關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全因素的思考

丁海平 中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司

1 前言

目前，我國(guó)對(duì)建設(shè)質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，在滿(mǎn)足一定經(jīng)濟(jì)需求的前提下，使其具有較高的安全性。保證結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用周期內(nèi)達(dá)到不同的功能需求，具體的功能需求包括如下幾點(diǎn)。

（1）能夠經(jīng)受住在一般建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中的多種影響，并在突發(fā)情況下仍然能維持總體的穩(wěn)定，也就是建筑物必須具備的安全性能。

（2）在日常工作中，其工作特性?xún)?yōu)良，是建筑物的適用范圍。

（3）充分的耐用性，用于常規(guī)維修。以上所提到的安全性、適用性和耐用性，是衡量建筑物安全性和穩(wěn)定性的指標(biāo)。也就是在某一特定的情況下，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就是該建筑的安全程度。建筑工程的安全性是由一個(gè)民族的經(jīng)濟(jì)、資源、社會(huì)資金積累、建筑工程技術(shù)和建筑工程的物質(zhì)品質(zhì)等因素決定的。

尤其是在建筑工程的直接成本、維修成本和投資風(fēng)險(xiǎn)（如人身傷亡和財(cái)務(wù)）的關(guān)系上有必要加大研究力度。盡管在結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)中，增加了結(jié)構(gòu)的直接成本，降低了維護(hù)成本，投資的危險(xiǎn)也會(huì)隨之降低；若項(xiàng)目成本下降，維護(hù)成本及投資的危險(xiǎn)也會(huì)增加。對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性進(jìn)行評(píng)估，其實(shí)就是衡量結(jié)構(gòu)成本（包含維護(hù)成本）和結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)，尋找最好的方案。簡(jiǎn)單地從建筑的耗材、經(jīng)濟(jì)性等方面衡量建筑的安全性，會(huì)造成對(duì)建筑安全性理解的偏頗。這不但關(guān)系到人身和財(cái)產(chǎn)的喪失，而且還會(huì)造成嚴(yán)重的社會(huì)影響，制約當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。例如2022年4月29日12時(shí)24分湖南長(zhǎng)沙居民自建房倒塌事故教訓(xùn)就比較慘痛，經(jīng)初步調(diào)查，倒塌房屋系居民自建房，共8層，承租戶(hù)對(duì)房屋有不同程度的結(jié)構(gòu)改動(dòng)。

2 建筑結(jié)構(gòu)安全的重要性

隨著我國(guó)建筑業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)建筑工程安全性的需求日益突出，特別是對(duì)工程質(zhì)量和工程造價(jià)的控制。建筑工程安全性是由多種不同的角度決定的，因此，從整體的安全性出發(fā)，對(duì)建筑施工和工程質(zhì)量管理至關(guān)重要。建筑結(jié)構(gòu)的安全性從某種意義上體現(xiàn)了對(duì)項(xiàng)目成本的管理，特別是對(duì)項(xiàng)目高效的經(jīng)濟(jì)性管理。結(jié)構(gòu)的安全性是指在功能構(gòu)建和結(jié)構(gòu)規(guī)劃的大環(huán)境中所期望的結(jié)構(gòu)安全性，建筑的安全度是建筑效能的一個(gè)基本指標(biāo)，它的合理性、施工的安全化、使用的舒適度等都是從安全角度考量的。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需從施工技術(shù)角度、受力情況、整體設(shè)計(jì)理念等方面展開(kāi)設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，既要保證工程施工和日常的使用，又要考慮各種自然災(zāi)害時(shí)的安全度。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要充分考慮各種特定條件下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。從安全角度來(lái)看，它對(duì)技術(shù)的需求更大。

建筑安全的好壞直接關(guān)系到建筑的風(fēng)險(xiǎn)控制和施工安全。同時(shí)，由于技術(shù)要求，對(duì)建筑材料和工藝要求更高，對(duì)建筑安全性要求越高，則會(huì)增加項(xiàng)目的投資。所以，施工組織的安全性是否合理，將直接關(guān)系到施工質(zhì)量和成本。在施工過(guò)程中，如何正確地選擇建筑物的安全等級(jí)，是施工過(guò)程中的一個(gè)重要問(wèn)題。

