淺析建筑結構的穩定性

【摘要】 本文旨在簡要概述建筑結構穩定性的概念，并從宏觀調控去分析建筑結構的穩定性一些要求，進行合理的方案部署，細化質量標準和檢測維護，并從具體方面深入探討建筑結構穩定性的技術方式，并從現代化的結構設計和驗算控制等理念進行全面分析，使之更好地保障建筑結構的穩定性。

【關鍵詞】 建筑結構 施工現場 穩定性

近年來，隨著住宅建設成為新的經濟增長點和居民生活消費熱點，我國政府對住宅建設也不斷大力投入財力和物力，建筑施工單位更是從思想理念、人力配置、經營方法、人才培養等方面予以高度重視。在施工現場，除了對方案部署、進度計劃進行精密安排外，對施工標準和施工安全更是大力加強，但多層建筑一直存在一個重要的安全隱患，即建筑結構的穩定性。如何在設計和施工過程中解決建筑結構的穩定性，已經成為了建筑施工單位的重要課題。

1. 建筑結構穩定性的概念

建筑結構穩定性是指結構構件抵抗彎曲變形和失穩破壞的能力，和構件的截面形狀、截面積、錨固方式及長度有關，其中長度對構件穩定性的影響最大。如果構件的強度過小或失衡失穩都會對建筑結構帶來極大的危險性和破壞性。因此，建筑公司在初期設計和后期施工過程中，對處于穩定狀態的建筑結構或構件，要提前注意荷載引起的最大應力是否超過建筑材料的極限強度，避免其急劇變形而產生不穩定性。

2. 建筑結構穩定性的宏觀調控

2.1施工前期的方案部署

做好先期的方案部署是很重要的一個環節，便于后期嚴格掌控建筑結構的穩定性。在我國，由于高層建筑日益增多，且大多采用鋼筋混凝土剪力墻或剪力墻一簡體結構。建筑公司必須通過建筑師、結構工程師及現場施工單位的密切配合，對工程概況、周邊環境、理論計算（包括簡圖、詳圖）、施工工序、安全措施、勞力安排以及使用設備、器械材料都要有詳細的體現，采用正確結構概念設計理論，優選結構體系，進行總體結構布置，通過對分析軟件的計算結果進行研究和判斷，確定建筑結構設計方案是否合理。在施工初期階段中，一個合理的方案部署可以使一個大型、繁瑣、復雜的建筑工程有條理有順序有效率地實施，利于在施工過程中發現一些存在的不穩定因素，可以避免施工時建筑結構的局部破壞，甚或反工、坍塌的發生，從而保證施工的安全性和穩定性。

2.2施工過程的質量要求

方案實施前，應由公司方案設計人員或技術負責人向工程項目的施工、技術、安全管理人員及現場作業人員進行專題宣傳。監管人員對施行情況需進行現場監督，發現隨意篡改方案的行為及時制止。現場施工要按照施工方案和建筑結構的要求進行選材、搭設，注意工程模板材料、模板支撐體系材料的使用，杜絕劣質不合格材料。架體搭設中立桿要采用對接方式，并使用局部鋼管加固，嚴禁十字扣接與橫桿扣接等方式，保證立桿處于軸心受壓狀態。在施工時，要組織技術小組進行現場旁站監督，并嚴密觀察砼澆筑過程中承重架的具體情況，一有異常，就迅速撤離施工人員。可以說，嚴格的質量要求是建筑結構穩定性的一個重要保障。

2.3施工后期的檢測維護

建筑公司在施工過程中，為了及時發現建筑結構存在的安全事故隱患，糾正違章作業，監督安全技術措施的施行，必須對易發生事故的主要環節、部位進行全過程的動態監督檢查。要嚴格檢察結構是否有整體性破壞、幾何形狀失真、連接破壞、結構變形及腐蝕破壞等特征，并進行原因分析。對于屋面系統及地面散水、排水管、墻體、地下結構、防護設置等圍護結構的檢查也須仔細認真。同樣，在工程完結后進行驗收時，更要仔細謹慎，對采購的建筑材料、建筑構配件和設備，要核查保證其符合設計文件和合同要求。要詳細了解建設、勘察、設計、施工、監理單位的工程檔案資料，查驗工程質量，并作出全面評價。一旦在檢查中各方對檢測結果不能形成一致意見時，應該協商提出解決的方法，待意見一致后，重新組織工程竣工驗收。對建筑結構明顯存在的不穩定性因素，必須重新進行維修、加固或改造，并制定出合理、經濟、安全的維護方法，做到嚴格保持建筑結構的穩定性。

3. 建筑結構穩定性的細節把握

3.1地基地質的勘察施工

地基的穩定性是指與地基巖土體在承受建筑荷載條件下的沉降變形、深層滑動等對工程建設安全穩定的影響程度，它有賴于建筑公司先期的現場勘察，在通過安全論證后才能付諸施工行動。一般來說，建筑物荷載的大小和性質，巖土體的類型及其空間分布，地下水的狀況，以及存在的隱性地質災害等都會影響到地基的穩定性[2]。在處理地基時，應綜合考慮場地工程地質和水文地質條件、建筑物對地基要求、建筑結構類型和基礎型式、周圍環境條件、材料供應情況、施工條件等因素，擇優采用強夯法、換填法、振沖法、砂石樁法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法等。做好地基的地質勘探，對保證建筑結構的穩定性是十分必要的。

