關于建筑結構設計的安全風險因素問題的若干思考

劉慶凱 李風軍

山東省紡織建筑設計院有限公司 山東 濟南 250013

引言

隨著我國建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對建筑功能、安全性能的要求不斷提升，對建筑工程結構設計提出了更高的要求。建筑工程結構的設計是整個建筑工程的重要組成環(huán)節(jié)，除了要保證結構自身的安全與穩(wěn)定，還要兼顧建筑的立面美感，因而具有較強的專業(yè)性和復雜性。建筑結構設計的水平?jīng)Q定了我國建筑工程的設計質量，只有切實提高了我國建筑工程結構設計的水準，才能有效保證建筑工程的安全、穩(wěn)定，滿足建筑立面的要求，從而更有力地推動我國建筑工程設計事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 我國建筑結構設計中存在的安全性問題

1.1 結構設計師的安全意識不足

結構設計師的個人素養(yǎng)和自身所積累的工程經(jīng)驗對工程結構設計的安全有著重大的影響，但是就目前行業(yè)現(xiàn)狀而言，建筑設計行業(yè)競爭激烈，結構設計師的準入門檻不斷降低，業(yè)主的要求有時候也是不符合實際，結構設計人員為了迎合業(yè)主要求而降低結構安全性，對建筑結構的安全重視程度降低，與此同時，施工現(xiàn)場運行管理人員存在安全管理意識淡薄，對建筑安全重視不夠，這就導致工程事故經(jīng)常發(fā)生。可見，建筑結構設計者的安全設防意識對建筑的結構安全有著重大的影響。

1.2 專業(yè)人才數(shù)量存在短板

每一個行業(yè)都有著自身的行業(yè)規(guī)范和設計標準，建筑行業(yè)亦是如此。在各種建筑結構的具體施工設計中，分析和設計應盡可能嚴格按照建筑行業(yè)國家技術標準的各項規(guī)章制度進行，以確保建筑結構方案技術上的可行性與安全性。而我國從事建筑結構審查與設計專業(yè)相關領域的人才相對短缺，尤其是擁有豐富結構設計經(jīng)驗并系統(tǒng)掌握土木工程專業(yè)知識的人才，這也進一步地限制了我國建筑結構審查與設計行業(yè)的發(fā)展。另外，在施工過程和施工組織設計中，不能保證工程的各個重要構件結構都在一個理想化的層面上進行，往往重要構件的結構剛度形不成就進行下一步的施工。這也導致了最終的施工成果和最初的設計成果出現(xiàn)一定的偏差，進而影響到建筑結構的安全性。

1.3 建筑結構的抗震效果未能達到標準

結構的抗震性能是實現(xiàn)結構安全性與穩(wěn)定性的重要指標，也是研究結構設計方法的重要內容，建筑物抗震性設計能強弱往往也就是代表一棟現(xiàn)代建筑物的抗震與減災綜合能力，決定了建筑物體系內部的建筑結構能否在面臨地震災害事故時保障人員的生命安全，而我國廣大的建筑行業(yè)及大多數(shù)建筑行業(yè)的企業(yè)管理者在內心里也都會或多或少地存在著安全無所謂的一個錯誤認知，認為大規(guī)模地震災害頻發(fā)的地區(qū)只是少數(shù)，往往不去保證它的一個最低要求，逐層降低結構構件的抗震構造措施，這會導致在發(fā)生一些重大的地震災害時，部分結構上部構件先于下部構件破壞，先破壞的上部構件由于強度剛度的降低，加大了其鞭端效應，從而加快了結構的自身破壞，也就更談不上建筑物基本的抗震性能防護抗震能力，這種盲目的僥幸心理也會導致結構設計師在對待抗震設計工作時存在不足。

1.4 建筑設計活動的前期勘察工作存在不足

工程設計的前期地質勘察工作是整個設計過程的基礎性工作，只有結構設計人員在前期對各施工工地周邊的復雜地形、地貌、天氣情況等工程建設各方面的自然條件有了一個系統(tǒng)、全面、科學的綜合了解把握以后，才能初步設計制作出最為經(jīng)濟可行的整體建筑結構方案。在進行大型施工前期工程勘察項目的時候，測量點位的科學布置、鉆探深度、孔井的埋設深度、測量儀器設備選型及勘察精準度方面，都會間接影響設計前期施工勘察的最終結果。在我國現(xiàn)階段，從建筑結構施工圖設計的中前期工程勘察實際情況來看，再衡量以上這幾個綜合因素影響，前期的勘察工作明顯做得不足。

