建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全問題分析

王翔

【摘要】本文以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全問題為研究對(duì)象，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹與分析，探討了當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的一些問題，提出了一些針對(duì)性的措施，以供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);安全問題;應(yīng)對(duì)措施

隨著城市化進(jìn)程不斷發(fā)展，建筑層數(shù)不斷上升，人們對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性提出了更高的要求。然而當(dāng)下在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，依然存在一些安全問題，有必要針對(duì)這些安全問題進(jìn)行深入討論分析，提出應(yīng)對(duì)策略，推動(dòng)我國(guó)建筑建設(shè)行業(yè)更好發(fā)展。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程分析

（1）需要結(jié)合建筑實(shí)際功能需求，做好建筑結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)制定，通常方案內(nèi)容包含眾多，比如：建筑結(jié)構(gòu)的選型、建筑結(jié)構(gòu)的具體布置等，同時(shí)涉及一些具體的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，還需要結(jié)合構(gòu)件實(shí)際受力特點(diǎn)，計(jì)算建筑構(gòu)件截面尺寸。在進(jìn)行實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)選型時(shí)，需要以建筑功能需要為依據(jù)，綜合考慮建筑場(chǎng)地的地質(zhì)水文條件以及其他施工條件等，確保建筑主體結(jié)構(gòu)選型更加科學(xué)合理。

（2）在制定好建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案后，需要結(jié)合實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，做好計(jì)算分析工作。在這一過程中，需要結(jié)合實(shí)際，先做好計(jì)算模型的制定，在具體制定的過程中，可以先完成簡(jiǎn)圖計(jì)算，對(duì)復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，在實(shí)際分析過程中，注意要抓大放小，從而保證計(jì)算結(jié)果的合理性。這種簡(jiǎn)圖計(jì)算方式忽略了很多細(xì)節(jié)，因此為保證結(jié)果合理，還需要充分了解簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差別[1]。

（3）做好建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)，在這一過程中，主要包含兩點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容，一是截面設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)對(duì)象是混凝土結(jié)構(gòu)，在這一設(shè)計(jì)的過程中，需要結(jié)合實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)，明確鋼筋的類型、放置位置和數(shù)量。二是做好節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)對(duì)象是鋼結(jié)構(gòu)，有效提高不同鋼結(jié)構(gòu)之間連接的穩(wěn)定性。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見安全問題分析

2.1建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)常見安全問題

建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)于建筑整體結(jié)構(gòu)安全有著非常直接的影響，但當(dāng)下在實(shí)際開展建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過程中，仍存在一些比較常見的安全問題。比如在開展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作之前，針對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)條件勘察不夠充分，直接選擇參考建筑場(chǎng)地周邊建設(shè)物地基情況作為建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，這必然給建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)帶來嚴(yán)重威脅。在具體建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，沒有做好各種影響因素的考慮，荷載取值不準(zhǔn)確，基礎(chǔ)拉梁荷載計(jì)算不合理，比如在開展多層框架建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)選擇采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，但在具體結(jié)構(gòu)計(jì)算方面，僅僅考慮持力層地基的反力值計(jì)算，沒有考慮到關(guān)于軟弱下臥層驗(yàn)算，最終為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)帶來一些安全隱患，從而對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全帶來一定不利影響[2]。

2.2建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見的安全問題

建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于建筑整體安全也有著非常直接的影響，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，常見的安全問題主要體現(xiàn)在以下幾方面：一是水平構(gòu)件設(shè)計(jì)重視程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于縱向構(gòu)件設(shè)計(jì)程度。然而豎向結(jié)構(gòu)實(shí)際對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)安全影響同樣非常大，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)做到一視同仁，不應(yīng)厚此薄彼。二是在設(shè)計(jì)構(gòu)件截面高度時(shí)，依然存在一些不合理的問題，比如針對(duì)一些結(jié)構(gòu)層數(shù)比較高的建筑，在實(shí)際進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，選擇在建筑物角部設(shè)置混凝土墻，以便能夠更好地控制整體計(jì)算指標(biāo)，但在上述設(shè)計(jì)過程中，缺乏對(duì)相連柱結(jié)構(gòu)考量，而建筑本身剪力墻框架結(jié)構(gòu)數(shù)量比較少，同時(shí)混凝土墻的剛度也比較大，因此必然會(huì)分擔(dān)建筑柱結(jié)構(gòu)承載力，如果采用上述設(shè)計(jì)措施，將會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體安全性帶來不利影響。