3.2框剪結構的搭配施工

框剪結構即框架結構與剪力墻結構兩種體系的結合，揚其長，避其短，其變形曲線介于彎曲型與整體剪切型之間。在結構下部，剪力墻的位移比框架小，墻將框架向左拉，框架將墻向右拉；在結構上部，剪力墻的位移比框架大，框架將墻將左拉，墻將框架向右推，這樣使其側移大大減少，內力分布更趨于穩固。建筑公司普遍采用這類協同工作共同抵抗水平荷載的框剪結構，其在兩個主軸方向均具有水平承載力和側向剛度，形成雙向抗側力體系，保證了結構整體剛度和幾何不變性，大大提高結構在大地震作用下的穩定性[3]。

3.3結構穩定的驗算控制

對結構穩定性的控制，能夠避免建筑在地震或強大外力作用下發生傾覆。在風荷載及水平地震作用下，側向剛度較柔的建筑結構將產生水平位移△；在豎向荷載P的作用下，它進一步增加側移且引發結構內部構件產生附加內力，這種使結構產生幾何非線性的效應，稱為P-Δ重力二階效應。它常常會降低建筑結構的承載力，從而影響整結構的穩定性[4]。同時，當建筑的高寬比較大，水平風或地震作用較大，地基剛度較弱時，結構的整體傾覆驗算就顯得十分重要，直接關系到結構安全度的控制。要做到結構穩定性的驗算和控制，建筑行業須注意以下幾點：一是建筑結構整體穩定的調整。結構整體穩定的驗算須符合《高規》或通過P-Δ重力二階效應提高結構的承載力，反之則必須調整結構布置，減少結構的高寬比，提高結構的整體剛度。二是建筑結構大震下的穩定性。加強建筑結構的第二階段彈塑性變形驗算，對地震下容易倒塌或有特殊要求的結構，其薄弱部位的驗算必須滿足大震不倒的位移限制，并采用專門的抗震結構措施，所心彈塑性層間位移角應達到下列要求：

三是建筑結構安全等級的嚴格控制。建筑結構安全等級是為了針對重要性不同的建筑采用不同的結構可靠度而提出。建筑公司一般根據結構破壞可能產生的嚴重后果，采用三個不同的安全等級，即重要的建筑物，由于其破壞效果很嚴重，列為一級；一般的建筑物破壞后果嚴重，列為二級；次要的建筑物破壞后果不嚴重，列為三級。由于混凝土結構在施工階段容易發生質量問題，所以建筑物內的各種結構構件宜與整個結構采用相同的安全等級，但部分結構構件可據其重要程度和綜合經濟效果進行適當調整，取消“對屋架、托架、承受恒載為主的軸心受壓柱、小偏心受壓柱安全等級應提高一級”、“對施工階段預制構件安全等級可降低一級”等規定，要求在任何情況下，結構安全等級均不得低于三級。四是建筑結構整體抗傾覆驗算。驗算時假定基礎及地基均具有足夠的剛度，基底反力呈線性分布；重力荷載合力中心與基底形心基本重合；如為基巖，地基足夠剛，MR/MOV要求可適當放寬；如為中軟土地基，MR/MOV要求則要適當從嚴。當面臨地震時，地基穩定狀態自然會受到影響，故抗震設防烈度為8度以上地區， MR/MOV要求一定要嚴格對待；當遭遇擴大的裙房地下室底板較薄、地下室墻體較少、地下室墻體、頂板開洞削弱等問題時，抗傾覆力矩計算的基礎底面寬度宜適當減少，或可取塔樓基礎的外包寬度計算，以保證建筑結構的穩定性。

結語

建筑結構的穩定性是關系到大眾生命和財產安危的一個重要因素，建筑公司必須在現場施工過程中要予以廣泛的關注和控制。相信通過嚴格的宏觀調控和細節把握后，對建筑結構的整體穩定性、局部穩定性以及平面外穩定性都將大大加強。只有克服結構設計的不穩定缺陷，才能更好的提高建筑工程的設計質量和施工安全，從而使建筑公司的設計和施工邁上一個新的臺階。

參考文獻：

[1] 白銀廣；淺談建筑鋼結構及其穩定性設計方法；科技風；2011年19期.

[2] 張令心；郭豐雨；鋼-混凝土混合結構抗震研究述評[J]；地震工程與工程振動；2004年03期.

[3] 陳伙榮；綠色建筑設計方法與策略；科技資訊；2009年第02期.

[4] 陳燕華；曾曉云；袁康；暴風雪對建筑結構雪荷載取值的影響；低溫建筑技術；2010年第03期.

[5] 孫智良；試論對建筑框架結構設計的認識；城市建設理論研究；2012年第7期.