關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全風(fēng)險(xiǎn)因素問題的若干思考

劉慶凱 李風(fēng)軍

山東省紡織建筑設(shè)計(jì)院有限公司 山東 濟(jì)南 250013

引言

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)建筑功能、安全性能的要求不斷提升，對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑工程的重要組成環(huán)節(jié)，除了要保證結(jié)構(gòu)自身的安全與穩(wěn)定，還要兼顧建筑的立面美感，因而具有較強(qiáng)的專業(yè)性和復(fù)雜性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平?jīng)Q定了我國(guó)建筑工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量，只有切實(shí)提高了我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)，才能有效保證建筑工程的安全、穩(wěn)定，滿足建筑立面的要求，從而更有力地推動(dòng)我國(guó)建筑工程設(shè)計(jì)事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的安全性問題

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的安全意識(shí)不足

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的個(gè)人素養(yǎng)和自身所積累的工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全有著重大的影響，但是就目前行業(yè)現(xiàn)狀而言，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的準(zhǔn)入門檻不斷降低，業(yè)主的要求有時(shí)候也是不符合實(shí)際，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員為了迎合業(yè)主要求而降低結(jié)構(gòu)安全性，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全重視程度降低，與此同時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理人員存在安全管理意識(shí)淡薄，對(duì)建筑安全重視不夠，這就導(dǎo)致工程事故經(jīng)常發(fā)生。可見，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的安全設(shè)防意識(shí)對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)安全有著重大的影響。

1.2 專業(yè)人才數(shù)量存在短板

每一個(gè)行業(yè)都有著自身的行業(yè)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，建筑行業(yè)亦是如此。在各種建筑結(jié)構(gòu)的具體施工設(shè)計(jì)中，分析和設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能嚴(yán)格按照建筑行業(yè)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)規(guī)章制度進(jìn)行，以確保建筑結(jié)構(gòu)方案技術(shù)上的可行性與安全性。而我國(guó)從事建筑結(jié)構(gòu)審查與設(shè)計(jì)專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的人才相對(duì)短缺，尤其是擁有豐富結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并系統(tǒng)掌握土木工程專業(yè)知識(shí)的人才，這也進(jìn)一步地限制了我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)審查與設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展。另外，在施工過程和施工組織設(shè)計(jì)中，不能保證工程的各個(gè)重要構(gòu)件結(jié)構(gòu)都在一個(gè)理想化的層面上進(jìn)行，往往重要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)剛度形不成就進(jìn)行下一步的施工。這也導(dǎo)致了最終的施工成果和最初的設(shè)計(jì)成果出現(xiàn)一定的偏差，進(jìn)而影響到建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

1.3 建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)構(gòu)的抗震性能是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，也是研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的重要內(nèi)容，建筑物抗震性設(shè)計(jì)能強(qiáng)弱往往也就是代表一棟現(xiàn)代建筑物的抗震與減災(zāi)綜合能力，決定了建筑物體系內(nèi)部的建筑結(jié)構(gòu)能否在面臨地震災(zāi)害事故時(shí)保障人員的生命安全，而我國(guó)廣大的建筑行業(yè)及大多數(shù)建筑行業(yè)的企業(yè)管理者在內(nèi)心里也都會(huì)或多或少地存在著安全無所謂的一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)知，認(rèn)為大規(guī)模地震災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)只是少數(shù)，往往不去保證它的一個(gè)最低要求，逐層降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震構(gòu)造措施，這會(huì)導(dǎo)致在發(fā)生一些重大的地震災(zāi)害時(shí)，部分結(jié)構(gòu)上部構(gòu)件先于下部構(gòu)件破壞，先破壞的上部構(gòu)件由于強(qiáng)度剛度的降低，加大了其鞭端效應(yīng)，從而加快了結(jié)構(gòu)的自身破壞，也就更談不上建筑物基本的抗震性能防護(hù)抗震能力，這種盲目的僥幸心理也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在對(duì)待抗震設(shè)計(jì)工作時(shí)存在不足。

