房屋建筑結構安全度設計要點探究

李為君

摘要：隨著我國社會經濟的發展和城市現代化進程的加快，我們的建筑行業也處于不斷發展的進程中，諸多建筑結構如雨后春筍般建設起來了。而建筑結構的好壞優劣，會直接關系到人民群眾的生命財產安全，還會影響到國家社會的長久穩定，所以我們應該加強建筑結構安全度的設計，從而保證建筑工程的質量問題。

關鍵詞：建筑結構；安全度設計

中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-151-02

前言

經過幾十年的發展，我國的房屋建筑結構安全度設計水平得到了大幅度的提升，逐漸接近國外發達國家的水平。但是，跟西方發達國家相比，仍存在很多的不足之處，工程事故的頻發，不必要的建筑材料的浪費等問題都是值得注意的地方。而這些都和建筑結構規范標準有著直接的聯系。

1.建筑結構設計的內容原則和步驟

1.1設計內容

在建筑施工過程中，建筑的結構設計主要在于結構設計師和建筑師通過組合各種建筑結構元素，用以表達所期望實現的預期目標。在一般情況下建筑工程中的結構元素包含著梁、柱、板、地基基礎以及大樣等內容，工程師們可以運用這些結構元素來構建建筑工程的結構體系。在建筑結構進行設計時，我們要充分考慮到建筑工程在結構上的總體布局，還要注重建筑結構的關鍵部位，尤其需要注意的是在關鍵細節問題上的結構設計。比如在進行建筑結構抗震的結構設計時，要根據地震災害對于建筑結構總體產生的負面影響，來科學合理的確定解決建筑設計實際情況下的基本問題，其中還重點包含著結構破壞過程及機制分析原理，這樣就可以有效提高建筑結構整體的抗震防震能力。

1.2基本原則

通過對建筑工程的整體把握，我們對于建筑結構設計過程中的基本原則在于：（1）建筑結構設計可以應用于正常合理的建設和施工使用，還能經受住正常使用中所面臨的各種可能性；（2）建筑結構設計能夠具備良好的工作業績；（3）建筑結構設計可以滿足正常維修和建筑養護時的耐久性；（4）如果有意外情況發生，建筑結構設計需要具有發生事故的設計規定，還要保持建筑物必要的整體隱定性。

1.3基本步驟

建筑師在進行建筑結構設計的過程中，一般情況下要按照方案規劃階段一計算和設計階段一施工建設階段這三個階段來工作。其中方案規劃階段包括根據建筑工程的重要性及復雜程度，充分考慮到抗震設防烈度、工程地質勘查報告、建筑物類型和建設和層高來最終明確建筑結構的設計形式。

2.建筑結構安全度概述

2.1建筑結構設計安全度的定義

建筑結構設計的最終目標是實現“三性”：安全性，在正常使用條件下能承受可能出現的各種外荷載作用（如：自重、機械設備、家具、人流以及風雪、氣溫變化等）；在特殊情況下（如：地震、火災、颶風等）仍能保持建筑物整體穩定、不倒塌：適用性，在正常使用情況下具有良好的工作性能，即能正常發揮建筑物各分部的使用功能：耐久性，在正常使用和維護條件下具有足夠長的安全使用壽命（設計使用年限）。

上述安全性、適用性、耐久性是衡量建筑結構是否安全可靠的基本標志，稱為建筑結構的安全性。在建筑結構設計中用來度量結構安全性、適用性和耐久性的指標就叫安全度。

2.2安全度的不同表示方法

20世紀50年代以來，我國建筑結構設計方法歷經容許應力設計法、破壞階段設計法、極限狀態設計法和概率極限狀態設計法四個階段；在結構設計規范中，則分別以安全系數、分項系數和可靠指標來表示容許應力法、破壞階段法、概率極限狀態法的安全度。其實，建筑結構安全度（又叫可靠度）還與其它一些因素有關，例如：結構的構造規定、荷載標準與材料強度標準值、結構內力分析的精確度和構件承載力計算公式等。建筑結構可靠度（安全度）理論是分析建筑結構安全性的一種有效手段。我國早已頒布、實施了建筑結構設計統一標準，要求結構設計時，按可靠度理論進行設計。可靠度理論用失效概率來度量結構的可靠性，通過將結構自身的抗力和外荷載的作用效應相互獨立，將隨機過程化成隨機變量，并以經驗數據作為校準點，成功地將這一理論應用到建筑結構設計規范中。但由于這一理論尚不完善，在具體設計時還應結合工程實際，靈活應用。

