探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全問題及解決對(duì)策

吳 健 （江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院，江西 南昌 330046）

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

1.1 建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問題

根據(jù)現(xiàn)階段建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面的調(diào)查資料顯示，在設(shè)計(jì)工作中對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重的不規(guī)范、不科學(xué)問題，不僅直接影響建筑基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，而且影響上層建筑施工和整個(gè)建筑工程的質(zhì)量安全。這是因?yàn)橛行┰O(shè)計(jì)人員在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，在未開展大量地質(zhì)調(diào)查工作之前就根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)開展設(shè)計(jì)工作，有的是根據(jù)施工方面人員所提供的數(shù)據(jù)就進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于這些經(jīng)驗(yàn)和口頭數(shù)據(jù)并不能保證其精確性，所以在這種情況下設(shè)計(jì)出來的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖必然無法滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，施工之后的建筑基礎(chǔ)質(zhì)量肯定和預(yù)期有較大出入。此外，現(xiàn)在很多民用建筑在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上并未對(duì)荷載情況嚴(yán)格規(guī)定，這也是民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題的原因之一，設(shè)計(jì)人員在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須準(zhǔn)確標(biāo)明基礎(chǔ)荷載數(shù)據(jù)，才能避免由于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)超負(fù)載而影響整個(gè)建筑的質(zhì)量。

1.2 建筑框架設(shè)計(jì)不合理的問題

建筑框架設(shè)計(jì)包括縱向和橫向框架設(shè)計(jì)，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必不可少且需要互相協(xié)調(diào)配合的。但是兩者功能不相同，縱向框架是為了抵抗地震波縱波的影響，而橫向框架往往是為了保持建筑物平衡和整體協(xié)調(diào)性。在設(shè)計(jì)縱向框架時(shí)需要均勻配置箍筋的配筋和跨中縱筋，如果設(shè)計(jì)人員無法區(qū)分兩者功能差異及兩者存在的必要性和重要性，則可能在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)失誤。此外，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中為了便于進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的受力分析，往往人為地將承重柱的截面高度設(shè)計(jì)降低，這種做法導(dǎo)致整個(gè)建筑物存在安全隱患，在嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸾ㄖ?/p>

1.3 結(jié)構(gòu)布置不合理的問題

在建筑結(jié)構(gòu)整體布置上，理應(yīng)遵守相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)則，這樣才能使結(jié)構(gòu)布置合理，比如建筑物的平立面外形尺寸的抗側(cè)力、質(zhì)量分布、承載力分布等。但是由于在一些復(fù)雜的建筑物結(jié)構(gòu)中，這些設(shè)計(jì)規(guī)則難以用定量指標(biāo)進(jìn)行限制，所以設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)這些技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)則不是很了解，而且很難精確把握結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來的建筑結(jié)構(gòu)往往缺乏規(guī)則性。

1.4 其他設(shè)計(jì)方面的問題

部分企業(yè)為滿足自身利益，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)未根據(jù)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，使建筑物的抗震能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家抗震標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中不重視抗震設(shè)計(jì)，沒有遵循抗震性原則，最終給建筑物使用帶來安全隱患。此外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，國家對(duì)于建筑物配筋率有嚴(yán)格規(guī)定，然而在現(xiàn)實(shí)中，關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)的含鋼量卻缺乏保障。比如有公司為減少成本，要求設(shè)計(jì)公司減少建筑物的配筋率，而由于含鋼量的不足，導(dǎo)致許多建筑物承載力和安全性降低；也有的公司雖然考慮了配筋率，但卻沒有對(duì)鋼筋的質(zhì)量和性能進(jìn)行嚴(yán)格把控，比如選擇冷軋變形鋼筋，這種鋼筋脆性大、韌性小，對(duì)建筑抗震不利。最后，建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)問題也和設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)缺乏以及責(zé)任意識(shí)不足有關(guān)，任何不遵守設(shè)計(jì)原則的行為都會(huì)給建筑物帶來安全隱患。

2 改革完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的要點(diǎn)

2.1 加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的研究

由于建筑工程的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)直接影響著建筑結(jié)構(gòu)工程的穩(wěn)定性，對(duì)整個(gè)建筑工程產(chǎn)生巨大的影響，所以在開展建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，首先必須要對(duì)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行地質(zhì)勘察，搜集水文地質(zhì)等資料，并分析其中可能會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的因素，然后對(duì)其中的有利因素加以創(chuàng)新和積極利用，針對(duì)其中的不利因素制定相應(yīng)的規(guī)避或解決措施，從而將對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的負(fù)面影響降到最低，可保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，也為之后的工程施工奠定基礎(chǔ)。

2.2 加強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布局的實(shí)際應(yīng)用

建筑工程施工需要按照設(shè)計(jì)圖紙開展，而設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)中應(yīng)該全盤考慮建筑工程實(shí)際的布局情況。也就是設(shè)計(jì)師在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)前需要了解工程的實(shí)際情況，進(jìn)行實(shí)地的考察調(diào)研，從而保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程是符合實(shí)際的，是科學(xué)規(guī)范的。比如在工程承重設(shè)計(jì)上，應(yīng)該考慮整個(gè)工程地基的情況和整個(gè)工程建筑的結(jié)構(gòu)安排，保證工程布局是科學(xué)合理的。此外，在工程外形設(shè)計(jì)上應(yīng)該根據(jù)廣大使用者的要求，選擇符合大眾審美的設(shè)計(jì)形象，并針對(duì)不同人群的不同需要，合理布局工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在對(duì)工程建筑條件充分了解的基礎(chǔ)上，使整個(gè)建筑的布局符合標(biāo)準(zhǔn)要求，最后要保證建筑工程在實(shí)際建設(shè)中能高效合理地利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

