探究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性

李海燕 馬子娟

摘要：我國(guó)的建筑行業(yè)得到了快速發(fā)展，在不斷發(fā)展的過(guò)程中人們意識(shí)到建筑行業(yè)的管理應(yīng)做好細(xì)節(jié)控制，讓國(guó)民經(jīng)濟(jì)質(zhì)量快速提升的同時(shí)，提高建筑施工質(zhì)量。建筑施工內(nèi)容比較復(fù)雜，其中安全性需要受到重視。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，建筑安全性是非常重要的內(nèi)容，建筑安全性需要從多個(gè)方面進(jìn)行，保證建筑的穩(wěn)定性，做好各方面管理，保證建筑結(jié)構(gòu)，重視建筑后期的維護(hù)管理工作，做好建筑的安全管理。

關(guān)鍵詞：建筑;結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);安全性

建筑安全性除了與建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益各方面有直接關(guān)系之外，更與群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全相關(guān)聯(lián)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，扎實(shí)的結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)知識(shí)，運(yùn)用合理材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土設(shè)計(jì)、工程結(jié)構(gòu)等知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與最先進(jìn)技術(shù)和理論結(jié)合，有效提高建筑的安全性。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，人們意識(shí)到建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑安全的重要性，因此對(duì)其進(jìn)行具體分析。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)如何進(jìn)行，并非簡(jiǎn)單的建筑學(xué)問(wèn)題。

1. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

結(jié)構(gòu)適用性是結(jié)構(gòu)在正常使用條件下可以具備的良好工作性能，滿足預(yù)定使用功能，保證建筑的變形、裂縫、振動(dòng)等均滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求，滿足建筑行業(yè)規(guī)范、混凝土使用標(biāo)準(zhǔn)等。在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，建筑主要考慮外部振動(dòng)激勵(lì)，實(shí)際上的外部激振主要有地震力、風(fēng)荷載。專業(yè)人員在研究過(guò)程中將地震波進(jìn)行了頻譜分析，收集到地震波能量圖，發(fā)現(xiàn)地震波能量分布有明顯的不規(guī)律分布。而且在實(shí)際研究當(dāng)中對(duì)結(jié)構(gòu)物的調(diào)整也非常困難，在設(shè)計(jì)當(dāng)中只有減輕地震、風(fēng)振的大剛度設(shè)計(jì)原則。這個(gè)環(huán)節(jié)很難精細(xì)的調(diào)整剛度和強(qiáng)度，因?yàn)楹茈y做到，也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的必要。外部激勵(lì)頻率和結(jié)構(gòu)物之間的頻率相近或者是吻合對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，發(fā)生的振動(dòng)有渦振、抖振等，不同的振動(dòng)形式對(duì)應(yīng)不同頻段，可以對(duì)其進(jìn)行剛度調(diào)整。建筑行業(yè)專業(yè)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)之所以存在安全性隱患，主要原因是共振環(huán)境所導(dǎo)致。自然界內(nèi)產(chǎn)生共振的現(xiàn)象非常少，共振要求激勵(lì)頻率、結(jié)構(gòu)自振頻率之間相同，持續(xù)不斷運(yùn)動(dòng)也相似，如果少量波形輸入不會(huì)存在共振現(xiàn)象，地震在隨機(jī)振動(dòng)理論當(dāng)中可以看作是噪聲規(guī)律，在頻譜內(nèi)存在一定寬度，對(duì)應(yīng)不同能量，地震發(fā)生很難保持頻率固定，因此建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)方面完全不用考慮共振。

對(duì)于建筑而言，建筑本身的結(jié)構(gòu)是好的，但是結(jié)構(gòu)對(duì)受力有嚴(yán)格要求，合理的力流也就是要擁有極為合理的傳遞路徑，往往有大路徑、小路徑，只有極少部分情況下存在路徑均勻的可能。這種結(jié)構(gòu)類似懸索結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)往往比較均勻，但是部分結(jié)構(gòu)并不是這樣，比如混凝土結(jié)構(gòu)，如一根懸臂梁的根部會(huì)高一些，端部會(huì)小一些，建筑學(xué)邏輯領(lǐng)域內(nèi)就需要這樣的表達(dá)方式。這種邏輯下會(huì)產(chǎn)生好的建筑[1]。比如清水混凝土的出現(xiàn)，清水混凝土本身的剛度和密度和其他材料相比更大，在具體施工作業(yè)中需要做好與主體結(jié)構(gòu)的連接，只有做好這個(gè)部分的處理，才會(huì)讓清水混凝土參與到結(jié)構(gòu)受力工作當(dāng)中，提高了建筑的總體剛度。

2. 現(xiàn)階段對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的安全誤區(qū)

2.1 對(duì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)不全面

從具體分析可知建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮建筑安全性，針對(duì)建筑的政策使用非常重要。但是實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中對(duì)建筑安全性方面的考慮并不多。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，不應(yīng)僅僅從建筑角度充分考慮。但是大部分建筑結(jié)構(gòu)項(xiàng)目都是先滿足建筑使用功能，為建筑專業(yè)而服務(wù)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中以建筑為主，前期作出方案設(shè)計(jì)之后得到甲方的認(rèn)可，協(xié)定方案之后建筑進(jìn)入施工圖階段，不斷修改修改，結(jié)構(gòu)分析與繪制施工，與建筑和水電暖相互配合。比如變形縫施工，在施工之前技術(shù)人員憑借經(jīng)驗(yàn)，與專業(yè)結(jié)構(gòu)制定選擇的結(jié)構(gòu)施工相比，最終會(huì)得到截然不同的項(xiàng)目結(jié)果。從客觀角度來(lái)看結(jié)構(gòu)是建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中非常 重要的因素，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合在一起。