3 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化基本原則

（1）合理性原則。建筑施工由施工主題活動(dòng)及其施工原材料等組成，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化全過(guò)程中，對(duì)危害作業(yè)的原因展開(kāi)剖析，前期工作做好工程概預(yù)算管理方法，優(yōu)化資金分配和項(xiàng)目設(shè)計(jì)，在確保工程順利完成的情形下，取得最大經(jīng)濟(jì)收益。

（2）安全系數(shù)原則。房子結(jié)構(gòu)務(wù)必確保安全性，總體結(jié)構(gòu)、細(xì)部結(jié)構(gòu)需滿(mǎn)足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)充分考慮環(huán)境因素的影響，根據(jù)優(yōu)化工程施工設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而確保建筑結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，減少安全隱患，提高房屋結(jié)構(gòu)品質(zhì)。

（3）多功能性原則。隨著人們生活水平的提高，多功能性成為買(mǎi)房的主要要素之一，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，必須對(duì)建筑及原材料的作用等加以?xún)?yōu)化，保證建筑總體結(jié)構(gòu)、細(xì)部結(jié)構(gòu)等都可以滿(mǎn)足購(gòu)房者需求，進(jìn)而提高消費(fèi)者的體驗(yàn)感。

4 影響建筑結(jié)構(gòu)安全性能的施工質(zhì)量因素

建筑結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題是建筑材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)件等諸多方面的問(wèn)題。為了使建筑運(yùn)行能滿(mǎn)足外部環(huán)境的要求，必須有足夠的耐久性。在施工過(guò)程中，混凝土安全性能和耐用性都很高，安全和耐用是保證建筑工程安全的主要因素。因此，合理設(shè)計(jì)施工項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)法律、法規(guī)，加強(qiáng)對(duì)建筑物的安全性、延展性等方面的考慮。在開(kāi)展工程建設(shè)之前，需測(cè)量其全面耐用性，以保證后續(xù)工程建設(shè)能夠正常進(jìn)行。在進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和策劃時(shí)，既要符合實(shí)際的施工條件，又要利用科技手段，優(yōu)化革新施工工藝，強(qiáng)化施工組織管理，防止因檢查錯(cuò)誤而導(dǎo)致的無(wú)謂損害。

5 我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)建筑物的安全性已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求。20世紀(jì)50年代以后，國(guó)內(nèi)建筑物設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了允許應(yīng)力設(shè)計(jì)、破損階段設(shè)計(jì)、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)以及極限狀態(tài)設(shè)計(jì)等方面的重要變革。在結(jié)構(gòu)規(guī)范中，安全等級(jí)的確定包括：允許應(yīng)力、破壞階段法、分項(xiàng)、可靠性、穩(wěn)定性、構(gòu)造規(guī)范、荷載標(biāo)準(zhǔn)值、構(gòu)件承載力、構(gòu)件承載力、構(gòu)件的受力和受力的精確性。無(wú)論是從方法還是內(nèi)容上來(lái)看，都得到了較大的發(fā)展和改進(jìn)，但是對(duì)結(jié)構(gòu)安全性的需求并未發(fā)生明顯變化。與世界上普遍采用的設(shè)計(jì)規(guī)范相比，其安全性一直較差。

從本質(zhì)上講，建筑工程的安全性是由一個(gè)民族的經(jīng)濟(jì)、資源、社會(huì)的財(cái)力、建筑技術(shù)和建筑的物質(zhì)品質(zhì)等因素決定的。因此，必須保證結(jié)構(gòu)的安全性能，以減少結(jié)構(gòu)的破壞危險(xiǎn)。

同時(shí)也要考慮到投資者和所有者的權(quán)益，以尋找最好的方案。目前國(guó)內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)安全狀況為：參考的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，選用的材料強(qiáng)度較高，使用的承載量較國(guó)際水平較差，在某些特定的條件下，甚至存在不安全問(wèn)題。對(duì)建筑的設(shè)計(jì)規(guī)范也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于外國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)。這意味著，在建筑安全的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還存在不足。以房屋結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范為例，目前國(guó)內(nèi)部分大中城市處在地震帶上，為減少地震帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，持續(xù)改善房屋的防震性能是發(fā)展經(jīng)濟(jì)的需要。

國(guó)內(nèi)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地震設(shè)計(jì)與計(jì)算、結(jié)構(gòu)規(guī)范、地震設(shè)防開(kāi)裂性等方面與西方國(guó)家相比還有一些差距。很多工程師在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，過(guò)于側(cè)重成本，忽視構(gòu)造潛能與房屋抗震性能，對(duì)建筑物質(zhì)量有直接的影響。要深入挖掘房屋結(jié)構(gòu)各方面潛能，以保障房屋安全性。

