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建筑结构设计中提高建筑安全性分析赵鑫

发表时间：2020/11/13 来源：《基层建设》2020年第21期作者：赵鑫

[导读] 摘要：结构是整个建筑主体的重要基础，对建筑物的使用安全性和使用期限至关重要。

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        摘要：结构是整个建筑主体的重要基础，对建筑物的使用安全性和使用期限至关重要。在结构设计中应始终坚持安全优先原则，结合建筑功能性质和要求，设计出完善合理的结构方案，满足基本的安全要求。文章通过分析当前结构设计中存在的安全问题，对其相应的安全设计措施进行阐述。
        关键词：建筑结构设计；建筑安全性；安全措施
        建筑行业规模不断扩大之下，建筑结构设计日渐复杂，再加上城市土地资源有限，使得建筑整体都向着高层与超高层发展，所以就给建筑的承受力提出了更加严格的要求。如果其结构设计不合理，内部应力计算不精准，就极易导致建筑内部产生裂缝，甚至还会引起塌陷等问题，造成严重的安全事故。
        1 结构设计原则
        （1）刚柔并济。对于建筑结构而言，如果强度过高，则会给其正常的变形能力带来影响，这样在产生巨大破坏力的过程中就会导致建筑被损坏。但如果强度过低，则无法有效保证整体的稳定性，变形过大，使建筑倾覆倒塌。所以在设计时一定要遵循基本的刚柔并济原则。（2）多道防线。要设计出安全系数高的结构体系就必须通过多道防线实现，以确保在出现不可避免的灾害时，如地震、火灾等，也可以通过其进行层层防护。但绝不能将安全性完全放在某一单个构建性能上，比如在建筑当中多支墙要比单片墙的抗压能力强很多。（3）主次分明。在实际设计过程中，整个结构体系完全是由各种不同的构件组合在一起协同工作的，这些构件性能组合成整个建筑物的性能。但每个构件在结构体系中的作用都是不同的，因此这就需要遵循主次分明的原则，比如常见的强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件等。强剪弱弯是指梁、柱和剪力墙底部的斜截面所承受的力要大于实际的承受力。由于弯曲破坏属于延性破坏，所以会提前有所征兆，如裂缝等；剪切破坏则是脆性破坏，没有征兆。因此这就需要确保构件在产生弯曲之前不受到剪切破坏。强柱弱梁是指柱端的承载力超过了梁端的实际承载力。如果受到外力影响，梁先屈服会使整体结构产生一定内力重分布，由此强化结构耗能能力和极限层间位移，整体抗震性强[1]。如果柱先屈服，则会使结构成为几何可变体系，进而发生倒塌的问题。
        2 存在的安全问题
        2.1 抗震性能较弱
        现阶段我国部分建筑其抗震性能达不到相关要求，建筑抗震设计的相关规范中明确表示，要确保小震（概率超过63%）不坏，中震（概率超过10%）可修，大震（概率超过2%）不倒。然而在当前的情况中，有些企业只单纯把对抗震性的调研和分析作为一种任务去落实，当其抗震级别满足相应的行业指标之后就不会再继续对其进行研究，并未将抗震性能的完善和设计当作设计安全性的主要保证[2-3]。此外，我国不同地区和不同性质的建筑对于抗震级别的要求也存在一定差异，但部分设计者有时会忽略这一点，导致设计出来的抗震级别和实际要求之间存在一定出入。
        2.2 材料把控不科学
        在实际设计中，钢材品质对于结构安全性有着直接影响，但实际上这方面还存在一些问题，例如钢材品质、偷工减料等问题。（1）有些企业为了达到节省建设成本的目的，减少钢材的应用，进而使其结构的各项功能都无法满足规定的具体要求，从而使结构安全性受到影响。（2）各类建筑的配筋问题。我国相关规范中对各种建筑的配筋问题进行了规定，但有些设计者在工作过程中并未根据相应的抗震等级以及建筑用途等情况设计配筋率，导致结构产生了一些潜在隐患，进而影响整个结构的安全性。

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        3 提升安全性的具体措施
        3.1 落实概念准备
        工作概念准备就是将设计者的经验以及建筑的安全隐患作为基本依据，明确本次设计的基本理念和原则，同时深入了解和感知设计的安全性。在相应的条件和设计要求下，应通过结构整合系统和系统力学特征的分析对其设计总系统和分系统进行研究和构思，始终站在保证安全性的角度上对设计方案和细节进行优化。对于已经总结好的设计方案，还可以通过建筑的基本性能要求选择出最适合的设计方案，如竖向结构方案、水平分系统方案、核算模型等，同时把设计方案当成一个系统整体，以此给方案的优化和安全性的强化夯实概念基础，确保工程能够顺利开展。
        3.2 优化设计模型
        在对结构模型进行完善和修改的时候通常应从这几个方面着手：首先，变量选取。在开展工作的过程中应重点考虑相关参数，以此为后续设计和编程等工作的推进奠定基础，并确保及时找到与实际需求相符合的资源及数据。其次，函数确定。设计过程中选择的函数必须要将建筑结构本身的尺寸和配筋率等全部结合，由此实现成本投入最小化。最后，立足于当前建筑的基本施工条件，根据相应的作业方案，深入分析其中存在的各项问题，有效衡量作业条件。如果要最大程度提升结构稳定性，还要重点考虑其基本的受力程度、稳定程度、裂缝限度等。不同建筑对于使用年限有一定要求，为了使其应用年限有所延长，在设计时还要全方位优化各阶段的设计方案，严格把控各个环节，同时根据具体情况修改和完善其设计方案，最终有效延长工程的使用期限。
        3.3 优化抗震设计良好的抗震设计
        在保证建筑安全方面有着关键作用，因此相关人员就必须完全掌握相应的抗震设计原理，同时依照具体的设计原则开展工作。例如，在对施工场地选择过程中，设计者要勘察建设场地的环境和地质情况，避免把建筑设计在对抗震性不利的地方。为了保证良好的抗震效果，建筑的布局还必须保持基本的合理性，同时做出相应的计算简图，明确地震作用的传递线路，标明抗震设防能力和抗震承载力等。一般比较简单的或者对称性的建筑其抗震效果往往较为优异。
        3.4 遵循国家的标准规范
        我国相关工程管理规范中明确表示了结构需要承受的荷载标准值，同时规定了材料强度系数和荷载分项系数是保证建筑构件安全的关键因素。在这之中材料的强度系数就是缩小构件材料强度的标准值，设计人员必须要通过材料的强度系数对构件要承受的荷载力进行计算。荷载分项系数就是放大荷载的标准值，它能够计算出荷载在构件之中产生的作用。在规定的标准荷载之下，这两个都展现出了对构件安全度的作用，因此在设计的过程中必须要严格根据该标准进行，由此降低安全隐患的产生的概率。
        4 结语
        建筑结构设计是一项极具系统性的重要工作，为了保证基本的安全性，设计者必须具备扎实的理论基础，根据建设场地的实际情况和国家的相关规定进行设计。具体实践时先做好前期规划，之后再进行建筑模型优化，有效落实安全工作，从而最大程度提升建筑的安全性，给广大住户提供优质的环境，实现整个领域的健康发展。
        参考文献：
        [1]朱志勇.建筑结构设计安全性的有效策略优化分析[J].工程技术研究，2019（11）：155-156.
        [2]李强.工业与民用建筑结构设计中的安全性浅析[J].中外企业家，2019，631（5）：102.