建筑結構設計中提高建筑安全性的有效對策

王藝博

（威海天和建設工程有限公司，山東 榮成 264300）

引言

隨著我國建筑業的快速發展，建筑結構設計已成為人們關注的焦點。建筑結構設計安全是維護建筑整體安全的重要環節。因此，設計師一方面要認真貫徹建筑設計規范，另一方面也要高度重視建筑安全分析。從主客觀因素出發，探討建筑結構安全設計的重點，以促進我國建筑業的更好發展。

一、建筑結構設計概述

（一）建筑結構設計的作用

其一，能夠實現高層建筑架構的實際需求。最近幾年，在建筑物層數持續上漲的情況下，針對建筑結構開展設計工作的過程中，應當綜合參考具有較高高度的建筑物有關的使用要求，圍繞高層建筑結構的具體架構開展深入思考。在正式開展結構設計環節之前，需要對施工材料等各項有關實施需求開展綜合規劃及研究，需要注意的是，在保證實現建筑工程總體結構具備完善、合理的前提下，設計規劃出滿足高層建筑物特性與作用性標準的結構；其二，能夠實現高層建筑使用安全的實際要求。事實上，針對所有建筑物而言，判其達標并能夠被投入使用的關鍵指標，便是本身是否具備安全穩定性。在建筑物高度持續增長的背景下，針對安全穩定性的規定標準同樣逐漸提升。假如建筑結構的設計規劃內容具有合理性，便可以有效保證建筑物的安全穩定性；其三，能夠有效提升建筑物的使用性能。建筑結構設計應從用戶角度出發，豐富建筑的實用性和功能性，使得用戶能高效運用室內空間，合理科學的結構設計能夠影響其結構空間的應用性能。

（二）建筑結構設計的原則

第一，在房屋建筑結構設計的過程中，不同的房屋建筑結構在房屋建筑中的作用不同，因此相關工作人員需要根據實際情況開展相應的結構設計，使建筑材料的種類和數量能夠滿足房屋建筑工程的需要。第二，房屋建筑工程具有復雜性，因此，在房屋建筑結構設計的過程中需要充分考慮不同環節以及結構設計原則，將設計工作同安全理念相結合，更好地確保施工人員以及施工現場周邊居民的人身安全。第三，在房屋建筑結構設計的過程中，需要相關設計人員根據房屋建筑實地情況開展相應的房屋建筑結構考察，包括：房屋建筑是否出現裂痕、檢測建筑工程各個部位的實際參數等，從而采用更加合適的建筑材料，確保工程施工的質量。

（三）建筑結構設計中提高建筑安全性的意義

在當前建筑工程領域，結構設計的重要性不言而喻，對于建筑工程體系的安全性與穩定性具有直接影響，是整合運用建筑結構設計各項基礎要素的關鍵階段，需要高度重視。近年來，國家相關部門高度重視建筑結構設計安全性的優化提升，在建筑結構構造及受力分析模型創建方面制定并實施了一系列重大方針政策，為新時期建筑結構設計提供了鮮明的技術導向與遵循，在全面優化提升建筑結構安全性等領域取得了顯著成就。在當前建筑結構設計中，應遵循諸多原則，具體包括結構完整性原則、合理設計防護結構原則、剛度剛柔并濟原則以及經濟實用性原則等，在相關技術規范與行業標準的約束條件下，實現對建筑結構各項資源要素的統籌整合，使其構造成為一個統一的有機整體，最大限度地確保建筑結構設計的整體性與可靠性，將潛在的結構性安全風險隱患消滅在萌芽狀態。

二、建筑結構設計中出現的問題

（一）設計過程主觀因素

相比于建筑施工，建筑結構設計是伴隨著我國經濟發展和外部市場環境的改變而產生的一門新興學科，發展周期較短，很多建筑結構設計方向的研究院都出現研究人員短缺的情況。因此很多建筑設計類專業的畢業生，缺少相關經驗、知識的積累和運用過程，沒有經過系統的培訓和考核就上崗，成為相應的從業人員。這類人往往缺乏相應的實踐能力和系統的理論知識，最重要的是他們還存在安全意識匱乏的問題，直接導致建筑結構設計中出現很多的疏忽和漏洞，影響建筑整體的安全性。

