試論如何在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高建筑的安全性

摘 ? ?要：建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式會從根本上決定建筑的運行安全性，所以要求結(jié)構(gòu)設(shè)計工作要完全按照相關(guān)規(guī)定設(shè)計和規(guī)劃各項工程參數(shù)。基于對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程常見安全性影響因素的分析和探究，本文提出針對這些問題的解決方法，以最大限度提高建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全水平，防止發(fā)生施工以及建筑投入使用后的安全事故。

關(guān)鍵詞：建筑機構(gòu)設(shè)計;建筑安全性;結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

1 ?引言

建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中要完成基礎(chǔ)部分的設(shè)計、建筑框架的設(shè)計、建筑的外部設(shè)計等多項任務(wù)，要求所有這些結(jié)構(gòu)的設(shè)計項目都要滿足安全性要求。在詳細(xì)的設(shè)計過程，可以把結(jié)構(gòu)分類成電氣結(jié)構(gòu)、承力結(jié)構(gòu)、外層結(jié)構(gòu)、其余輔助性結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)的設(shè)計問題都會對建筑安全性造成影響，要全面規(guī)避這類問題。

2 ?建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中能夠降低安全性的因素

2.1 ?電氣結(jié)構(gòu)影響

電氣結(jié)構(gòu)的安全性一方面體現(xiàn)在對于各類電氣設(shè)備的深度保護(hù)，嚴(yán)格防止設(shè)備日常運行中出現(xiàn)脫落問題，另一方面要提高整個系統(tǒng)的安全保障系統(tǒng)健全性，尤其是消防系統(tǒng)的建設(shè)，考慮在墻體上裝配隔熱層，防止在短時間內(nèi)火災(zāi)大范圍蔓延。

當(dāng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)中存在設(shè)計缺陷時，電氣設(shè)備的綜合防護(hù)質(zhì)量降低，甚至出現(xiàn)空調(diào)外掛機脫落等安全事故[1]。對于建筑結(jié)構(gòu)中的高低壓電井來說，要分析線纜承托鋼架的固定穩(wěn)定度、電井墻體中的消防設(shè)施配置水平等，提高安全保障水平。

2.2 ?承力結(jié)構(gòu)影響

承力結(jié)構(gòu)的安全性會從根本上決定建筑的運行壽命、使用中的安全程度等，要求所有的承力結(jié)構(gòu)都要能夠具有高水準(zhǔn)的承力性能。目前建筑中的主要承力結(jié)構(gòu)包括剪力墻、聯(lián)系梁、地基中的灌注樁以及承臺等，所有結(jié)構(gòu)的安全性可以被保障時才能夠讓這一系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。安全性降低因素包括剪力墻的寬度較低、厚度較小以及墻肢長度參數(shù)不合理等，會在外部載荷的作用下導(dǎo)致剪力墻受力不均，導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)安全問題。

2.3 ?外層結(jié)構(gòu)影響

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必然要考慮保溫隔熱材料的配置、材料的施工方法、相關(guān)材料的質(zhì)量監(jiān)管形勢等，從而讓整個工程能夠處于安全運行狀態(tài)。安全性減低因素在于，一些保溫隔熱材料的防火等級不符合建筑防火等級要求，在建筑發(fā)生火災(zāi)時，會在短時間內(nèi)大范圍蔓延，導(dǎo)致建筑的消防能力大幅度下降。另外一些建筑的外墻結(jié)構(gòu)也具有承力性能，當(dāng)該結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)存在嚴(yán)重缺陷，尤其是在遭受外部不平衡載荷的情況下，建筑的安全性能下滑[2]。

3 ?建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高建筑安全性的方法

3.1 ?電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計

在目前的電氣裝備設(shè)計中，要求低層建筑可以在外部墻體上直接安裝電氣設(shè)備，而高層建筑的外部電氣設(shè)備，要求不可直接懸掛，要裝配到專用的室內(nèi)空間。對于這類結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作來說，需要完成整個系統(tǒng)的作業(yè)水平和工作形式探討工作，以提高對于電氣結(jié)構(gòu)的安全防護(hù)質(zhì)量。對于中低層、高層以及超高層建筑來說，需要在建筑內(nèi)部設(shè)置高低壓電井，實現(xiàn)對各個樓層內(nèi)部空間的輻射狀供電。

電氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程，最核心的設(shè)計工作是建筑高低壓電競的消防性能、內(nèi)部的自動消防系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)的輔助性設(shè)施等。對于建筑高低壓電井的設(shè)計過程，要在電氣工程師的帶領(lǐng)下，分析各個不同樓層的線纜裝配方法，并分析各類線纜的裝配方法、承托形式以及是否需要穿越墻體，設(shè)計過程要詳細(xì)研究這一工作系統(tǒng)的實際作用水平。此外考慮到高低壓電井的消防能力提高方式，要在電井中的墻體上配置吸熱材料，延緩熱量的釋放速度，尤其是含有鋼筋墻體，要在鋼筋的外部配置吸熱材料包，同時在鋼筋的表面設(shè)置隔熱設(shè)施，以防止在發(fā)生火災(zāi)時鋼筋溫度在過短時間內(nèi)提高，讓形成的“煙囪”效應(yīng)導(dǎo)致住戶無法技術(shù)疏散。

