試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性

吳佳雨/唐山鋼鐵國際工程技術(shù)股份有限公司

試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性

吳佳雨/唐山鋼鐵國際工程技術(shù)股份有限公司

本文主要探討了如何提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全性的問題，希望可以為日后的建筑行業(yè)發(fā)展提供一點(diǎn)借鑒。

建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；提高；建筑安全性

一、我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的安全隱患

（一）抵抗地震的強(qiáng)度低

我國部分地區(qū)處于地震帶，這些地區(qū)的建筑物對(duì)抗震度有一定的要求，而很多建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)并沒有充分考慮這些問題，近幾年我國發(fā)生的幾次比較嚴(yán)重的地震就充分證明了這一現(xiàn)象。我國領(lǐng)土范圍廣泛，不同地區(qū)的地理結(jié)構(gòu)有所差異，因此建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)因地制宜，從當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況出發(fā)，選擇適用的抗震規(guī)范來約束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的等級(jí)，在滿足抗震要求的基礎(chǔ)上，也能避免非必要開支，節(jié)約建筑成本。

（二）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段偷工減料，鋼材量少

導(dǎo)致功能降低部分建筑公司為了追求利益最大化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段就降低了鋼材的品質(zhì)或使用量，明顯沒有按照國家對(duì)不同部位的鋼材使用要求來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種行為將直接導(dǎo)致建筑物質(zhì)量不合格，威脅其安全性能。因此，在施工階段，仍然需要設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑物各部位所使用的鋼材進(jìn)行監(jiān)督，確保使用的是設(shè)計(jì)人員規(guī)定的鋼材。

（三）建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)造成安全問題。而結(jié)構(gòu)不合理可能是由以下兩方面原因造成的:首先，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的專業(yè)能力不過硬以及缺乏經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，缺乏安全意識(shí)，單單追求外形的美觀而忽略了建筑物質(zhì)量，使得建筑物存在安全隱患。其次，有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在清楚公司要求的設(shè)計(jì)形式不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求的情況下，為了不違背領(lǐng)導(dǎo)的意思，而違心接受公司的安排，縱使有專業(yè)的意見都不表達(dá)出來，任由悲劇發(fā)生。因此，設(shè)計(jì)人員要以大局為重，雖然暫時(shí)的妥協(xié)可能換來短暫的安穩(wěn)，但是一旦事故發(fā)生，會(huì)為公司帶來更大的災(zāi)難，也將會(huì)牽扯到自身的職業(yè)發(fā)展。設(shè)計(jì)人員在開始設(shè)計(jì)時(shí)，一定要充分發(fā)揮專業(yè)能力的作用，綜合考慮建筑物需要滿足的要求，以設(shè)計(jì)出質(zhì)量與美觀并存的建筑物為目標(biāo)。

二、在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段提高安全性的措施

（一）提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)抗震性能的重視程度

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工作，需要強(qiáng)大扎實(shí)的理論知識(shí)作為基礎(chǔ)，更需要?jiǎng)?chuàng)新靈活的思維和嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)，以工匠精神追求品質(zhì)的提升。深刻理解并掌握規(guī)范和章程的內(nèi)涵，選用合適的標(biāo)準(zhǔn)配合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在工作中不怕繁瑣，事無巨細(xì)，對(duì)經(jīng)手的項(xiàng)目有所反思，總結(jié)工作中所得到的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為日后的工作不斷積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要時(shí)時(shí)更新自己的思想，不能固步自封，充分認(rèn)識(shí)到建筑物抗震性能的重要性，對(duì)廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)，對(duì)自己的工作有責(zé)任感，主導(dǎo)自己的節(jié)奏，充分發(fā)揮個(gè)人的聰明才智。一個(gè)合格建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該能夠設(shè)計(jì)出體現(xiàn)人性化的作品，積極配合我國宣揚(yáng)的以人為本的理念。

（二）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著建筑行業(yè)不斷向前發(fā)展，建筑物的結(jié)構(gòu)越來越被重視。國家相應(yīng)的出臺(tái)了一些規(guī)定，以規(guī)范建筑行業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而國家的規(guī)定不會(huì)僅僅是技術(shù)性的，還帶有很強(qiáng)的政策性的特點(diǎn)。同時(shí)，這些規(guī)定并不是一成不變的，也需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷調(diào)整以適應(yīng)現(xiàn)代化的需求。在進(jìn)行建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不能僅僅滿足過去的要求，還要具有發(fā)展的眼光。為了保證建筑物的質(zhì)量合格，盡可能降低安全事故發(fā)生的幾率，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要恪守工作準(zhǔn)則，及時(shí)對(duì)建筑過程中違背國家標(biāo)準(zhǔn)要求的行為提出意見，并及時(shí)給出合理的解決措施，在以后的工作中，降低或避免此類情況的發(fā)生，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更多地體現(xiàn)人性化特點(diǎn)。

（三）做好鋼結(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GB50068—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，在鋼材采購中，應(yīng)明確標(biāo)明鋼材信息。包括鋼類、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16Mn鋼、16Mnq鋼、15MnVq鋼作為承重結(jié)構(gòu)鋼材，滿足建筑結(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?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GB50009—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，為了滿足建筑安全性要求，應(yīng)在選用厚度是17mm～25mm的16Mn鋼時(shí)，把它的抗拉能力設(shè)計(jì)為300N/mm2，抗剪能力設(shè)計(jì)為175N/mm2，端面承壓能力設(shè)計(jì)為425N/mm2，達(dá)到最佳的強(qiáng)度設(shè)計(jì)效果。而若把16Mnq鋼作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料，應(yīng)保證其厚度在26mm～36mm之間，而抗拉能力設(shè)計(jì)值是290N/mm2，抗剪能力設(shè)計(jì)值是170N/mm2，端面承壓能力是410N/mm2，符合建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。再次，在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開展的基礎(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)變形問題威脅建筑使用安全性。

（四）抗震性安全設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開展過程中，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，即使用了美國紐約世界貿(mào)易中心工程的鋼管，該鋼管直徑是80mm，厚度是40m。同時(shí)，鋼管中注入了高強(qiáng)度混凝土。所以，在這一類鋼管應(yīng)用的基礎(chǔ)上，公寓建筑抗震能力將有所增長。一旦遇到地震，僅會(huì)搖動(dòng)30cm。因此，我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的展開，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題的凸顯。

（五）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)工作開展過程中，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)過程中，為了避免安全事故問題的凸顯，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15mm，梁柱混凝土保護(hù)層最小厚度是20mm。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20mm和25mm。在環(huán)境等級(jí)是二b時(shí)，二者分別是25mm和35mm。當(dāng)環(huán)境等級(jí)是三a時(shí)，二者分別是30mm和40mm。當(dāng)環(huán)境等級(jí)是三b時(shí)，二者分別是40mm和50mm，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5mm，達(dá)到最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。

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