探究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何提高建筑的安全性

李海燕 馬子娟

摘要：我國的建筑行業(yè)得到了快速發(fā)展，在不斷發(fā)展的過程中人們意識到建筑行業(yè)的管理應(yīng)做好細節(jié)控制，讓國民經(jīng)濟質(zhì)量快速提升的同時，提高建筑施工質(zhì)量。建筑施工內(nèi)容比較復(fù)雜，其中安全性需要受到重視。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，建筑安全性是非常重要的內(nèi)容，建筑安全性需要從多個方面進行，保證建筑的穩(wěn)定性，做好各方面管理，保證建筑結(jié)構(gòu)，重視建筑后期的維護管理工作，做好建筑的安全管理。

關(guān)鍵詞：建筑;結(jié)構(gòu);設(shè)計;安全性

建筑安全性除了與建筑企業(yè)經(jīng)濟效益、社會效益各方面有直接關(guān)系之外，更與群眾的生命財產(chǎn)安全相關(guān)聯(lián)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，扎實的結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)知識，運用合理材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土設(shè)計、工程結(jié)構(gòu)等知識來實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與最先進技術(shù)和理論結(jié)合，有效提高建筑的安全性。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，人們意識到建筑結(jié)構(gòu)對于建筑安全的重要性，因此對其進行具體分析。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)如何進行，并非簡單的建筑學(xué)問題。

1. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

結(jié)構(gòu)適用性是結(jié)構(gòu)在正常使用條件下可以具備的良好工作性能，滿足預(yù)定使用功能，保證建筑的變形、裂縫、振動等均滿足實際設(shè)計要求，滿足建筑行業(yè)規(guī)范、混凝土使用標準等。在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，建筑主要考慮外部振動激勵，實際上的外部激振主要有地震力、風荷載。專業(yè)人員在研究過程中將地震波進行了頻譜分析，收集到地震波能量圖，發(fā)現(xiàn)地震波能量分布有明顯的不規(guī)律分布。而且在實際研究當中對結(jié)構(gòu)物的調(diào)整也非常困難，在設(shè)計當中只有減輕地震、風振的大剛度設(shè)計原則。這個環(huán)節(jié)很難精細的調(diào)整剛度和強度，因為很難做到，也沒有實現(xiàn)的必要。外部激勵頻率和結(jié)構(gòu)物之間的頻率相近或者是吻合對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，發(fā)生的振動有渦振、抖振等，不同的振動形式對應(yīng)不同頻段，可以對其進行剛度調(diào)整。建筑行業(yè)專業(yè)人員在進行結(jié)構(gòu)剛度分析過程中發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)之所以存在安全性隱患，主要原因是共振環(huán)境所導(dǎo)致。自然界內(nèi)產(chǎn)生共振的現(xiàn)象非常少，共振要求激勵頻率、結(jié)構(gòu)自振頻率之間相同，持續(xù)不斷運動也相似，如果少量波形輸入不會存在共振現(xiàn)象，地震在隨機振動理論當中可以看作是噪聲規(guī)律，在頻譜內(nèi)存在一定寬度，對應(yīng)不同能量，地震發(fā)生很難保持頻率固定，因此建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計方面完全不用考慮共振。

對于建筑而言，建筑本身的結(jié)構(gòu)是好的，但是結(jié)構(gòu)對受力有嚴格要求，合理的力流也就是要擁有極為合理的傳遞路徑，往往有大路徑、小路徑，只有極少部分情況下存在路徑均勻的可能。這種結(jié)構(gòu)類似懸索結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)往往比較均勻，但是部分結(jié)構(gòu)并不是這樣，比如混凝土結(jié)構(gòu)，如一根懸臂梁的根部會高一些，端部會小一些，建筑學(xué)邏輯領(lǐng)域內(nèi)就需要這樣的表達方式。這種邏輯下會產(chǎn)生好的建筑[1]。比如清水混凝土的出現(xiàn)，清水混凝土本身的剛度和密度和其他材料相比更大，在具體施工作業(yè)中需要做好與主體結(jié)構(gòu)的連接，只有做好這個部分的處理，才會讓清水混凝土參與到結(jié)構(gòu)受力工作當中，提高了建筑的總體剛度。

2. 現(xiàn)階段對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的安全誤區(qū)

2.1 對結(jié)構(gòu)的認識不全面

從具體分析可知建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分考慮建筑安全性，針對建筑的政策使用非常重要。但是實際研究中發(fā)現(xiàn)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中對建筑安全性方面的考慮并不多。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，不應(yīng)僅僅從建筑角度充分考慮。但是大部分建筑結(jié)構(gòu)項目都是先滿足建筑使用功能，為建筑專業(yè)而服務(wù)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計中以建筑為主，前期作出方案設(shè)計之后得到甲方的認可，協(xié)定方案之后建筑進入施工圖階段，不斷修改修改，結(jié)構(gòu)分析與繪制施工，與建筑和水電暖相互配合。比如變形縫施工，在施工之前技術(shù)人員憑借經(jīng)驗，與專業(yè)結(jié)構(gòu)制定選擇的結(jié)構(gòu)施工相比，最終會得到截然不同的項目結(jié)果。從客觀角度來看結(jié)構(gòu)是建筑設(shè)計當中非常 重要的因素，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計當中結(jié)構(gòu)與設(shè)計應(yīng)該結(jié)合在一起。

