建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的幾個(gè)因素及改善對(duì)策探討

姜文

湖北省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，中國·湖北 武漢 430040

論文針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性進(jìn)行相關(guān)分析，對(duì)影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行研究，并對(duì)影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的幾個(gè)相關(guān)因素進(jìn)行探析，進(jìn)而編制了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性工作的完善措施，主要目的為明確建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的問題后，及時(shí)通過針對(duì)性的改善對(duì)策避免安全隱患的出現(xiàn)，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理安全，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)安全性；因素；改善對(duì)策

1 引言

建筑安全性與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、可靠性的關(guān)系緊密，為確保建筑結(jié)構(gòu)安全性，應(yīng)從其存在的幾個(gè)相關(guān)因素出發(fā)進(jìn)行分析。常見的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性因素包括：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員缺乏安全意識(shí)和責(zé)任心，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未考慮抗震影響等，進(jìn)而針對(duì)安全性影響因素，制定并實(shí)施相應(yīng)的措施予以解決，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，滿足人們對(duì)于建筑物的使用需求。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的相關(guān)分析

所謂建筑結(jié)構(gòu)安全性，即為設(shè)計(jì)人員合理設(shè)計(jì)下施工，于正常施工環(huán)境下避免建筑物受到破壞或倒塌。需注意的是，建筑結(jié)構(gòu)安全性直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，這和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑施工、建筑結(jié)構(gòu)是否正確等均存在直接的聯(lián)系。如果經(jīng)濟(jì)性條件允許，應(yīng)確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，建筑結(jié)構(gòu)于設(shè)計(jì)應(yīng)用年限內(nèi)需要達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，多通過建筑結(jié)構(gòu)是否適用、耐久、安全等指標(biāo)，評(píng)判建筑結(jié)構(gòu)安全性情況[1]。其中，實(shí)用性為建筑結(jié)構(gòu)的基本要求，需要確保各個(gè)結(jié)構(gòu)、部分相互配合、協(xié)調(diào)，以此達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求；安全性為建筑結(jié)構(gòu)于施工條件下應(yīng)用承受力所應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，若遇到非不可抗力現(xiàn)象則需確保建筑結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定的狀態(tài)；耐久性為建筑物體應(yīng)用時(shí)間方面，在正常的維護(hù)條件下滿足使用時(shí)間方面的要求。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全原則的研究

3.1 建筑結(jié)構(gòu)抓大放小設(shè)計(jì)原則

建筑結(jié)構(gòu)中抓大放小的設(shè)計(jì)原則，指的是需要明確建筑不同結(jié)構(gòu)關(guān)系基礎(chǔ)上，保證建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性，正確看待建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的效果，而且應(yīng)該在建筑物發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，充分發(fā)揮出建筑構(gòu)件的最大職能，避免發(fā)生建筑物體倒塌、建筑結(jié)構(gòu)核心受損等方面的問題。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)剛?cè)岵?jì)設(shè)計(jì)原則

剛?cè)岵?jì)設(shè)計(jì)原則，需要突出建筑結(jié)構(gòu)的剛性、柔性，確保建筑物正常使用。其中，剛性為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需考慮到建筑自身、內(nèi)部需承受荷載的能力，因?yàn)橹挥羞_(dá)到剛性要求才可以使建筑物體正常投入使用；柔性，則為建筑結(jié)構(gòu)自身在地震情況下所具備的變性能力。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保設(shè)計(jì)原則

因建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工服務(wù)的對(duì)象均為人民群眾，故應(yīng)全面了解用戶對(duì)建筑物的使用需求，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程秉持綠色環(huán)保、節(jié)能節(jié)材、節(jié)水節(jié)地的設(shè)計(jì)理念，以此加強(qiáng)對(duì)中國生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，并滿足廣大用戶的綠色節(jié)能和宜居需求。

