房屋建筑結構安全度設計要點探究

陳錦艷

(山西省化工設計院，山西太原　030024)

房屋建筑結構安全度設計要點探究

陳錦艷

(山西省化工設計院，山西太原030024)

摘要:從房屋建筑結構設計安全度的理論出發，對安全度的定義和表示方法進行了系統闡述，總結了建筑結構安全度設計中的常見問題，并提出了合理的解決措施，提高了房屋建筑結構的安全度設計水平。

關鍵詞:房屋建筑，結構設計，安全度

0　引言

結構安全度設計是房屋建筑的主要內容，直接影響了房屋建筑的使用壽命，同時也和居民的生命財產安全息息相關。經過幾十年的發展，我國的房屋建筑結構安全度設計水平得到了大幅度的提升，逐漸接近國外發達國家的水平。但是，跟西方發達國家相比，仍存在很多的不足之處，工程事故的頻發，不必要的建筑材料的浪費等問題都是值得注意的地方。而這些都和建筑結構規范標準有著直接的聯系。

1　建筑結構安全度理論概述

1)建筑結構設計安全度。

在進行建筑結構設計時，要保證安全性、適用性和耐久性，這是建筑設計的總目標，也是衡量建筑結構安全度的重要指標。安全性達標要求建筑物在面對正常使用條件和特殊情況下時，能夠承受各種正常的外載荷，并且保持穩定。在正常使用條件下，房屋自身的重量、家用電器、裝潢用品、人流以及風雪等都會對房屋施加一定的載荷，房屋自身承受載荷能力應滿足這些基本使用的需要。而當特殊情況發生時，例如出現地震和火災，為了人員和財產安全，安全性對房屋建筑提出了不倒塌、整體穩定的要求。適用性，房屋建筑要具有不錯的工作性能，各項基本功能完整，滿足人們正常使用要求。耐久性，房屋建筑必須確保能夠達到一定的使用年限，有足夠長的使用壽命。上述的三項指標在建筑結構設計中稱為安全度。

2)安全度的表示方法。

從20世紀50年代開始，我國建筑結構設計方法大致經歷了以下四個階段:容許應力、破壞階段、極限狀態和概率極限狀態設計法。結構設計規范中，容許應力法、破壞階段法、概率極限狀態法安全度分別用安全系數、分項系數和可靠指標來表示。影響可靠度的因素是多方面的，比如構件承載力計算公式、荷載標準與材料強度標準值、構造規定、結構內力分析的精確度等。

作為建筑結構安全性分析的關鍵手段，安全度理論發揮著重要的作用。相關的建筑結構設計統一標準早已被制定和實施，規定在進行結構設計時，必須以安全度理論為重要指導理論。安全度理論發揮作用的方法是靠失效概率來實現的，在設計過程中，結構自身的抗力和外載荷的作用效應并不是作為整體考慮的，而是將各個過程轉化成隨機變量，然后再以經驗數據作為主要參考數據來進行校準。通過這種方法，使得安全度理論在建筑結構設計中成功發揮作用。但是這一理論現階段仍不成熟，因此沒有固定的使用模式，在實際工程中需要根據施工情況，針對性的靈活運用。

2　建筑結構安全度設計中存在的問題

1)建筑結構設計安全度水平偏低。

結構設計安全度水平的高度并不是受單方面作用的，而是一個綜合的反映。從大的層面來說，它反映了國家經濟、社會財富積累以及資源狀況，從小的方面來講，它反映了材料質量水準和設計施工水平。盡管工程安全度的確定是通過概率和統計實現的，但是最重要的依據卻是工程判斷和施工經驗這些綜合因素。在與結構安全度有關的不同環節，我國的混凝土結構規范設定的安全度水平比國際上通用標準要偏低，部分偏低程度更深。例如在混凝土結構設計中采用的荷載值，我國的要求比國外要低，而材料強度值卻高。甚至國外估計結構承載力所用計算公式安全度不達標的安全度標準比我國制定規范中達標的還要高，同樣的情況體現在很多環節，例如結構的構造規定。

和國際水平相比，現行的安全度標準雖然較低，但是這些安全度的制定是通過數十年實踐來證實的。隨著我國人民生活水平的提高和對住房要求的不斷嚴格，以往的經驗數據和標準已經不能滿足現在的需求。另外，不斷變化的客觀形勢，也對現行設計可靠度水平產生了一定的影響，相關的安全度標準必須得到適當的提升，以促進建筑結構設計的長遠發展。

