建筑結(jié)構(gòu)工程中的耐久性與安全性設(shè)計(jì)

藺艷娥

（甘肅中元恒基建設(shè)工程有限公司，甘肅 蘭州 730030）

隨著我國(guó)建筑業(yè)迅速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)作為建筑工程的主體，必須不斷創(chuàng)新，強(qiáng)化企業(yè)的施工管理，以提高工程建設(shè)的整體質(zhì)量。在施工時(shí)要全面考慮，提高施工的安全性和耐久性，針對(duì)建筑工程耐久性和安全性的設(shè)計(jì)策略進(jìn)行深入研究，將有助于耐久性和安全性設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。其研究結(jié)果表明，該方法不僅可以提高建筑工程的耐久性和安全性，還可以提高整個(gè)建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 建筑工程的安全

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的安全性

不管是哪種施工其安全都是不容忽視的，建筑物的安全是衡量建筑物工程質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，因此，施工安全問題就顯得尤為重要。在施工質(zhì)量符合安全要求的情況下，施工項(xiàng)目在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)能夠安全地進(jìn)行施工，是建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量要求。針對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，其安全性主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的承載力安全性、整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的耐久性。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的研究較少。

1.2 構(gòu)件的承載力

建筑結(jié)構(gòu)的承載力、荷載分項(xiàng)系數(shù)和材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)的大小是影響結(jié)構(gòu)安全的重要因素，當(dāng)力作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的外部時(shí)，根據(jù)某種傳輸或轉(zhuǎn)換的邏輯，會(huì)在材料和結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生應(yīng)力或應(yīng)變。微觀材料的物理性質(zhì)決定了它能夠承受的力有一個(gè)極限，一旦超過了這個(gè)極限，就會(huì)產(chǎn)生失效。由于受力的影響，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，這種應(yīng)變是結(jié)構(gòu)在各個(gè)坐標(biāo)上產(chǎn)生的，而在這種情況下，結(jié)構(gòu)的變形也有一個(gè)叫做剛度的極限，一旦超過了這個(gè)極限，就會(huì)偏離預(yù)定的目標(biāo)。

1.3 建筑物的堅(jiān)固度

在施工中要考慮到構(gòu)件的承載力和穩(wěn)定性，即便是某個(gè)地方發(fā)生了變化，也不會(huì)影響到整體的穩(wěn)定性。通過分析認(rèn)為，結(jié)構(gòu)的良好延性是評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定度的基礎(chǔ)，對(duì)防止地震、爆炸等災(zāi)害造成的后果，以及對(duì)減少災(zāi)害損失具有重要意義。

1.4 建筑物的安全

建筑結(jié)構(gòu)安全是衡量工程質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，在工程建設(shè)中應(yīng)尤其注意各類建筑物的荷載。在一般情況下，承重結(jié)構(gòu)在建筑工程中占有很大的比例，但在工程建設(shè)中所占的比例卻很低。鋼筋混凝土在發(fā)生腐蝕后，不僅會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定產(chǎn)生很大的影響，而且其承載力也會(huì)逐漸下降，一旦發(fā)生此類事件，一定要引起足夠的重視，并采取相應(yīng)的對(duì)策。

2 建筑結(jié)構(gòu)工程中常見的安全問題

2.1 火災(zāi)安全問題

目前，建筑工程設(shè)計(jì)工作越來越復(fù)雜、困難，為了達(dá)到整體功能，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)各種不同的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效規(guī)劃。一方面，在挑選材料時(shí)，要選用耐火性高的材質(zhì)，不能采用易燃、易爆的材料。同時(shí)，由于建筑本身的特殊性，內(nèi)部空氣不流通，易導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。另一方面，隨著樓層的增加，安全疏散工作的便利程度會(huì)隨之下降，安全疏散所需要的時(shí)間會(huì)隨之增加，這就使得消防安全的設(shè)計(jì)變得更加困難。在現(xiàn)代建筑工程中，消防門、消防栓、防火墻等都是不可或缺的結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到煙霧的來源和排氣管的位置，以此避免煙霧擴(kuò)散。