2.3 重視抗震設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的類型需要考慮建筑物的設(shè)防烈度、房屋高度、地基、基礎(chǔ)、材料和施工、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等要素。從抗震設(shè)計(jì)來說，結(jié)構(gòu)材料必須是延性良好、強(qiáng)度大、勻質(zhì)性好、構(gòu)件連接好、具有可靠性節(jié)點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)的材料。其次，要選擇合適的抗震結(jié)構(gòu)體系，該體系具有地震作用傳遞途徑，能形成多道抗震防線，剛度和強(qiáng)度分布合理等特點(diǎn)。此外，在結(jié)構(gòu)布置時(shí)要求均勻結(jié)構(gòu)豎向布置，布置方向上剛度、強(qiáng)度均勻，避免出現(xiàn)薄弱部位。最后，建筑物體系應(yīng)該簡單且具有規(guī)則，有明確的受力，如果建筑物體系復(fù)雜，則建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該在合適位置設(shè)置防震縫，進(jìn)行精確的抗震分析并準(zhǔn)確判斷易于受到損壞的地方，然后采取相應(yīng)的抗震結(jié)構(gòu)措施。關(guān)于防震縫的設(shè)置，其最小設(shè)置寬度應(yīng)滿足以下條件：首先在框架結(jié)構(gòu)房屋高度小于15m時(shí)，防震縫寬度應(yīng)設(shè)置為70mm，超過15m，防震縫寬度也應(yīng)隨之增大；當(dāng)框架抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度大于70mm，可采用規(guī)定數(shù)值的50%或70%；當(dāng)防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)類型不同，防震縫寬度的確定則需要經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算。

2.4 創(chuàng)新優(yōu)化施工工藝，提高施工人員技術(shù)水平

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先必須重視施工準(zhǔn)備工作，也就是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要將機(jī)械設(shè)備、施工原材料和施工技術(shù)納入到設(shè)計(jì)范圍，同時(shí)要遵循與時(shí)俱進(jìn)的理念，不斷改進(jìn)和優(yōu)化相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，以保證建筑結(jié)構(gòu)施工的順利開展，從而保證設(shè)計(jì)施工的質(zhì)量。其次，在建筑結(jié)構(gòu)施工中，最主要的技術(shù)是鋼筋混凝土技術(shù)，因此設(shè)計(jì)人員必須加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的研究，使先進(jìn)的技術(shù)能完全符合建筑結(jié)構(gòu)施工的要求。對(duì)于施工技術(shù)人員，在引進(jìn)相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)的同時(shí)，更要學(xué)會(huì)探究和學(xué)習(xí)這些設(shè)備和技術(shù)，不斷提升自己的技術(shù)水平。其次，建筑施工的施工工藝在不斷發(fā)生變化，所以在施工設(shè)計(jì)時(shí)要注意對(duì)工藝的監(jiān)督檢查，比如必須重視對(duì)標(biāo)高、軸線等的控制，要求施工人員完全按照施工工藝規(guī)范開展作業(yè)，在具體施工之前要做好相應(yīng)的現(xiàn)場調(diào)查工作，通過科學(xué)的測(cè)量和分析使建筑物結(jié)構(gòu)得到良好的控制。另外，由于建筑結(jié)構(gòu)施工比較復(fù)雜，需要的人員、技術(shù)和設(shè)備等繁雜，因此在施工中應(yīng)該學(xué)會(huì)使用各種先進(jìn)的檢測(cè)管理手段對(duì)建筑物的垂直度等進(jìn)行科學(xué)測(cè)量，準(zhǔn)確標(biāo)注各個(gè)建筑柱點(diǎn)，做好模板施工和混凝土施工作業(yè)，使施工技術(shù)、管理水平同時(shí)提高。

2.5 根據(jù)具體建筑物特點(diǎn)，對(duì)設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行管理

在建筑結(jié)構(gòu)施工中，存在大量的高空作業(yè)，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜危險(xiǎn)，一方面給設(shè)備和原材料運(yùn)輸帶來了更多困難，另一方面如果在惡劣氣候下，高空作業(yè)的危險(xiǎn)性十分高，施工難度更大，而且還會(huì)延誤工期。所以在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要將高空作業(yè)的安全問題考慮進(jìn)去，要求在施工前做好一系列準(zhǔn)備工作，比如為避免安全事故發(fā)生必須要求施工人員進(jìn)場前做好所有的安全防護(hù)工作，戴好安全帽，提高安全意識(shí)是基礎(chǔ)。在安全防護(hù)中，因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)主要材料是鋼筋和混凝土，而且對(duì)于建筑物的框架和剪力墻要求很高，因此在整個(gè)管理中必須加強(qiáng)對(duì)安全設(shè)備的管理，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場技術(shù)與設(shè)備的管理控制，只有生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)處于安全的狀態(tài)，施工人員才能進(jìn)場開展作業(yè)。在施工前還要做好技術(shù)交底工作，加強(qiáng)進(jìn)場控制，對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)和性能檢測(cè)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需要選擇合適的施工技術(shù)和設(shè)備。另外，在建筑施工中因?yàn)榻ㄖA(chǔ)埋深大，因此還需加強(qiáng)對(duì)地基施工管理控制，比如技術(shù)人員應(yīng)做好地質(zhì)調(diào)查工作，根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定合理的地基施工方案，并分析在施工中可能會(huì)出現(xiàn)的問題，提前制定緊急預(yù)防方案。

3 結(jié)語

綜上，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)于建設(shè)工作的施工質(zhì)量和技術(shù)水平提出了更高的要求。對(duì)于建設(shè)企業(yè)來說，應(yīng)該重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，不斷改良和創(chuàng)新施工建設(shè)技術(shù)，從而可進(jìn)一步提升施工質(zhì)量，提高管理水平，促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。