定進(jìn)行安全指標(biāo)的設(shè)計，來保障工程的安全性，結(jié)構(gòu)的安全度通常指安全系數(shù)或可靠指標(biāo),實(shí)際上只是對結(jié)構(gòu)截面強(qiáng)度安全的一種度量，與此相關(guān)的還有荷載和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的取值。影響高層建筑的安全性因素很多，其中，安全度是保證結(jié)構(gòu)安全性的最重要的因素，但不是全部的因素。有些設(shè)計人員往往只滿足于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算上的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)構(gòu)造，結(jié)構(gòu)材料，結(jié)構(gòu)維護(hù)，結(jié)構(gòu)耐久性、以及從設(shè)計，施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。有的結(jié)構(gòu)整體性和延性不足，抗偶然作用和防倒塌能力差;或者計算圖形和受力路線不明確，造成局部受力過大: 或者混凝土強(qiáng)度等級過低、保護(hù)層厚度過小、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過薄，削弱了結(jié)構(gòu)耐久性;這些都會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性;有的城市橋梁雖然滿足設(shè)計規(guī)范的強(qiáng)度要求僅用了5～10年就因耐久性出了毛病影響結(jié)構(gòu)安全。結(jié)構(gòu)耐久性不足已成為最現(xiàn)實(shí)的一個安全問題，設(shè)計時要從構(gòu)造、材料等角度采取措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性，并要對施工單位提出具休要求。

在國際上使用的高層民用建筑物安全性的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范制度有二種，一種是推薦性的，另一種是強(qiáng)制性的。在國外很多發(fā)達(dá)國家都是用推薦性的，只能對施工人員起一定的引導(dǎo)的作用，建筑施工的安全結(jié)構(gòu)復(fù)雜，國家規(guī)定的制度規(guī)范不可能取代設(shè)計人員在整個工程中所需要的理論知識。經(jīng)驗和判斷，設(shè)計人員必須自己承擔(dān)設(shè)計的全部責(zé)任，可以不受推薦性規(guī)范的約束。在我過實(shí)行的制度是強(qiáng)制性的，是設(shè)計人員在設(shè)計的時候必須遵守的規(guī)章制度，如果不按照規(guī)范實(shí)行，所有后果都是有設(shè)計人自負(fù)，而出了事故，設(shè)計人員也可憑規(guī)范推卸責(zé)任。幾十年來，這種做法已在工程設(shè)計界深入人心，因而對規(guī)范的制定工作也就提出了很高的要求。強(qiáng)制性制度在設(shè)計中的不足之處是不能靈活的變通，無法應(yīng)對工程中出現(xiàn)的各種問題，而且客觀上不利于發(fā)揮調(diào)動甚至限制設(shè)計人員的創(chuàng)造性。強(qiáng)制性規(guī)范的利弊值得仔細(xì)探討。長期以來，我國規(guī)范由政府部門管理，隨著政府機(jī)構(gòu)精簡和政府功能轉(zhuǎn)變，有人擔(dān)心在規(guī)范管理的力度上會否削弱今后可否借助各種學(xué)會、協(xié)會的積極性，委托學(xué)會、協(xié)會來編制和管理，而政府部門則起批準(zhǔn)監(jiān)督作用。如果將規(guī)范的課題研究，規(guī)范的編制和規(guī)范的批準(zhǔn)分成獨(dú)立的不同層次，是否會更好一些。在規(guī)范的編訂和管理上如何能更好地適應(yīng)既是社會主義、又是市場經(jīng)濟(jì)的體制，有必要作細(xì)致的研究。

總而言之，過去所有房子政府出錢蓋，壞了公家修。而現(xiàn)在的建筑物是商品，家自己出錢買，從老百姓的角度看，買房子寧可要結(jié)構(gòu)厚一點(diǎn)，里面多配根鋼筋，誰不愿意每ｍ2多花幾十元錢買個心里踏實(shí)?如果我們的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能和國外大體取齊，與國際接軌，使房子更耐久、更安全，這樣國家得利，老百姓得利，投資人也有利。

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