淺談建筑結構設計的安全度

王明玉

【摘 要】 進入19世紀以來，高層建筑在全球范圍內取得了長足的發展與進步，建筑的安全性要求更高，指標更為嚴格。近年來，人們對于建筑預防地質災害的能力尤為看重， 抗震指數，防火級別，疏散通道，避難層等跟建筑安全性息息相關的技術及硬件指標越來越多的被人們所關注。本文在建筑設計安全諸多決定因素中選取建筑結構設計安全問題做初步研討，以供參考。

【關鍵詞】 建筑結構；安全度

前言

隨著現代建筑產業的發展，基于建筑結構設計安全度的有效控制，直接關系著工程質量控制、造價管理等諸多環節。現代社會高層建筑的長足發展，建筑層數增多，高度增加，建筑風格趨于多樣化，現代建筑對于工程設計的合理性要求日益突出，如何在最大化滿足建筑功能性的同時，兼顧設計合理性，建筑美感度，建筑社會效益環境效益及經濟效益是擺在目前建筑業的一個重要話題。

一、建筑結構設計的安全度把控對于工程本身的重大意義

在的工程建設中，結構的安全度是衡量建筑結構有效性的重要基點，而以此發散的建筑功能性、美感度、創造力及藝術感也都是基于建筑結構安全這一基本前提。同時，結構設計的安全度更體現在建筑應對突發的特殊情況的穩定性思考，因此建筑結構設計的安全度對于現代建筑有著十分巨大的意義，離開結構安全，建筑設計將無從談起。另一方面，建筑結構設計的安全度把控并非一味的高標準堆砌，而是在基于項目本身具體情況及周邊地質、地理環境考慮下而得出的綜合性思考成果。結構設計的合理是建立在對項目本身的深入了解及對各種結構體系優劣及適應性的充分挖掘基礎上得出的最佳方案，符合各項技術指標、不浪費、不缺失是建筑結構設計在安全性指標上的基本出發點。

二、影響建筑結構設計安全度的主要因素

總的來說，建筑物結構設計安全度是指在設計師設計下，通過規范化的設計，合理的施工處理使建筑在一定的環境下具有預防破壞及應對突發事件的一個安全系數指標。建筑的安全性主要取決于設計水平與施工水準，而其中，處于設計規劃階段的建筑結構設計方案具有更大的可控性，因此在工程安全的綜合考慮上，建筑結構設計安全就顯的尤為重要。一般而言，建筑設計的結構安全度主要是由構建重要性所決定的，若建筑物重要層級相同，結構的安全富余則主要體現在構架的平面布置及豎向受力方面。在建筑結構設計上，平面規則和豎向受力構建規則的建筑工程將會擁有更加合理的受力結構，工程的安全系數也會更高。若建筑物體現在同等的設計要求之下，合理的建筑結構設計則會表現出更好的經濟性。因此，在工程的前期準備階段，建筑的結構設計就顯得尤為重要，設計人員必須在充分了解結構設計規范及工程特性的前提下做設計的創意發揮，而并非一味的求新求異，脫離了建筑結構合理性的工程設計無疑于舍本逐末。

1.建筑結構方式的選取

就全球范圍內來看，鋼框架和鋼筋混凝土框架結構為目前最為常用的兩種結構方式。單從結構安全性角度考慮，鋼框架結構相較于鋼筋混凝土框架結構有著更為明顯的優勢。例如，鋼結構有著更高的強度且自重更輕，抗震性能更好。但同樣的，鋼框架結構的耐火性能較差，對于高層建筑的防火性能難以達到最為理想的要求。因此，相對而言，鋼筋混凝土框架結構在全球范圍內的應用則更為普遍，鋼筋混凝土框架結構作為建材性能而言無明顯缺陷，而隨著施工技術的進步，混凝土材料性能的提升，鋼筋混凝土框架結構的性價比優勢更為明顯。

而對于建筑本身而言，建筑的重要性是作為結構方式選取的一個重要指標，此外，還應綜合考慮當地的地質、地理環境等各方面因素。

2.建筑結構體系的選取

就目前而言，全球范圍內比較常見的建筑結構體系包括：框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、筒體結構等。四大結構體型均有各自的優勢及局限性，因此，在綜合考慮建筑功能性及當地地質、地理環境基礎上的建筑結構體系的選擇就有著十分巨大的現實意義

