建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中安全性問題的探討

黃國宏

【摘要】 結(jié)構(gòu)是一個建筑物的基礎(chǔ)，做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有利于建筑物的抗震、防火等功能，因此做出高質(zhì)量的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要。因此本文中筆者結(jié)合自己多年的工作經(jīng)驗從結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則、結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法以及目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題等幾個方面分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全性問題，希望本文的分析能夠給大家一些借鑒學(xué)習(xí)之處。

【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；安全性；問題

1.引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和建筑功能的多樣化，我國的建筑行業(yè)也在這個過程中得到了很大的發(fā)展。居民對日常居住環(huán)境的要求不斷提升，包括建筑的功能性及耐用性等，同時社會及建筑行業(yè)領(lǐng)域?qū)ㄖ踩缘囊笠苍诓粩嗵嵘?。在影響建筑安全性能的各類因素中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作為建筑施工的基礎(chǔ)，對其安全性具有重要的影響。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，一方面要滿足包括抗震，抗風(fēng)等在內(nèi)的安全性能要求，同時也要滿足建筑構(gòu)的科學(xué)性和合理性。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)把保障建筑的安全性列為首位。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點以及設(shè)計原則

在建筑工程建設(shè)中，結(jié)構(gòu)是其中一個重要的組成部分，它不僅關(guān)系著建筑基本功能的實現(xiàn)，而且對建筑的美觀和工程造價具有重要影響。一般性的建筑有著豐富多彩的結(jié)構(gòu)形式，高層建筑結(jié)構(gòu)形式更是復(fù)雜且多樣化。較為傳統(tǒng)的高層建筑一般采用框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)合，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多創(chuàng)新性的嘗試已隨處可見。

2.1 適度的彈性原則

在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，結(jié)構(gòu)體系要保證有適度的彈性，要是建筑結(jié)構(gòu)剛度過大，它的變形能力就會很差，在地震力作用下，巨大的能量會嚴(yán)重破壞建筑的結(jié)構(gòu)；要是體系硬度過軟，則建筑的穩(wěn)定性就會很差，不僅會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全性以及舒適性方面的問題，也容易產(chǎn)生偶然外力作用下的安全問題。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)整體性原則

建筑結(jié)構(gòu)整體性能夠有效地消減和傳遞強(qiáng)大外力，從而保障建筑免遭破壞。所以在進(jìn)行建筑設(shè)計時，設(shè)計者應(yīng)該盡可能疏通建筑構(gòu)件中的各個關(guān)節(jié)，使構(gòu)件受力關(guān)系傳遞清晰，從而減弱外力所帶來的影響。因此結(jié)合相關(guān)的知識對受力進(jìn)行科學(xué)性的分析，合理的處理受力構(gòu)件，增加建筑的受力能力，保證建筑構(gòu)件的整體性。

2.3 多重防護(hù)原則

建筑物需要多重結(jié)構(gòu)防護(hù)從而確保免受外力對建筑結(jié)構(gòu)的沖擊。如果只采用單一的安全構(gòu)件，建筑結(jié)構(gòu)則無法抵抗外力的沖擊。所以采用多重防護(hù)，這樣能夠有效地避免建筑工程事故的發(fā)生，從而確保建筑工程充分的安全性。另外，在對建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，運用不同計算軟件或模型對同一建筑結(jié)構(gòu)核查對比，也能起到多重防護(hù)的作用。

3.目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的安全問題

3.1抗震設(shè)計方面存在的問題

在以往的建筑建設(shè)過程中，建筑施工對建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震能力往往不夠重視，導(dǎo)致許多的建筑物就只是做一個表面功夫，實際的安全性能到底有多高，在經(jīng)過了大型的地震之后就成為一片廢墟，嚴(yán)重威脅人們的生命財產(chǎn)安全。特別是在最近幾年，各種自然災(zāi)害頻發(fā)，而且破壞力度越來越強(qiáng)，前幾年的汶川大地震及玉樹地震導(dǎo)致大量的建筑物倒塌，造成大批的人員傷亡。其造成的損失足以說明我國一些地方的建筑抗震性很差，未達(dá)到我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。有些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對抗震設(shè)計的認(rèn)識不透，設(shè)計過程中個別忽略抗震性原則，造成了建筑物施工過程僅僅是一個表面工程。導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中仍然存在著嚴(yán)重的安全隱患。因而，要想在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高抗震設(shè)計水平，一方面要提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，另外還要提高建筑結(jié)構(gòu)施工的水平。這樣，才能夠提升建筑的抗震能力，進(jìn)而有效地預(yù)防地震造成的建筑物垮塌而引起的人員傷亡。