2.2 地震設(shè)計(jì)問題

地震設(shè)計(jì)問題是現(xiàn)代建筑工程中一個(gè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，而現(xiàn)行的建筑物結(jié)構(gòu)又是復(fù)雜的，因此，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮各種不確定因素。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須重視地震引起的破壞，并掌握其設(shè)計(jì)原理，提高抗震設(shè)計(jì)的科學(xué)性。同時(shí)，還需要對(duì)建筑物的抗震參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，以保證其抗震性能符合實(shí)際需要。在高層建筑設(shè)計(jì)中如果忽視了抗震設(shè)計(jì)的重要性，將會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能喪失，從而降低整體的使用壽命，危及使用者的生命安全。

2.3 抗風(fēng)設(shè)計(jì)問題

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮到天然風(fēng)的作用，工程師應(yīng)對(duì)其進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，需要對(duì)結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度和風(fēng)荷載進(jìn)行綜合計(jì)算。目前，建筑業(yè)正朝著高層發(fā)展，高層建筑雖然能夠在一定程度上起到遮風(fēng)避雨的作用，但是，如果建筑內(nèi)部的空氣流動(dòng)出現(xiàn)了明顯的變化，那么建筑物與建筑物之間的風(fēng)洞效應(yīng)就會(huì)變得更加明顯，甚至有可能造成結(jié)構(gòu)損壞。另外，由于劇烈的地震，大樓的玻璃幕墻會(huì)出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致懸掛物脫落，墻壁結(jié)構(gòu)受損。在抗震設(shè)計(jì)中如果沒有足夠的抗風(fēng)能力，將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全和工作性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

3 建筑結(jié)構(gòu)工程的耐久性設(shè)計(jì)策略

3.1 耐久性的設(shè)計(jì)要求

首先，在結(jié)構(gòu)壽命期限內(nèi)，應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)大修和修補(bǔ)，確保其正常的壽命。其次，一般采用C40級(jí)以上、設(shè)計(jì)年限要求50年的混凝土，地基的縱向應(yīng)力應(yīng)大于40mm，無襯墊時(shí)應(yīng)超過70mm。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)工程的耐久性

選用材料時(shí)要根據(jù)工程的具體要求選用合適的建材，避免在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中發(fā)生不符合的問題。例如，在選用混凝土?xí)r，若施工環(huán)境溫度較低，應(yīng)選用具有較高穩(wěn)定性的混凝土，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)，防止其在低溫環(huán)境下發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，以延長(zhǎng)工程壽命。

3.3 建筑工程的耐久性設(shè)計(jì)

檢測(cè)是對(duì)建筑工程耐久性進(jìn)行監(jiān)控，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、及時(shí)處理。一般在施工結(jié)束后，正式投入運(yùn)行前，要定期進(jìn)行耐久性監(jiān)測(cè)，以確保工程的可靠性。檢測(cè)內(nèi)容主要包括外墻磚墻、玻璃幕墻等，并將施工中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)問題及時(shí)上報(bào)相關(guān)部門，根據(jù)實(shí)際情況提出相應(yīng)的整改措施，從而提高施工質(zhì)量。

4 建筑結(jié)構(gòu)工程的安全設(shè)計(jì)策略

4.1 建筑結(jié)構(gòu)安全規(guī)范設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)重要組成部分的作用是指：建筑物在遭受嚴(yán)重破壞時(shí)的承載能力和穩(wěn)定性，當(dāng)受到嚴(yán)重破壞時(shí)可能會(huì)發(fā)生局部損傷，但不會(huì)發(fā)生倒塌。在進(jìn)行建筑規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全設(shè)置，其中涉及建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性、承載力設(shè)計(jì)的安全性、結(jié)構(gòu)的耐久性等。