2.3建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)常見的安全問題

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，做好工程抗震設(shè)計(jì)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)安全也有著較為積極的影響。但當(dāng)前在一些設(shè)計(jì)文件中，依然存在一些安全問題，比如比較典型的便是沒有結(jié)合實(shí)際建筑功能，正確選擇好建筑抗震設(shè)防的類別，在具體問題表現(xiàn)方面，主要體現(xiàn)以下幾點(diǎn)：一是人流量比較密集的多層商場(chǎng)建筑，在選擇抗震設(shè)防類別時(shí)，錯(cuò)誤地定位為丙類建筑，導(dǎo)致實(shí)際抗震設(shè)計(jì)存在較大的安全隱患;二是針對(duì)一些底盤比較大的高層建筑，當(dāng)建筑的下部多層裙房是大型零售商場(chǎng)時(shí)，將這些裙房設(shè)定為乙類建筑，但其上部高層住宅建筑卻沒有做好有效的區(qū)分，直接全部按照乙類建筑進(jìn)行抗震設(shè)防分類;三是針對(duì)小學(xué)三層以內(nèi)的砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓，在抗震設(shè)防分類方面，錯(cuò)誤地將其定類為丙類建筑。

3.改善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全的策略

3.1做好建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在具體開展荷載計(jì)算工作過程中，不應(yīng)機(jī)械化地對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)公式進(jìn)行直接套用，還需要充分考慮實(shí)際情況，結(jié)合建筑基礎(chǔ)寬度與深度要求，在計(jì)算荷載時(shí)做好科學(xué)合理的修正，從而有效提高建筑地基承載力，保障建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。另一方面，受不同地質(zhì)土壤性質(zhì)的影響，地基容許承載力也各不相同，這對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)取值必然造成一定的影響。為有效解決這一問題，在實(shí)際進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)參考規(guī)范驗(yàn)證公式，選擇合理的驗(yàn)算方法。如果選擇電算方法，則需要先結(jié)合實(shí)際需求，做好模型的制定與校核，比如針對(duì)筏板下滿布樁，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，可以應(yīng)用比較廣泛的變剛度調(diào)平方法，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)獲得的最終結(jié)果，還應(yīng)確保與有限元分析結(jié)果一一對(duì)應(yīng)，從而有效降低計(jì)算誤差，更好地保障建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全。

在實(shí)際開展樁筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作過程中，做好筏板厚度取值也非常重要，在具體實(shí)踐過程中，通常需要先根據(jù)建筑層數(shù)，初步完成筏板厚度的估算，估算方法是：筏板厚度 建筑層數(shù) 50mm。在此基礎(chǔ)之上，再以實(shí)際排樁情況為依據(jù)，完成角樁沖切、邊樁沖切、墻沖切，的驗(yàn)算，通常會(huì)根據(jù)角樁沖切做好板厚的控制。在這里筆者需要強(qiáng)調(diào)一個(gè)特殊情況，針對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)群樁沖切，由于這種剪力墻墻體并不是封閉的狀態(tài)，因此針對(duì)群樁沖切邊界，實(shí)際取值比較困難，在這里可以根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取近似值作為沖切邊界，所圍區(qū)域內(nèi)短肢墻體內(nèi)力能夠作為抗力進(jìn)行抵消，這種方法雖然無法保證完全準(zhǔn)確，但在區(qū)域放大后，邊界的開口效應(yīng)依然會(huì)得到有效的削弱，因此仍是一種比較實(shí)用的設(shè)計(jì)方法[3]。