（二）建筑物框架設計存在的問題

建筑框架結構在設計時主要分為2 類：剪力墻結構和筒體結構。在建筑設計中，最普遍使用的剪力墻結構就是俗稱的框架結構。在建筑結構的設計過程中，相關的設計人員需根據框架的要求及特征，對所設計的建筑物的框架柱和框架梁進行合理的設置。但是在實踐中，往往會忽略一些框架設計，就會導致設計方案出現問題，還有的設計人員為了更加突顯建筑的功能，在對框架柱進行設計時，相應地減少框架柱的寬度，很大程度上降低了框架柱的抗擊能力，抗震能力變弱。

（三）建筑結構抗震度不達標

根據實際使用情況來看，部分建筑工程的結構抗震度不達標，在遭受地震等自然災害影響時出現大面積房屋受損與建筑倒塌現象。此外，部分建筑工程中普遍存在結構抗震設計重視程度不足的問題，所采取的抗震設計措施不符合實際情況，難以在建筑使用期間發揮出應有的抗震效用。例如，在某建筑工程中，該工程處于六度抗震設防區，設計人員未樹立起正確的抗震意識，主觀認定六度抗震設防缺乏實際意義，選擇縮減承重柱等構件截面積，以此增加梁柱線剛度比，違背了“強柱弱梁”設計原則。如此，雖然不會對建筑使用功能的發揮造成影響，但在出現地震等自然災害時，梁柱結構處于受力狀態，由于柱頂抗彎度較差，容易在梁底等部位中出現裂縫等質量通病，進而提高建筑倒塌等安全事故的出現概率，存在安全隱患。

（四）結構設計中不具備良好的耐久性

針對大多數的建筑工程而言，很長的一段時間處于外部環境中，由于經受氣溫等各種因素的影響，假如施工單位未能實時開展相應的維護保養工作，將會致使建筑項目的承重能力持續下降，對建筑結構的安全使用造成影響。例如，通過研究鋼筋等建筑構造可以發現，碳化現象往往會使鋼筋表層結構的整體性受到影響，威脅內部鋼筋堿性保護環境的基礎上，腐蝕性介質侵入鋼筋表面，當其與鋼筋出現化學反應后，導致鋼筋銹蝕面積持續增加，時間一長，出現混凝土結構開裂現象的同時，嚴重情況下還會出現混凝土保護層脫落等現象。

三、建筑結構設計下提高結構安全性的方法措施

（一）加強結構設計的合理性

建筑的結構設計中各個環節都應保持合理性，只有每個環節不出偏差，各個環節相互配合才能保證建筑整體的合理性和安全性。例如鋼筋是建筑結構中重要的組成部分，鋼筋的質量和安裝方式將直接決定建筑整體的結構安全以及可靠性。剪力墻的設計過程中，應當保證橫向鋼筋在外，縱向鋼筋在內的準則。對于地下結構不僅僅要提供對于上部結構的支撐力，還要傳遞載荷給地面，因此墻體整體的抗側壓的能力是極其重要的。所以不同于剪力墻的鋼筋處置方式，應當采取橫向鋼筋在內，縱向鋼筋在外的原則，即與剪力墻的布置方式正好相反。此外樓板的設計也是建筑結構設計需要重點考慮的對象，其使用能力和可靠程度將直接影響建筑整體。樓板的相關設計中，相關從業人員需要考慮不同梁的受力情況，主次梁的受力方式不同，需要對受力大的樓板進行單獨的考量和設計。在保證樓板設計的合理性和可靠性的前提之下，便可以減少鋼筋的使用量，從而減少工程整體的造價。

（二）合理設置框架

在設置框架時，要保證其合理性。可采用以下幾種方法來進行合理的框架設置。第一，設計者在設計鋼筋混凝土的同時，要對電梯井的數量適當減少轉而增加井筒數量，使得鋼筋混凝土穩定性在原有的基礎上得到部分提升。第二，設計人員在選擇參數時，要結合建筑模型對自己設計的方案進行反復的演算檢驗，確保結果與指標一致，也有利于提高框架的合理性。第三，對于配筋量的計算，設計人員要嚴格把控，才能設計出符合要求且美觀的建筑。

