論如何在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高建筑的安全性

王 芝

（徐州長順置業(yè)有限公司，江蘇 徐州 221000）

近些年，人們對生活質(zhì)量和居住條件的要求不斷提升，相應(yīng)地，對建筑工程的綜合品質(zhì)也提出了更高的要求。與此同時，國家也出臺了相關(guān)政策呼吁建筑的節(jié)能化、高效化發(fā)展，這就要求建筑企業(yè)積極運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法，使有限的空間與資源的價值得到最大化發(fā)揮，進(jìn)而促進(jìn)建筑工程實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，這對我國整個建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展來說也是大有好處的。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題分析

1）設(shè)計規(guī)范性問題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計圖紙會對后期建筑項(xiàng)目施工建設(shè)產(chǎn)生直接影響，因而必須保證其設(shè)計科學(xué)合理，進(jìn)而優(yōu)化建設(shè)質(zhì)量和效率。然而，在實(shí)際設(shè)計中，圖紙設(shè)計不規(guī)范的問題始終存在。圖紙設(shè)計會涉及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的類型、抗震等級與結(jié)構(gòu)材料等多方面內(nèi)容，若考慮不到位會對建筑工程的設(shè)計質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。以某建筑項(xiàng)目為例，建筑高度18.6米，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑物的地上結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙并未根據(jù)規(guī)范設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對梁柱的相關(guān)參數(shù)加以標(biāo)識，梁柱配筋圖的設(shè)計相對混亂，設(shè)計圖紙符號準(zhǔn)確性較差，以上問題均對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量和進(jìn)度產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重的情況還會引發(fā)一系列安全隱患。

2）抗風(fēng)問題。因?yàn)楦邔咏ㄖ臉菍虞^多并且高度較高，所以，相對其他建筑，高層建筑更容易受到風(fēng)的流動性與空氣動力效應(yīng)的影響。由于建筑樓層高度不斷增加，在風(fēng)荷載較大的情況下，很容易對建筑物的墻體、裝飾結(jié)構(gòu)及支撐結(jié)構(gòu)造成傷害，降低建筑物的穩(wěn)定性。因此，進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計，防止建筑物受自然因素的影響而存在隱患。

3）不注重結(jié)構(gòu)縫設(shè)計。房屋設(shè)計不是獨(dú)立存在的，要綜合考慮到各種影響因素，一些高層建筑設(shè)計并沒有全面考慮到結(jié)構(gòu)的問題，建筑領(lǐng)域相關(guān)人士對結(jié)構(gòu)縫不夠重視，也是造成房屋質(zhì)量的主要成因。進(jìn)行結(jié)構(gòu)縫設(shè)計前，需要對建筑工程完好性、收縮性、地基均勻性等全面分析，把握好各相關(guān)的問題，在不影響成本的前提下，重視結(jié)構(gòu)縫設(shè)計。當(dāng)前，一些企業(yè)為了減少成本，往往不重視結(jié)構(gòu)縫設(shè)計，如果結(jié)構(gòu)縫不合理，那么就會影響建筑的穩(wěn)定性，導(dǎo)致建筑物應(yīng)用期間出現(xiàn)開裂、沉降等質(zhì)量問題。為了提高房屋設(shè)計品質(zhì)，房屋建筑設(shè)計工作開始前，就要做好現(xiàn)場勘測，全面了解建筑物周圍情況、體型狀態(tài)、生態(tài)環(huán)境等，通過各種參數(shù)對比，合理設(shè)計好結(jié)構(gòu)縫，科學(xué)布局、合理判定，從而提高建筑物工程整體質(zhì)量。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計下提高建筑安全性的方法措施

1）強(qiáng)化設(shè)計圖紙規(guī)范性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙的作用不容小覷，可為后期建筑工程項(xiàng)目的施工建設(shè)提供必要參考。為此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，應(yīng)強(qiáng)調(diào)設(shè)計圖紙的設(shè)計規(guī)范化與合理化，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙質(zhì)量達(dá)標(biāo)，以免引發(fā)設(shè)計質(zhì)量問題。另外，對于建筑結(jié)構(gòu)圖紙的設(shè)計應(yīng)遵循具體規(guī)定要求，參考項(xiàng)目建設(shè)具體狀況，將圖紙中不同類型的符號和數(shù)據(jù)等相關(guān)參數(shù)詳細(xì)標(biāo)識出來，特別是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的參數(shù)。作為設(shè)計工作人員應(yīng)強(qiáng)調(diào)設(shè)計圖紙設(shè)計的作用，在設(shè)計前了解項(xiàng)目具體情況，系統(tǒng)勘察項(xiàng)目場地環(huán)境與水文條件等相關(guān)資料，以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙資料更全面更可靠，不應(yīng)僅依靠個人設(shè)計經(jīng)驗(yàn)確定材料與結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，以免影響圖紙質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，完成設(shè)計圖紙設(shè)計工作后，設(shè)計工作人員應(yīng)嚴(yán)格校核圖紙準(zhǔn)確性，對設(shè)計圖紙不合理問題及時發(fā)現(xiàn)并糾正，以免出現(xiàn)不必要設(shè)計問題。

