建筑結構的設計安全度分析

陳　瓊

[摘要]首先闡述建筑結構設計安全度的概念和與其相關的因素，然后著重分析我國建筑結構設計安全度的現狀，提出了從商品的角度進行建筑結構的設計安全度的策略。

[關鍵詞]結構設計 安全度 荷載設計值 荷載標準值

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320068－01

從事建筑結構設計的基本目的，是在一定的經濟條件下，賦予結構以適當的安全度，使結構在預定的使用期限內，能滿足所預期的各種功能要求，一般來說，建筑結構必須滿足的功能要求是：能承受在正常施工和使用時可能出現的各種作用，且在偶發事件中，仍能保持整體穩定性，即建筑結構需具有的安全性；在正常使用時具有良好的工作性能，建筑結構需具有的適用性；在正常維護下具有足夠的耐久性。上述安全性、適用性和耐久性，是建筑結構安全與否的標志，總稱為結構的可靠性，對這些性能的度量，即結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率，稱為結構的安全度。

結構設計安全度的高低，是國家經濟和資源狀況，社會財富積累程度以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映。具體來說，選擇結構設計安全度要處理好與工程直接造價、維修費用及投資風險（包括生命及財產損失）之間的關系。顯然，提高結構設計安全度時，結構的直接造價將有所提高，而維修費用將減少，投資風險亦將減少：如果降低工程造價，則維修費用和投資風險都將提高。所以，確定建筑的結構設計安全度，實際上是在結構造價（包括維修費用在內）與結構風險之間權衡得失，尋求較優的選擇。那種單純以建造時的材料消費用量和經濟指標來評價結構安全度的觀點，將導致片面的結論。結構設計安全度的選擇，不僅涉及生命財產的損失，有時還會產生嚴重的社會影響，對某些結構，還將可能產生嚴重的政治后果，而且還涉及到國家的經濟基礎和技術經濟政策。

一、我國結構設計安全度的現狀

目前，我國的建筑結構設計安全度已不太能適應當前國情的需要。自20世紀50年代以來，我國建筑結構的設計方法，經歷了容許應力設計法、破損階段設計法、極限狀態設計法和概率極限狀態設計法的重大變化。在結構設計標準中，安全度主要表現為安全系數（容許應力法、破損階段法）、分項系數（極限狀態法）和可靠指標（概率極限狀態法）同時還與其它許多因素有關，如結構的構造規定、荷載標準值與材料強度標準值的取值、構件承載力計算公式及結構內力分析的精度等。從50年代到現在，我國建筑結構的設計標準不論在方法或具體內容上都有了很大的發展和提高，但在結構設計的安全度要求上，卻一直沒有大的變動，與國際通用設計標準相比始終處于低水平的安全度。需要多大的安全度才算安全，這并不是一個單純的技術問題。從根本上說，結構設計安全度的高低，是國家經濟和資源狀況，社會財富以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映。提高結構的安全度，必然會增加結構造價和耗費更多的材料，但能相應降低結構失效的風險，所以確定建筑結構設計的安全度，還應體現投資者或業主的利益，在結構造價與結構風險之間權衡得失，尋求較優的選擇。

我國建筑結構安全度設計規范取用的荷載值比國外低，材料強度的取值比國外高，所用結構承載力計算公式的安全度比國外低，在某些情況下偏于不安全，同時對結構的構造規定又遠比國外要求低。也就是說，在設計結構安全度的各個環節中，幾乎沒有一個環節比國外更偏于安全的。以建筑結構的抗震設計標準為例，我國絕大多數城鎮處于地震區，隨著社會財富的增長，地震造成的經濟損失愈來愈大，已非過去所能比擬，因而不斷提高建筑物的抗震能力是經濟發展的必然要求。1976年我國唐山地震造成幾十萬的人員傷亡，由于經濟尚不發達，直接經濟損失不過60億人民幣。2008年5.12汶川大地震震級達里氏8級，最大烈度達11度，余震3萬多次，災區總面積約50萬平方公里、受災群眾4625萬多人，造成69227名同胞遇難、17923名同胞失蹤，直接經濟損失8451億多元，這說明隨著社會經濟的發展，抗震設防能力應該隨之提高，否則代價太大。我國建筑結構抗震除了設防烈度較低以外，在具體抗震設計計算方法和構造規定上的保守程度也都不如國外。我們不少從事設計和研究的工程技術人員，又往往習慣于如何為建筑結構挖潛力以求降低成本，而不習慣于如何為建筑結構提高質量。在本來已經較低的設防烈度下，還要從各自不同的角度千方百計深挖潛力，結果是安全儲備越挖越低。在人民生活水平已經告別了生存型向小康型轉變，物資供應和社會財富狀況已非昔比的今天，如果繼續執行現行的抗震設計標準，則在地震發生時就有可能給國家和城市居民帶來更大的危害和損失。

二、從商品的角度看待建筑結構的設計安全度

建筑結構作為特殊的商品，其內在的安全質量非一般用戶所能了解。確定建筑結構設計安全度的高低在過去是一種政府行為，而在改革開放后的今天，這個問題至少應有房產開發商、保險業和有關學術團體（學會）的參與。開發商應該對其出售的建筑物的安全質量負責，在不影響售價過多的情況下，盡可能提高房屋的安全度，特別是抵抗地震的能力，和汽車、飛機一樣，更高的安全性應該作為房屋開發商促銷和競爭的一個熱點。保險業也應該積極參與建筑結構安全度的制訂。隨著我國房產私有化的進展，房產遲早會與保險業緊密掛鉤，結構設計安全度低的房產必然要與較高的保險費相匹配。就像國外一樣，保險業應聘請各類專業人員對其重大的保險對象進行評估。我國現行的低安全度的結構設計原則如果任其維持下去，將來要為其不斷付出代價的可能是需要交納高昂保險費的業主，這對保險業本身也會產生極其不利的影響。在很多國家，建筑結構設計標準的具體制訂不是政府而是由學會負責。我國當前正在進行政府機構職能轉變的改革，根據歷史的經驗，對于政府部門具體包攬建筑結構設計標準制訂的優缺點似乎也值得進行一次總結，應該學會能夠參與標準的制訂和管理。

三、結論

過去所有房子政府出錢蓋，壞了公家修。而現在的建筑物是商品，大家出錢買，要是普通老百姓知道我們設計的房子居然與國際標準有如此差距，沒有意見才怪!從老百姓看，買房子寧可要結構安全多些，里面多配幾根鋼筋，誰不愿意每平方米多花幾十元錢買個心里踏實。從國家整體看，如果我們的結構設計規范能和國外大體取齊，與國際接軌，使房子更耐久、更安全，這樣國家得利，老百姓得利，投資人也有利。

參考文獻：

[1]陳肇元，《要大幅度提高建筑結構設計的安全度》[J]．《建筑結構》，1999．1．

[2]王仲慶等，《對提高建筑結構設計可靠度的看法》[J]．《建筑結構》，2002．8．

作者簡介：

陳瓊，女，嘉興海鹽人，本科，研究方向：建筑結構設計。