如何提高建筑结构设计的安全性

如何提高建筑结构设计的安全性李伟玲台州市椒江建筑设计院浙江省3180摘要：随着建筑行业的快速发展，建筑结构设计的安全性问题越来越受到重视，而建筑结构设计对于建筑行业的发展有着至关重要的意义。本文主要阐述了如何提高建筑结构的设计能力。关键词：建筑；结构设计；安全性中图分类号：TU8文献标识码：A引言建筑结构是建筑安全的基础，应该在建筑设计中重点对结构设计展开研讨，形成更稳定、更符合建筑安全的结构类型设计，在满足建筑行业需要的同时，推进城市安全、健康、综合地发展。本研究根据建筑设计工作实际，对建筑结构设计进行了研讨，分析了建筑结构设计存在的抗震能力低下、结构设计不科学等问题，提供了建筑结构设计中做好抗震设计、遵守建筑结构设计规范、应用新技术辅助结构设计等措施，希望达到提高建筑安全性的目的。一、建筑结构安全性的概念建筑物结构的安全性是指在设计师设计下，通过合理的施工，使建筑物在一定的环境下具有防止破坏倒塌的能力，是结构工程中最为重要的指标。建筑结构工程的安全性主要取决于设计水平和施工水准，同时，也与结构的正确使用（维护、检测）有关，而这些又与土建工程法规和技术标准（规范、规程、条例等）的合理设置及运用相关联。在建筑工程项目设计中，既要考虑到结构安全性，又要顾及经济的可行性。一般来说，建筑结构必须满足以下几个功能要求：（一）安全性能安全性能是指建筑结构在正常施工和使用情况下，能承受出现的各种破坏作用力，并在突发事件中，仍能保持房屋的整体稳定性，安全性能是建筑工程的灵魂，一切建筑的建设都必须把安全性能放在第一位。（二）经济适用性在安全的前提下，需要考虑建筑结构工程的可行，即包括经济效益和适用性。建筑工程在正常情况下需要具有良好的工作性能，为社会和人民提供一定的经济效益。（三）耐久性耐久性是指建筑物的使用时间年限，安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性，它们是建筑结构可靠性的标志。建筑结构在规定的时间内、在规定的条件下、完成预定功能的概率，称为结构的可靠度（或称安全度）。二、为什么要保证建筑结构安全建筑结构的设置就是为了保证建筑在完成施工后稳定安全的投入使用，结构的意义在于承重，承载建筑主体的承载结构需要考虑到建筑自身的重量、承载重量和一些其他和载重量，一般而言建筑设计承重结构是要根据一个大体的估计值来进行的，这个承载极限数值决定了承载结构的内部结构，包括直径、粗细、所用钢筋直径、长度、焊接性状等等。为了确保建筑的安全使用一般而言会参考建筑设计规范内的各个数值作为施工之前建筑结构设计的参考依据，并结合当地地区资料对风雪荷载以及可变荷载取大值进行估测，对一些特殊的地理环境也要考虑到建筑结构设计的安全性里去，如地震、飓风、大量降雨降雪，还要结合建筑用途去考虑建筑承受极限，住宅小区和商场办公大楼都有着不同的设计标准。这诸多因素的考虑也是为了保证建筑使用的安全性。三、建筑结构设计中存在的问题（一）建筑结构的抗震能力不足建筑结构设计中抗震能力不足的主要成因有如下几个主要方面，一是，一些企业设计建筑结构过程中为了进一步控制开支、节约成本，采用减少钢材、混凝土结构用量的方法，虽然达到了片面的减少资金投入和提高了眼前利润空间，但是这种情况会使建筑结构的主体性能变弱，不能低于较大规模的震动，即便是小于设计强度的震动也可能会引起建筑结构的不稳定，给建筑结构带来严重的安全隐患。二是，一些企业对建筑抗震的认知不全面，他们错误地认为抗震就是抗地震，而地震距离自己是一个遥不可及的失误，因此，对建筑结构设计中抗震能力不予考虑，形成了主观上的刻意疏漏。（二）建筑结构设计的不合理由于建筑结构设计师的专业知识和业务水平的不足，使得做出的建筑结构设计存在着不合理的成分，导致了建筑结构本身就存在着安全隐患。其次设计师没有足够的安全意识，只是一味的追求建筑的美观，从而忽视了建筑的安全性。