1.4 建筑設(shè)計(jì)活動(dòng)的前期勘察工作存在不足

工程設(shè)計(jì)的前期地質(zhì)勘察工作是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)性工作，只有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在前期對(duì)各施工工地周邊的復(fù)雜地形、地貌、天氣情況等工程建設(shè)各方面的自然條件有了一個(gè)系統(tǒng)、全面、科學(xué)的綜合了解把握以后，才能初步設(shè)計(jì)制作出最為經(jīng)濟(jì)可行的整體建筑結(jié)構(gòu)方案。在進(jìn)行大型施工前期工程勘察項(xiàng)目的時(shí)候，測(cè)量點(diǎn)位的科學(xué)布置、鉆探深度、孔井的埋設(shè)深度、測(cè)量?jī)x器設(shè)備選型及勘察精準(zhǔn)度方面，都會(huì)間接影響設(shè)計(jì)前期施工勘察的最終結(jié)果。在我國(guó)現(xiàn)階段，從建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)的中前期工程勘察實(shí)際情況來看，再衡量以上這幾個(gè)綜合因素影響，前期的勘察工作明顯做得不足。

1.5 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)脫離實(shí)際

建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，必然需要人們加強(qiáng)一種對(duì)建筑物實(shí)際情況的高度重視，也因?yàn)橹挥羞@樣，人們才能更加確保建筑物能夠得以繼續(xù)具備更高水平上的相對(duì)穩(wěn)定性與絕對(duì)安全性，使得中國(guó)建筑行業(yè)得以逐步實(shí)現(xiàn)自身在當(dāng)今新時(shí)代取得的一些新技術(shù)發(fā)展。我國(guó)當(dāng)前建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工人員當(dāng)中，多數(shù)是在校快畢業(yè)的應(yīng)屆大學(xué)生，剛走出校門，進(jìn)入社會(huì)的新人，他們普遍缺少有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)理論設(shè)計(jì)方法的相關(guān)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，因此，在建筑結(jié)構(gòu)工程的施工圖設(shè)計(jì)實(shí)施過程中，過于盲目地強(qiáng)調(diào)理論化，沒有能將施工圖設(shè)計(jì)技術(shù)方案實(shí)踐與施工實(shí)際生活有效聯(lián)系融合在一起，從而極大影響了整體建筑結(jié)構(gòu)理論設(shè)計(jì)實(shí)施的安全性與合理性。

1.6 偷工減料的現(xiàn)象明顯

不可否認(rèn)，部分建筑單位往往想為自己獲取一些較高額的經(jīng)濟(jì)效益，忽視掉了一些住宅建筑工程結(jié)構(gòu)的基本抗震設(shè)防安全性，通過低價(jià)招標(biāo)方式購(gòu)買各種性質(zhì)低劣的工程建筑材料。如有的一些規(guī)模較小的住宅建筑單位，違規(guī)地使用了一些強(qiáng)度低、脆性值比大，韌性值比小且性能又很不利于大型住宅建筑工程基本抗震設(shè)防性能的易冷軋和熱脹變形嚴(yán)重的混凝土或鋼筋。該類材料的使用雖能有利于施工單位節(jié)省施工使用大量鋼材、節(jié)約建筑施工成本開支，但實(shí)際卻因安全性能要求普遍都不過關(guān)，且可能直接威脅著建筑的安全[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中提升建筑安全的途徑

2.1 注重工程建筑材料質(zhì)量

建筑材料質(zhì)量本身就對(duì)建筑工程質(zhì)量產(chǎn)生的影響和作用非常大，其建筑材料質(zhì)量好壞也會(huì)直接影響到建筑項(xiàng)目工程中的各項(xiàng)建筑質(zhì)量指標(biāo)。施工設(shè)計(jì)過程，材料如何合理地選取與搭配，就需要更多地考慮建筑材料等很多工程細(xì)節(jié)方面內(nèi)容。除此之外，企業(yè)采購(gòu)材料部門及國(guó)家建筑主管單位的質(zhì)檢監(jiān)督技術(shù)部門也要從嚴(yán)把守質(zhì)控關(guān)口及采購(gòu)材料質(zhì)量關(guān)，這樣做，才能保證在最大限度上徹底地避免建筑市場(chǎng)材料中的各種劣質(zhì)工程材料等流入建設(shè)企業(yè)施工現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)，這樣才能更好地做到有效采取措施來徹底杜絕各種的偷工減料及弄虛作假的行為。采購(gòu)管理服務(wù)指導(dǎo)部門建議在招標(biāo)選取項(xiàng)目工程材料來源審核期間，不能只是簡(jiǎn)單地將項(xiàng)目原材料價(jià)格高低等作為工程材料源招標(biāo)選取的唯一參考評(píng)價(jià)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是同時(shí)注意從市場(chǎng)價(jià)格等多方面去綜合加以考量，嚴(yán)把項(xiàng)目?jī)r(jià)格質(zhì)量關(guān)，選擇口碑相對(duì)可靠和社會(huì)信譽(yù)較為規(guī)范，信譽(yù)良好的合格工程材料供應(yīng)商。