3.4 建筑結(jié)構(gòu)多重設(shè)防設(shè)計(jì)原則

遵循多重設(shè)防原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，利于在建筑物體遇到危險(xiǎn)或發(fā)生不可預(yù)見自然災(zāi)害時(shí)候提高自身的抵抗能力。在國民經(jīng)濟(jì)普遍較低水平時(shí)期，較多建筑物體沒有遵循這一原則設(shè)計(jì)，致使在出現(xiàn)外界災(zāi)害時(shí)性能不穩(wěn)定，甚至提高建筑物整體坍塌的可能性。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的幾個(gè)相關(guān)因素探析

4.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員安全意識(shí)方面因素

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，絕大多數(shù)項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員、管理人員缺乏安全意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)和管理意識(shí)，而這也是不能正確看待建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性問題的基本原因，經(jīng)常發(fā)生違反建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范方面的情況，這時(shí)必然會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量和安全構(gòu)成威脅，并且會(huì)直接關(guān)系到人們的生命安全、財(cái)產(chǎn)安全[2]。

4.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面因素

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若一味沿用陳舊過時(shí)的知識(shí)、方法和技巧，不勉埋下安全隱患，對(duì)于建筑施工、建筑物使用造成嚴(yán)重的影響。與此同時(shí)，部分建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員從未正視安全問題，主要表現(xiàn)在重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全表面、忽視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全內(nèi)在本質(zhì)問題，從而將重點(diǎn)僅放在建筑物外觀設(shè)計(jì)上而忽略結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可能性，無法確保建筑的質(zhì)量及安全，維護(hù)用戶的利益。一些設(shè)計(jì)人員嚴(yán)重缺乏責(zé)任心和事業(yè)心，不顧及企業(yè)方面對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，存在較多安全性問題，如此致使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全問題不斷累積，這對(duì)用戶的人身及財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重潛在威脅。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)抗震方面因素

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程比較常見抗震能力缺乏問題，究其原因和多方面因素有關(guān)：（1）材料與結(jié)構(gòu)體系缺陷：當(dāng)前，中國建筑結(jié)構(gòu)材料以鋼筋混凝土為主，高層結(jié)構(gòu)中為保證混凝土的位移限制，滿足抗震要求，需要加大混凝土結(jié)構(gòu)的剛度，這造成建筑材料中混凝土用量比大幅上升。在高層及超高層結(jié)構(gòu)中發(fā)展使用鋼框架結(jié)構(gòu)形式，是解決問題的方法之一。但鋼框架在解決變形問題上也存在一些自身缺陷。由于鋼框架的剛度較小，僅依靠鋼框架的協(xié)同工作，會(huì)增加鋼結(jié)構(gòu)的載荷，既不能改善側(cè)移問題，也不能提升抗震效果。而且，就整個(gè)結(jié)構(gòu)體系來看，設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層對(duì)提升抗震性能就有重要作用，然而強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層、加強(qiáng)層的剛度，又會(huì)引發(fā)本層剛度突變，導(dǎo)致與轉(zhuǎn)換層或者加強(qiáng)層相鄰柱結(jié)構(gòu)的剪力增大問題。（2）軸壓比和短柱的設(shè)置缺陷：鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)一旦鋼筋達(dá)到屈服狀態(tài)，很容易造成混凝土的破碎，降低柱的塑性變形，使得混凝土結(jié)構(gòu)的延展性變差，一旦遭遇地震災(zāi)害，吸收地震的能量之后，混凝土結(jié)構(gòu)很容易遭受破壞。（3）部分企業(yè)在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)行設(shè)計(jì)時(shí)，為達(dá)到嚴(yán)格控制成本、維護(hù)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的，會(huì)減少鋼材和混凝土的應(yīng)用、減少資金投入，如此一來建筑結(jié)構(gòu)主體的性能無法保障，不能確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因而會(huì)在建筑結(jié)構(gòu)中埋下安全隱患。

