論如何在建筑結構設計中提高建筑的安全性

白虎林

（山西凱的建筑設計規劃有限公司，山西 太原 030009）

我國社會經濟的不斷進步，使得人民的生活水平和質量意識得到了極大的提高。而住房和商業建筑作為人民安居樂業的基本保障和社會經濟活動的承載，建筑的安全性備受社會關注。且隨著建筑行業的不斷突破，建筑的結構發展也越來越呈現多樣化和復雜化，這種變化不斷滿足了人們對房屋建筑的多樣化需求。但建筑結構設計師在建筑結構設計方面仍然存在很多不足，從而對所建造的建筑安全性和建筑使用壽命產生不利影響。因此，建筑結構設計師需通過更加科學合理的方式對建筑結構設計進行優化，確保建筑結構設計的科學性、合理性、安全性，進而提高建筑效益。

1 建筑結構設計的安全性簡述

建筑結構設計的安全主要依賴于結構工程師的設計和科學的建造，保障工程結構的安全是推動建筑業穩定發展的關鍵。而在建筑結構設計中，建筑結構設計師需保障建筑在一般條件下可以經受住不同程度的破壞力，并且在災難發生時仍能維持其總體的穩定[1]。在建筑物的結構設計中，安全是建筑的核心，它是一切建筑物結構設計的基礎。而建筑設計的安全問題，需從設計人員的設計和施工的角度來分析，同時施工單位也應全面綜合考慮施工項目的有關指標，合理地避開施工過程中的各種情況，以防止施工過程中由于施工不當，而造成的施工質量問題。

2 建筑結構設計中提高安全性的必要性

建筑物結構設計安全性不足可能會導致建筑安全事故頻發，據相關數據調查顯示，每年因建筑安全事故導致的人員傷亡數量正逐年攀升，且每年都有因建筑安全事故喪失生命，據不完全數據顯示，很大一部分安全事故產生的原因都是因為建筑物結構安全設計不合理導致。通過對建筑事故追本溯源發現，大多數的建筑事故原因都是因為設計人員對建筑結構設計沒有嚴格要求，沒有確定的安全標準，才導致建筑安全事故頻繁發生。此外，在設計人員進行建筑結構設計時，還會存在部分人員懷有僥幸心理，設計的建筑結構安全性只能達到國家規定的安全性的最低標準。而這些所有因建筑結構設計的安全性不合理的建筑工程不僅會威脅到施工人員的生命安全，甚至會造成金額巨大的事故賠償，還會對建筑工程的交付工期產生影響，造成一定程度的社會恐慌事件出現。

3 現行建筑結構設計中的安全隱患

3.1 建筑連梁結構設計不合理

連梁的橫向壓力偏大、連梁橫向承載力及垂直承載力的問題是連梁在結構上的普遍問題。從當前的建筑結構設計狀況來看，我國國內的連梁截面尺寸雖不大，但在單元內所承擔的荷載卻相當大，再加上建筑結構中連續梁端壁的剛性太大，從而使連梁的承載能力變得更為嚴重。盡管許多建筑結構設計師都降低了連梁的剛度但這樣做也會帶來相當大的問題，如果連梁的剛度不夠，就會改變混凝土的構造，而如果連梁承受太大的壓力，將會對連梁性能產生不利的作用。在設計時，建筑結構設計師則需要考慮到剪力墻的實際情況，使其與墻相適應、協調。因此，在設計初期，建筑結構設計師必須對連梁相應的計算，包括橫向和豎向加載。同時，由于連梁的橫向荷載和豎向荷載的計算需要大量的計算量，因此，建筑結構設計師的計算錯誤往往會引起連梁的設計問題，從而對建筑的整體性能帶來隱患，進而造成建筑內部工程的建造質量不達標現象出現。

3.2 建筑結構設計不具備合理的抗震能力

在當前我國的建筑結構設計中，建筑的內部抗震設計依舊存在許多問題，如結構抗震設計概念模糊，抗震設計未得到全面驗證，抗震結構設計不夠科學等等。而地震作為建筑損害的最突出因素，主要分為自然的板塊運作與人為的環境破壞，而現如今大多數的地震為自然的正常演變，而當下很多建筑設計師并不了解地震的具體來源便盲目進行設計，勢必會帶來材料的浪費以及人力資源的浪費。現如今建筑物的建筑材料大多是為鋼筋混凝土，但由于鋼筋混凝土自身的重量高的特性，所以當發生地震時，建筑內部的混凝土結構很可能會發生不穩定的情況，尤其是在鋼筋混凝土的粘接處更是如此。目前，由于我國的建筑物越來越復雜、越來越多元化，過去傳統的人工實測的抗震計算方法已不再可行，所以建筑設計師需依照目前較為先進化的科技抗震設計方法來進行抗震模式的建立，然而這種模式的實驗并沒有廣泛地運用，而且對震源發生情況的模擬也不夠充分，使得建筑結構設計師在工程中的抗震設計存在缺陷。

