建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的探討

1、    建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的探討    趙文華【摘要】本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全度問題進(jìn)行了探討，主要研究內(nèi)容有安全度簡要概述、我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的安全問題、影響安全度的因素、如何提高建筑結(jié)構(gòu)安全度等等?！娟P(guān)鍵字】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全度：tu2： a前言建筑物結(jié)構(gòu)的安全度關(guān)系到建筑的質(zhì)量以及居民入住后的安全。如果建筑結(jié)構(gòu)不安全會(huì)對(duì)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅，如何做出科學(xué)的、合理的設(shè)計(jì)成為了建筑工程領(lǐng)域中人們普遍灌注的問題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度概述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度主要指的是建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)節(jié)約資源，并且有安全性、耐久性和適用性。1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)節(jié)約資源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工

2、程師重要職責(zé)之一就是以較少的材料去實(shí)現(xiàn)建筑物各種功能的要求。如果將構(gòu)件截面任意加大，材料用量任意增多，就會(huì)造成資源的浪費(fèi)。當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題中，有一個(gè)是不容忽視的，就是設(shè)計(jì)中的浪費(fèi)現(xiàn)象。我們有不少鋼筋混凝土高層建筑的用鋼量已超過國外同等高度鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量，這就說明設(shè)計(jì)中有不合理之處。關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的討論是正常的，但是也可能會(huì)引起誤導(dǎo)，使一些設(shè)計(jì)人員誤以為按我國規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)會(huì)造成不安全，以致盲目加大構(gòu)件截面，增加用鋼量，造成不必要的浪費(fèi)。節(jié)約是一種美德，也是可持續(xù)發(fā)展的需要，它是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的應(yīng)該遵守的重要準(zhǔn)則。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足功能需求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足正常使用時(shí)的各種功能需求，并且在偶

3、發(fā)事件中，仍能保持建筑整體穩(wěn)定性，即建筑結(jié)構(gòu)需具有安全性。在正常使用時(shí)具有良好的工作性能則要求建筑結(jié)構(gòu)需具有適用性，除此之外還要正常維護(hù)下具有足夠的耐久性。影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的因素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的高低，是國家經(jīng)濟(jì)和資源狀況，社會(huì)財(cái)富積累程度以及設(shè)計(jì)施工技術(shù)水平與材料質(zhì)量水準(zhǔn)的綜合反映。具體來說，要提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度就要處理好與工程直接造價(jià)、維修費(fèi)用及投資風(fēng)險(xiǎn)（包括生命及財(cái)產(chǎn)損失）之間的關(guān)系。顯然，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度時(shí)，結(jié)構(gòu)的直接造價(jià)將有所提高，而維修費(fèi)用將減少，投資風(fēng)險(xiǎn)亦將減少；如果降低工程造價(jià)，則維修費(fèi)用和投資風(fēng)險(xiǎn)都將提高。所以，確定建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度，實(shí)際上是在結(jié)構(gòu)造價(jià)（包括維修費(fèi)用

4、在內(nèi)）與結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)之間權(quán)衡得失，尋求較優(yōu)的選擇。那種單純以建造時(shí)的材料消費(fèi)用量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全度的觀點(diǎn)，將產(chǎn)生片面的結(jié)論，實(shí)際上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的選擇，不僅涉及生命財(cái)產(chǎn)的損失，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的社會(huì)影響，對(duì)某些結(jié)構(gòu)，還將可能產(chǎn)生嚴(yán)重的政治后果。四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的安全度問題安全度理論作為設(shè)計(jì)理論是從20世紀(jì)80年代開始被引入各種設(shè)計(jì)稿規(guī)范的。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，意見并不統(tǒng)一。將先進(jìn)的安全度理論引入規(guī)范，是我國規(guī)范的又一重大進(jìn)步。它將實(shí)際使用時(shí)的隨機(jī)過程化為用隨機(jī)變量表示的效應(yīng)方程，并輔以經(jīng)驗(yàn)校準(zhǔn)，用失效概率度量結(jié)構(gòu)的可靠性。在國際工程設(shè)計(jì)中，安全度理論也被iso所大力提倡，乃國際工

5、程設(shè)計(jì)界大勢所趨；需要提出的是安全度理論同樣也重視經(jīng)驗(yàn)，安全度取值便是用校準(zhǔn)法確定?；诎踩鹊脑O(shè)計(jì)雖然是設(shè)計(jì)理念上的一重大進(jìn)步，但是將其具體應(yīng)用到相關(guān)規(guī)范時(shí)，仍存在瑕疵。比如概率安全度理論需要大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)做基礎(chǔ)，但目前在荷載和抗力統(tǒng)計(jì)方面，仍存在一些問題；結(jié)構(gòu)安全度分析的三個(gè)基礎(chǔ)點(diǎn)都有不完善之處；安全度理論強(qiáng)調(diào)三個(gè)正常，即正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用，但正常和不正常沒有明確的界定。因此，盲目地將安全度理論推廣于各種規(guī)范，會(huì)產(chǎn)生一些不宜之處。相比概率安全度設(shè)計(jì)方法，分項(xiàng)多安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法要更為靈活實(shí)用。在確定安全系數(shù)時(shí)，可以同時(shí)采用安全度理論一起作分析，最后選定合適的系數(shù)值。下面就存在的具體