2.2 過于單方面強調(diào)“設(shè)計”

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中過于單方面強調(diào)設(shè)計也是當前設(shè)計當中的弊端。在當前建筑多使用樓板。但是自從我國經(jīng)歷了汶川地震后，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中對樓板代運營形成了對立觀點。樓板是一次成型樓板，鋼筋混凝土澆筑樓板、砌體之間很難做好，因此考慮現(xiàn)場具體施工條件，樓板和砌體連接的形式不如鋼筋混凝土與砌體之間的連接，而且從實際情況來鋼筋混凝土澆筑的預(yù)制樓板剛度、平整度、整體性都比現(xiàn)澆混凝土樓板差，缺乏對砌體的約束力。而且對于砌體來講約束構(gòu)造可以提升整體抗震能力。隨著城市存量土地資源的消耗，現(xiàn)在土地上面設(shè)計高層、超高層建筑已經(jīng)成為一種常態(tài)化方式[2]。在這些高層和超高層建筑施工當中，人們對建筑框架剪應(yīng)力方面的設(shè)計認識不足。

3. 探究如何提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性

1 ?結(jié)構(gòu)體系加固法，針對結(jié)構(gòu)的整體缺陷，使用新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件、設(shè)施的方式來改善原本體系，完善建筑結(jié)構(gòu)體系，從而形成比較性的體系，從而提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力，提高剛度與延性。該方式的優(yōu)勢是可以整體上提高結(jié)構(gòu)的整體性、抗震能力，而且該方式的使用也會讓新舊結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生沉降差異影響構(gòu)件的正常使用，需要引起人們的注意。

2 ?增設(shè)拉結(jié)體系加固法，對全裝配式結(jié)構(gòu)房屋的周圍、橫向、縱向、豎向位置增設(shè)拉接體系，該技術(shù)的運用可以增強建筑本身的整體性能，保證房屋的強度能夠讓房屋對振動產(chǎn)生一定的抗力，不會隨便就倒塌。但是需要注意該技術(shù)的使用也會影響整體建筑功能的發(fā)揮。

3 ?體外預(yù)應(yīng)力加固法，該技術(shù)在施工當中，主要是通過借助體外預(yù)應(yīng)力的方式來改善結(jié)構(gòu)受理方式，使用專業(yè)技術(shù)來調(diào)整結(jié)構(gòu)，以改善性能、加固的方式對建筑進行加固。加固期間內(nèi)部存在應(yīng)力滯后的缺陷。原結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力降低且基本上不影響整體結(jié)構(gòu)的使用空間，方便結(jié)構(gòu)在試用期間內(nèi)的監(jiān)測與維護。

4 ?卡本預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固法，這是一種主動加固方式，使用環(huán)氧膠黏劑和混凝土構(gòu)件相互連接實現(xiàn)運用，甚至能夠施加預(yù)應(yīng)拉來實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的平衡，提高整體建筑的能力。系統(tǒng)在加固完成后加固系統(tǒng)就會起到對建筑的保護性能，保證建筑整體質(zhì)量，能夠起到良好的加固效果。

在完善框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中需要重點針對變形特征、受力特征進行分析。剪力墻設(shè)計中剪力墻的側(cè)移剛度應(yīng)大于框架，因此分配剪力也要大于框架。在變形的微調(diào)作用下框架與剪力墻的荷載均在不斷調(diào)整。需要特別指出，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中建筑本身的安全性與穩(wěn)定性雖然重要，但是城市地下綜合管廊對建筑結(jié)構(gòu)也存在一些影響，尤其是老城區(qū)綜合管廊的道路開挖、封鎖交通、施工工期等對其影響較大。因老建筑資料缺失，要排查和摸清地下管線很難，需要投入大量成本。而且城市地下綜合管廊建設(shè)會遇到地上建筑拆遷的情況，同時修筑地下綜合管廊也會對建筑的安全性、使用壽命造成一定影響。

結(jié)束語：

綜上，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容需要充分考慮多個方面，在結(jié)構(gòu)設(shè)計當中融合建筑的安全性設(shè)計，而且在設(shè)計內(nèi)容中，盡量因地制宜，合理選擇，在有限條件下最大限度滿足功能要求。充分考慮地震發(fā)展可能出現(xiàn)的情況，運用現(xiàn)代化手段與方式來保證建筑結(jié)構(gòu)性能?，F(xiàn)階段人們對結(jié)構(gòu)認識不斷加深，在這種情況下應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代化的手段充分考慮，保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。對于建筑行業(yè)而言，充分考慮建筑安全，是保護居民生命安全的重要前提。

參考文獻：

[1]丁曉明. 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高建筑安全性的策略[J]. 山西建筑，2019，045（009）：49-50.

[2]柴偉. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高建筑安全性的策略研究[J]. 住宅與房地產(chǎn)，2020，No.564（05）：64-64.