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摘要:從房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的理論出發(fā)，對(duì)安全度的定義和表示方法進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，總結(jié)了建筑結(jié)構(gòu)安全度設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題，并提出了合理的解決措施，提高了房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全度設(shè)計(jì)水平。

關(guān)鍵詞:房屋建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安全度

0引言

結(jié)構(gòu)安全度設(shè)計(jì)是房屋建筑的主要內(nèi)容，直接影響了房屋建筑的使用壽命，同時(shí)也和居民的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)的房屋建筑結(jié)構(gòu)安全度設(shè)計(jì)水平得到了大幅度的提升，逐漸接近國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。但是，跟西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在很多的不足之處，工程事故的頻發(fā)，不必要的建筑材料的浪費(fèi)等問(wèn)題都是值得注意的地方。而這些都和建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有著直接的聯(lián)系。

1建筑結(jié)構(gòu)安全度理論概述

1)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度。

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要保證安全性、適用性和耐久性，這是建筑設(shè)計(jì)的總目標(biāo)，也是衡量建筑結(jié)構(gòu)安全度的重要指標(biāo)。安全性達(dá)標(biāo)要求建筑物在面對(duì)正常使用條件和特殊情況下時(shí)，能夠承受各種正常的外載荷，并且保持穩(wěn)定。在正常使用條件下，房屋自身的重量、家用電器、裝潢用品、人流以及風(fēng)雪等都會(huì)對(duì)房屋施加一定的載荷，房屋自身承受載荷能力應(yīng)滿(mǎn)足這些基本使用的需要。而當(dāng)特殊情況發(fā)生時(shí)，例如出現(xiàn)地震和火災(zāi)，為了人員和財(cái)產(chǎn)安全，安全性對(duì)房屋建筑提出了不倒塌、整體穩(wěn)定的要求。適用性，房屋建筑要具有不錯(cuò)的工作性能，各項(xiàng)基本功能完整，滿(mǎn)足人們正常使用要求。耐久性，房屋建筑必須確保能夠達(dá)到一定的使用年限，有足夠長(zhǎng)的使用壽命。上述的三項(xiàng)指標(biāo)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中稱(chēng)為安全度。

2)安全度的表示方法。

從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法大致經(jīng)歷了以下四個(gè)階段:容許應(yīng)力、破壞階段、極限狀態(tài)和概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，容許應(yīng)力法、破壞階段法、概率極限狀態(tài)法安全度分別用安全系數(shù)、分項(xiàng)系數(shù)和可靠指標(biāo)來(lái)表示。影響可靠度的因素是多方面的，比如構(gòu)件承載力計(jì)算公式、荷載標(biāo)準(zhǔn)與材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、構(gòu)造規(guī)定、結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的精確度等。作為建筑結(jié)構(gòu)安全性分析的關(guān)鍵手段，安全度理論發(fā)揮著重要的作用。相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)早已被制定和實(shí)施，規(guī)定在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須以安全度理論為重要指導(dǎo)理論。安全度理論發(fā)揮作用的方法是靠失效概率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)自身的抗力和外載荷的作用效應(yīng)并不是作為整體考慮的，而是將各個(gè)過(guò)程轉(zhuǎn)化成隨機(jī)變量，然后再以經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為主要參考數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。通過(guò)這種方法，使得安全度理論在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中成功發(fā)揮作用。但是這一理論現(xiàn)階段仍不成熟，因此沒(méi)有固定的使用模式，在實(shí)際工程中需要根據(jù)施工情況，針對(duì)性的靈活運(yùn)用。

2建筑結(jié)構(gòu)安全度設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

1)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度水平偏低。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度水平的高度并不是受單方面作用的，而是一個(gè)綜合的反映。從大的層面來(lái)說(shuō)，它反映了國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)財(cái)富積累以及資源狀況，從小的方面來(lái)講，它反映了材料質(zhì)量水準(zhǔn)和設(shè)計(jì)施工水平。盡管工程安全度的確定是通過(guò)概率和統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，但是最重要的依據(jù)卻是工程判斷和施工經(jīng)驗(yàn)這些綜合因素。在與結(jié)構(gòu)安全度有關(guān)的不同環(huán)節(jié)，我國(guó)的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)定的安全度水平比國(guó)際上通用標(biāo)準(zhǔn)要偏低，部分偏低程度更深。例如在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的荷載值，我國(guó)的要求比國(guó)外要低，而材料強(qiáng)度值卻高。甚至國(guó)外估計(jì)結(jié)構(gòu)承載力所用計(jì)算公式安全度不達(dá)標(biāo)的安全度標(biāo)準(zhǔn)比我國(guó)制定規(guī)范中達(dá)標(biāo)的還要高，同樣的情況體現(xiàn)在很多環(huán)節(jié)，例如結(jié)構(gòu)的構(gòu)造規(guī)定。和國(guó)際水平相比，現(xiàn)行的安全度標(biāo)準(zhǔn)雖然較低，但是這些安全度的制定是通過(guò)數(shù)十年實(shí)踐來(lái)證實(shí)的。隨著我國(guó)人民生活水平的提高和對(duì)住房要求的不斷嚴(yán)格，以往的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在的需求。另外，不斷變化的客觀形勢(shì)，也對(duì)現(xiàn)行設(shè)計(jì)可靠度水平產(chǎn)生了一定的影響，相關(guān)的安全度標(biāo)準(zhǔn)必須得到適當(dāng)?shù)奶嵘?，以促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2)安全度和工程事故的關(guān)系。