6、問題進(jìn)行說明：結(jié)構(gòu)抗震考慮不足。汶川地震和玉樹地震的慘痛教訓(xùn)告訴我們，某些地方建筑結(jié)構(gòu)抗震性很差，未達(dá)到我國規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。提高抗震設(shè)計(jì)水平是提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的一個(gè)重要方面。同時(shí)由于我國幅員廣闊，各個(gè)地區(qū)的地震級(jí)別與地震幾率情況各有不同。因此應(yīng)了解實(shí)際情況，具體分析，選擇不同的抗震規(guī)范，具體設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料問題重要表現(xiàn)在建筑材料的偷工減料現(xiàn)象上。一些建筑單位在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了節(jié)省建筑開支，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，過度節(jié)省施工材料，導(dǎo)致建筑工程質(zhì)量沒有得到很好的保障，同時(shí)也影響到建筑結(jié)構(gòu)的安全性。建筑工程施工中有明確的規(guī)定，施工所用的鋼材量比例要規(guī)范合理。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)

7、行設(shè)計(jì)的時(shí)候要充分考慮建筑適用的鋼材量，控制高鋼材的使用量。還有一些建筑單位雖然鋼材量得到保證，但是為了節(jié)省財(cái)務(wù)開支，采用價(jià)格較低的鋼材。這些鋼材雖然具有很好的強(qiáng)度，但是它的脆性也同樣很大，穩(wěn)定性低，存在很大的安全隱患，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理也是一個(gè)重要問題。由于某些客觀原因，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)不足，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)難免存在不合理之處，存在安全隱患?；蚴悄承┰O(shè)計(jì)者安全意識(shí)不夠，只顧外觀而不顧質(zhì)量，或知道公司要求的設(shè)計(jì)形式行不通，為了保住自己的飯碗而不提出異議，縱使悲劇上演。五、提高建筑結(jié)構(gòu)安全度的有力措施1、轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)思想,全面提高安全度水平（1） 建筑結(jié)構(gòu)作為特殊商品,確定

8、其設(shè)計(jì)安全度的高低不再是純政府行為, 目前至少會(huì)有房屋開發(fā)商、保險(xiǎn)業(yè)和用戶參與。開發(fā)商應(yīng)該對(duì)其出售建筑物的安全質(zhì)量負(fù)責(zé),在影響售價(jià)不多的情況下應(yīng)盡可能提高安全度, 更高的安全性能應(yīng)作為房屋開發(fā)商促銷和競爭的一個(gè)熱點(diǎn)。（2）我國現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的低安全度原則已不能適用當(dāng)前的國情, 提高我國建筑結(jié)構(gòu)的安全度水平將有利于生產(chǎn)、生活水準(zhǔn)的改善,有利于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,也符合建筑物業(yè)主的利益和要求。（3）從提高結(jié)構(gòu)安全度的角度出發(fā),為了改善結(jié)構(gòu)物的安全性, 要提倡合理地多用鋼材,而不再是挖空心思地節(jié)約鋼材。2、增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的耐久性結(jié)構(gòu)耐久性不足已成為最現(xiàn)實(shí)的一個(gè)安全問題?，F(xiàn)在有這樣的傾向：設(shè)計(jì)中考慮強(qiáng)度多而

9、考慮耐久性少，重視強(qiáng)度極限狀態(tài)而不重視使用極限狀態(tài)，重視新建筑的建造而不重視舊建筑的維護(hù)。所謂“安全”，包括保證人員財(cái)產(chǎn)不受損失和保證結(jié)構(gòu)功能的正常運(yùn)行，以及保證結(jié)構(gòu)有修復(fù)的可能，即所謂的“強(qiáng)度”、“功能”和“ 可修復(fù)” 三原則。我國土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范，重點(diǎn)放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，而對(duì)環(huán)境因素作用（如干渴、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學(xué)介質(zhì)侵蝕）下的耐久性要求則相對(duì)考慮較少?；炷两Y(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)安全事故，其嚴(yán)重程度已遠(yuǎn)大于因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)設(shè)置偏低所帶來的危害，所以這個(gè)問題必須引起格外重視。做好結(jié)構(gòu)材料控制現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)，多以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

10、為主。因而，其結(jié)構(gòu)安全體系的構(gòu)建，需要控制好材料關(guān)，尤其是材料質(zhì)量，需要嚴(yán)格的控制。現(xiàn)代建筑多以高層為主，因而結(jié)構(gòu)體系相對(duì)復(fù)雜，對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、延性都有著嚴(yán)格的要求，這些都是提高結(jié)構(gòu)安全度的關(guān)鍵方面。 4、結(jié)構(gòu)的負(fù)載調(diào)整 建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在風(fēng)荷載、風(fēng)壓系數(shù)上，都有著嚴(yán)格的規(guī)定，尤其是風(fēng)荷載的有效調(diào)整，是規(guī)避自然災(zāi)害的有效措施。同時(shí)，對(duì)于主結(jié)構(gòu)的負(fù)載控制，也是提高結(jié)構(gòu)安全度的關(guān)鍵。尤其是主結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力保護(hù)，是建筑穩(wěn)定性的核心。因此，需要基于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求，合理地調(diào)整負(fù)載，以便于結(jié)構(gòu)安全度的提高。結(jié)束語建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的問題，需要考慮多種因素。對(duì)于建筑工作者而言，現(xiàn)階段的任務(wù)是建設(shè)處滿足人民