建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑安全性的有效對(duì)策

王藝博

（威海天和建設(shè)工程有限公司，山東 榮成 264300）

引言

隨著我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全是維護(hù)建筑整體安全的重要環(huán)節(jié)。因此，設(shè)計(jì)師一方面要認(rèn)真貫徹建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，另一方面也要高度重視建筑安全分析。從主客觀因素出發(fā)，探討建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，以促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)的更好發(fā)展。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

（一）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用

其一，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)上漲的情況下，針對(duì)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(duì)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，需要注意的是，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)；其二，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(duì)所有建筑物而言，判其達(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(zhǎng)的背景下，針對(duì)安全穩(wěn)定性的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)同樣逐漸提升。假如建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)劃內(nèi)容具有合理性，便可以有效保證建筑物的安全穩(wěn)定性；其三，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，使得用戶能高效運(yùn)用室內(nèi)空間，合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠影響其結(jié)構(gòu)空間的應(yīng)用性能。

（二）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

第一，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，不同的房屋建筑結(jié)構(gòu)在房屋建筑中的作用不同，因此相關(guān)工作人員需要根據(jù)實(shí)際情況開展相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使建筑材料的種類和數(shù)量能夠滿足房屋建筑工程的需要。第二，房屋建筑工程具有復(fù)雜性，因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中需要充分考慮不同環(huán)節(jié)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，將設(shè)計(jì)工作同安全理念相結(jié)合，更好地確保施工人員以及施工現(xiàn)場(chǎng)周邊居民的人身安全。第三，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員根據(jù)房屋建筑實(shí)地情況開展相應(yīng)的房屋建筑結(jié)構(gòu)考察，包括：房屋建筑是否出現(xiàn)裂痕、檢測(cè)建筑工程各個(gè)部位的實(shí)際參數(shù)等，從而采用更加合適的建筑材料，確保工程施工的質(zhì)量。

（三）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑安全性的意義

在當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性不言而喻，對(duì)于建筑工程體系的安全性與穩(wěn)定性具有直接影響，是整合運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各項(xiàng)基礎(chǔ)要素的關(guān)鍵階段，需要高度重視。近年來，國(guó)家相關(guān)部門高度重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的優(yōu)化提升，在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造及受力分析模型創(chuàng)建方面制定并實(shí)施了一系列重大方針政策，為新時(shí)期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了鮮明的技術(shù)導(dǎo)向與遵循，在全面優(yōu)化提升建筑結(jié)構(gòu)安全性等領(lǐng)域取得了顯著成就。在當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循諸多原則，具體包括結(jié)構(gòu)完整性原則、合理設(shè)計(jì)防護(hù)結(jié)構(gòu)原則、剛度剛?cè)岵?jì)原則以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性原則等，在相關(guān)技術(shù)規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的約束條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)各項(xiàng)資源要素的統(tǒng)籌整合，使其構(gòu)造成為一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體，最大限度地確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性與可靠性，將潛在的結(jié)構(gòu)性安全風(fēng)險(xiǎn)隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題

（一）設(shè)計(jì)過程主觀因素

相比于建筑施工，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和外部市場(chǎng)環(huán)境的改變而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，發(fā)展周期較短，很多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向的研究院都出現(xiàn)研究人員短缺的情況。因此很多建筑設(shè)計(jì)類專業(yè)的畢業(yè)生，缺少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)的積累和運(yùn)用過程，沒有經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)和考核就上崗，成為相應(yīng)的從業(yè)人員。這類人往往缺乏相應(yīng)的實(shí)踐能力和系統(tǒng)的理論知識(shí)，最重要的是他們還存在安全意識(shí)匱乏的問題，直接導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)很多的疏忽和漏洞，影響建筑整體的安全性。

（二）建筑物框架設(shè)計(jì)存在的問題

建筑框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)主要分為2 類：剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)。在建筑設(shè)計(jì)中，最普遍使用的剪力墻結(jié)構(gòu)就是俗稱的框架結(jié)構(gòu)。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需根據(jù)框架的要求及特征，對(duì)所設(shè)計(jì)的建筑物的框架柱和框架梁進(jìn)行合理的設(shè)置。但是在實(shí)踐中，往往會(huì)忽略一些框架設(shè)計(jì)，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)問題，還有的設(shè)計(jì)人員為了更加突顯建筑的功能，在對(duì)框架柱進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，相應(yīng)地減少框架柱的寬度，很大程度上降低了框架柱的抗擊能力，抗震能力變?nèi)酢?/p>

（三）建筑結(jié)構(gòu)抗震度不達(dá)標(biāo)

