淺析建筑工程設(shè)計(jì)中提高建筑結(jié)構(gòu)安全性的方法

徐金苗

（宜春市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院，江西 宜春 336000）

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)加強(qiáng)多重防護(hù)，多部門之間加強(qiáng)協(xié)作，一方面要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，另一方面還要對建筑外圍結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全設(shè)計(jì)。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的完整性與統(tǒng)一性控制，當(dāng)整體性遭到破壞時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保建筑構(gòu)件受力均衡、主體結(jié)構(gòu)保持完整，盡可能在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵消或者轉(zhuǎn)移等。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)講究剛?cè)岵⑦M(jìn)，如果結(jié)構(gòu)過剛，則可能會(huì)導(dǎo)致建筑物在破壞力作用下出現(xiàn)大面積坍塌，以此來減小其變形影響；如果建筑結(jié)構(gòu)過柔，則無法有效保障建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，變形過大容易引發(fā)傾覆問題。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的安全隱患問題分析

1.1 設(shè)計(jì)方案缺乏科學(xué)合理性

從本質(zhì)上來講，建筑結(jié)構(gòu)與人的骨骼非常地相似，且建筑工程的框架即為建筑結(jié)構(gòu)，所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。然而，從現(xiàn)階段國內(nèi)部分建筑工程項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)狀來看，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中存在著不合理之處，尤其是設(shè)計(jì)方案的選擇缺乏針對性，比如未嚴(yán)格按照工程項(xiàng)目所在位置以及環(huán)境條件等因素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以致于設(shè)計(jì)的方案難以有效地實(shí)施。再如，現(xiàn)階段部分設(shè)計(jì)方案過分看重建筑結(jié)構(gòu)的外觀性，不惜犧牲建筑結(jié)構(gòu)的功能性；建筑施工單位為了能夠獲得更多的經(jīng)濟(jì)利益，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程簡單化處理，嚴(yán)重忽視了建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及其安全可靠性。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)抗震能力設(shè)計(jì)不到位，對環(huán)境影響考慮不周

以我國沿海和南方地區(qū)為例，地震災(zāi)害比較常見，輕則墻體開裂，重則房屋倒塌。除地震災(zāi)害本身的危害外，建筑結(jié)構(gòu)自身的抗震性能也是非常重要的一個(gè)影響因素。2000年以后，國內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用了鋼筋混凝土一體澆注形式，即便在汶川地震中這些房屋也沒有出現(xiàn)倒塌，如地震災(zāi)害較為嚴(yán)重的北川縣，雖然其他磚瓦結(jié)構(gòu)的建筑出現(xiàn)了不同程度的倒塌，但是鋼筋混凝土設(shè)計(jì)的縣公安局仍然屹立不倒。從全國范圍來看，建筑工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，抗震能力設(shè)計(jì)要求仍需進(jìn)一步提高。同時(shí)，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，沒有充分考慮到周圍的自然環(huán)境因素。我國幅員遼闊，南北、東西，地質(zhì)條件以及環(huán)境差異非常大，比如西北地區(qū)的雅丹地貌、東南地區(qū)的丘陵以及西南地區(qū)喀斯特地貌等。然而，現(xiàn)階段為數(shù)不少的建筑企業(yè)，在對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)并未針對性地考慮本地的自然環(huán)境條件，以致于出現(xiàn)安全隱患問題。

2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

基于以上分析，如果為了能夠有效提高建筑工程整體安全穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體從幾個(gè)方面著手。

2.1 全面把握建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的延性。對于建筑物而言，其使用過程中的影響因素主要有幾個(gè)方面。

第一，風(fēng)雨、地震以及自然沉降等，如果不采取有效的措施予以防范，則可能會(huì)發(fā)生變形。實(shí)踐中為了能夠有效避免上述問題的影響，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)采取有效的措施和方法，比如通過加強(qiáng)建筑物的延性設(shè)計(jì)來提高整個(gè)建筑的安全穩(wěn)定性。第二，荷載力。對低矮建筑而言，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮其結(jié)構(gòu)豎向荷載，對其豎向荷載進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而提高其整體荷載強(qiáng)度和能力。第三，變形特點(diǎn)。建筑尤其是高層建筑，其水平負(fù)荷相對較大，在實(shí)際利用時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)變形問題，以致于建筑結(jié)構(gòu)和建筑工程的安全可靠性受到嚴(yán)重的影響。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)以提高結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性為目的，尤其要加強(qiáng)側(cè)移變形的有效管控。