1.5 建筑結構設計脫離實際

建筑行業(yè)的進一步發(fā)展，必然需要人們加強一種對建筑物實際情況的高度重視，也因為只有這樣，人們才能更加確保建筑物能夠得以繼續(xù)具備更高水平上的相對穩(wěn)定性與絕對安全性，使得中國建筑行業(yè)得以逐步實現(xiàn)自身在當今新時代取得的一些新技術發(fā)展。我國當前建筑行業(yè)結構設計施工人員當中，多數(shù)是在校快畢業(yè)的應屆大學生，剛走出校門，進入社會的新人，他們普遍缺少有關建筑結構理論設計方法的相關實際應用經(jīng)驗，因此，在建筑結構工程的施工圖設計實施過程中，過于盲目地強調理論化，沒有能將施工圖設計技術方案實踐與施工實際生活有效聯(lián)系融合在一起，從而極大影響了整體建筑結構理論設計實施的安全性與合理性。

1.6 偷工減料的現(xiàn)象明顯

不可否認，部分建筑單位往往想為自己獲取一些較高額的經(jīng)濟效益，忽視掉了一些住宅建筑工程結構的基本抗震設防安全性，通過低價招標方式購買各種性質低劣的工程建筑材料。如有的一些規(guī)模較小的住宅建筑單位，違規(guī)地使用了一些強度低、脆性值比大，韌性值比小且性能又很不利于大型住宅建筑工程基本抗震設防性能的易冷軋和熱脹變形嚴重的混凝土或鋼筋。該類材料的使用雖能有利于施工單位節(jié)省施工使用大量鋼材、節(jié)約建筑施工成本開支，但實際卻因安全性能要求普遍都不過關，且可能直接威脅著建筑的安全[1]。

2 建筑結構設計過程中提升建筑安全的途徑

2.1 注重工程建筑材料質量

建筑材料質量本身就對建筑工程質量產(chǎn)生的影響和作用非常大，其建筑材料質量好壞也會直接影響到建筑項目工程中的各項建筑質量指標。施工設計過程，材料如何合理地選取與搭配，就需要更多地考慮建筑材料等很多工程細節(jié)方面內容。除此之外，企業(yè)采購材料部門及國家建筑主管單位的質檢監(jiān)督技術部門也要從嚴把守質控關口及采購材料質量關，這樣做，才能保證在最大限度上徹底地避免建筑市場材料中的各種劣質工程材料等流入建設企業(yè)施工現(xiàn)場，同時，這樣才能更好地做到有效采取措施來徹底杜絕各種的偷工減料及弄虛作假的行為。采購管理服務指導部門建議在招標選取項目工程材料來源審核期間，不能只是簡單地將項目原材料價格高低等作為工程材料源招標選取的唯一參考評價依據(jù)標準，應該是同時注意從市場價格等多方面去綜合加以考量，嚴把項目價格質量關，選擇口碑相對可靠和社會信譽較為規(guī)范，信譽良好的合格工程材料供應商。

2.2 提高設計人員對抗震安全性能的重視意識

結構施工圖設計分析作為一個內容相當深入、系統(tǒng)、全面和嚴謹科學的一門技術工作，需要設計人員具有比較扎實的土木工程建筑理論知識，并在個人職業(yè)生涯中繼續(xù)夯實基本功，擁有科學的力學思維能力和認真踏實的負責任的工作態(tài)度。設計勘察咨詢監(jiān)理人員首先必須是要善于在工程建設實踐工程中精益求精，重視實際工程中每一個單體主要及基本單體建筑構件細部特征的了解，并應在實際工作中做到真正的按圖施工，并要能深刻地去認識和理解勘察設計程序及規(guī)范的要求和各項施工質量章程的各項基本規(guī)范含義，在各項日常業(yè)務工作及工程監(jiān)理中應力求能夠做到各項工作中事無巨細，善于分析總結和反思日常工作中的經(jīng)驗方法與教訓，為日后從事設計方向的應用研究等工作，多學習積累一點寶貴工作經(jīng)驗。結構施工圖審查設計文件編制人員必須首先要積極了解不同時期結構專業(yè)規(guī)范的差異，準確理解建筑設計與結構抗震設計工作的相關性，發(fā)揮自己的積極建設作用，對自身的工作結果負責，發(fā)揮好自己最有限的個人才智，積極配合執(zhí)行國家各級建筑相關規(guī)范和相關政策。