（三）增強抗震設計

為預防和減少建筑結構塌陷等安全事故出現，降低地震災害對建筑結構造成的損壞程度，建筑設計師必須樹立起正確的抗震意識，認識到結構抗震設計工作的重要程度，轉變自身設計理念及思路。同時，在建筑結構設計方案中，需要綜合采取結構抗震設計措施，具體措施如下。第一，建筑場地選擇。在條件允許的前提下，盡可能選擇未分布軟土地基、不均勻沉陷滑坡、粉砂土液化與地裂等存在地質問題的場地。第二，結構抗震體系選擇。合理分配建筑抗震結構內力，規劃多條地震力傳遞途徑，重點改善薄弱部位的抗震能力，避免出現建筑局部突變與塑形變形等安全事故。第三，設置多道抗震放線。在出現地震災害事故后，由于人為設置若干數量豎向抗側力結構，在地震能量傳播期間可以有效吸收地震能量，以此緩解建筑物共振現象，避免建筑結構嚴重破損。

（四）針對結構耐久性開展具體設計

現階段在國內大部分建筑物的結構框架中，普遍利用混凝土結構，這便加倍凸顯耐久性設計細節在加強建筑結構安全性方面所起到的關鍵作用。有關設計人員務必對混凝土的混合比例進行把控，具體從以下內容開展工作：其一，需要從設計強度的角度進行，務必緊密關聯配置強度，在最初明確混合配置比例的過程中，設計人員應當針對水灰比例用砂石料等測算方式進行調整；其二，需要參考建筑工程所有方面的作業現場狀況，最為關鍵的是融合砂石料的質量條件，第一時間針對配置混合比例進行調整，并且針對混凝土強度的檢驗環節，在結構的每一平方當中，明確各種施工材料的實際使用情況；其三，在實際整改配置混合比例的過程中，應當完成砂石含水量的檢測環節，清晰確定混凝土后期的實施配置混合比例。需要注意的是，設計人員只有認真遵循建筑行業規定的操作標準，才可以切實保障建筑結構實現較高的耐久性要求，從保護層角度進行思考，科學加強其厚度，不但需要保證和周圍自然環境有效融合，還應當使外部自然環境帶來的積極影響得以體現，在科學執行地域劃分的前提下，清晰明確該地建筑結構保護層的實際厚度，確保二氧化碳無法快速腐蝕建筑結構的表層。

（五）優化設計結構方案

建筑物結構設計是整個項目的核心，因此就要把控好設計方案的質量，這對后期建筑施工質量也有很關鍵的影響作用，要能夠進一步提高建筑物的質量，優化設計方案，保證后續項目順利實施，保證整個工期質量效率都達標。首先，制定頂層規劃設計原則，如結構設計的內容比較復雜，要考慮多方面的因素，整體建筑物的各項適應性、穩定性等都要由設計師來把關。要關注建筑物的標準性問題，在高層建筑物的結構設計研究時，由于建筑樓層較高，一些工程公司為了追求經濟效益，而違規修改相關的設計方案，這會給后期的項目帶來很多的安全隱患。在建筑結構設計時，還要仔細地勘察周邊的環境，認真仔細去研究建筑物周邊的建筑物狀況，包含施工場地地質土層、水文、地質地貌、氣候等相關狀況，要研究好建筑物存在的各類影響，同時還要對當地的荷載進行分析。要結合實際的勘測認真研究，才能夠優化設計完美的建筑結構方案。

結語

綜上所述，建筑結構設計過程中很多環節都會出現問題，有些問題雖小，但是也對結構整體的安全性和可靠性造成了威脅。因此對于建筑設計從業者來說，應當仔細調研，明確建筑設計中可能出現的問題，注重設計安全性影響因素并制定合理的管理措施，以提高建筑工程安全水平，保證建筑結構質量安全。