甚至建筑设计师明明知道结构设计存在不合理的地方，但是为了自身利益却置之不理，使得一幕幕的悲剧不断发生,下表为近几年因建筑设计结构不合理所造成事件的数目。可见，建筑结构设计师应该要有人人自危的工作意识，考虑自身的利益时也应该想到消费者的利益，结合实际情况，抛弃不合理的结构设计，为提高建筑的安全性而进行合理的建筑结构设计。（三）建筑结构设计中存在偷工减料的问题在市场经济条件下，一些不良商家在利益的驱使下常常在建设结构设计中偷工减料节省成本。主要有两者，一是建筑单位以盈利为目的，减少投入，缩减成本，在设计过程中为了节约用料而偷工减料，对建筑的安全以及质量完全不顾及。如此一来，钢材等建筑材料性能被减弱，起不到应有的作用，造成巨大的建筑安全隐患。早在之前，国家就对建筑中所要用的钢筋提出了配筋率，不同地方所要使用的钢筋都有明确规定，并要求建筑单位的设计人员要严抓配筋率，并紧抓施工阶段。二是，小得建筑单位为了缩减自己的投入，在设计和施工中采用冷轧变形钢筋，这种钢筋的脆性大、强度高、韧性小、对建筑物的抗震性是极不利的。小建筑单位为了盈利而减少投入，完全忽视了人民群众的切身利益以及人身安全，利用不标准的建材，造成建筑漏洞，留下安全隐患，是国家法律所不容许的，理应得到制裁。（四）忽略自然环境对地基的影响我国国土范围广阔，陆地范围非常大，但地质条件不是很好，例如一些地区存在淤泥土质，我国西南地区存在的熔岩地质等，为地基建设带来不小的困难。而且我国不少地区位于地震带上，经常性发生地质灾害，对地基的损害非常大。这些自然因素给工程开始前的勘察工作带来许多困难。（五）人为因素对地基的影响由于在施工时没有按照施工标准或建设规划不合理，会导致建筑塌陷，进而引发非常严重的问题，给国家的经济和人民群众的生命安全带来严重的损失。在施工过程中，监察部门没有按规定仔细谨慎的对施工过程中的隐患进行排查，也会导致住房建筑发生质量问题。此时导致的不利现象时很恶劣的。四、建筑结构设计中提高建筑安全性的措施（一）提高建筑设计行业的抗震意识提高建筑设计人员的抗震意识是从根本上提高建筑安全性的基础，建筑结构设计工作者要真正意识到建筑结构设计是一项系统、全面的工作内容，需要具有一定的理论基础和创新型的思维模式，拥有严肃认真的工作态度。建筑结构设计人员要能够精益求精，对每一项构件都精心的设计，并能够善于反思和总结工作经验以及教训，对好的方面加以发挥，坏的方面及时摒弃，为以后的建筑结构设计工作积累更多的工作经验。建筑结构设计人员需要转变自身传统的思想，正确的对待抗震中的重要性，为人们的生命安全和财产安全负责，充分的发挥出自身的主导作用，运用自身所拥有的知识和才能，控制建筑结构设计的安全性能水平，设计出来的建筑物能够体现出设计者的基本意志，能够配合国家以人为本的政策。（二）提高建筑设计师的专业技能随着建筑行业的快速发展，建筑结构设计的内容和形式也发生了很大的变化，现代建筑结构的设计对于技术的依赖性也越来越明显。这就要求建筑结构设计师要经常更新自己的设计理念和知识，提高自身的业务水平。当今社会，信息技术已经渗透到生活的各个方面，对建筑行业也有着十分深远的影响。目前，建筑结构设计师进行建筑结构设计时主要是依赖专业软件完成，这种软件操作系统的维护十分困难，如果建筑结构设计师没有专业的知识背景，便无法掌握好工程专业软件的运用。因此，建筑企业应该要加大设计师技术新理论的培训工作，研究出更加实用的专业软件。（三）严格按照规范规程设计建筑结构随着建筑行业规模的不断壮大，建筑结构的安全性能也越来越受到重视。为了提高建筑的质量，消除安全隐患，建筑设计人员要遵循国家有关的规章制度，对建筑过程中不符合国家相关规定的行为及时提出意见和建议，找出解决措施，以避免或减少事故的发生，使建筑结构更好地为人民服务。同时，建筑结构设计人员对存在违规行为且屡教不改的人员要及时举报，以免造成更严重的损失。总之，在设计的过程中，设计人员不能违背国家的规程规范，同时也要为建筑规程规范的不断完善做贡献。