5 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性工作的完善措施探討

5.1 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員安全意識(shí)和責(zé)任心

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)人員的專業(yè)知識(shí)水平、專業(yè)技能要求較高，需要其準(zhǔn)確掌握專業(yè)知識(shí)和技能，不斷累積工作經(jīng)驗(yàn)并保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和高度的責(zé)任心。與此同時(shí)，要求設(shè)計(jì)人員重視工程項(xiàng)目所有環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)工作，熟悉建筑工程內(nèi)容及相關(guān)要求，嚴(yán)格按照國家建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。除此之外，應(yīng)不斷累積工作經(jīng)驗(yàn)、做好相應(yīng)的記錄工作、提高自身的安全意識(shí)和責(zé)任心，并且合理使用先進(jìn)的知識(shí)、技術(shù)，給予建筑結(jié)構(gòu)抗震性能問題等更多的關(guān)注，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及安全，及廣大人民群眾的人身安全、財(cái)產(chǎn)安全。

5.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式的完善措施

以商業(yè)化角度來看建筑結(jié)構(gòu)為非常特殊的商品，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性問題直接關(guān)系到房屋開發(fā)商、保險(xiǎn)業(yè)的形象和信譽(yù)，及用戶的生命安全、財(cái)產(chǎn)安全。因此，要求建筑企業(yè)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提高自身安全意識(shí)，從而保證建筑物體設(shè)計(jì)安全、建筑施工安全[3]。隨著中國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，原建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性相關(guān)原則被逐漸淘汰，所以需要不斷創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，以便滿足用戶對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的需求和要求，同時(shí)提高人們的生活質(zhì)量。例如，BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的融合，設(shè)計(jì)者可精準(zhǔn)把控建筑信息，如施工材料、建筑外觀和建筑構(gòu)件等，便于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的施行。BIM 技術(shù)能夠在提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)用性、科學(xué)性價(jià)值的同時(shí)，滿足業(yè)主對(duì)建筑的需求。

5.3 建筑結(jié)構(gòu)抗震性、耐久性設(shè)計(jì)的改善方法

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要充分考慮自然環(huán)境因素，安排并有效使用合理的建筑材料，以此確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性、抗震性以及耐久性。這就需要全面分析整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)工程，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循柱強(qiáng)梁弱、底層墻強(qiáng)、剪強(qiáng)彎弱、節(jié)點(diǎn)強(qiáng)構(gòu)件弱的原則；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要的耗能結(jié)構(gòu)部件不能是承受豎向核載的結(jié)構(gòu)部件；在整體考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要多設(shè)置防震線來使建筑結(jié)構(gòu)能抵御余震帶來的破壞；相關(guān)工程師等工作人員要在建筑結(jié)構(gòu)防震設(shè)計(jì)中考慮到較為薄弱的結(jié)構(gòu)部位，提前保證該建筑結(jié)構(gòu)擁有的變形性使薄弱結(jié)構(gòu)層沒有轉(zhuǎn)移，以此來加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體防震性。

5.4 創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的功能完善

近年來，中國建筑業(yè)獲得了較好的發(fā)展前景，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)愈加復(fù)雜，通過以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序無法滿足實(shí)際設(shè)計(jì)需求，如部分力學(xué)模型無法適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、構(gòu)件形式，對(duì)一些構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)不合理，故此不能確保建筑物的安全。除此之外，計(jì)算機(jī)程序內(nèi)容、功能，直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)水平，部分企業(yè)為提高生產(chǎn)效率會(huì)使用軟件處理，這就需要將計(jì)算過程簡化，以便提高計(jì)算程序的能力。由此可見，為提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性，計(jì)算機(jī)程序人員在與設(shè)計(jì)專業(yè)人員應(yīng)深度配合下完成軟件開發(fā)和創(chuàng)新，進(jìn)而更好的服務(wù)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

6 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員安全意識(shí)和責(zé)任心、建筑結(jié)構(gòu)抗震性能、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)相關(guān)因素，均為影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的主要因素。因此，需要不斷提高設(shè)計(jì)人員安全意識(shí)，完善和創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，同時(shí)設(shè)計(jì)過程中考慮到建筑結(jié)構(gòu)抗震性、耐久性等各種因素，開發(fā)并創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)功能，從而達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。