淺談建筑結(jié)構(gòu)未來的發(fā)展趨勢

劉青

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 概述

在作為一名石油化工行業(yè)的結(jié)構(gòu)工程師工作的近20a 的時間里，伴隨著建筑結(jié)構(gòu)主要規(guī)范的不停升級迭代、甲方對設(shè)計質(zhì)量設(shè)計進度越來越嚴苛的要求、以及要求的施工周期越來越短，且由于近年來化工行業(yè)安全事故的頻發(fā)，給國家和人民帶來了生命的威脅和財產(chǎn)的損失，因此國家對化工行業(yè)的各方面要求越來越嚴格，項目的審批也越來越困難。但是國家的發(fā)展又離不開化工行業(yè)的發(fā)展，雖然項目審批很困難，但是一旦項目審批下來，為了追求進度，甲方又要求設(shè)計與施工必須盡快完成，以便項目盡快的投入生產(chǎn)運營產(chǎn)生價值。這也就給結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了比以往更高的標(biāo)準，要求必須在保證建筑結(jié)構(gòu)安全的前提下，提升設(shè)計速度且要方便施工與安裝。

綜上所述，總結(jié)自己以往的經(jīng)驗以及與行業(yè)內(nèi)各位資深老前輩們探討，分析得出未來建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，現(xiàn)將此發(fā)展趨勢做一個淺顯的分析，希望能夠?qū)Υ蠹矣兴鶐椭?/p>

2 發(fā)展方向

2.1 鋼結(jié)構(gòu)

伴隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展壯大，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅速，為了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的科技化、自動化、集成化發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房應(yīng)用也越來越廣泛，當(dāng)今我國的鋼產(chǎn)量已達上億t，這也為鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑發(fā)展提供了很有利的條件。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢，更是工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的重要組成部分。鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性能夠在很大程度上提供給工業(yè)生產(chǎn)良好的性能保證，推進工業(yè)化生產(chǎn)高效、快速的發(fā)展與壯大。

鋼結(jié)構(gòu)由于其自身材質(zhì)輕而強度高、工廠可批量化生產(chǎn)、現(xiàn)場安裝方便，易于拆裝而備受甲方及施工單位的追捧，特別是現(xiàn)在項目普遍要求建設(shè)周期短、方便安裝、廠房功能可更改等，一些腐蝕性不強的裝置與要求跨度大空間大、分割使用靈活的倉庫廠房等首選采用輕鋼結(jié)構(gòu)，且鋼結(jié)構(gòu)有著混凝土無法超越的優(yōu)點，如對抗震有利、梁柱連接形式明確、各構(gòu)件傳力路徑清晰。特別是隨著我國生產(chǎn)水平的提升，大家對建筑物外形的要求也是越來越高，除了實用，建筑的外形也越來越受重視，而鋼結(jié)構(gòu)的建筑外形秀氣美觀，很好的彌補了混凝土粗笨的缺點?？傊?，安全、實用、經(jīng)濟、使用方便是結(jié)構(gòu)設(shè)計一直應(yīng)該遵循的設(shè)計原則。

2.2 裝配式結(jié)構(gòu)

隨著我國工業(yè)化程度的提高，對建筑各構(gòu)件提出了新的要求，要求各構(gòu)件做到標(biāo)準化工業(yè)化生產(chǎn)，這就催生了裝配式結(jié)構(gòu)，特別是國務(wù)院的大力強推、地方政府政策的相繼出臺，裝配式結(jié)構(gòu)逐漸進入人們的視野。裝配式結(jié)構(gòu)作為一種全新應(yīng)用的建筑形式，其通過預(yù)先制作結(jié)構(gòu)中用到的各種構(gòu)件，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場裝配，進行施工建設(shè)和應(yīng)用。此種建設(shè)方式，在保證現(xiàn)場施工有序管理的基礎(chǔ)上，提高了施工效率，降低了成本投入，且對于保證工程質(zhì)量高效建設(shè)起著非常重要的作用。但是，裝配式結(jié)構(gòu)由于需要工廠預(yù)制然后運輸現(xiàn)場安裝，也有其自身不可避免的缺點，如：容易出現(xiàn)脫落問題、預(yù)制構(gòu)件之間存在誤差、外墻板縫隙處理后期更換工作較為困難、增加運輸成本等。

在裝配式建筑形式創(chuàng)新發(fā)展中，積極運用現(xiàn)代化施工技術(shù)，確定施工精密度，嚴格把好標(biāo)準化生產(chǎn)的質(zhì)量關(guān)，重視各個施工建設(shè)環(huán)節(jié)管理工作的高效進行，通過運用信息化自動化技術(shù)，優(yōu)化裝配式建筑性能改進，提高裝配式構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能，從構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸、安裝等各個環(huán)節(jié)保證裝配式結(jié)構(gòu)的順利發(fā)展。