不少人認(rèn)為頻發(fā)的工程事故是由于現(xiàn)行規(guī)范的安全度水平太低導(dǎo)致的，這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的，現(xiàn)行規(guī)范的安全度標(biāo)準(zhǔn)是足夠的。在20世紀(jì)50年代，混凝土水平強(qiáng)度較低的情況下，人們用和現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相似的方法、落后的施工手段，建立了許多至今仍在發(fā)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(jīng)有51年的歷史，經(jīng)歷了地質(zhì)災(zāi)害卻依然屹立。當(dāng)時(shí)使用的混凝土強(qiáng)度比現(xiàn)在強(qiáng)度較低的C15還要低，并且混凝土的配合方法使用的是體積比，沒(méi)有振搗器，攪拌的方式也完全是人工的。但是，安全事故在當(dāng)時(shí)是很少發(fā)生的，由此可見(jiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度并不是現(xiàn)在安全事故的原因，而一些諸如施工不規(guī)范、偷工減料等才是安全事故的原因。

3提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的建議

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)格需簡(jiǎn)約。

在保證安全的前提下，采用較少的材料來(lái)滿(mǎn)足建筑物不同的功能需求是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師的主要職責(zé)之一。在安全度設(shè)計(jì)方面，最主要的一項(xiàng)是關(guān)于鋼材節(jié)約的問(wèn)題，構(gòu)件截面的大小對(duì)材料用量有著直接影響，因此要設(shè)置合適的構(gòu)件截面。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師也在追求材料的節(jié)約，這種節(jié)約是以安全性的保證為前提的。節(jié)約鋼材，結(jié)構(gòu)方案合理布置，采用規(guī)則的圖形設(shè)計(jì)方案和常規(guī)材料，搭配出合理的設(shè)計(jì)風(fēng)格，不僅能節(jié)省建造費(fèi)用，還減輕了建筑物自身的載荷，保證了結(jié)構(gòu)安全度。

2)靈活運(yùn)用國(guó)家規(guī)范設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)家規(guī)范中最低用鋼量是根據(jù)綜合因素考慮制定的，這種最低標(biāo)準(zhǔn)不能作為設(shè)計(jì)者參考的依據(jù)，不同的建筑物對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求不同，因此應(yīng)根據(jù)建筑物的不同，相應(yīng)的提高用鋼量。在我國(guó)，相關(guān)規(guī)定中柱子的含鋼量不能少于0．4%，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是將地震等地質(zhì)災(zāi)害因素排除在外的，但是我國(guó)大多數(shù)地區(qū)屬于地震頻發(fā)帶，這些是必須要考慮的，因此必須適當(dāng)提高含鋼量，尤其是在高層建筑中，含鋼量必須達(dá)到0．5%～1．0%，甚至更多。我國(guó)現(xiàn)行的構(gòu)造規(guī)定，部分要求已經(jīng)和國(guó)外相近，例如剪力墻，和美國(guó)最小配筋率0．25的標(biāo)準(zhǔn)是相同的。并且在部分方面，我國(guó)構(gòu)造規(guī)定要比國(guó)外更加嚴(yán)格，如墻的暗柱配筋量等。很多設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往以國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)為參考標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同地區(qū)有不同的情況，因此不能一概而論，比如配筋方面，美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)比我們還要少，但是，如果以國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)我國(guó)的施工，顯然是行不通的。因此，設(shè)計(jì)師要根據(jù)施工條件的不同，來(lái)合理利用相關(guān)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)，不能生搬硬套，一定要保證建筑結(jié)構(gòu)安全度。

3)根據(jù)政策制定規(guī)范。

結(jié)構(gòu)規(guī)范的制定是國(guó)家經(jīng)濟(jì)條件的直接反映，因此和國(guó)家政策息息相關(guān)。和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)規(guī)范的材料用量，總體來(lái)說(shuō)，顯然是低的，也就是安全度要低。但是，過(guò)往的這些年的實(shí)踐情況足以證明，我們的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是安全的。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和相關(guān)要求的增加，安全標(biāo)準(zhǔn)需要適當(dāng)?shù)奶岣?，但是，不能盲目的增加?gòu)件截面，增加用鋼量，造成不必要的浪費(fèi)。

4結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證安全性、適用性和耐久性，這對(duì)安全度設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，針對(duì)目前的材料使用不規(guī)范，安全度不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，必須制定相應(yīng)的措施來(lái)避免。國(guó)家制定的規(guī)范是符合現(xiàn)階段我國(guó)國(guó)情的，對(duì)安全度設(shè)計(jì)有著極其重要的指導(dǎo)作用，但是，仍有很多不足之處。需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，根據(jù)工程情況合理設(shè)計(jì)，在保證安全度的前提下，規(guī)范設(shè)計(jì)風(fēng)格和材料用量。本文提出的靈活運(yùn)用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的方法，希望能對(duì)同行起到借鑒作用，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)安全度的提升，推動(dòng)我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展，保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

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作者：陳錦艷 單位：山西省化工設(shè)計(jì)院