建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性

秦志生

(北京科技建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司一院，北京 100020）

0 引言

良好的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅能夠確保建筑的質(zhì)量，還能提高建筑的安全性和穩(wěn)定性，對建筑行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義[1]。因此，建筑企業(yè)需要重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全問題，采取有效的措施和手段，提高工業(yè)與民用建筑的安全性，在最大程度上從設(shè)計(jì)角度避免建筑安全事故的發(fā)生，全面保障工業(yè)與民用建筑的安全和質(zhì)量。本文對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全設(shè)計(jì)進(jìn)行論述，分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的安全問題，提出提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)于安全問題的策略。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)高層建筑架構(gòu)的實(shí)際需求。最近幾年，在建筑物層數(shù)持續(xù)增多的情況下，針對建筑結(jié)構(gòu)開展設(shè)計(jì)工作的過程中，應(yīng)當(dāng)綜合參考具有較高高度的建筑物有關(guān)的使用要求，圍繞高層建筑結(jié)構(gòu)的具體架構(gòu)開展深入思考。在正式開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之前，需要對施工材料等各項(xiàng)有關(guān)實(shí)施需求開展綜合規(guī)劃及研究。在保證實(shí)現(xiàn)建筑工程總體結(jié)構(gòu)具備完善、合理的前提下，設(shè)計(jì)規(guī)劃出滿足高層建筑物特性與作用性標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。（2）能夠?qū)崿F(xiàn)高層建筑使用安全的實(shí)際要求。事實(shí)上，針對所有建筑物而言，判別其達(dá)標(biāo)并能夠被投入使用的關(guān)鍵指標(biāo)，便是本身是否具備安全穩(wěn)定性。在建筑物高度持續(xù)增長的背景下，針對安全穩(wěn)定性的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)同樣逐漸提升。若建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)劃具有科學(xué)性合理性，便可以有效保證建筑物的安全穩(wěn)定。（3）能夠有效提升建筑物的使用性能。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)從用戶角度出發(fā)，豐富建筑的實(shí)用性和功能性，使用戶能高效運(yùn)用室內(nèi)空間，合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠提升其結(jié)構(gòu)空間的應(yīng)用性能。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全性概述

建筑結(jié)構(gòu)的安全性問題復(fù)雜度高、系統(tǒng)性強(qiáng)，包含了安全等級劃分、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的控制與檢驗(yàn)等，具體是指建筑應(yīng)具備的安全性和實(shí)用性等基本功能[2]。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的同時(shí)確保建筑的質(zhì)量。然而，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，部分企業(yè)為了提高經(jīng)濟(jì)效益，過度節(jié)約材料和資源，使得建筑結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)不高，給工業(yè)與民用建筑埋下了安全隱患。根據(jù)現(xiàn)行的國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能造成后果的嚴(yán)重程度，采取不同的安全等級，并根據(jù)安全等級進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的安全性問題

（1）抗震安全度不夠。大部分農(nóng)村建筑及部分城市建筑，由于各種條件及原因，并不都具備一定等級的抗震性，對地震災(zāi)害的抵抗能力較弱，對人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全存在巨大的威脅。我國為建筑的抗震等級制定了明確的劃分標(biāo)準(zhǔn)，為建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，但由于部分建筑企業(yè)和人員對建筑抗震性的重視程度不夠，使得建筑設(shè)計(jì)沒有達(dá)到相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，造成工業(yè)與民用建筑的抗震度不足，進(jìn)而存在一定的安全問題。

（2）設(shè)計(jì)不合理。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對建筑的安全性具有重要的影響，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性十分重要。在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于部分設(shè)計(jì)人員缺乏專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)，對建筑結(jié)構(gòu)的掌握程度不足，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分不合理。而企業(yè)為了盡快獲取施工利益，忽略了對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)，從而無法確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性。

（3）設(shè)計(jì)成本控制問題。建筑工程經(jīng)濟(jì)收益是建筑企業(yè)在項(xiàng)目開發(fā)和投入施工過程中關(guān)注的重點(diǎn)，而控制建筑成本對經(jīng)濟(jì)收益的提高具有顯著的效果。因此，部分企業(yè)和設(shè)計(jì)單位為了增加經(jīng)濟(jì)收益，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)只注重節(jié)約成本，對安全性考量不足，使建筑出現(xiàn)質(zhì)量問題，嚴(yán)重降低了建筑施工的安全性[3]。