4.2 建筑結(jié)構(gòu)承載力安全設(shè)計(jì)

承載力主要包括結(jié)構(gòu)荷載安全設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)荷載分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)材料分項(xiàng)設(shè)計(jì)等。只有對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行安全設(shè)置，才能確保工程結(jié)構(gòu)在使用中所能承受的最大安全值。在建筑結(jié)構(gòu)承載能力設(shè)計(jì)中要考慮到構(gòu)件的整體效應(yīng)，由于建筑結(jié)構(gòu)的承載力、建筑材料的不同，其最終的安全性也會(huì)有很大的差異，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須全面考慮上述因素。

4.3 建筑物的堅(jiān)固度設(shè)計(jì)

建筑物的堅(jiān)固程度直接影響到建筑物的安全。在這個(gè)過程中必須確保建筑物的完整性，而不是單一地加固，這樣的設(shè)計(jì)很可能會(huì)導(dǎo)致建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)倒塌，從而影響到整個(gè)建筑的穩(wěn)定性。建筑物還必須具有良好的延展性，以確保建筑物在遭受爆炸和地震時(shí)的穩(wěn)定，并減少人為因素對(duì)建筑設(shè)計(jì)的影響。在進(jìn)行工程安全設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按施工現(xiàn)場(chǎng)的要求，制定全面的設(shè)計(jì)方案，以提高施工項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

5 提高建筑結(jié)構(gòu)工程耐久性和安全性的建議

5.1 提高建筑施工人員的專業(yè)素質(zhì)

施工人員的專業(yè)素質(zhì)是建筑結(jié)構(gòu)工程安全的一個(gè)重要方面。由于建筑設(shè)計(jì)本身比較復(fù)雜，系統(tǒng)性比較強(qiáng)，所涉及的理論知識(shí)也比較復(fù)雜，要求建筑施工人員具有較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)、較強(qiáng)的靈活性和較強(qiáng)的應(yīng)變能力。而且，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還要有探索精神，不斷地研究和分析施工項(xiàng)目，不斷地調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以保證工程的安全和穩(wěn)定。隨著時(shí)代和設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)觀念和思想也要發(fā)生變化，要摒棄以往低效率的設(shè)計(jì)思想和方法，采用更為先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想和方法，以提高工程施工的安全性。

5.2 完善建筑工程的理論

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須從整體上進(jìn)行完善和優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員必須對(duì)概念性的理論知識(shí)有較深的理解，以保證其在一定的理論指導(dǎo)下形成完整的設(shè)計(jì)思想。還應(yīng)注意工程項(xiàng)目的文件內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)人員要明白文件的要求和表達(dá)方式，做到言簡(jiǎn)意賅，讓施工人員和技術(shù)人員都能完全理解。特別是在一些比較復(fù)雜的建筑工程中，設(shè)計(jì)人員必須重視設(shè)計(jì)文檔的編寫，以保證對(duì)施工人員起到施工指導(dǎo)的作用，使施工安全達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期。

5.3 對(duì)建筑物的承載力進(jìn)行深度設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)是由各種不同的建筑工程部件構(gòu)成的，需要對(duì)其進(jìn)行安全設(shè)計(jì)，而影響結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵是承載能力的設(shè)計(jì)，所以，安全設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)的承載能力。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮建筑物的安全性和實(shí)用性，使其在正常的使用狀態(tài)下，不會(huì)對(duì)各種功能造成影響，從而保證工程費(fèi)用在合理的范圍內(nèi)，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行分析和計(jì)算，考慮外界環(huán)境對(duì)附加荷載的影響，還應(yīng)明確多個(gè)構(gòu)件本身的抗力，以提高其整體性能和安全水平。

