試論在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性

段鵬

摘要：建筑行業(yè)發(fā)展至今，其建設(shè)技術(shù)和建設(shè)規(guī)模已經(jīng)遙遙領(lǐng)先其他發(fā)展中國(guó)家，推動(dòng)我國(guó)其它行業(yè)的不斷進(jìn)步。近年來關(guān)于建筑事故的案例和報(bào)道屢見不鮮，許多企業(yè)和相關(guān)從業(yè)者盲目減少建設(shè)成本，或者設(shè)計(jì)方案華而不實(shí)，沒有滿足正常的安全性指標(biāo)要求，導(dǎo)致了相應(yīng)的事故發(fā)生，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，也給居民和日常使用者造成了生命和財(cái)產(chǎn)威脅。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)良好，建筑數(shù)量也逐步增加，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高相應(yīng)的安全性標(biāo)準(zhǔn)，減少乃至杜絕類似事件的發(fā)生。此外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還要將偶然沖擊力作為必要的考慮，使得建筑在極端天氣或者地質(zhì)災(zāi)害情況下（諸如洪水、山體滑坡、泥石流、地震等）還能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使建筑不出現(xiàn)明顯的裂縫和結(jié)構(gòu)性垮塌，保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);安全性

引言

隨著我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，對(duì)于建筑質(zhì)量和建筑結(jié)構(gòu)有了更加高的要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是現(xiàn)代建筑工程的核心內(nèi)容，是強(qiáng)化提升建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造性與安全性的關(guān)鍵基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。當(dāng)前形勢(shì)下，有必要精準(zhǔn)把握建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性與目標(biāo)性，綜合運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的各項(xiàng)基本原則，創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，為提升建筑結(jié)構(gòu)安全性奠定基礎(chǔ)。

1建筑設(shè)計(jì)的基本安全準(zhǔn)則

1.建筑結(jié)構(gòu)完整性原則，建筑結(jié)構(gòu)必須遵循完整性原則，特別是相應(yīng)的大型建筑和復(fù)雜建筑。在設(shè)計(jì)過程中保證結(jié)構(gòu)的整體性，就可以使結(jié)構(gòu)的整體受力可以得到有效分析，確保結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)建筑物承受外部沖擊載荷和持續(xù)載荷的情況下，結(jié)構(gòu)能夠均勻受力，減少外部沖擊對(duì)結(jié)構(gòu)整體的損害。2.建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性原則，要加強(qiáng)建筑整體的安全設(shè)計(jì)最終成效，就需要有關(guān)部門進(jìn)行合作。建筑設(shè)計(jì)中，公共空間必須要進(jìn)行保證，最重要的就是消防空間的預(yù)留。建筑的結(jié)構(gòu)和建筑的功能一定要相互配合，可以做到外圍結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。

2在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑的安全性措施

2.1科學(xué)選址

建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑選址尤為關(guān)鍵，雖然突發(fā)的地震災(zāi)害可能使建筑物轟然倒塌，但科學(xué)合理的地理位置也可顯著提高建筑物的抗震能力。在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生明顯的移位現(xiàn)象。不同結(jié)構(gòu)和不同性質(zhì)的土體上，位移的程度也會(huì)存在較大的差異。如建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置于無法滿足工程建設(shè)要求的土體上，不僅不利于完善建筑結(jié)構(gòu)的性能，而且也會(huì)加大建筑物坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。為此，在建設(shè)項(xiàng)目選址的過程中，要以可有效控制地震作用影響的地區(qū)為首選，并全方位考量附近地形和地貌概況，將工程建設(shè)在平坦開闊的區(qū)域，注重建筑物周邊土體的密實(shí)度和穩(wěn)定性，進(jìn)而承受不同的荷載組合。若無法避開不利地質(zhì)區(qū)域，設(shè)計(jì)人員可以發(fā)揮自身的專業(yè)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采取切實(shí)可行的改進(jìn)措施，根據(jù)建筑的抗震能力，采取有效的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和加大上部結(jié)構(gòu)剛度的措施，最大限度地減少地震災(zāi)害對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響。

2.2構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型

在對(duì)某些工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)幾何模型的建立，并且對(duì)Revit軟件進(jìn)行充分地應(yīng)用，進(jìn)而構(gòu)建結(jié)構(gòu)分析模型，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析研究，進(jìn)而對(duì)具體的連接位置進(jìn)行確定，在確保無誤的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連接。在進(jìn)行模型構(gòu)建的時(shí)候，需要對(duì)基本的構(gòu)建、結(jié)構(gòu)板、梁等要素進(jìn)行充分地分析。為了確保模型建立的質(zhì)量，還需要做好以下幾個(gè)方面的工作：首先，對(duì)樣板文件進(jìn)行合理地選擇，并且建筑BIM模型進(jìn)行有效鏈接;其次，利用相應(yīng)的軟件進(jìn)行軸網(wǎng)的建立，進(jìn)而對(duì)標(biāo)高進(jìn)行精確地定位，并且對(duì)樣本文件進(jìn)行科學(xué)地制定;第三，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)中的砼梁與砼柱，需要進(jìn)行科學(xué)地設(shè)置，進(jìn)而構(gòu)建科學(xué)、合理的砼樓結(jié)構(gòu)板;最后，對(duì)于整個(gè)模型需要進(jìn)行全面、認(rèn)真地檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，需要進(jìn)行及時(shí)地改進(jìn)和調(diào)整。通過這一系列的工作，能夠建立初步模板圖。