3.3 建筑地基設計問題

目前我國建筑結構設計師在進行地基設計時，存在著不規范、不嚴謹等問題。對建筑結構設計而言，地基的強度是影響建筑物整體質量的重要因素，且地基的強度將是直接影響建筑物安全性能的重要因素。建筑物的地基設計是一項很復雜、技術難度很高的工作，如若建筑結構設計師在設計時不能準確、完整地了解其復雜性、不能準確地確定其荷載，將會導致地基的整體設計受到影響，從而導致地基的變形，以此引發建筑物倒塌事件的發生。同時，在設計地基方面，設計者還會因為對施工場地的地理條件不熟悉因素影響對建筑物的地基設計，所以當施工場地中有軟土、軟質下臥時，建筑結構設計者往往會降低其計算精度，使其在設計中產生錯誤，故設計師需計算其承載量、均勻性和非均質性。而在建筑結構設計者對復合型地基進行設計時，時常會忽略褥墊層的影響，沒有在對應的位置鋪設褥墊，致使復合地基的承載量下降，從而導致了復合地基的作用無法得到最大程度利用[2]。此外，建筑結構設計師也時常會在設計建筑地基圖紙時，會出現一些問題，比如：建筑結構設計者不能正確地體現工程的內容和理念，不能掌握圖紙的正確尺寸，圖紙中可能會出現一些不應該出現的錯誤，而如果圖紙沒有達到既定要求，建筑內部的結構設計就會受到影響，進而難以確保建筑工程在竣工后的質量。

4 建筑設計人員職業素養不足

就目前的建筑行業人力資源而言，大部分建筑結構設計人員常常會存在設計經驗不足、專業素養不高等現象，而這種專業知識欠缺、專業經驗缺失的現象必然會導致建筑結構設計師設計出的建筑結構存在結構設計不合理的結果，給未來建筑的正常使用帶來巨大的隱患。且在建筑結構的設計方面上，建筑結構設計師還將會面臨建筑用料、用法、裝修和構造等外部因素的影響，進一步造成一些建筑抵抗不住較為輕緩的自然災害，一旦遭到外界因素的侵害，建筑結構所存在的安全隱患問題以及建筑變形的情況都將出現。即便如此，依舊會有部分建筑結構設計者只追求建筑的外在美觀，并不注重其內部的構造是否堅固。故建筑結構設計師在實際設計中常常出現忽視建筑的安全性和穩定性現象。且在當今，大部分建筑結構設計師雖已注重建筑結構的設計，但依舊會存在有些設計師的設計不能與時俱進，設計樣式陳舊，設計方式不具備科技化的特點，建筑所使用的材料依舊沿用傳統，固步自封，致使建筑的用料缺乏合理性，進而導致建筑缺乏安全性。

5 提高建筑結構設計安全性的對策

5.1 采用科學合理的建筑結構連梁設計

建筑結構設計者在進行連梁的設計過程中必須從下列幾個方面著手：建筑結構設計師要按照我國對建筑結構設計的有關規定進行連梁的高度設計。而在高層建筑中，剪力墻連梁的設計與施工工藝都具有較大的難度，因此建筑施工前的設計與施工準備工作中，建筑結構設計師應嚴格遵守國家有關規范，根據規范進行設計，確保其整體的工作狀態與規范相符[3]。在工程實踐中，連梁的設計高度、跨距對建筑性能的發揮有重要影響，在整體的建筑工程的性能中扮演著彌足重要的角色。因此，在實際的建筑結構設計過程中，建筑結構設計師應盡可能采取降低連梁高度，增加連梁長度的方法，并通過適當的調節連接梁長和跨距來保證其在整體剪力墻中的作用。且建筑結構設計師還需要特別重視連梁長、跨距的調節不能大于20%，以避免對剪力墻產生不利影響。此外，建筑結構設計師需在實際工程設計中考慮對調節程序的設計，以保證連續梁能同時承受較大的剪切和弱彎特性。而建筑結構設計師在進行連梁的設計時，一定要保證鋼筋的質量，并使其組成比例達到最優，以保證整個建筑結構的承載能力得到保障與提高。