2)安全度和工程事故的關系。

不少人認為頻發的工程事故是由于現行規范的安全度水平太低導致的，這種說法是錯誤的，現行規范的安全度標準是足夠的。在20世紀50年代，混凝土水平強度較低的情況下，人們用和現在結構設計相似的方法、落后的施工手段，建立了許多至今仍在發揮作用的建筑物，例如王府井百貨大樓和北京飯店等，這些建筑物已經有51年的歷史，經歷了地質災害卻依然屹立。當時使用的混凝土強度比現在強度較低的C15還要低，并且混凝土的配合方法使用的是體積比，沒有振搗器，攪拌的方式也完全是人工的。但是，安全事故在當時是很少發生的，由此可見，結構設計安全度并不是現在安全事故的原因，而一些諸如施工不規范、偷工減料等才是安全事故的原因。

3　提高建筑結構設計安全度的建議

1)結構設計風格需簡約。

在保證安全的前提下，采用較少的材料來滿足建筑物不同的功能需求是結構設計工程師的主要職責之一。在安全度設計方面，最主要的一項是關于鋼材節約的問題，構件截面的大小對材料用量有著直接影響，因此要設置合適的構件截面。在西方發達國家，結構設計工程師也在追求材料的節約，這種節約是以安全性的保證為前提的。節約鋼材，結構方案合理布置，采用規則的圖形設計方案和常規材料，搭配出合理的設計風格，不僅能節省建造費用，還減輕了建筑物自身的載荷，保證了結構安全度。

2)靈活運用國家規范設計標準。

國家規范中最低用鋼量是根據綜合因素考慮制定的，這種最低標準不能作為設計者參考的依據，不同的建筑物對建筑結構的要求不同，因此應根據建筑物的不同，相應的提高用鋼量。在我國，相關規定中柱子的含鋼量不能少于0.4%，這個標準是將地震等地質災害因素排除在外的，但是我國大多數地區屬于地震頻發帶，這些是必須要考慮的，因此必須適當提高含鋼量，尤其是在高層建筑中，含鋼量必須達到0.5%～1.0%，甚至更多。我國現行的構造規定，部分要求已經和國外相近，例如剪力墻，和美國最小配筋率0.25的標準是相同的。并且在部分方面，我國構造規定要比國外更加嚴格，如墻的暗柱配筋量等。很多設計者在進行設計時，往往以國外標準為參考標準來進行設計，不同地區有不同的情況，因此不能一概而論，比如配筋方面，美國的標準比我們還要少，但是，如果以國外的標準來指導我國的施工，顯然是行不通的。因此，設計師要根據施工條件的不同，來合理利用相關構造標準，不能生搬硬套，一定要保證建筑結構安全度。

3)根據政策制定規范。

結構規范的制定是國家經濟條件的直接反映，因此和國家政策息息相關。和發達國家相比，我國規范的材料用量，總體來說，顯然是低的，也就是安全度要低。但是，過往的這些年的實踐情況足以證明，我們的規范標準是安全的。隨著經濟的發展和相關要求的增加，安全標準需要適當的提高，但是，不能盲目的增加構件截面，增加用鋼量，造成不必要的浪費。

4　結語

建筑結構設計要保證安全性、適用性和耐久性，這對安全度設計提出了嚴峻的挑戰，針對目前的材料使用不規范，安全度不達標的問題，必須制定相應的措施來避免。國家制定的規范是符合現階段我國國情的，對安全度設計有著極其重要的指導作用，但是，仍有很多不足之處。需要結構設計人員，根據工程情況合理設計，在保證安全度的前提下，規范設計風格和材料用量。本文提出的靈活運用規范標準的方法，希望能對同行起到借鑒作用，促進建筑結構安全度的提升，推動我國建筑事業的發展，保證人民生命財產安全。

參考文獻:

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Inquiry on structural security design points of housing building

Chen Jinyan
( Shanxi Chemical Design Institute，Taiyuan 030024，China)

Abstract:Starting from the aspect of housing building structure design security theory，the paper systemically describes the security definition and expression methods，summarizes common building structure security design problems，and puts forward rational solving measures，and finally improves the housing building structure security design level.

Key words:housing building，structural design，security

作者簡介:陳錦艷(1979-)，女，工程師

收稿日期:2015-01-10

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0038-02

中圖分類號:TU318

文獻標識碼:A