5.4 強(qiáng)化新技術(shù)的運(yùn)用

隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)和軟件被運(yùn)用到建筑工程中，提高了工程施工質(zhì)量和施工效率。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)軟件不能很好地滿足設(shè)計(jì)人員的實(shí)際需要，所以，在施工時(shí)要加大對(duì)新技術(shù)的運(yùn)用。如BIM技術(shù)，可以解決計(jì)算機(jī)程序與建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件之間的不匹配問題，并且可以利用3D數(shù)字模型更好地顯示出建筑的力學(xué)參數(shù)和動(dòng)力特性，從而為施工安全提供可靠的依據(jù)。在不久的將來，將會(huì)有越來越多的新技術(shù)被運(yùn)用到建筑工程中，這就需要設(shè)計(jì)人員不斷地掌握新技術(shù)，提高其使用效率，從而保證建筑的安全。

5.5 設(shè)計(jì)過程中考慮外部環(huán)境

很多建筑的施工環(huán)境非常惡劣，一直使用的混凝土已經(jīng)失去了原有的堅(jiān)固性，如果進(jìn)行不正確的操作，其使用壽命會(huì)很短。所以，施工前一定要調(diào)查當(dāng)?shù)丨h(huán)境、了解當(dāng)?shù)貧夂虻?，并在考慮多種因素后選擇適合當(dāng)?shù)貤l件的建筑材料。此外，應(yīng)合理處理當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，避免酸雨和廢氣排放，為建筑施工提供良好的條件。

5.6 完善規(guī)章制度

建筑工程的安全性和耐久性越來越重要，因此，政府應(yīng)該頒布健全的建筑工程法規(guī)。根據(jù)不同地區(qū)、不同的建設(shè)條件，出臺(tái)不同的針對(duì)性方案，制定相關(guān)政策，支持技術(shù)創(chuàng)新。建立合理的管理方案，管理施工人員，保證施工人員在施工過程中的作息。建立健全施工組織，確保施工質(zhì)量。

5.7 強(qiáng)化維護(hù)意識(shí)

建筑工程的維護(hù)很重要，如果只注重設(shè)計(jì)和施工，缺少維護(hù)，建設(shè)項(xiàng)目的穩(wěn)定性就無法得到保證。施工企業(yè)應(yīng)加大維護(hù)投入，提高技術(shù)人員的專業(yè)能力和水平。

5.8 加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)工程的檢測(cè)和保護(hù)

在建筑工程施工中，應(yīng)當(dāng)定期對(duì)建筑工程進(jìn)行檢查和維護(hù)，以保證建筑材料的穩(wěn)定性和工程質(zhì)量。要建立嚴(yán)格的檢查管理制度，用制度來監(jiān)督人員，讓施工人員對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的檢查更加負(fù)責(zé)，提高檢查項(xiàng)目的工作效率，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。在工程建設(shè)中，檢測(cè)手段和維護(hù)操作非常重要，制定合理的法律法規(guī)，以督促建設(shè)部門對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行維護(hù)和測(cè)試。同時(shí)，完善維護(hù)和檢測(cè)技術(shù)，更新檢測(cè)設(shè)備，從而提高檢測(cè)質(zhì)量。采用多種測(cè)試方法對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試，以獲得全面有效的數(shù)據(jù)，并制定相應(yīng)的維護(hù)措施。

6 結(jié)語

提高建筑工程設(shè)計(jì)的安全性和耐久性已成為相關(guān)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。建筑結(jié)構(gòu)工程的安全問題主要有消防安全、抗震設(shè)計(jì)、抗風(fēng)設(shè)計(jì)等方面的問題，我們可以通過提高專業(yè)知識(shí)、完善結(jié)構(gòu)工程理論、深入分析結(jié)構(gòu)的承載力、加強(qiáng)新技術(shù)的運(yùn)用來提高建筑結(jié)構(gòu)工程的耐久性和安全性，使建筑結(jié)構(gòu)工程能充分適應(yīng)建筑工程的基本要求，推動(dòng)建筑工程的發(fā)展。