3.2 ?外層結(jié)構(gòu)設(shè)計

我國的建筑行業(yè)要求建筑要具備保溫隔熱能力，尤其是對于北方建筑，保溫隔熱材料經(jīng)過了多年的研發(fā)和升級，目前技術(shù)方面較為成熟，通常情況下該建筑材料具備較高的防火性能，但是在一些特殊因素的作用下，采用的保溫隔熱材料消防性能遠(yuǎn)低于我國目前制定的各項指標(biāo)，今后的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要全面防范這一問題。

具體設(shè)計過程中，最核心的是確保選擇的材料本身具有極高的防火性能，要求選擇的材料不但可以和當(dāng)前的建筑外墻緊密貼合，其本身的防火性能也要能夠符合規(guī)定要求，方可確保建筑的外層結(jié)構(gòu)起到應(yīng)有的消防效果。此外在外部結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程，要研究保溫隔熱材料脫落問題的誘發(fā)因素，比如外部結(jié)構(gòu)的不平整、結(jié)構(gòu)本身的直角邊數(shù)量過多等，當(dāng)保溫隔熱設(shè)施的整體性水平下滑時，會提高材料脫落問題的發(fā)生幾率。實際分析過程中，要進(jìn)一步研究外部建材的具體鋪排施工質(zhì)量，研究所有材料的施工方法和質(zhì)量管理工作形式，雖然這類考慮因素并不直接屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計工作任務(wù)，但是和結(jié)構(gòu)設(shè)計息息相關(guān)。

3.3 ?承力結(jié)構(gòu)設(shè)計

承力結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過了多年的發(fā)展和更新，同時新的設(shè)計專利技術(shù)大量出現(xiàn)，目前的承力結(jié)構(gòu)思路也大范圍變革，要求嚴(yán)格按照采用方法的要求研究工作，確定承力結(jié)構(gòu)的各項參數(shù)。

首先要分析地基結(jié)構(gòu)的各項設(shè)計參數(shù)，以灌注樁的設(shè)計過程為例，分析的參數(shù)建筑建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)條件、建筑的框架設(shè)計思路、建筑的抗震等級等，之后核算灌注樁的直徑、長度、內(nèi)部配置鋼筋的各項參數(shù)等參數(shù)，同時根據(jù)建筑的地上部分特征和建筑占地區(qū)域，研究建筑的灌注樁配置數(shù)量和配置位置，根據(jù)建筑的自身重量、重心、重力分布特征完成地基結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，并根據(jù)建筑的抗震等級設(shè)置建筑的抗震阻尼器。

其次研究建筑的框架結(jié)構(gòu)，無論是框筒結(jié)構(gòu)還是多層框架結(jié)構(gòu)建筑，都涉及大量聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)的使用，設(shè)計中要分析的參數(shù)包括聯(lián)系梁的長度、直徑、最大允許變形量、建筑的撓度參數(shù)等，之后采用多體動力學(xué)技術(shù)分析不同聯(lián)系梁在該自由度下允許參數(shù)變化水平，方可確保這一參數(shù)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。最后則是剪力墻、建筑外墻等功能性墻體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，在考慮墻體建設(shè)成本的情況下，根據(jù)該建筑的抗震等級、當(dāng)?shù)仫L(fēng)力條件、建筑的高度等參數(shù)，分析剪力墻的配置形式，研究的參數(shù)包括剪力墻的長度、厚度、高度、墻肢長度等，并確定混凝土標(biāo)號和鋼筋參數(shù)，提高剪力墻的承力上限。

3.4 ?其余系統(tǒng)設(shè)計

建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程除了針對框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，也包括建筑外部保溫隔熱材料的設(shè)計、內(nèi)部供配電系統(tǒng)的設(shè)計等，要求所有子系統(tǒng)都要在具備安全性的情況下才可通過驗收，本文認(rèn)為在具體的設(shè)計中，需要重點分析建筑外墻保溫隔熱材料的設(shè)計工作。首先選用的施工技術(shù)要滿足該材料的裝配質(zhì)量提高思想，并按照當(dāng)前的施工標(biāo)準(zhǔn)和施工方法完成任務(wù)。其次要分析具體選用材料的防火性能、難度等，防止由于自身性能中存在的缺陷導(dǎo)致消防性能嚴(yán)重不足。最后則是該材料的進(jìn)場檢查體系設(shè)計，包括樣本破壞性抽樣、潮濕度檢測等，嚴(yán)格防止出現(xiàn)材料上的以次充好問題。此外在后續(xù)的設(shè)計過程，也要研究各類施工器械的進(jìn)場時機、設(shè)備操作方式等，防止實際施工質(zhì)量不足。

4 ?結(jié)論

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的安全性影響因素包括承力結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷、外層結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷和電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷等，建筑的壽命和穩(wěn)定度都大幅度下降。解決問題的方法是在了解建筑用途、投入成本的基礎(chǔ)上，分析各個結(jié)構(gòu)的用途，在了解相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上完成各項設(shè)計任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 任強.如何在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高建筑的安全性[J].建材與裝飾，2019（32）：89～90.

[2] 王海燕，王海驕.提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性的研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（20）：18～19.

作者簡介：

華直元（ 1987—）男，本科，工程師，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。