1.框架結構

框架結構式目前較為常見計算理論成熟度也相對較高的一種結構體系。框架機構體系適用于樓層相對較低的一般性建筑，例如：辦公、住宅、商店、醫療、學校及多層工業廠房、倉庫等。對于框架結構域本身而言，其建筑平面布置靈活，建筑立面易于操作施工，該體系結構使得房屋整體自重較輕，造價相對較低，有著不錯的性價比優勢。但同樣，框架結構本身的局限性也十分明顯，例如：框架結構體系柔性較大，抗側力能力較差，從而直接導致框架結構體系對于風荷載作用及地震荷載作用的承載力不足的缺陷。因此，框架結構的適用范圍有限，理論上而言，框架結構體系的合理層數應該控制在6到15層之間。

2.剪力墻結構體系

剪力墻結構體系能很好的解決房屋剛度及抗剪度不足的問題。通常，在高層建筑的施工中，人們在建筑結構中設置鋼筋混凝土墻體并通過多軸線或橫向交叉布置的形式形成剛度較大的墻體，從而使得空間整體性能大大提升并保證了房屋的抗震性。此外，剪力墻結構體系還具有易于分割的特點，因此該結構在傳統住宅及旅館的應用中較為普遍。

3.框架—剪力墻結構體系

框架—剪力墻結構體系被更多的用于現代高層建筑中的行政辦公大樓及高檔酒店、旅館等。由于綜合了框架結構及剪力墻結構的優點，框架—剪力墻結構體系在現實運用中表現出更好的鋼度及抗震能力，同時，也有著布局靈活使用方便等特點。

4.筒體結構體系

筒體結構體系是現代建筑設計飛速發展下的產物。隨著現代建筑對于建筑層數，建筑高度的需求越來越高，高層建筑對建筑結構體系提出了更多更復雜的要求，傳統建筑結構體系中，無論是框架結構還是剪力墻結構均以平面工作狀態構筑建筑設計，其梁體剛度，抗震系數難以達到要求。而筒體結構體系則很好地解決了這方面的需求。筒體結構體系的基本原理為：由剪力墻構成空間薄壁筒體成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，從而增強梁的剛度，并能形成空間整體受力的框筒，筒體結構體系通常由一個或多個筒體組成。

對于建筑結構體系的選取并非簡單的對號入座，在處理建筑個性及復雜的環境因素面前，前期的綜合調研和理性分析就更為重要。建筑結構設計應該在不違背建筑理論基本原理的前提下，靈活運用、合理創新，不應過分拘泥于以往的經驗、規則，要懂得與時俱進、具體問題具體分析。建筑結構設計的安全是整個工程建設環節最為重要的一環，因此必須格外重視。

3.建筑體型及立面的規則化設計

現代社會，建筑業發展日新月異，建筑本身在滿足其基本功能性的同時更被賦予了越來越多的含義。因此，在建筑設計上，設計者的個性思想及創造力被越來越多的表現出來，這也是建筑業蓬勃發展的良性表現。與此同時，建筑體型及立面的創新也使得建筑在具體的施工過程中呈現出更大的操作難度更復雜的受力結構，這無疑會對建筑整體的安全提出新的考驗。因此，在建筑結構設計上，設計者應在保障建筑安全性這一大的前提下合理創新，盡量避免不規則化立面設計，從根本上保障建筑結構設計的整體安全。

總而言之，建筑機構設計的安全性把控是一個多方面綜合考慮的過程。一方面他是工程可行性的基本保障，是工程順利實施的前提，另一方面，他又將對工程建設的各個環節產生深遠的影響。例如，建筑結構設計會對工程具體實施過程中的建材、工藝等提出具體的要求，從而對工程造價產生根本上的影響。在工程建設中，建筑結構設計的重要性不言而喻。因此，現代建筑工程對建筑結構設計提出了更高的要求，設計人員必須對于工程整體的各個環節做充分的思考，并以高度的責任心及使命感將對建筑安全性的把控落實到工程建設的每一個具體環節中。

參考文獻

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