隨著人們生活水平的提高，對(duì)房屋的要求不僅是舒適性，同時(shí)還要考慮到安全性。其中，抗震性是主要因素，規(guī)范化的設(shè)計(jì)才能保證房屋有較強(qiáng)的安全系數(shù)，減少地震帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。例如住宅小區(qū)，若把住宅的設(shè)防開(kāi)裂程度提高1度，其抗震性能翻一番，成本與原本價(jià)格相比有所增長(zhǎng)，高出原本價(jià)格的60%，相當(dāng)于每平方米價(jià)格增加50元。

如果出現(xiàn)較小的抗震裂縫，震后房屋出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，后期需要加固維護(hù)，所涉及的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用對(duì)普通用戶(hù)來(lái)講是較大一筆費(fèi)用。如今購(gòu)買(mǎi)新房子的住戶(hù)，通常裝修費(fèi)用控制在每平方米300～500元，房屋抗震性能提升一個(gè)檔次需要花費(fèi)萬(wàn)元才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

在大地震區(qū)域中，人們?yōu)榱颂岣呔幼“踩?，?huì)注重房屋抗震性能。原本的“小震不壞”已經(jīng)被“中震不壞”替代，以保障居民生命安全與財(cái)產(chǎn)安全。

6 建筑工程結(jié)構(gòu)安全性存在的問(wèn)題

6.1 缺乏結(jié)構(gòu)安全意識(shí)

由于施工安全問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，工程師和施工管理者給予其越來(lái)越多的關(guān)注。但在實(shí)際，很多施工人員對(duì)安全性問(wèn)題還沒(méi)有完全了解。如果說(shuō)有關(guān)部門(mén)沒(méi)有開(kāi)展安全知識(shí)培訓(xùn)，或者在施工中沒(méi)有落實(shí)安全制度，會(huì)給工程實(shí)施帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響項(xiàng)目完工以后的使用安全性。

6.2 安全制度陳舊

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目的安全標(biāo)準(zhǔn)得到了提高，但相對(duì)于國(guó)外，建設(shè)項(xiàng)目的安全標(biāo)準(zhǔn)還相對(duì)滯后。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，國(guó)內(nèi)對(duì)建筑構(gòu)件承載力的評(píng)價(jià)，主要是采用安全度和分項(xiàng)指數(shù)。

第二，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。雖然有很多標(biāo)準(zhǔn)，比如防爆、抗震、建筑的耐用性等，對(duì)建筑物強(qiáng)度進(jìn)行全面分析的同時(shí)，而忽略了對(duì)環(huán)境的影響。

6.3 缺乏規(guī)范的建筑設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的健全與否直接關(guān)系到整個(gè)建筑物的安全，而合理、科學(xué)化的建筑設(shè)計(jì)能夠更好地保證其安全。但就目前的形勢(shì)來(lái)看，國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還存在許多問(wèn)題，比如在一些非人力所能干涉的領(lǐng)域，建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并不高，甚至出現(xiàn)了一些空白，因而導(dǎo)致了建筑的安全性問(wèn)題。現(xiàn)行的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有充分顧及建筑物的使用年限，僅僅強(qiáng)調(diào)了在施工中的承載性，同時(shí)也存在著一些安全問(wèn)題。

6.4 施工單位和設(shè)計(jì)單位合作問(wèn)題

施工方和設(shè)計(jì)方的密切聯(lián)系，對(duì)整個(gè)工程的安全會(huì)起到很大的作用。但從現(xiàn)在的狀況來(lái)看，這兩個(gè)部門(mén)的銜接工作開(kāi)展的并不好，缺少有效的溝通和協(xié)調(diào)。在進(jìn)行項(xiàng)目施工的過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些不明確的地方，比如建筑的細(xì)部構(gòu)造，標(biāo)高，施工順序等。

由于施工方對(duì)設(shè)計(jì)的具體細(xì)節(jié)不夠熟悉，遇到與其設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題時(shí)，如果不能很好地溝通就會(huì)出現(xiàn)返工，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全隱患。為了更好地處理工程中遇到的問(wèn)題，應(yīng)加大工程建設(shè)方和工程設(shè)計(jì)方溝通的力度，減少建筑工程的安全風(fēng)險(xiǎn)。