（4）設(shè)計(jì)人員專業(yè)能力不足。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)能力對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有直接的影響，但建筑企業(yè)中的部分建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員專業(yè)素質(zhì)不高或責(zé)任心不足，使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)缺乏專業(yè)性和合理性，嚴(yán)重降低了建筑結(jié)構(gòu)的安全性。另外，建筑設(shè)計(jì)人員沒有做好前期的調(diào)研工作，在前期對建筑工程了解認(rèn)識不足，難以保證設(shè)計(jì)的專業(yè)性，在實(shí)際施工過程中容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，對建筑結(jié)構(gòu)的安全性造成了不良影響。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提升安全性的策略

4.1 提高抗震性能

抗震性能是指建筑在地震發(fā)生過程中具備的承載能力、耗能能力、剛度能力和變形能力，其與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全等級具有直接的聯(lián)系。在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑企業(yè)和建筑單位需要重視建筑的抗震性能設(shè)計(jì)，合理地進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)，以提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性。（1）增強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)人員的抗震意識，使其能夠嚴(yán)格按照抗震設(shè)防的要求進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，提高建筑在地震條件下的穩(wěn)定性。在此過程中，設(shè)計(jì)人員需要對建筑工程場所周圍的地震物質(zhì)、地震活動(dòng)性和地形變等進(jìn)行研究，科學(xué)分析工程設(shè)計(jì)中有關(guān)抗震設(shè)防要求的資料和地震參數(shù)，根據(jù)結(jié)果確定建筑工程的抗震設(shè)防要求。（2）建筑設(shè)計(jì)人員需要把握抗震設(shè)計(jì)的合理性，嚴(yán)格按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，以提高建筑工程的抗震性能。在此過程中，設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)抗震設(shè)防要求和規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)多道抗震防線或提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和延性等，確保建筑工程的抗震性[4]。（3）在建筑結(jié)構(gòu)的施工過程中，必須按照相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，避免因質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而破壞建筑的抗震性能。

4.2 提高設(shè)計(jì)合理性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性是建筑安全性的基礎(chǔ)和保障。在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，建筑企業(yè)需要提高建筑設(shè)計(jì)的合理性，以有效提高建筑的安全性和穩(wěn)定性。（1）建筑企業(yè)需要增強(qiáng)員工的安全意識，同時(shí)開展專業(yè)技能培訓(xùn)工作，以提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平和設(shè)計(jì)能力，從而提高建筑設(shè)計(jì)的專業(yè)性和質(zhì)量。（2）設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中需要按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，盡量滿足技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量和安全適用等基本要求，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。在此過程中，設(shè)計(jì)人員需要明確各種結(jié)構(gòu)的作用、材料性能和幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的統(tǒng)計(jì)特性和結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量要求及質(zhì)量控制等標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)[5]。（3）建筑企業(yè)在選取建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)在滿足建筑安全性的前提下選擇經(jīng)濟(jì)效益高的方案，以使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠兼具安全性和經(jīng)濟(jì)性。在此過程中，建筑企業(yè)需要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行專業(yè)的分析和評估，及時(shí)優(yōu)化和改進(jìn)建筑設(shè)計(jì)中的問題，全面提升建筑設(shè)計(jì)的合理性。

4.3 增加轉(zhuǎn)換層的安全性

轉(zhuǎn)換層是指通過某一樓層結(jié)構(gòu)形式或結(jié)構(gòu)布置的轉(zhuǎn)換，使建筑物樓層的上部與下部形成不同的結(jié)構(gòu)類型，是工業(yè)與民用建筑中常見的樓層結(jié)構(gòu)。在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，建筑企業(yè)需要合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，以提高轉(zhuǎn)換層的安全性。一方面，建筑企業(yè)在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層時(shí)，需要考慮樓層之間的受力和承重情況，合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)和位置。針對剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，在抗震設(shè)防烈度7度的區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)換層的位置不能大于5層；在抗震設(shè)防烈度8度的區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)換層的位置不能大于3層。另一方面，建筑企業(yè)需要合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，提高轉(zhuǎn)換層的安全性。針對無抗震要求的建筑設(shè)計(jì)，梁的上下部分縱向配筋的最小配筋率標(biāo)準(zhǔn)為不低于0.3%；針對一級抗震要求的建筑設(shè)計(jì)，梁的上下部分縱向配筋的最小配筋率標(biāo)準(zhǔn)為不低于0.5%；針對二級抗震要求的建筑設(shè)計(jì)，梁的上下部分縱向配筋的最小配筋率標(biāo)準(zhǔn)為不低于0.4%。同時(shí)，針對框架特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還需要采取合理措施以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性。