3.2保證建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性

首先，在開展建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，針對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)將電梯小井筒這一結(jié)構(gòu)取消，采用連肢墻進(jìn)行替代，如此一來，在發(fā)生地震時(shí)，能夠有效減輕地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，不會(huì)吸收太多地震力，從而更好地保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。與此同時(shí)，在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，做好多種參數(shù)內(nèi)容的考量，并采取電算方式，做好相應(yīng)驗(yàn)算工作。例如在實(shí)際設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，需要充分考慮主樓折減系數(shù)，并結(jié)合實(shí)際情況，做好合理的取值，一般選擇取值 0. 9;在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮連梁折減系數(shù)的取值，一般取值為0. 78。另一方面，在實(shí)際進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)配筋最小配筋率控制力度，既能夠減少成本，也有利于提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.3做好建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

在選擇建筑抗震設(shè)防的類別時(shí)，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格按照《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）規(guī)定進(jìn)行合理選擇，比如針對(duì)建筑面積在2500m2以上，或者營(yíng)業(yè)面積在10000m2以上的多層商業(yè)建筑，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將其抗震設(shè)防分類應(yīng)為乙類，而不是丙類。針對(duì)底盤比較大的高層建筑，如果裙房是乙類零售商場(chǎng)兼職，那么針對(duì)上部結(jié)構(gòu)建筑而言，如果是高層住宅建筑，且入住人數(shù)在1萬(wàn)人以內(nèi)，在抗震設(shè)防方面應(yīng)設(shè)置為丙類。同時(shí)在設(shè)計(jì)開展抗震設(shè)計(jì)的過程中，通常還需要將與大型商場(chǎng)相鄰的上部高層住宅兩層定為加強(qiáng)部位，并按照乙類建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，做好抗震設(shè)計(jì)工作。反之，若人數(shù)在1萬(wàn)人以上，需要將抗震設(shè)防設(shè)置為乙類。針對(duì)小學(xué)三層以內(nèi)的砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓，為更好地保護(hù)學(xué)生生命安全，應(yīng)將抗震設(shè)防設(shè)置為乙類。

4.做好新技術(shù)應(yīng)用

如今隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出了很多新技術(shù)。例如在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)過程與軟件的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)信息一體化，完成三維模型的制作，在實(shí)際進(jìn)行三維建筑結(jié)構(gòu)模型修改時(shí)，能夠自動(dòng)完成關(guān)聯(lián)模型結(jié)構(gòu)的更新，還能夠基于不同建筑結(jié)構(gòu)之間，完成碰撞檢查，有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性。在這一過程中，做好Revit接口轉(zhuǎn)換非常重要，通過采用三維結(jié)構(gòu)模型，在轉(zhuǎn)換接口的幫助下，直接實(shí)現(xiàn)Revit模型的轉(zhuǎn)換，比如可以采用廣廈Revit轉(zhuǎn)換接口軟件可實(shí)現(xiàn)廣廈模型和PKPM模型到Revit模型的轉(zhuǎn)換，從根本上提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率與安全性。

5.總結(jié)

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常是一個(gè)較為系統(tǒng)復(fù)雜的工作，我們不但要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程有基本的熟悉與了解，而且要全面認(rèn)識(shí)到當(dāng)下在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的一些安全問題，并提出一些針對(duì)性的解決措施，才能夠更好地保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]趙孚洋. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全性問題的分析[J]. 中國(guó)科技投資，2017，000（025）：85-86.

[2]楊振武. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性問題分析[J]. 華東科技：學(xué)術(shù)版，2017，000（008）：99-99.

[3]薛穎. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題與解決對(duì)策分析[J]. 冶金叢刊， 2017，000（004）：216-217.

（作者單位：武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）

【中圖分類號(hào)】TU3

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1671-3362（2020）10-0032-02