3.2防火設(shè)計方面存在的問題

每年都會出現(xiàn)一些大型的火災(zāi)事故，導(dǎo)致的財產(chǎn)損失和傷亡都十分嚴(yán)重，追究這些事故的責(zé)任一定會存在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中防火的問題。很多結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對防火規(guī)定和規(guī)范不熟悉，這就造成在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時忽視一些重點防火的材料。

3.3部分結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的問題

有一些設(shè)計師因為各種原因，為了使建筑有更大的空間，就會把抗震墻設(shè)計的非常少，上部的砌體抗震墻基本上無法和底部的框架梁對齊，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)體系不合理，傳力不規(guī)范，有些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中沒有按規(guī)范要求來確定荷載取值，存在錯誤的計算等現(xiàn)象；有些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的強(qiáng)度大大小于計算的理論結(jié)果，使建筑結(jié)構(gòu)存在非常嚴(yán)重的安全隱患。

4.優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性

4.1 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

我國頒布的《抗震規(guī)范》中提出兩個階段的設(shè)計方法，來實現(xiàn)3個地震烈度水準(zhǔn)的設(shè)防需求。第一個階段的設(shè)計方案，需要與抗震設(shè)計原則相符合，與此同時依據(jù)和基本烈度相照應(yīng)的小震烈度的地震動參數(shù)，經(jīng)過使用彈性反應(yīng)譜法得出結(jié)構(gòu)在彈性狀況下的相對應(yīng)的地震作用效果和地震作用的標(biāo)準(zhǔn)值，然后和其他荷載效應(yīng)依照特定的組合系數(shù)實行組合，還要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面實行針對性的承載力核算，假如建筑物比較高，還需要實行變形核算，來確保側(cè)向的變形不會過大。這樣，一方面能滿足第一個水準(zhǔn)下對承載力的可靠度的需要，同時還滿足第二水準(zhǔn)的設(shè)防的需求。最后還得需要經(jīng)過構(gòu)造措施與概念設(shè)計來使第三水準(zhǔn)的設(shè)防需求得到滿足。針對非地震高發(fā)區(qū)的大部分建筑來說，只實行第一階段的設(shè)計足夠，但依據(jù)地區(qū)的特性與建筑的特性，小部分結(jié)構(gòu)比如地震時容易出現(xiàn)倒塌的建筑和有特殊需求的建筑，還應(yīng)該實行第二階段的設(shè)計，就是依據(jù)和基本烈度相照應(yīng)的罕遇烈度核算結(jié)構(gòu)的彈塑性層間變形是否達(dá)到規(guī)范的需求。假如出現(xiàn)變形很大的薄弱層，就需要積極改進(jìn)設(shè)計，或是能使取相對應(yīng)的構(gòu)造舉措，來達(dá)到第三水準(zhǔn)的設(shè)防需求，就是所謂的大震不倒。

4.2優(yōu)化消防結(jié)構(gòu)設(shè)計

消防設(shè)計中防火間距很重要，一定要根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行合理設(shè)置。還要根據(jù)建筑所在地的地形條件進(jìn)行設(shè)計，以提高該高層建筑與環(huán)境的協(xié)調(diào)性。為了避免火災(zāi)發(fā)生時產(chǎn)生的人員疏散問題，一定要設(shè)置合理的疏散通道、防煙區(qū)和緊急避難場所。一要考慮防火墻、防火門和防排煙設(shè)備的設(shè)計，設(shè)計有效合理并且安全可靠的消防結(jié)構(gòu)，以降低高層建筑的破壞程度，保證居住者的人身財產(chǎn)安全。

4.3 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)受力性能

建筑師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，通常要考慮的因素不是如何設(shè)計出具體的建筑結(jié)構(gòu)以及建筑細(xì)節(jié)，而是建筑物空間組合具有哪些特點。因為建筑物的構(gòu)件很大而且很重，所以要求結(jié)構(gòu)能夠使結(jié)構(gòu)的重量傳到地面，通常結(jié)構(gòu)作用地面的荷載是向下的，作用力和承載力之間的關(guān)系就非常的重要。因此，高層建筑設(shè)計的方案，要充分考慮承重的柱體和墻體的設(shè)置和數(shù)量，并設(shè)計出總體的構(gòu)想。

5.結(jié)束語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計直接決定了建筑工程的質(zhì)量，而搞成建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有極強(qiáng)的技術(shù)性和綜合性，對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計具有極其重要的指導(dǎo)意義。一個建筑工程的投資和周期都非常大，對社會的影響也很大，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量關(guān)系到我們的生命財產(chǎn)安全，因此做出好的結(jié)構(gòu)設(shè)計任重而道遠(yuǎn)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者要遵守相關(guān)規(guī)范下，具有與時俱進(jìn)的思想才能不斷探索更新設(shè)計理念，開創(chuàng)新的技術(shù)使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作行業(yè)逐步步入正軌，做到建筑物的設(shè)計更安全、更合理。

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