建筑結構設計中如何提高建筑的安全性

張 亮 亮

(山西約翰芬雷華能設計工程有限公司，山西 太原 030002)

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建筑結構設計中如何提高建筑的安全性

張 亮 亮

(山西約翰芬雷華能設計工程有限公司，山西 太原 030002)

介紹了建筑結構設計中存在的問題，從鋼結構、安全設計、混凝土保護層厚度設計、抗震性安全設計三方面，分析了建筑結構的安全性設計要點，并提出了提高其安全性的解決措施，以期能為建筑行業的發展奠定良好的基礎條件。

安全性，建筑結構，混凝土保護層，BIM技術

0 引言

在我國建筑行業迅猛發展背景下，建筑結構設計問題逐漸引起了人們關注。即因建筑結構設計安全性，是保障人們安全防護的第一環節。所以，在嚴格遵從建筑設計規范的同時，應加強對建筑結構安全性的概念分析。同時，從主體因素和客觀因素入手，總結建筑結構安全性設計要點，最終為我國建筑安全性設計方向的發展提供有利參考。以下就是對建筑結構安全性設計難點問題的詳細闡述，望其能為建筑行業的發展奠定良好的基礎條件。

1 建筑結構設計存在的問題

就當前的現狀來看，建筑結構設計存在的問題主要體現在以下幾個方面：

第一，沒有較強的抗震性。即與一些發達國家相比，我國雖然實施了一系列法律規定，即GB 50011—2010建筑抗震設計規范等，要求現代建筑抗震性設計必須達到7度或者8度標準。但因一些建筑公司缺少對建筑結構設計安全性的認識，因而，忽視了建筑結構抗震性的規范化設計，且未充分考慮不同地區地質、地震帶分布的差異，由此影響到了建筑使用安全性；

第二，缺少合理的建筑結構設計。即因一些建筑企業施工人員是非專業人員，因而，專業技能參差不齊。同時，過分強調對建筑美觀、功能等的追求，忽視了建筑使用安全性問題。此外，也有一些建筑企業在項目建設中，過分追求自身利益，對建筑結構進行擅自改動，埋下了一些安全隱患[1]；

第三，存在偷工減料情況。即一些建筑企業在建筑結構規劃設計過程中存在著偷工減料行為，不重視混凝土等建筑材料質量的嚴格把控，最終影響到了建筑結構設計安全性。

2 建筑結構的安全性設計

2.1 鋼結構安全設計

在建筑結構安全性設計中，為了避免鋼材偷工減料施工行為影響到建筑安全性，應注重嚴格遵從GB 50068—2001建筑結構可靠度設計統一標準，規范鋼結構安全設計行為。

首先，在鋼材采購中，應明確標明鋼材信息。包括鋼類、脫氧程度、連接材料、鋼號、爐種等等。同時，在承重鋼材材料選用時，以實驗方式，對鋼材連接方式、荷載特征、工作溫度等性質進行測定，且盡量選用16 Mn鋼、16 Mnq鋼、15 MnVq鋼作為承重結構鋼材，滿足建筑結構設計要求。但若建筑工程工作溫度低于-20 ℃，那么應避免對3號沸騰鋼材料的使用，達到安全性的鋼結構設計效果。

其次，待鋼材采購完畢后，應進入到鋼結構設計環節。而在鋼結構設計環節中，應先按照GB 50009—2012建筑結構荷載規范，計算鋼結構荷載標準值、組合系數、動力荷載等參數。然后，分別設計鋼結構強度、水平荷載等等。其中，在鋼結構強度設計中，為了滿足建筑安全性要求，應在選用厚度是17 mm～25 mm的16 Mn鋼時，把它的抗拉能力設計為300 N/mm2，抗剪能力設計為175 N/mm2，端面承壓能力設計為425 N/mm2，達到最佳的強度設計效果。而若把16 Mnq鋼作為鋼結構設計材料，應保證其厚度在26 mm～36 mm之間，而抗拉能力設計值是290 N/mm2，抗剪能力設計值是170 N/mm2，端面承壓能力是410 N/mm2，符合建筑鋼結構設計要求[2]。