2.2 提高設(shè)計(jì)人員對(duì)抗震安全性能的重視意識(shí)

結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)分析作為一個(gè)內(nèi)容相當(dāng)深入、系統(tǒng)、全面和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的一門技術(shù)工作，需要設(shè)計(jì)人員具有比較扎實(shí)的土木工程建筑理論知識(shí)，并在個(gè)人職業(yè)生涯中繼續(xù)夯實(shí)基本功，擁有科學(xué)的力學(xué)思維能力和認(rèn)真踏實(shí)的負(fù)責(zé)任的工作態(tài)度。設(shè)計(jì)勘察咨詢監(jiān)理人員首先必須是要善于在工程建設(shè)實(shí)踐工程中精益求精，重視實(shí)際工程中每一個(gè)單體主要及基本單體建筑構(gòu)件細(xì)部特征的了解，并應(yīng)在實(shí)際工作中做到真正的按圖施工，并要能深刻地去認(rèn)識(shí)和理解勘察設(shè)計(jì)程序及規(guī)范的要求和各項(xiàng)施工質(zhì)量章程的各項(xiàng)基本規(guī)范含義，在各項(xiàng)日常業(yè)務(wù)工作及工程監(jiān)理中應(yīng)力求能夠做到各項(xiàng)工作中事無巨細(xì)，善于分析總結(jié)和反思日常工作中的經(jīng)驗(yàn)方法與教訓(xùn)，為日后從事設(shè)計(jì)方向的應(yīng)用研究等工作，多學(xué)習(xí)積累一點(diǎn)寶貴工作經(jīng)驗(yàn)。結(jié)構(gòu)施工圖審查設(shè)計(jì)文件編制人員必須首先要積極了解不同時(shí)期結(jié)構(gòu)專業(yè)規(guī)范的差異，準(zhǔn)確理解建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作的相關(guān)性，發(fā)揮自己的積極建設(shè)作用，對(duì)自身的工作結(jié)果負(fù)責(zé)，發(fā)揮好自己最有限的個(gè)人才智，積極配合執(zhí)行國(guó)家各級(jí)建筑相關(guān)規(guī)范和相關(guān)政策。

2.3 提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗災(zāi)性能

以剪力墻為例，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗災(zāi)保溫性能方面的提升，建筑企業(yè)完全可以比較充分靈活的考慮利用新型剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)方法，這種墻體設(shè)計(jì)施工方法不僅可以具有自身較強(qiáng)的墻體抗震設(shè)計(jì)能力，而且它也還能大幅提升建筑物墻體抗震的抗剛度，提升建筑結(jié)構(gòu)整體的抗承載變形能力。但是在如何提升工程建筑結(jié)構(gòu)安全性與抗災(zāi)性方面，在工程設(shè)計(jì)的技術(shù)過程中，設(shè)計(jì)單位還是要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行建設(shè)施工與現(xiàn)場(chǎng)勘查，具體分析工程所在地的氣候地質(zhì)環(huán)境特征等各種因素，這樣才能及時(shí)根據(jù)本地實(shí)際施工情況，選擇比較適當(dāng)科學(xué)的施工建筑方法，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗災(zāi)性能。