根據(jù)實(shí)際使用情況來看，部分建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震度不達(dá)標(biāo)，在遭受地震等自然災(zāi)害影響時(shí)出現(xiàn)大面積房屋受損與建筑倒塌現(xiàn)象。此外，部分建筑工程中普遍存在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)重視程度不足的問題，所采取的抗震設(shè)計(jì)措施不符合實(shí)際情況，難以在建筑使用期間發(fā)揮出應(yīng)有的抗震效用。例如，在某建筑工程中，該工程處于六度抗震設(shè)防區(qū)，設(shè)計(jì)人員未樹立起正確的抗震意識(shí)，主觀認(rèn)定六度抗震設(shè)防缺乏實(shí)際意義，選擇縮減承重柱等構(gòu)件截面積，以此增加梁柱線剛度比，違背了“強(qiáng)柱弱梁”設(shè)計(jì)原則。如此，雖然不會(huì)對(duì)建筑使用功能的發(fā)揮造成影響，但在出現(xiàn)地震等自然災(zāi)害時(shí)，梁柱結(jié)構(gòu)處于受力狀態(tài)，由于柱頂抗彎度較差，容易在梁底等部位中出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量通病，進(jìn)而提高建筑倒塌等安全事故的出現(xiàn)概率，存在安全隱患。

（四）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不具備良好的耐久性

針對(duì)大多數(shù)的建筑工程而言，很長(zhǎng)的一段時(shí)間處于外部環(huán)境中，由于經(jīng)受氣溫等各種因素的影響，假如施工單位未能實(shí)時(shí)開展相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)工作，將會(huì)致使建筑項(xiàng)目的承重能力持續(xù)下降，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全使用造成影響。例如，通過研究鋼筋等建筑構(gòu)造可以發(fā)現(xiàn)，碳化現(xiàn)象往往會(huì)使鋼筋表層結(jié)構(gòu)的整體性受到影響，威脅內(nèi)部鋼筋堿性保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，腐蝕性介質(zhì)侵入鋼筋表面，當(dāng)其與鋼筋出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)后，導(dǎo)致鋼筋銹蝕面積持續(xù)增加，時(shí)間一長(zhǎng)，出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)開裂現(xiàn)象的同時(shí)，嚴(yán)重情況下還會(huì)出現(xiàn)混凝土保護(hù)層脫落等現(xiàn)象。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下提高結(jié)構(gòu)安全性的方法措施

（一）加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性

建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)保持合理性，只有每個(gè)環(huán)節(jié)不出偏差，各個(gè)環(huán)節(jié)相互配合才能保證建筑整體的合理性和安全性。例如鋼筋是建筑結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，鋼筋的質(zhì)量和安裝方式將直接決定建筑整體的結(jié)構(gòu)安全以及可靠性。剪力墻的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)保證橫向鋼筋在外，縱向鋼筋在內(nèi)的準(zhǔn)則。對(duì)于地下結(jié)構(gòu)不僅僅要提供對(duì)于上部結(jié)構(gòu)的支撐力，還要傳遞載荷給地面，因此墻體整體的抗側(cè)壓的能力是極其重要的。所以不同于剪力墻的鋼筋處置方式，應(yīng)當(dāng)采取橫向鋼筋在內(nèi)，縱向鋼筋在外的原則，即與剪力墻的布置方式正好相反。此外樓板的設(shè)計(jì)也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮的對(duì)象，其使用能力和可靠程度將直接影響建筑整體。樓板的相關(guān)設(shè)計(jì)中，相關(guān)從業(yè)人員需要考慮不同梁的受力情況，主次梁的受力方式不同，需要對(duì)受力大的樓板進(jìn)行單獨(dú)的考量和設(shè)計(jì)。在保證樓板設(shè)計(jì)的合理性和可靠性的前提之下，便可以減少鋼筋的使用量，從而減少工程整體的造價(jià)。

（二）合理設(shè)置框架

在設(shè)置框架時(shí)，要保證其合理性?？刹捎靡韵聨追N方法來進(jìn)行合理的框架設(shè)置。第一，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)鋼筋混凝土的同時(shí)，要對(duì)電梯井的數(shù)量適當(dāng)減少轉(zhuǎn)而增加井筒數(shù)量，使得鋼筋混凝土穩(wěn)定性在原有的基礎(chǔ)上得到部分提升。第二，設(shè)計(jì)人員在選擇參數(shù)時(shí)，要結(jié)合建筑模型對(duì)自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行反復(fù)的演算檢驗(yàn)，確保結(jié)果與指標(biāo)一致，也有利于提高框架的合理性。第三，對(duì)于配筋量的計(jì)算，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格把控，才能設(shè)計(jì)出符合要求且美觀的建筑。

（三）增強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)