3.建筑結構安全度設計中存在的問題

3.1建筑結構設計安全度水平偏低

結構設計安全度水平的高度并不是受單方面作用的，而是一個綜合的反映。從大的層面來說，它反映了國家經濟、社會財富積累以及資源狀況，從小的方面來講，它反映了材料質量水準和設計施工水平。盡管工程安全度的確定是通過概率和統計實現的，但是最重要的依據卻是工程判斷和施工經驗這些綜合因素。在與結構安全度有關的不同環節，我國的混凝土結構規范設定的安全度水平比國際上通用標準要偏低，部分偏低程度更深。例如在混凝土結構設計中采用的荷載值，我國的要求比國外要低，而材料強度值卻高。甚至國外估計結構承載力所用計算公式安全度不達標的安全度標準比我國制定規范中達標的還要高，同樣的情況體現在很多環節，例如結構的構造規定。

和國際水平相比，現行的安全度標準雖然較低，但是這些安全度的制定是通過數十年實踐來證實的。隨著我國人民生活水平的提高和對住房要求的不斷嚴格，以往的經驗數據和標準已經不能滿足現在的需求。另外，不斷變化的客觀形勢，也對現行設計可靠度水平產生了一定的影響，相關的安全度標準必須得到適當的提升，以促進建筑結構設計的長遠發展。

3.2安全度和工程事故的關系

不少人認為頻發的工程事故是由于現行規范的安全度水平太低導致的，這種說法是錯誤的，現行規范的安全度標準是足夠的。在20世紀50年代，混凝土水平強度較低的情況下，人們用和現在結構設計相似的方法、落后的施工手段，建立了許多至今仍在發揮作用的建筑物，例如王府井百貨大樓和北京飯店等，這些建筑物已經有51年的歷史，經歷了地質災害卻依然屹立。當時使用的混凝土強度比現在強度較低的C1 5還要低，并且混凝土的配合方法使用的是體積比，沒有振搗器，攪拌的方式也完全是人工的。但是，安全事故在當時是很少發生的，由此可見，結構設計安全度并不是現在安全事故的原因，而一些諸如施工不規范、偷工減料等才是安全事故的原因。

4.提高建筑結構設計安全度的建議

4.1結構設計風格需簡約

在保證安全的前提下，采用較少的材料來滿足建筑物不同的功能需求是結構設計工程師的主要職責之一。在安全度設計方面，最主要的一項是關于鋼材節約的問題，構件截面的大小對材料用量有著直接影響，因此要設置合適的構件截面。在西方發達國家，結構設計工程師也在追求材料的節約，這種節約是以安全性的保證為前提的。節約鋼材，結構方案合理布置，采用規則的圖形設計方案和常規材料，搭配出合理的設計風格，不僅能節省建造費用，還減輕了建筑物自身的載荷，保證了結構安全度。

4.2靈活運用國家規范設計標準

國家規范中最低用鋼量是根據綜合因素考慮制定的，這種最低標準不能作為設計者參考的依據，不同的建筑物對建筑結構的要求不同，因此應根據建筑物的不同，相應的提高用鋼量。在我國，相關規定中柱子的含鋼量不能少于0.4%，這個標準是將地震等地質災害因素排除在外的，但是我國大多數地區屬于地震頻發帶，這些是必須要考慮的，因此必須適當提高含鋼量，尤其是在高層建筑中，含鋼量必須達到0.5%～1.0%，甚至更多。我國現行的構造規定，部分要求已經和國外相近，例如剪力墻，和美國最小配筋率0.25的標準是相同的。并且在部分方面，我國構造規定要比國外更加嚴格，如墻的暗柱配筋量等。很多設計者在進行設計時，往往以國外標準為參考標準來進行設計，不同地區有不同的情況，因此不能一概而論，比如配筋方面，美國的標準比我們還要少，但是，如果以國外的標準來指導我國的施工，顯然是行不通的。因此，設計師要根據施工條件的不同，來合理利用相關構造標準，不能生搬硬套，一定要保證建筑結構安全度。

4.3根據政策制定規范。

結構規范的制定是國家經濟條件的直接反映，因此和國家政策息息相關。和發達國家相比，我國規范的材料用量，總體來說，顯然是低的，也就是安全度要低。但是，過往的這些年的實踐情況足以證明，我們的規范標準是安全的。隨著經濟的發展和相關要求的增加，安全標準需要適當的提高，但是，不能盲目的增加構件截面，增加用鋼量，造成不必要的浪費。

5.結語

建筑結構設計要保證安全性、適用性和耐久性，這對安全度設計提出了嚴峻的挑戰，針對目前的材料使用不規范，安全度不達標的問題，必須制定相應的措施來避免。國家制定的規范是符合現階段我國國情的，對安全度設計有著極其重要的指導作用，但是，仍有很多不足之處。需要結構設計人員，根據工程情況合理設計，在保證安全度的前提下，規范設計風格和材料用量。