2.2 過(guò)于單方面強(qiáng)調(diào)“設(shè)計(jì)”

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中過(guò)于單方面強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)也是當(dāng)前設(shè)計(jì)當(dāng)中的弊端。在當(dāng)前建筑多使用樓板。但是自從我國(guó)經(jīng)歷了汶川地震后，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)樓板代運(yùn)營(yíng)形成了對(duì)立觀點(diǎn)。樓板是一次成型樓板，鋼筋混凝土澆筑樓板、砌體之間很難做好，因此考慮現(xiàn)場(chǎng)具體施工條件，樓板和砌體連接的形式不如鋼筋混凝土與砌體之間的連接，而且從實(shí)際情況來(lái)鋼筋混凝土澆筑的預(yù)制樓板剛度、平整度、整體性都比現(xiàn)澆混凝土樓板差，缺乏對(duì)砌體的約束力。而且對(duì)于砌體來(lái)講約束構(gòu)造可以提升整體抗震能力。隨著城市存量土地資源的消耗，現(xiàn)在土地上面設(shè)計(jì)高層、超高層建筑已經(jīng)成為一種常態(tài)化方式[2]。在這些高層和超高層建筑施工當(dāng)中，人們對(duì)建筑框架剪應(yīng)力方面的設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)不足。

3. 探究如何提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性

1 ?結(jié)構(gòu)體系加固法，針對(duì)結(jié)構(gòu)的整體缺陷，使用新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件、設(shè)施的方式來(lái)改善原本體系，完善建筑結(jié)構(gòu)體系，從而形成比較性的體系，從而提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力，提高剛度與延性。該方式的優(yōu)勢(shì)是可以整體上提高結(jié)構(gòu)的整體性、抗震能力，而且該方式的使用也會(huì)讓新舊結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生沉降差異影響構(gòu)件的正常使用，需要引起人們的注意。

2 ?增設(shè)拉結(jié)體系加固法，對(duì)全裝配式結(jié)構(gòu)房屋的周圍、橫向、縱向、豎向位置增設(shè)拉接體系，該技術(shù)的運(yùn)用可以增強(qiáng)建筑本身的整體性能，保證房屋的強(qiáng)度能夠讓房屋對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生一定的抗力，不會(huì)隨便就倒塌。但是需要注意該技術(shù)的使用也會(huì)影響整體建筑功能的發(fā)揮。

3 ?體外預(yù)應(yīng)力加固法，該技術(shù)在施工當(dāng)中，主要是通過(guò)借助體外預(yù)應(yīng)力的方式來(lái)改善結(jié)構(gòu)受理方式，使用專業(yè)技術(shù)來(lái)調(diào)整結(jié)構(gòu)，以改善性能、加固的方式對(duì)建筑進(jìn)行加固。加固期間內(nèi)部存在應(yīng)力滯后的缺陷。原結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力降低且基本上不影響整體結(jié)構(gòu)的使用空間，方便結(jié)構(gòu)在試用期間內(nèi)的監(jiān)測(cè)與維護(hù)。

4 ?卡本預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固法，這是一種主動(dòng)加固方式，使用環(huán)氧膠黏劑和混凝土構(gòu)件相互連接實(shí)現(xiàn)運(yùn)用，甚至能夠施加預(yù)應(yīng)拉來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的平衡，提高整體建筑的能力。系統(tǒng)在加固完成后加固系統(tǒng)就會(huì)起到對(duì)建筑的保護(hù)性能，保證建筑整體質(zhì)量，能夠起到良好的加固效果。

在完善框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要重點(diǎn)針對(duì)變形特征、受力特征進(jìn)行分析。剪力墻設(shè)計(jì)中剪力墻的側(cè)移剛度應(yīng)大于框架，因此分配剪力也要大于框架。在變形的微調(diào)作用下框架與剪力墻的荷載均在不斷調(diào)整。需要特別指出，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中建筑本身的安全性與穩(wěn)定性雖然重要，但是城市地下綜合管廊對(duì)建筑結(jié)構(gòu)也存在一些影響，尤其是老城區(qū)綜合管廊的道路開挖、封鎖交通、施工工期等對(duì)其影響較大。因老建筑資料缺失，要排查和摸清地下管線很難，需要投入大量成本。而且城市地下綜合管廊建設(shè)會(huì)遇到地上建筑拆遷的情況，同時(shí)修筑地下綜合管廊也會(huì)對(duì)建筑的安全性、使用壽命造成一定影響。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容需要充分考慮多個(gè)方面，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中融合建筑的安全性設(shè)計(jì)，而且在設(shè)計(jì)內(nèi)容中，盡量因地制宜，合理選擇，在有限條件下最大限度滿足功能要求。充分考慮地震發(fā)展可能出現(xiàn)的情況，運(yùn)用現(xiàn)代化手段與方式來(lái)保證建筑結(jié)構(gòu)性能。現(xiàn)階段人們對(duì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不斷加深，在這種情況下應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代化的手段充分考慮，保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。對(duì)于建筑行業(yè)而言，充分考慮建筑安全，是保護(hù)居民生命安全的重要前提。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁曉明. 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑安全性的策略[J]. 山西建筑，2019，045（009）：49-50.

[2]柴偉. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑安全性的策略研究[J]. 住宅與房地產(chǎn)，2020，No.564（05）：64-64.