再次，在建筑鋼結構設計工作開展的基礎上，也應針對鋼鑄件強度、焊縫強度、鉚釘連接強度、螺栓連接程度等進行規范化設計，由此避免結構變形問題威脅建筑使用安全性。

2.2 混凝土保護層厚度設計

在建筑結構安全性設計工作開展過程中，因混凝土結構是主要的建筑結構之一，所以，在建筑結構具體設計時，應做好混凝土保護層厚度設計工作。首先，在混凝土保護層厚度設計過程中，為了避免安全事故問題的凸顯，規范建筑結構設計，應把建筑安全使用年限設定為100年。而當環境等級是一時，保證板墻殼混凝土保護層最小厚度是15 mm，梁柱混凝土保護層最小厚度是20 mm。在環境等級是二a時，保證板墻殼和梁柱的混凝土保護層最小厚度分別是20 mm和25 mm。在環境等級是二b時，二者分別是25 mm和35 mm。當環境等級是三a時，二者分別是30 mm和40 mm[3]。當環境等級是三b時，二者分別是40 mm和50 mm，就此達到安全性建筑結構設計目的。其次，若在建筑結構設計中混凝土強度小于C25，那么在具體的設計工作中，應適當調整保護層厚度，將其厚度在原有基礎上增加5 mm，達到最佳的結構設計效果。

2.3 抗震性安全設計

在建筑結構設計工作開展過程中，為了保證建筑安全性，應注重優化建筑抗震性安全設計工作。首先，在建筑抗震性安全設計中，應采用剛性結構設計方法。例如，日本在某一高層公寓建筑設計中，即使用了美國紐約世界貿易中心工程的鋼管，該鋼管直徑是80 mm，厚度是40 m。同時，鋼管中注入了高強度混凝土。所以，在這一類鋼管應用的基礎上，公寓建筑抗震能力將有所增長。一旦遇到地震，僅會搖動30 cm[4]。因此，我國建筑結構設計工作的展開，應嘗試對剛性結構設計方法的引入。其次，在建筑結構抗震性設計中，應注重設計一個“抗動體”，由此提高建筑結構的抗震能力，避免建筑坍塌等安全問題的凸顯。

3 建筑結構設計中安全性提高措施

在建筑結構設計工作開展過程中，為了有效緩解抗震性能差、結構設計不合理、存在偷工減料等安全問題，應在建筑結構安全設計中，要求建筑企業必須嚴格遵守國家相關規定。包括《建筑法》《建筑結構荷載規范》等等，繼而以政策為導向，控制不合格的建筑結構設計問題，達到安全性建筑結構設計效果。此外，因建筑企業施工人員專業技能關乎著建筑結構設計標準性、安全性。所以，在建筑項目具體設計期間，應安排施工人員參加專業的培訓，讓他們在培訓中掌握混凝土結構、砌體結構、鋼結構等建筑結構設計技巧，并充分認識到建筑結構設計的重要性，最終保證建筑物的使用安全，為人們營造一個舒適的建筑使用空間[5]。除此之外，在建筑結構具體設計中，也應引入一些先進的技術手段。包括BIM技術等等，逐步優化建筑結構設計要點，滿足建筑結構的安全性設計標準，符合建筑設計要求。

4 結語

目前建筑結構設計工作的展開仍然存在著缺乏較強抗震性、缺乏合理的建筑結構設計手段等問題，影響到了建筑的安全使用，且縮短了建筑使用壽命。為此，為了保證建筑結構設計安全性，必須從鋼結構安全設計、混凝土保護層厚度設計、抗震性能安全設計三個方面入手，優化建筑結構設計標準，并以科學的建筑結構設計方式，提高整個建筑質量，且把“安全性”作為指導思想，推進建筑工程的順利開展，避免工程事故問題的發生。

[1] 侯 捷.在建筑結構設計中提高建筑安全性的幾點思考[J].江西建材，2016，20(13)：32,35.

[2] 吳偉龍.建筑結構設計中提高建筑安全性的策略探討[J].建材與裝飾，2016，30(25)：89-90.

[3] 羅小春.淺談建筑結構設計中如何提升建筑自身的安全性[J].江西建材，2015，32(24)：43.

[4] 陳錫輝，高 博.試論在建筑結構設計中如何提高建筑的安全性[J].四川水泥，2015，21(12)：34.

[5] 解增銀，嚴慶平.淺談在建筑結構設計中如何保證建筑的安全性[J].科技創新與應用，2013，20(16)：221.

How to improve the building safety in building structure design

Zhang Liangliang

(Shanxi John Finlay Huaneng Design Engineering Limited Company, Taiyuan 030002, China)

This paper introduced the existing problems in building structure design, from the steel structure, safety design, concrete protection layer thickness design, shock resistance safety design three aspects, analyzed the safety design of building structure, and put forward the measures to improve its security, laid good foundation conditions for development the building industry.

safety, building structure, concrete protective layer, BIM Technology

1009-6825(2017)16-0058-02

2017-03-13

張亮亮(1983- )，男，工程師

TU318

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