建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性

張 亮 亮

(山西約翰芬雷華能設(shè)計(jì)工程有限公司，山西 太原 030002)

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建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性

張 亮 亮

(山西約翰芬雷華能設(shè)計(jì)工程有限公司，山西 太原 030002)

介紹了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，從鋼結(jié)構(gòu)、安全設(shè)計(jì)、混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)、抗震性安全設(shè)計(jì)三方面，分析了建筑結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并提出了提高其安全性的解決措施，以期能為建筑行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)條件。

安全性，建筑結(jié)構(gòu)，混凝土保護(hù)層，BIM技術(shù)

0 引言

在我國(guó)建筑行業(yè)迅猛發(fā)展背景下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題逐漸引起了人們關(guān)注。即因建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性，是保障人們安全防護(hù)的第一環(huán)節(jié)。所以，在嚴(yán)格遵從建筑設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全性的概念分析。同時(shí)，從主體因素和客觀(guān)因素入手，總結(jié)建筑結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最終為我國(guó)建筑安全性設(shè)計(jì)方向的發(fā)展提供有利參考。以下就是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)難點(diǎn)問(wèn)題的詳細(xì)闡述，望其能為建筑行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)條件。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來(lái)看，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，沒(méi)有較強(qiáng)的抗震性。即與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)雖然實(shí)施了一系列法律規(guī)定，即GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范等，要求現(xiàn)代建筑抗震性設(shè)計(jì)必須達(dá)到7度或者8度標(biāo)準(zhǔn)。但因一些建筑公司缺少對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的認(rèn)識(shí)，因而，忽視了建筑結(jié)構(gòu)抗震性的規(guī)范化設(shè)計(jì)，且未充分考慮不同地區(qū)地質(zhì)、地震帶分布的差異，由此影響到了建筑使用安全性；

第二，缺少合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。即因一些建筑企業(yè)施工人員是非專(zhuān)業(yè)人員，因而，專(zhuān)業(yè)技能參差不齊。同時(shí)，過(guò)分強(qiáng)調(diào)對(duì)建筑美觀(guān)、功能等的追求，忽視了建筑使用安全性問(wèn)題。此外，也有一些建筑企業(yè)在項(xiàng)目建設(shè)中，過(guò)分追求自身利益，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行擅自改動(dòng)，埋下了一些安全隱患[1]；

第三，存在偷工減料情況。即一些建筑企業(yè)在建筑結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中存在著偷工減料行為，不重視混凝土等建筑材料質(zhì)量的嚴(yán)格把控，最終影響到了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性。

2 建筑結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)

2.1 鋼結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)中，為了避免鋼材偷工減料施工行為影響到建筑安全性，應(yīng)注重嚴(yán)格遵從GB 50068—2001建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)行為。

首先，在鋼材采購(gòu)中，應(yīng)明確標(biāo)明鋼材信息。包括鋼類(lèi)、脫氧程度、連接材料、鋼號(hào)、爐種等等。同時(shí)，在承重鋼材材料選用時(shí)，以實(shí)驗(yàn)方式，對(duì)鋼材連接方式、荷載特征、工作溫度等性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，且盡量選用16 Mn鋼、16 Mnq鋼、15 MnVq鋼作為承重結(jié)構(gòu)鋼材，滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。但若建筑工程工作溫度低于-20 ℃，那么應(yīng)避免對(duì)3號(hào)沸騰鋼材料的使用，達(dá)到安全性的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。

其次，待鋼材采購(gòu)?fù)戤吅螅瑧?yīng)進(jìn)入到鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。而在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)先按照GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)值、組合系數(shù)、動(dòng)力荷載等參數(shù)。然后，分別設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、水平荷載等等。其中，在鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，為了滿(mǎn)足建筑安全性要求，應(yīng)在選用厚度是17 mm～25 mm的16 Mn鋼時(shí)，把它的抗拉能力設(shè)計(jì)為300 N/mm2，抗剪能力設(shè)計(jì)為175 N/mm2，端面承壓能力設(shè)計(jì)為425 N/mm2，達(dá)到最佳的強(qiáng)度設(shè)計(jì)效果。而若把16 Mnq鋼作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料，應(yīng)保證其厚度在26 mm～36 mm之間，而抗拉能力設(shè)計(jì)值是290 N/mm2，抗剪能力設(shè)計(jì)值是170 N/mm2，端面承壓能力是410 N/mm2，符合建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求[2]。

再次，在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的基礎(chǔ)上，也應(yīng)針對(duì)鋼鑄件強(qiáng)度、焊縫強(qiáng)度、鉚釘連接強(qiáng)度、螺栓連接程度等進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)，由此避免結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題威脅建筑使用安全性。