4.4 嚴(yán)格遵守行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)建筑物結(jié)構(gòu)

在建筑業(yè)穩(wěn)健發(fā)展的當(dāng)下，建筑公司數(shù)量越來越多，建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也得到了社會公眾廣泛關(guān)注，國家對建筑行業(yè)也提出了新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)重點(diǎn)參照國家相關(guān)規(guī)定，結(jié)合當(dāng)?shù)厣鐣l(fā)展和建筑業(yè)政策設(shè)計(jì)圖紙，加強(qiáng)建筑物設(shè)計(jì)中的安全管理控制，避免出現(xiàn)一些不合理的結(jié)構(gòu)，對出現(xiàn)的不合理設(shè)計(jì)要及時(shí)地進(jìn)行修正。設(shè)計(jì)師應(yīng)學(xué)習(xí)國家發(fā)布的最新建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在遵循建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，創(chuàng)造更好的建筑物結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐步向綠色化、個(gè)性化方向發(fā)展。

4.5 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平和職業(yè)素養(yǎng)會影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性和建筑工程的質(zhì)量。因此，在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過程中，建筑企業(yè)需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的管理，并為建筑設(shè)計(jì)人員提供學(xué)習(xí)和發(fā)展的空間，以促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)人員業(yè)務(wù)水平的提升，從而為建筑結(jié)構(gòu)的安全性和建筑工程的質(zhì)量提供保障。一方面，建筑企業(yè)可以通過制定完善的人員管理制度、獎(jiǎng)懲機(jī)制，規(guī)范建筑人員的行為。在此過程中，企業(yè)可以設(shè)置晉升機(jī)制和獎(jiǎng)懲機(jī)制，將項(xiàng)目工程進(jìn)展中的成就和問題落實(shí)到個(gè)人身上，激勵(lì)員工為公司創(chuàng)造利益，同時(shí)培養(yǎng)員工的責(zé)任意識，促進(jìn)項(xiàng)目工程的順利進(jìn)行。另一方面，建筑企業(yè)可以定期開展員工培訓(xùn)工作，提高員工的專業(yè)水平、提升建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的專業(yè)性，確保建筑施工計(jì)劃的準(zhǔn)確落實(shí)。在此過程中，建筑企業(yè)需要增強(qiáng)員工的安全意識，并讓員工嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)，在最大程度上保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性[6]。

5 結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)本身安全性是整個(gè)建筑物的建造基礎(chǔ)，因此，在設(shè)計(jì)建筑物結(jié)構(gòu)時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要對現(xiàn)場建筑結(jié)構(gòu)有更深入的研究，根據(jù)國家出臺的相關(guān)建筑設(shè)計(jì)法律法規(guī)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而推動(dòng)建筑物的創(chuàng)新，并結(jié)合實(shí)際狀況對施工圖紙的建筑設(shè)計(jì)做好優(yōu)化創(chuàng)新，提高建筑物安全性[8]。保障建筑物的安全是建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)，為了能夠進(jìn)一步提高建筑物安全性，在當(dāng)前國家規(guī)范要求下，注重抗震設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)師的專業(yè)能力，提高設(shè)計(jì)的規(guī)范性，同時(shí)還要使用合理的設(shè)計(jì)軟件，能夠精準(zhǔn)地判別設(shè)計(jì)結(jié)果的對錯(cuò)。工程單位需進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)能力、技術(shù)水平，加強(qiáng)對設(shè)計(jì)工作的管理，只有這樣，才能保障建筑物的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，進(jìn)而提高整體建筑物的安全性[9]。