（四）建筑位置的选择地质原因是震害的根本原因，而且是进行建筑时没办法弥补的。所以，在决定建筑地址的时候应该对地质进行详细勘探，不能在易震地质进行建筑，如果无法避免在易震地质上建筑，也要挑选利于防震的地质，尽量增高安全性。对于防震不利的地区，建筑的结构工程师在设计时就要避开为主。一旦因为某些原因必须要在这样的地区上建筑时，就应该综合考虑在地震时地质原因对于结构性的破坏。例如地质不均匀，土质松软、液化，滑坡以及地质地表的形貌易发生变化。所以面对这样的地质条件时，应该采取适当的措施。在不同性质的地质地基上，需根据其差别性分别建立性质不同的结构单元，也不应该采用部分人工地基，部分自然地基的方法，同时注意建筑物的整体性与建筑物的刚性。（五）提高带转换层建筑结构的安全性提高带转换层建筑结构的安全性一般主要注意一下几点：I.尽量避免高位转换，转换层位于3层以上时，层间位移角和剪力的分配及其传力途径发生突变，容易形成薄弱层，对抗震很不利。而对于部分的框支剪力墙高层的建筑结构而言，它的转换层的位置，7度区不应大于第5层；8度区不允许超过3层。如果转换层的位置有超过上述规定的，要进行专门的研究并且采取相应的有效措施，6度时其层数可以进行适当增加；底部带的转换层框架核心筒结构以及其外筒是密柱框架的筒中筒结构，它的转换层位置则可以进行适当的增加。I.转换层配筋的构造要合理，梁上下部的纵向钢筋最小配筋率，在非抗震设计时应不小于0.3%；而在抗震设计时，特一、一以及二级不应小于0.6%、0.50%和0.40%；受拉框支梁支座上部的纵向钢筋至少要有50%是沿梁全长贯通的，其下部纵向钢筋必须全部直通到柱内；沿梁高配置的间距不可以大于200mm，其直径不可以小于16mm的腰筋。若框支梁上部墙体，开有门洞或者梁上托柱的时候，该部位框支梁箍筋必须要加密配置，箍筋直径和间距以及配箍率要按规范进行采用，当其洞口靠近框支梁端部并且梁的受剪承载力不能达到要求时，要采取框支梁加腋和增大框支墙洞口连度等措施等进行处理。（六）应用新兴技术提高建筑结构设计安全性任何一个行业的发展进步，都需要该行业不断的创新，随着建筑行业的发展，特别是现代建筑行业与电子技术结合在了一起，建筑结构设计的内容是越来越复杂，相对难度也是越来越大。从建筑结构设计的创新角度来讲，我国建筑结构设计对设计人员的要求从基本知识的掌握发展到需要对知识有效的扩展和拓宽。在这种情况下，传统的建筑结构设计已经不能够满足当今形势下的设计需要，但是在这种情况下还需要对建筑的安全性充分考虑，所以，需要结合计算行业的发展，利用建筑结构设计人员同计算机程序设计人员共同开发出一套精密的设计软件，使其能够更好的完成建筑结构设计工作，从而有效的提高建筑安全性。（七）协调适用、美观、经济三者之间的关系建筑物首先要保证适用和经济，在前面的基础上做到尽量美观。在上个世纪，我国提出了的美观这个建设方针。但是，随着经济的发展，对于适用、经济和美观之间的关系处理也要以经济发展为基础而重新权衡。适用和经济是随着具体经济条件的变化也已不同。因为经济的发展可以改变适用和经济的内涵，在不同的时代、面对不同的服务也会有不同的要求。同样审美标准也并非是一成不变的，它往往跟着时代的发展而逐渐改变。改革开放以来，我国的社会经济呈现的是不平衡的发展，东部和西部、沿海和内陆、大城市和小城市以及城乡之间的经济差异都非常巨大；并且投资主体越来越多元化，消费者也出现了价值取向差异的层次分化。所以，能够正确地理解建筑物的适用性和经济性将也是很重要的。结语随着建筑行业的快速发展，建筑结构设计的安全性问题越来越受到重视，做好建筑结构设计是提高建筑安全性的第一步，要通过对建筑结构设计实际工作的分析，探求建筑结构设计的要点，形成对存在问题的分类和研究，真正找到提升建筑结构设计水平，确保建筑安全性的方法和措施。结构设计人员在其设计过程中，应该遵守国家的相关规定，从建筑结构的承载力、耐久性等多方