7 建筑工程結(jié)構(gòu)安全性提升的措施

7.1 建立健全安全管理體系

為提高建筑物的安全性，必須對(duì)整個(gè)建筑物展開(kāi)全方位的安全管理，以增強(qiáng)其安全性。因此，安全系統(tǒng)是不可或缺的一環(huán)，它可以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。這就要求在工程的前期，按照相關(guān)規(guī)范和規(guī)程開(kāi)展相關(guān)設(shè)計(jì)，以保證建筑物的安全性。

在建設(shè)過(guò)程中應(yīng)注重結(jié)構(gòu)的安全，以便讓每一個(gè)施工者都清楚地了解建筑物的安全規(guī)范，在施工過(guò)程中更全面地了解結(jié)構(gòu)的安全。在工程完工后，應(yīng)重視對(duì)其有效的維護(hù)，確保其有效壽命范圍內(nèi)的安全。在工程項(xiàng)目的關(guān)鍵部位，要進(jìn)行全面的檢查，避免出現(xiàn)各種安全問(wèn)題，以此提高建筑總體的安全性。

7.2 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)安全意識(shí)

提高施工相關(guān)人員的結(jié)構(gòu)安全認(rèn)識(shí)，才能更好地保證施工企業(yè)的安全工作得以科學(xué)化。而在施工過(guò)程中，它是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，為了提高它的安全性，必須以人為中心。在保證安全的基礎(chǔ)上，將安全的概念融入綠色建筑的概念之中，并融入每個(gè)人的心里。在建設(shè)工程的過(guò)程中，也要把安全觀念貫徹到工程的建設(shè)之中，做到利益與安全并進(jìn)。因此，必須加強(qiáng)對(duì)安全的認(rèn)識(shí)，并將其運(yùn)用到工作中，只有不斷提高安全觀念，才能確保施工項(xiàng)目的安全性。

7.3 加強(qiáng)應(yīng)用安全技術(shù)規(guī)范

現(xiàn)階段，我國(guó)工程建筑安全性技術(shù)規(guī)范上仍有諸多不足，安全施工方案性能指標(biāo)設(shè)計(jì)需考慮本區(qū)域中自然環(huán)境及建筑施工環(huán)境。在短時(shí)間內(nèi)安全性技術(shù)規(guī)范難以調(diào)整，所以需要提高工程建筑構(gòu)造安全性能。要不斷強(qiáng)化工作人員安全技術(shù)規(guī)范運(yùn)用，并且提高其主動(dòng)性。

每一項(xiàng)工程建筑項(xiàng)目不能采用強(qiáng)制性規(guī)則，需按照工程建筑特征展開(kāi)，按照具體施工情況以及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)解決施工中出現(xiàn)的問(wèn)題。需要注意，房屋建筑中板塊構(gòu)造是活動(dòng)位置，需提高抗震標(biāo)準(zhǔn)，以降低地震帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)合理地避免各種外力作用影響下對(duì)建筑產(chǎn)生的損害。加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)和抗震等級(jí)，可以確保建筑構(gòu)造的安全性。

7.4 健全安全監(jiān)測(cè)技術(shù)

施工安全監(jiān)控是施工過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到施工單位的安全。目前，國(guó)內(nèi)在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和裂紋探測(cè)上還算不錯(cuò)，但在安全性能監(jiān)控上還存在很大缺陷，關(guān)于結(jié)構(gòu)安全的監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)還很缺乏。對(duì)現(xiàn)有的資料不能很好地加以控制，因此，相關(guān)部門(mén)必須進(jìn)一步創(chuàng)新、研究、統(tǒng)計(jì)，根據(jù)不同地區(qū)情況，開(kāi)展相應(yīng)的研究，同時(shí)，也要幫助測(cè)試者進(jìn)行更深層次的創(chuàng)新和應(yīng)用。強(qiáng)化安全檢查技術(shù)，以保證對(duì)建筑物安全性的監(jiān)控。

8 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)目越來(lái)越大，而耐用性和安全性也越來(lái)越受到人們的重視。

施工安全直接關(guān)系到施工項(xiàng)目的品質(zhì)和作用，對(duì)促進(jìn)建筑業(yè)的迅速、持續(xù)發(fā)展具有重大意義。因此，在施工過(guò)程中，要注意結(jié)構(gòu)的安全性，加強(qiáng)施工和設(shè)計(jì)的銜接溝通，有利于提高建筑物的安全性。