為預(yù)防和減少建筑結(jié)構(gòu)塌陷等安全事故出現(xiàn)，降低地震災(zāi)害對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成的損壞程度，建筑設(shè)計(jì)師必須樹立起正確的抗震意識(shí)，認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作的重要程度，轉(zhuǎn)變自身設(shè)計(jì)理念及思路。同時(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，需要綜合采取結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)措施，具體措施如下。第一，建筑場(chǎng)地選擇。在條件允許的前提下，盡可能選擇未分布軟土地基、不均勻沉陷滑坡、粉砂土液化與地裂等存在地質(zhì)問題的場(chǎng)地。第二，結(jié)構(gòu)抗震體系選擇。合理分配建筑抗震結(jié)構(gòu)內(nèi)力，規(guī)劃多條地震力傳遞途徑，重點(diǎn)改善薄弱部位的抗震能力，避免出現(xiàn)建筑局部突變與塑形變形等安全事故。第三，設(shè)置多道抗震放線。在出現(xiàn)地震災(zāi)害事故后，由于人為設(shè)置若干數(shù)量豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，在地震能量傳播期間可以有效吸收地震能量，以此緩解建筑物共振現(xiàn)象，避免建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破損。

（四）針對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性開展具體設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段在國(guó)內(nèi)大部分建筑物的結(jié)構(gòu)框架中，普遍利用混凝土結(jié)構(gòu)，這便加倍凸顯耐久性設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)在加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)安全性方面所起到的關(guān)鍵作用。有關(guān)設(shè)計(jì)人員務(wù)必對(duì)混凝土的混合比例進(jìn)行把控，具體從以下內(nèi)容開展工作：其一，需要從設(shè)計(jì)強(qiáng)度的角度進(jìn)行，務(wù)必緊密關(guān)聯(lián)配置強(qiáng)度，在最初明確混合配置比例的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)水灰比例用砂石料等測(cè)算方式進(jìn)行調(diào)整；其二，需要參考建筑工程所有方面的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)狀況，最為關(guān)鍵的是融合砂石料的質(zhì)量條件，第一時(shí)間針對(duì)配置混合比例進(jìn)行調(diào)整，并且針對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，在結(jié)構(gòu)的每一平方當(dāng)中，明確各種施工材料的實(shí)際使用情況；其三，在實(shí)際整改配置混合比例的過程中，應(yīng)當(dāng)完成砂石含水量的檢測(cè)環(huán)節(jié)，清晰確定混凝土后期的實(shí)施配置混合比例。需要注意的是，設(shè)計(jì)人員只有認(rèn)真遵循建筑行業(yè)規(guī)定的操作標(biāo)準(zhǔn)，才可以切實(shí)保障建筑結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較高的耐久性要求，從保護(hù)層角度進(jìn)行思考，科學(xué)加強(qiáng)其厚度，不但需要保證和周圍自然環(huán)境有效融合，還應(yīng)當(dāng)使外部自然環(huán)境帶來的積極影響得以體現(xiàn)，在科學(xué)執(zhí)行地域劃分的前提下，清晰明確該地建筑結(jié)構(gòu)保護(hù)層的實(shí)際厚度，確保二氧化碳無法快速腐蝕建筑結(jié)構(gòu)的表層。

（五）優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案

建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)項(xiàng)目的核心，因此就要把控好設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，這對(duì)后期建筑施工質(zhì)量也有很關(guān)鍵的影響作用，要能夠進(jìn)一步提高建筑物的質(zhì)量，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，保證后續(xù)項(xiàng)目順利實(shí)施，保證整個(gè)工期質(zhì)量效率都達(dá)標(biāo)。首先，制定頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)原則，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容比較復(fù)雜，要考慮多方面的因素，整體建筑物的各項(xiàng)適應(yīng)性、穩(wěn)定性等都要由設(shè)計(jì)師來把關(guān)。要關(guān)注建筑物的標(biāo)準(zhǔn)性問題，在高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究時(shí)，由于建筑樓層較高，一些工程公司為了追求經(jīng)濟(jì)效益，而違規(guī)修改相關(guān)的設(shè)計(jì)方案，這會(huì)給后期的項(xiàng)目帶來很多的安全隱患。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還要仔細(xì)地勘察周邊的環(huán)境，認(rèn)真仔細(xì)去研究建筑物周邊的建筑物狀況，包含施工場(chǎng)地地質(zhì)土層、水文、地質(zhì)地貌、氣候等相關(guān)狀況，要研究好建筑物存在的各類影響，同時(shí)還要對(duì)當(dāng)?shù)氐暮奢d進(jìn)行分析。要結(jié)合實(shí)際的勘測(cè)認(rèn)真研究，才能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)完美的建筑結(jié)構(gòu)方案。

結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中很多環(huán)節(jié)都會(huì)出現(xiàn)問題，有些問題雖小，但是也對(duì)結(jié)構(gòu)整體的安全性和可靠性造成了威脅。因此對(duì)于建筑設(shè)計(jì)從業(yè)者來說，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)調(diào)研，明確建筑設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題，注重設(shè)計(jì)安全性影響因素并制定合理的管理措施，以提高建筑工程安全水平，保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全。