2.2 優(yōu)化利用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和方法

首先，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)。實(shí)踐中為了能夠有效延長建筑結(jié)構(gòu)服役年限和降低實(shí)踐中的各種安全問題發(fā)生率，應(yīng)當(dāng)有效利用先進(jìn)的技術(shù)手段和方法來提高建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性。具體而言，主要表現(xiàn)在以下方面。第一，對圍欄以及建筑墻體等結(jié)構(gòu)組成加強(qiáng)安全管控，通過對風(fēng)雨、雷電等各種影響因素進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)一步完善和健全建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；第二，通過對擬建工程建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用不確定因素綜合權(quán)衡，強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)意識，并且體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方案之中。在應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)安全隱患問題時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)通過對人群疏散密度以及消防通道的設(shè)計(jì)寬度進(jìn)行綜合考慮，并在此基礎(chǔ)上確定消防通道設(shè)計(jì)方案，以此來降低火災(zāi)及其危害。

其次，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了保證其結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)。一是，基于先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，通過對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析，積極開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，對地震、風(fēng)雨等自然影響因素進(jìn)行綜合考慮，制定方案，從而增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。二是，綜合考慮優(yōu)化技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢，從建筑結(jié)構(gòu)的基本特性、服役年限以及整體布局等多個(gè)方面著手，獲得最具參考價(jià)值的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和信息，以此來提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。

最后，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震安全性優(yōu)化設(shè)計(jì)。第一，建筑物高、寬設(shè)計(jì)。建筑物在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，其最終的受損程度與建筑結(jié)構(gòu)的高、寬有直接關(guān)系。研究表明，建筑結(jié)構(gòu)因地震波動(dòng)而容易導(dǎo)致其自身歪斜度發(fā)生變化，建筑物（結(jié)構(gòu)）的設(shè)計(jì)寬度需進(jìn)行綜合考量。一般而言，建筑物越寬，其受損害就越嚴(yán)重，容易出現(xiàn)開裂問題。實(shí)踐中為了能夠有效降低各種地質(zhì)災(zāi)害對建筑結(jié)構(gòu)造成的損害度，提高建筑結(jié)構(gòu)的抵抗能力，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意建筑結(jié)構(gòu)的高度與寬度合理設(shè)計(jì)與準(zhǔn)確計(jì)算。第二，建筑架構(gòu)設(shè)計(jì)。從實(shí)踐來看，建筑物平面設(shè)計(jì)繁雜，其質(zhì)量以及韌度不均勻而且分布相對比較凌亂時(shí)，如果發(fā)生地震災(zāi)害，建筑物就會(huì)出現(xiàn)扭曲，此時(shí)建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)受損嚴(yán)重，所以規(guī)則均勻性時(shí)建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)過程中需要重點(diǎn)考慮。如果建筑平面比較規(guī)則，而且其整體質(zhì)量以及韌度也比較均勻，則地震發(fā)生時(shí)就會(huì)損傷相對較小。然而，建筑物利用參差立面結(jié)構(gòu)，災(zāi)害發(fā)生時(shí)容易因高度略高而出現(xiàn)鞭梢問題。第三，防震縫設(shè)計(jì)。防震縫是建筑結(jié)構(gòu)中不可或缺的一部分，在防震縫優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意將建筑物分成相互獨(dú)立的規(guī)則模塊。同時(shí)，在防震縫兩側(cè)應(yīng)當(dāng)確保其長度與寬度的充分性，確保上層結(jié)構(gòu)與防震縫之間能夠完全地隔離開來。基于建筑外形，在防震縫兩側(cè)設(shè)計(jì)墻體。雖然目前國內(nèi)對于建筑防震縫的設(shè)計(jì)寬度有有明確規(guī)定，但是因地震發(fā)生時(shí)地殼碰撞，防震縫寬度可能無法保證實(shí)際需要，所以防震縫設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)做出調(diào)整。

此外，還要注意建筑墻體的優(yōu)化設(shè)計(jì)，尤其是承重墻部分，增加承重墻以后相鄰墻體間隔就會(huì)增加，建筑物抗震能力與建筑物的剛度就會(huì)降低，在墻體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理的安排縱、橫面，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

3 結(jié)語

總而言之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)對成本、質(zhì)量以及進(jìn)度和安全可靠性進(jìn)行綜合考慮，如果無法確保結(jié)構(gòu)的安全性，則其他方面也就失去了意義。實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)綜合考慮各方面的影響因素，采用科學(xué)合理的手段和方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣才能提高建筑結(jié)構(gòu)和建筑工程整體安全可靠性。