2.3 提升建筑結構設計的抗災性能

以剪力墻為例，對于剪力墻結構設計中抗災保溫性能方面的提升，建筑企業(yè)完全可以比較充分靈活的考慮利用新型剪力墻結構的設計技術方法，這種墻體設計施工方法不僅可以具有自身較強的墻體抗震設計能力，而且它也還能大幅提升建筑物墻體抗震的抗剛度，提升建筑結構整體的抗承載變形能力。但是在如何提升工程建筑結構安全性與抗災性方面，在工程設計的技術過程中，設計單位還是要結合實際進行建設施工與現(xiàn)場勘查，具體分析工程所在地的氣候地質環(huán)境特征等各種因素，這樣才能及時根據(jù)本地實際施工情況，選擇比較適當科學的施工建筑方法，提升建筑結構設計的抗災性能。

2.4 優(yōu)化構造，保證結構計算的準確性

不同類型的高層建筑需要采用不同的結構設計方法。例如，對于剛度均勻的多層建筑，通常采用底部剪力法；對于底層采用框架結構的高層建筑，由于其墻厚相對較薄，在建筑設計中需要充分考慮墻體變形的現(xiàn)象，所以一般用戶都會選擇用底部剪法來計算或選擇雙保險的墻體計算方法，而不是用一些框架或抗震墻來計算。這主要理由是因為，框架的大剛度墻體是不會有剛度折減的情況，但是具有抗震性的墻體則會仍然存在增加折減率的問題。考慮到由于底層地震波的作用而直接形成的墻體傾覆的應力矩可能會直接造成其在底層墻體框架結構中的一個附加軸承應力，故而不能簡單地利用單向板的重力計算剛度公式方法來直接代替連續(xù)板的剛度計算公式方法。雙向復合板查表法在計算時，不能完全忽略其對材料泊松比的直接影響，否則，由于材料跨中間的彎矩未及時進行正確調整，將導致使查表計算錯誤值明顯偏小[2]。

2.5 構建準確計算模型，明確傳力途徑

在如今的實際結構設計工作中，結構設計人員大多使用計算機建模分析計算的方式進行結構設計，計算機建模在大大減輕結構設計人員工作量提高工作效率的同時也有其本身固有的局限性。結構設計中存在一定程度的簡化計算模型的情況，小的、次要的構件簡化建模可能對整體結構安全影響不大，但一些構件可能存在對整體結構安全有重大影響的作用，這就要求結構設計人員在計算機建模時，盡可能準確地反應建筑的實際情況，尤其是結構的受力模式應與實際情況相符，在諸如樓梯、大開洞、錯層等對整體結構剛性、質心、形心影響較大的方面要引起足夠重視。為確保結構安全性在構建準確的計算模型的同時，也要充分考慮傳力途徑對建筑物結構安全的影響。只有在傳力途徑明確的前提下，才能做到我們的結構設計模型和實際建筑物的受力模式相統(tǒng)一。

2.6 做好設計前期工作，為結構安全設計提供保障

一個好的結構設計成果離不開準確的設計前期工作的支撐，前期工作包括地質勘察資料、自然條件、建材、人工等諸多方面的內容，只有把前期工作做實做細，才能給后續(xù)的結構設計工作提供良好的基礎。前期工作中的地質勘察資料尤為重要，勘察的布點位置與鉆孔深度等技術指標應緊密結合結構設計方案進行，防止出現(xiàn)結構基礎形式或位置出現(xiàn)與地質勘察資料不符的現(xiàn)象出現(xiàn)。只有提供準確的地質勘察資料，結構設計師才能設計出建筑物合理的結構基礎，從而為建筑物的結構安全提供有力保障。正常使用期的結構安全性需要著重考慮風、雨、雪、地震等自然因素的影響，建筑物施工期間的結構安全性需要結構設計師要考慮到建筑物所在地的建筑材料、工人素質等方面的影響。因此，建筑物的結構安全設計離不開諸如地質勘察資料、自然條件、建材、人工等設計前期工作的支撐[3]。

3 結束語

綜上所述，建筑結構設計的重要指標之一就是建筑安全性的質量問題，與整體建筑施工的安全關系非常的密切。由于現(xiàn)代建筑結構設計中往往存在著一定的安全問題，導致了現(xiàn)代建筑主體結構設計施工的安全水平不斷下降，只有通過采取一些相應的問題解決對策方案，制定和推出有效的現(xiàn)代建筑安全性的控制策略，優(yōu)化現(xiàn)代建筑主體結構設計，將現(xiàn)代建筑主體結構設計建筑安全性的控制原理落實運用到現(xiàn)代建筑施工中，才能增提高當前建筑主體結構的施工和設計水平。