淺談建筑結構未來的發展趨勢

劉青

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 概述

在作為一名石油化工行業的結構工程師工作的近20a 的時間里，伴隨著建筑結構主要規范的不停升級迭代、甲方對設計質量設計進度越來越嚴苛的要求、以及要求的施工周期越來越短，且由于近年來化工行業安全事故的頻發，給國家和人民帶來了生命的威脅和財產的損失，因此國家對化工行業的各方面要求越來越嚴格，項目的審批也越來越困難。但是國家的發展又離不開化工行業的發展，雖然項目審批很困難，但是一旦項目審批下來，為了追求進度，甲方又要求設計與施工必須盡快完成，以便項目盡快的投入生產運營產生價值。這也就給結構設計提出了比以往更高的標準，要求必須在保證建筑結構安全的前提下，提升設計速度且要方便施工與安裝。

綜上所述，總結自己以往的經驗以及與行業內各位資深老前輩們探討，分析得出未來建筑結構的發展趨勢，現將此發展趨勢做一個淺顯的分析，希望能夠對大家有所幫助。

2 發展方向

2.1 鋼結構

伴隨著我國經濟建設的不斷發展壯大，工業生產發展迅速，為了適應現代工業生產的科技化、自動化、集成化發展，鋼結構工業廠房應用也越來越廣泛，當今我國的鋼產量已達上億t，這也為鋼結構的工業建筑發展提供了很有利的條件。鋼結構工業廠房是大規模工業生產發展的必然趨勢，更是工業現代化建設的重要組成部分。鋼結構的穩定性、可靠性、安全性能夠在很大程度上提供給工業生產良好的性能保證，推進工業化生產高效、快速的發展與壯大。

鋼結構由于其自身材質輕而強度高、工廠可批量化生產、現場安裝方便，易于拆裝而備受甲方及施工單位的追捧，特別是現在項目普遍要求建設周期短、方便安裝、廠房功能可更改等，一些腐蝕性不強的裝置與要求跨度大空間大、分割使用靈活的倉庫廠房等首選采用輕鋼結構，且鋼結構有著混凝土無法超越的優點，如對抗震有利、梁柱連接形式明確、各構件傳力路徑清晰。特別是隨著我國生產水平的提升，大家對建筑物外形的要求也是越來越高，除了實用，建筑的外形也越來越受重視，而鋼結構的建筑外形秀氣美觀，很好的彌補了混凝土粗笨的缺點。總之，安全、實用、經濟、使用方便是結構設計一直應該遵循的設計原則。

2.2 裝配式結構

隨著我國工業化程度的提高，對建筑各構件提出了新的要求，要求各構件做到標準化工業化生產，這就催生了裝配式結構，特別是國務院的大力強推、地方政府政策的相繼出臺，裝配式結構逐漸進入人們的視野。裝配式結構作為一種全新應用的建筑形式，其通過預先制作結構中用到的各種構件，然后運輸到施工現場裝配，進行施工建設和應用。此種建設方式，在保證現場施工有序管理的基礎上，提高了施工效率，降低了成本投入，且對于保證工程質量高效建設起著非常重要的作用。但是，裝配式結構由于需要工廠預制然后運輸現場安裝，也有其自身不可避免的缺點，如：容易出現脫落問題、預制構件之間存在誤差、外墻板縫隙處理后期更換工作較為困難、增加運輸成本等。

在裝配式建筑形式創新發展中，積極運用現代化施工技術，確定施工精密度，嚴格把好標準化生產的質量關，重視各個施工建設環節管理工作的高效進行，通過運用信息化自動化技術，優化裝配式建筑性能改進，提高裝配式構件的結構性能，從構件的生產、運輸、安裝等各個環節保證裝配式結構的順利發展。

2.3 減震、隔震設計

建筑行業關系到我國的經濟發展和社會穩定，關系到國民的生命財產安全，加強對建筑結構的抗震設計，提高抗震能力，是促進社會和諧穩定的客觀要求。實施科學合理的設計方法，選擇科學的抗震措施，總結抗震關鍵節點，具有重大的社會意義。隨著我國經濟的發展和人民生活水平的提高，在目前的發展趨勢中建筑結構設計的主流趨勢就是安全、低碳、環保、節能、生態。其中指標之一就是建筑的安全性，而我國目前破壞力最大的安全因素除了人為原因就是地震了，因此，加強對建筑結構的抗震設計，必然也會提升到戰略新高度。特別是近十幾年來四川汶川大地震、青海玉樹地震等等大地震的發生，總結地震發生后建筑結構體系及各個構件與關鍵節點的破壞情況，《建筑抗震設計規范》也是在此基礎上不停的更新，而且《建筑抗震設計規范》提出了建筑結構采用隔震與消能減震設計是一種有效地減輕地震災害的技術，而且本規范2010 年版更是首次增加了建筑抗震性能化設計。

強化對于建筑結構設計中的抗震設計是一項系統化的設計過程，需要設計人員能夠從多角度、全過程、各方面進行系統化的分析與研究，并采取科學且切實有效的方法進行抗震設計，建設抗震性能良好的高質量建筑，為地震來臨減少生命和財產損失而努力。

2.4 加固改造設計

伴隨著工業化用地的逐步減少，國家對節能減排要求的不斷提高，新建的工廠會越來越少，而原有的工廠必須在經過改造達到國家要求標準后才能繼續投入生產，這就是為什么近些年來加固改造的工程越來越多的原因。

相對于前面幾種結構設計，加固改造設計對結構工程師的要求是最高的，它要求設計師在不對現有梁柱做大的變動的情況下必須在滿足現有裝置荷載的同時，又要滿足新增荷載的需求，且還需滿足結構現行規范的要求，而且還必須考慮到施工能否方便實現，真正的做到“一箭三雕”。況且通常改造必須考慮工程成本的支出，爭取對現狀做最小的改動而最大限度的滿足甲方要求。當然，現在由于建筑業的快速發展，使其配套的加固、維修、改造等領域也越來越受社會各界的關注，新技術的涌現，也讓建筑結構的加固改造能力不斷增強。但是，由于不同的加固方法有不同的優缺點，而且有各自適用的范圍，因此結構設計師在選用加固方法時必須具體情況具體分析，綜合考慮安全性、經濟性、適用性以及施工方便與否等等最終選擇出最優的加固改造方案。

3 結論

綜合分析，我個人認為以上四種結構型式將會成為未來建筑結構特別是工業化廠房中常見的結構型式，當然也不排除新建項目中因各種新型材料的運用而改變結構型式或框架等各種結構型式的采用，但是伴隨著工業用土地用量的不斷減少、項目整體預留出的設計及施工周期的縮短、工業化程度的提高、設計理念的不停更新、與國際的接軌程度越來越高，所有這些都對建筑結構設計提出了更高的標準更嚴的要求，項目的整體設計將會越來越困難。盡管如此，作為一名石油化工設計行業的結構工程師，我們始終應該秉承的理念是：無論何種樣式的結構型式，無論對我們提出什么要求，每一次的設計就是對自己一次全新的挑戰，更是一次證明自己的機會。只有這樣，才能讓我們永遠向前，不停的探索新的領域，不停突破自己，為成為一名更加優秀的結構工程師而積蓄能量。