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高材料利用率

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)措施在設(shè)計(jì)師的工作中起著重要的支持作用，提供了更完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及有效執(zhí)行了與結(jié)構(gòu)活動(dòng)有關(guān)的工作能力。在設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)措施的關(guān)鍵作用是有效協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)工作。在施工和設(shè)計(jì)工作中，可以充分保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并可以有效提高建筑材料的利用率。另外，設(shè)計(jì)師必須在保證設(shè)計(jì)效果的前提下減少材料重量和材料成本，使設(shè)計(jì)工作能夠順利進(jìn)行。例如具有矩形橫截面的壓縮構(gòu)件利用率低，這是因?yàn)榱涸谔囟ǖ氖┕るA段更容易改變，并且材料利用率不足，而通過概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析，可以對(duì)梁截面的變形梯度進(jìn)行科學(xué)合理的改變和調(diào)整，從而在軸向力不確定的情況下可以顯著提高材料的利用率。

2.4受力性能分析

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，承受力也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中較為常見的一類問題，這是因?yàn)椋鄶?shù)設(shè)計(jì)工作人員在愛進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)過于重視建筑空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而嚴(yán)重的忽視了建筑結(jié)構(gòu)特征設(shè)計(jì)工作開展的重要價(jià)值，進(jìn)而大大降低了建筑結(jié)構(gòu)的承受力性能。結(jié)合實(shí)際情況來看，如若建筑結(jié)構(gòu)承受力的能力較差，那么建筑物整體的安全性就難以得到有效保障，且在外力作用下，建筑物遭受損壞的概率也相對(duì)更大。為此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作實(shí)際開展的過程中，設(shè)計(jì)工作人員需對(duì)建筑物的向下作用力以及承受力等方面進(jìn)行深入研究，并以研究工作結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)來不斷的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從而有效的降低建筑承受力問題出現(xiàn)的概率。針對(duì)這類問題，設(shè)計(jì)工作人員需對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中每根承重柱以及承重墻的承重性能開展嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算工作，并將其與建筑結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)圖相結(jié)合，以此來進(jìn)一步確保建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力的均勻性。此外，由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作來說具有一定的特殊性，為此，在這類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開展的過程中，設(shè)計(jì)工作人員需以建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，選用合理的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算簡(jiǎn)圖來對(duì)建筑結(jié)構(gòu)選用的合理性進(jìn)行深入分析，并通過空間的分析方法的有效應(yīng)用來進(jìn)一步提升超高層建筑結(jié)構(gòu)分析工作的全面性，進(jìn)而為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量以及性能的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.5平面和豎向設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)中，需要合理選用平面設(shè)計(jì)，采用合乎規(guī)則的結(jié)構(gòu)布局，避免結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)和薄弱的連接面或連接點(diǎn)的出現(xiàn)。在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，需要額外考慮建筑所承受的風(fēng)壓。因此在高層建筑的外形選用上，最好采用流線型設(shè)計(jì)，避免采用矩形平面，因?yàn)榫匦纹矫嫦啾扔诹骶€型設(shè)計(jì)需要承受額外的風(fēng)壓，使得建筑受到更多的風(fēng)載荷。此外平面設(shè)計(jì)中，兩個(gè)兩兩正交方向的剛度需要盡量保持一致，剪力墻可以設(shè)置在周圍，可以提升建筑整體的剛度與抗扭轉(zhuǎn)力的能力。同時(shí)可以適當(dāng)增加樓層的高度或者大梁的高度，來讓剪力墻能夠承受更大的彎扭應(yīng)力作用。在豎向設(shè)計(jì)過程中，剪力墻的高度應(yīng)該遵尋從下到上逐漸減小的原則，可以避免使得建筑整體對(duì)于水平力的抵抗能力。

結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中很多環(huán)節(jié)都會(huì)出現(xiàn)問題，有些問題雖小，但是也對(duì)結(jié)構(gòu)整體的安全性和可靠性造成了威脅。因此對(duì)于建筑設(shè)計(jì)從業(yè)者來說，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)調(diào)研，明確建筑設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題，了解相關(guān)提高建筑整體安全性的舉措，依照實(shí)際的工程項(xiàng)目采取不同的方法，確保建筑的安全性和可靠性，保障廣大人民的生命與安全。

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