5.2 優化建筑結構的抗震性能

近年來，隨著人們對自然界破壞的外部因素以及自然界的內部板塊運作影響，地震的出現頻率越來越高，而頻繁發生的地震必然會對我國的房屋結構造成嚴重的破壞，因此建筑結構設計師需在進行房屋的抗震設計時著重注意建筑的規范性，盡量減少異形立柱的排列，并適當增加建筑物的抗震強度和橫向剛度。我國常見的房屋建筑物多為矩形平面，它的橫向剛度要遠遠小于縱向剛度，所以大量的橫墻模式是滿足抗震性能的主要方式。從建筑的抗地震災害等級角度來看，由于房屋的剪力在抗震效果中最為明顯。因此，建筑的內部設計要想達到久經地震依舊牢固的水平，建筑結構設計師必須加強建筑的抗剪能力，并在加強建筑的強度的同時增加其承載能力。而在建筑結構設計師對結構進行設計時，也要充分考慮到地震的強弱關系，比如柱、梁、節點、壓力的中心以及梁、柱、桿和拉力的中心，建筑結構設計師都要適當地將建筑的重心降低，也就是說，建筑結構設計師必須保證柱端承載力要比梁端承載力強，而且要保證節點不會發生過早的損傷，且需要保障建筑的混凝土承載力在受拉區所能承受的極限。另外，建筑物的地震特性也與建設項目的選擇密切相關，建筑結構設計師在選擇建筑項目時應盡可能滿足各種不同的需求，如建筑物的用途和功能等等。而建筑結構設計師在進行國內的房屋結構抗震設計中，應盡可能選取地形較平的地區，同時在選取施工場地的土壤方面，建筑結構設計師必須保障土壤具備較高的致密性和較高的強度，以此確保建筑物的承載能力以及抗震能力，而當所選場地為軟黏土時，建筑結構設計師在設計時應確保土壤被進行過注漿加固，進而使得建筑內部的抗震設計得到保障。

5.3 重視地基設計并優化承重柱計算高度設計

地基是建筑結構設計中的重點，良好的地基是保障建筑能夠經受住自然災害和地震的最有力保障。若地基并不牢固，建筑物則極易發生變形甚至倒塌情況，尤其是在高層建筑中，建筑所需要承載的壓力巨大，因此對抗震能力有很大的需求，而良好的地基搭建則是最好的對策。而除地基的搭建外，建筑的承重柱設計，也能夠幫助建筑提高抗震能力，故建筑結構設計師需根據不同工程的具體要求，選用適當的承重柱類型，精確地確定承重柱的軸壓比，并采用箍筋約束混凝土柱、鋼纖維混凝土柱、分體柱等耐久性較強的鋼筋混凝土柱，且以上的三種柱除了能夠顯著降低混凝土柱的截面尺寸外，還可以提高建筑的抗震能力。而在建筑物承載力較大的情況下，建筑結構設計師應選用更為高強度等級的混凝土標號，以使其更好地利用其承載力，提高建筑的抗震性能[4]。此外，當前的施工項目中，承重柱正截面軸壓比限值是由受壓區的混凝土破碎來計算的，即當受拉鋼筋遭受不斷增加的拉力而沒有發生變形時，而在壓力作用下具有壓縮失效的特點，所以在應力作用下，該極限是由拉伸失效和壓縮失效的閾值決定的。故為了保證不同承載力形式下，建筑能夠及時適應周圍環境，建筑結構設計師可以選用適當的極限壓強對承重柱軸壓的極限進行測試，并通過得出的精準數據選擇更為優良的承重柱。

5.4 提高建筑結構設計師的專業技能和職業素養

為全面提高建筑結構的整體設計水平，相關人才以及人才的職業素養必不可少，在建筑施工前，良好的建筑工程設計者具備優秀的專業素質和職業素質，是保障工程順利進行的基礎[5]。因此，施工隊必須在施工過程前認真核查設計師的專業技能與職業素養是否達標，且針對一些經驗較為稀少的設計師，施工隊需不斷帶領其在實際工程中掌握新的知識，轉變舊的思維方式，提醒設計師需從發展的角度來考慮，注重抗震設計，并充分發揮自己的知識和技術，以增強建筑結構的安全性。

6 結語

隨著社會和經濟的發展，人們對建筑的要求日益提高，建筑結構的設計不僅直接關系到施工的質量，關系到施工人員的安全，更關系到建筑居住者的生命安全。而建筑結構設計師不斷對建筑物的結構進行優化，不僅是對自己工作的負責，更是對人民負責。而在優化建筑內部設計過程中，設計師需充分考慮外部環境的影響，并采用科學合理的建筑結構連梁設計，建筑結構的抗震性能優化，重視地基設計并優化承重柱計算高度設計以及提高自身專業技能和職業素養的方法保證建筑結構的安全性與可靠性，真正實現建筑工程的內部結構完善，使得施工隊的施工任務能夠順利竣工，使得建筑使用者在使用時安全與放心。