2.4 優(yōu)化構(gòu)造，保證結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性

不同類型的高層建筑需要采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。例如，對(duì)于剛度均勻的多層建筑，通常采用底部剪力法；對(duì)于底層采用框架結(jié)構(gòu)的高層建筑，由于其墻厚相對(duì)較薄，在建筑設(shè)計(jì)中需要充分考慮墻體變形的現(xiàn)象，所以一般用戶都會(huì)選擇用底部剪法來計(jì)算或選擇雙保險(xiǎn)的墻體計(jì)算方法，而不是用一些框架或抗震墻來計(jì)算。這主要理由是因?yàn)?，框架的大剛度墻體是不會(huì)有剛度折減的情況，但是具有抗震性的墻體則會(huì)仍然存在增加折減率的問題。考慮到由于底層地震波的作用而直接形成的墻體傾覆的應(yīng)力矩可能會(huì)直接造成其在底層墻體框架結(jié)構(gòu)中的一個(gè)附加軸承應(yīng)力，故而不能簡(jiǎn)單地利用單向板的重力計(jì)算剛度公式方法來直接代替連續(xù)板的剛度計(jì)算公式方法。雙向復(fù)合板查表法在計(jì)算時(shí)，不能完全忽略其對(duì)材料泊松比的直接影響，否則，由于材料跨中間的彎矩未及時(shí)進(jìn)行正確調(diào)整，將導(dǎo)致使查表計(jì)算錯(cuò)誤值明顯偏小[2]。

2.5 構(gòu)建準(zhǔn)確計(jì)算模型，明確傳力途徑

在如今的實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員大多使用計(jì)算機(jī)建模分析計(jì)算的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)建模在大大減輕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員工作量提高工作效率的同時(shí)也有其本身固有的局限性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在一定程度的簡(jiǎn)化計(jì)算模型的情況，小的、次要的構(gòu)件簡(jiǎn)化建模可能對(duì)整體結(jié)構(gòu)安全影響不大，但一些構(gòu)件可能存在對(duì)整體結(jié)構(gòu)安全有重大影響的作用，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在計(jì)算機(jī)建模時(shí)，盡可能準(zhǔn)確地反應(yīng)建筑的實(shí)際情況，尤其是結(jié)構(gòu)的受力模式應(yīng)與實(shí)際情況相符，在諸如樓梯、大開洞、錯(cuò)層等對(duì)整體結(jié)構(gòu)剛性、質(zhì)心、形心影響較大的方面要引起足夠重視。為確保結(jié)構(gòu)安全性在構(gòu)建準(zhǔn)確的計(jì)算模型的同時(shí)，也要充分考慮傳力途徑對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)安全的影響。只有在傳力途徑明確的前提下，才能做到我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型和實(shí)際建筑物的受力模式相統(tǒng)一。

2.6 做好設(shè)計(jì)前期工作，為結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)提供保障

一個(gè)好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果離不開準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)前期工作的支撐，前期工作包括地質(zhì)勘察資料、自然條件、建材、人工等諸多方面的內(nèi)容，只有把前期工作做實(shí)做細(xì)，才能給后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供良好的基礎(chǔ)。前期工作中的地質(zhì)勘察資料尤為重要，勘察的布點(diǎn)位置與鉆孔深度等技術(shù)指標(biāo)應(yīng)緊密結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式或位置出現(xiàn)與地質(zhì)勘察資料不符的現(xiàn)象出現(xiàn)。只有提供準(zhǔn)確的地質(zhì)勘察資料，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師才能設(shè)計(jì)出建筑物合理的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，從而為建筑物的結(jié)構(gòu)安全提供有力保障。正常使用期的結(jié)構(gòu)安全性需要著重考慮風(fēng)、雨、雪、地震等自然因素的影響，建筑物施工期間的結(jié)構(gòu)安全性需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要考慮到建筑物所在地的建筑材料、工人素質(zhì)等方面的影響。因此，建筑物的結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)離不開諸如地質(zhì)勘察資料、自然條件、建材、人工等設(shè)計(jì)前期工作的支撐[3]。

3 結(jié)束語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一就是建筑安全性的質(zhì)量問題，與整體建筑施工的安全關(guān)系非常的密切。由于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往存在著一定的安全問題，導(dǎo)致了現(xiàn)代建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的安全水平不斷下降，只有通過采取一些相應(yīng)的問題解決對(duì)策方案，制定和推出有效的現(xiàn)代建筑安全性的控制策略，優(yōu)化現(xiàn)代建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將現(xiàn)代建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑安全性的控制原理落實(shí)運(yùn)用到現(xiàn)代建筑施工中，才能增提高當(dāng)前建筑主體結(jié)構(gòu)的施工和設(shè)計(jì)水平。