2）提高建筑抗風(fēng)荷載作用的能力。為了使高層建筑抗風(fēng)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)設(shè)計的牢固性符合要求，對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計時，必須充分做好以下工作：第一，重視基礎(chǔ)設(shè)計，只有高層建筑的基礎(chǔ)部分穩(wěn)定性較強(qiáng)，才能保證高層建筑上部分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。地基承載力和不均勻沉降是高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計首要考慮的問題。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況選擇合適的持力層，并根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)計算沉降，以加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)計的合理性。第二，通過改變建筑的輪廓設(shè)計和高度，改變區(qū)域建筑布局，以及種植綠植等改變風(fēng)荷載的強(qiáng)度和方向進(jìn)而削弱風(fēng)荷載對建筑的作用。

3）整體優(yōu)化和局部優(yōu)化。房屋設(shè)計表現(xiàn)出明顯的層次性和復(fù)雜性。首先，從層次性上來看，其主要涉及建筑設(shè)計體系、結(jié)構(gòu)體系和安裝設(shè)計體系等，且上述每個體系之下還包括諸多小的分支體系。設(shè)計人員在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的時候，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程的具體情況以及各個分支的特點(diǎn)加以優(yōu)化，循序漸進(jìn)地解決各環(huán)節(jié)遇到的困難，進(jìn)而確保整個項(xiàng)目的順利完工。其次，站在復(fù)雜性的層面來看，其主要涉及建筑原材料的選擇、設(shè)備的選擇以及結(jié)構(gòu)類型的確定等內(nèi)容。所以，不管是哪種類型的房屋建筑，都可從整體和局部出發(fā)進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的最大化提升。

4）建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計。強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件是進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時的重要概念。相較于梁構(gòu)件破壞而造成的局部破壞，柱子的破壞會危及整體結(jié)構(gòu)的安全性，造成結(jié)構(gòu)的整體垮塌。因此，在結(jié)構(gòu)中為了保護(hù)柱，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗地震能力，將塑性鉸先出現(xiàn)在梁部，通過發(fā)展一定的塑性來吸收地震能。還有強(qiáng)柱系數(shù)，梁柱線剛度比等都是相應(yīng)指標(biāo)。強(qiáng)柱弱梁使梁端的塑性鉸先出、多出，盡量減少或推遲柱端塑性鉸的出現(xiàn)。適當(dāng)增加柱的配筋可以達(dá)到上述目的。需保證強(qiáng)剪弱彎是因?yàn)榧羟衅茐氖且环N脆性破壞，而彎曲破壞是延性破壞，有所預(yù)兆，所以能進(jìn)行及時的人員疏散、財產(chǎn)轉(zhuǎn)移。在進(jìn)行抗震設(shè)計中，梁柱的剪力設(shè)計值需按規(guī)范要求進(jìn)行調(diào)整。不同抗震等級的梁、柱采用不同剪力增大系數(shù)，同樣需考慮材料實(shí)際強(qiáng)度和鋼筋實(shí)際面積2個因素的影響。強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件則需對節(jié)點(diǎn)核心區(qū)進(jìn)行抗震驗(yàn)算，并且在各抗震等級下的框架節(jié)點(diǎn)均應(yīng)符合構(gòu)造措施要求。除此之外，進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還可以參考其他減震設(shè)計來提升結(jié)構(gòu)延性。例如，可以將多段墻框架融入抗震審計中，在遇到地震時，可以進(jìn)行地震能量的轉(zhuǎn)接和吸收，從而起到良好的減隔震作用，提升建筑結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)固性。

5）準(zhǔn)確計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能指標(biāo)。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，為保證設(shè)計與工程受力實(shí)際結(jié)果相契合，應(yīng)在準(zhǔn)確計算結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，對比實(shí)際要求，亦或是根據(jù)要求參數(shù)計算結(jié)構(gòu)性能，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理化。以樓板設(shè)計為例，為保證形變和裂縫在建設(shè)過程及使用過程控制在合理的范圍內(nèi)，應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的輸入相關(guān)計算數(shù)據(jù)并對其結(jié)果進(jìn)行分析判斷，保證其在結(jié)構(gòu)形變允許范圍內(nèi)。在計算數(shù)據(jù)的時候，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求與規(guī)范開展工作，堅決不允許受主觀意識影響判斷，也不應(yīng)簡化處理計算數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)會承受較大荷載，如果穩(wěn)定性與抗震性能無法滿足國家規(guī)范、規(guī)定等相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)，很容易出現(xiàn)坍塌或者是位移等多種安全問題。對此設(shè)計人員需要重視結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)圖紙設(shè)計與抗震設(shè)計、荷載設(shè)計等內(nèi)容，切實(shí)保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量安全，為建筑工程項(xiàng)目建設(shè)提供依據(jù)和支持。