2.2 混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)工作開(kāi)展過(guò)程中，因混凝土結(jié)構(gòu)是主要的建筑結(jié)構(gòu)之一，所以，在建筑結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)做好混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)工作。首先，在混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了避免安全事故問(wèn)題的凸顯，規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)把建筑安全使用年限設(shè)定為100年。而當(dāng)環(huán)境等級(jí)是一時(shí)，保證板墻殼混凝土保護(hù)層最小厚度是15 mm，梁柱混凝土保護(hù)層最小厚度是20 mm。在環(huán)境等級(jí)是二a時(shí)，保證板墻殼和梁柱的混凝土保護(hù)層最小厚度分別是20 mm和25 mm。在環(huán)境等級(jí)是二b時(shí)，二者分別是25 mm和35 mm。當(dāng)環(huán)境等級(jí)是三a時(shí)，二者分別是30 mm和40 mm[3]。當(dāng)環(huán)境等級(jí)是三b時(shí)，二者分別是40 mm和50 mm，就此達(dá)到安全性建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的。其次，若在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土強(qiáng)度小于C25，那么在具體的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整保護(hù)層厚度，將其厚度在原有基礎(chǔ)上增加5 mm，達(dá)到最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。

2.3 抗震性安全設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展過(guò)程中，為了保證建筑安全性，應(yīng)注重優(yōu)化建筑抗震性安全設(shè)計(jì)工作。首先，在建筑抗震性安全設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。例如，日本在某一高層公寓建筑設(shè)計(jì)中，即使用了美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心工程的鋼管，該鋼管直徑是80 mm，厚度是40 m。同時(shí)，鋼管中注入了高強(qiáng)度混凝土。所以，在這一類(lèi)鋼管應(yīng)用的基礎(chǔ)上，公寓建筑抗震能力將有所增長(zhǎng)。一旦遇到地震，僅會(huì)搖動(dòng)30 cm[4]。因此，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的展開(kāi)，應(yīng)嘗試對(duì)剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的引入。其次，在建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重設(shè)計(jì)一個(gè)“抗動(dòng)體”，由此提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，避免建筑坍塌等安全問(wèn)題的凸顯。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全性提高措施

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展過(guò)程中，為了有效緩解抗震性能差、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、存在偷工減料等安全問(wèn)題，應(yīng)在建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)中，要求建筑企業(yè)必須嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)規(guī)定。包括《建筑法》《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》等等，繼而以政策為導(dǎo)向，控制不合格的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，達(dá)到安全性建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。此外，因建筑企業(yè)施工人員專(zhuān)業(yè)技能關(guān)乎著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)性、安全性。所以，在建筑項(xiàng)目具體設(shè)計(jì)期間，應(yīng)安排施工人員參加專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)，讓他們?cè)谂嘤?xùn)中掌握混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技巧，并充分認(rèn)識(shí)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，最終保證建筑物的使用安全，為人們營(yíng)造一個(gè)舒適的建筑使用空間[5]。除此之外，在建筑結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)中，也應(yīng)引入一些先進(jìn)的技術(shù)手段。包括BIM技術(shù)等等，逐步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，符合建筑設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的展開(kāi)仍然存在著缺乏較強(qiáng)抗震性、缺乏合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段等問(wèn)題，影響到了建筑的安全使用，且縮短了建筑使用壽命。為此，為了保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性，必須從鋼結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)、混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)、抗震性能安全設(shè)計(jì)三個(gè)方面入手，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并以科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，提高整個(gè)建筑質(zhì)量，且把“安全性”作為指導(dǎo)思想，推進(jìn)建筑工程的順利開(kāi)展，避免工程事故問(wèn)題的發(fā)生。

[1] 侯 捷.在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑安全性的幾點(diǎn)思考[J].江西建材，2016，20(13)：32,35.

[2] 吳偉龍.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑安全性的策略探討[J].建材與裝飾，2016，30(25)：89-90.

[3] 羅小春.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提升建筑自身的安全性[J].江西建材，2015，32(24)：43.

[4] 陳錫輝，高 博.試論在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性[J].四川水泥，2015，21(12)：34.

[5] 解增銀，嚴(yán)慶平.淺談在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何保證建筑的安全性[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，20(16)：221.

How to improve the building safety in building structure design

Zhang Liangliang

(Shanxi John Finlay Huaneng Design Engineering Limited Company, Taiyuan 030002, China)

This paper introduced the existing problems in building structure design, from the steel structure, safety design, concrete protection layer thickness design, shock resistance safety design three aspects, analyzed the safety design of building structure, and put forward the measures to improve its security, laid good foundation conditions for development the building industry.

safety, building structure, concrete protective layer, BIM Technology

1009-6825(2017)16-0058-02

2017-03-13

張亮亮(1983- )，男，工程師

TU318

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