2.3 減震、隔震設(shè)計

建筑行業(yè)關(guān)系到我國的經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定，關(guān)系到國民的生命財產(chǎn)安全，加強對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，提高抗震能力，是促進社會和諧穩(wěn)定的客觀要求。實施科學(xué)合理的設(shè)計方法，選擇科學(xué)的抗震措施，總結(jié)抗震關(guān)鍵節(jié)點，具有重大的社會意義。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，在目前的發(fā)展趨勢中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主流趨勢就是安全、低碳、環(huán)保、節(jié)能、生態(tài)。其中指標(biāo)之一就是建筑的安全性，而我國目前破壞力最大的安全因素除了人為原因就是地震了，因此，加強對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，必然也會提升到戰(zhàn)略新高度。特別是近十幾年來四川汶川大地震、青海玉樹地震等等大地震的發(fā)生，總結(jié)地震發(fā)生后建筑結(jié)構(gòu)體系及各個構(gòu)件與關(guān)鍵節(jié)點的破壞情況，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》也是在此基礎(chǔ)上不停的更新，而且《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》提出了建筑結(jié)構(gòu)采用隔震與消能減震設(shè)計是一種有效地減輕地震災(zāi)害的技術(shù)，而且本規(guī)范2010 年版更是首次增加了建筑抗震性能化設(shè)計。

強化對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計是一項系統(tǒng)化的設(shè)計過程，需要設(shè)計人員能夠從多角度、全過程、各方面進行系統(tǒng)化的分析與研究，并采取科學(xué)且切實有效的方法進行抗震設(shè)計，建設(shè)抗震性能良好的高質(zhì)量建筑，為地震來臨減少生命和財產(chǎn)損失而努力。

2.4 加固改造設(shè)計

伴隨著工業(yè)化用地的逐步減少，國家對節(jié)能減排要求的不斷提高，新建的工廠會越來越少，而原有的工廠必須在經(jīng)過改造達到國家要求標(biāo)準后才能繼續(xù)投入生產(chǎn)，這就是為什么近些年來加固改造的工程越來越多的原因。

相對于前面幾種結(jié)構(gòu)設(shè)計，加固改造設(shè)計對結(jié)構(gòu)工程師的要求是最高的，它要求設(shè)計師在不對現(xiàn)有梁柱做大的變動的情況下必須在滿足現(xiàn)有裝置荷載的同時，又要滿足新增荷載的需求，且還需滿足結(jié)構(gòu)現(xiàn)行規(guī)范的要求，而且還必須考慮到施工能否方便實現(xiàn)，真正的做到“一箭三雕”。況且通常改造必須考慮工程成本的支出，爭取對現(xiàn)狀做最小的改動而最大限度的滿足甲方要求。當(dāng)然，現(xiàn)在由于建筑業(yè)的快速發(fā)展，使其配套的加固、維修、改造等領(lǐng)域也越來越受社會各界的關(guān)注，新技術(shù)的涌現(xiàn)，也讓建筑結(jié)構(gòu)的加固改造能力不斷增強。但是，由于不同的加固方法有不同的優(yōu)缺點，而且有各自適用的范圍，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計師在選用加固方法時必須具體情況具體分析，綜合考慮安全性、經(jīng)濟性、適用性以及施工方便與否等等最終選擇出最優(yōu)的加固改造方案。

3 結(jié)論

綜合分析，我個人認為以上四種結(jié)構(gòu)型式將會成為未來建筑結(jié)構(gòu)特別是工業(yè)化廠房中常見的結(jié)構(gòu)型式，當(dāng)然也不排除新建項目中因各種新型材料的運用而改變結(jié)構(gòu)型式或框架等各種結(jié)構(gòu)型式的采用，但是伴隨著工業(yè)用土地用量的不斷減少、項目整體預(yù)留出的設(shè)計及施工周期的縮短、工業(yè)化程度的提高、設(shè)計理念的不停更新、與國際的接軌程度越來越高，所有這些都對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的標(biāo)準更嚴的要求，項目的整體設(shè)計將會越來越困難。盡管如此，作為一名石油化工設(shè)計行業(yè)的結(jié)構(gòu)工程師，我們始終應(yīng)該秉承的理念是：無論何種樣式的結(jié)構(gòu)型式，無論對我們提出什么要求，每一次的設(shè)計就是對自己一次全新的挑戰(zhàn)，更是一次證明自己的機會。只有這樣，才能讓我們永遠向前，不停的探索新的領(lǐng)域，不停突破自己，為成為一名更加優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)工程師而積蓄能量。