在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性杨少鹏

在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性杨少鹏

杨少鹏

深圳市建筑设计研究总院有限公司518031

摘要：我国建筑行业仍然在快速发展中,建筑结构也更加复杂、功能更加多样,为了能够不断提高建筑结构的合理性,应当加强对建筑结构的设计,做好相应的分析和计算。当前建筑工程设计中由于设计工作人员的专业水平、结构设计工作等方面仍然存在一定的问题,为此,应当加强结构设计优化,做好基础、配筋等方面的设计,积极引入新技术和新材料,不断优化建筑工程结构,推动我国建筑行业的进一步发展。

关键词：建筑工程;结构设计;安全性;优化措施;

1引言

城市的发展离不开建筑,现阶段,我国的建筑行业规模越来越大,给人民的生活带来了翻天覆地的变化。但与此同时,建筑质量所引发的安全问题也日益突出,尤其是在地震多发地带,建筑的抗震性能成为人们关注的焦点。如何通过建筑的建构设计,提升建筑的安全性和抗震性成为关键。本文将从目前建筑结构中的安全隐患出发,提出常见的提高建筑安全性的建筑结构设计措施,为今后建筑行业的发展提供参考借鉴。

2建筑结构安全性的概念

2.1建筑结构安全性

建筑结构安全性，指的是建筑在一定外在因素的作用下，仍然能够防止被破坏或出现倒塌的性能，是衡量建筑结构质量的重要指标之一。通常情况下，建筑结构都是经过了建筑设计师的精心设计，并且科学合理的施工得到的，因此，在对建筑物进行科学合理的设计时，必须重点考虑建筑结构的安全性能，设计要点可以归纳为安全、经济、耐久几项要求。2.2建筑安全性设计原则

2.2.1保持结构的完整、统一

建筑的整体结构应当保持完整性，尤其是对于大型地标性建筑的设计，应避免为实现其标新立异而忽视建筑结构应有性能。当建筑的整体性遭遇了重大问题时，首先需要确保建筑主体结构的完整，保证构件之间的受力科学合理，并且能够通过结构内部进行传递、转移或内部抵消。

2.2.2结构设计的刚柔并进

建筑结构在设计时要遵循刚柔并进的原则，不可逾越。如果建筑结构太刚，就会影响建筑物的变形能力，在大的破坏力的作用下，建筑物就会发生大面积坍塌，有时甚至是全部破坏。相反如果设计太柔，建筑的稳定性就无法保障，变形过大，就会使整个建筑物倾覆。在设计建筑结构时需要重视建材的选择，建议采用具备一定弹力性能与韧性的材料，以便在遭遇地震灾害时，利用建材自身弹性，与地震作用力发生相互作用，达到提高建筑抗震性能的目的。而建筑结构本身的设计，也应当以安全性和实用性为核心，尽可能采用具有一定结构弹性的形式。

2.2.3注重建筑的多重防护

建筑结构设计的安全设施需要多部门合作，在建筑结构中预留充足的消防与逃生通道，从而合理划分建筑面积中的公共领域。同时要求建筑结构与建筑本身功能结合起来，确保结构安全与功能的实现。在建筑设计中，不应该仅仅追求建筑结构上的稳定性，更应该在建筑外围上进行安全性的设计，使建筑物的安全保障系数更高。

3建筑结构安全性涉及问题实例分析

3.1工程概况

某金融大厦屋顶标高为178m（未计向上延伸至198m的外墙构架）；地下室5层，埋深22.16m。总建筑面积为108000m2，其中地下28660m2。五层以下为商业用途，五层以上均为办公用途。地下五层为停车库及设备用房，其中地下四五层兼作五级人防地下室。

3.2容易出现的结构安全问题

3.2.1最小配筋率

在建筑结构及安全性设计中，最小配筋率是极为重要的问题之一。为了保证建筑结构安全性，受弯构件的最小配筋率和混凝土抗拉强度对钢筋屈服强度的比值应呈正比。混凝土柱的配筋率较低，则代表其的延性差。由于极限状态下，开裂弯矩应该大于屈服弯矩，在这里将标准强度看作是最小配筋率就显得不是很准确，只有混凝土强度使用高于标准强度的分位值，开裂强度数值才会更加准确、可靠。

3.2.2构造问题

建筑结构设计中，收缩、徐变等都起着极为重要的作用，为避免这些影响的出现，设计人员一般是在建筑结构设计中使用一些构造措施。在设计过程中，为了保证建筑结构的安全性和设计的科学性，设计人员需要依据基础原理对设计中遇到的问题进行分析，需要重视建筑结构设计的合理性问题。比如地下结构的设计中，顶板属于受弯构件，侧墙属于大偏压构件，假如提高地下结构的荷载安全系数，顶板就会处于安全状态，侧墙则相反，轴力的提高会增加侧墙的抗力。

3.2.3混凝土保护层厚度

在建筑结构设计中，承载力是一项极为重要的内容，当混凝土保护层的厚度较小时，建筑结构的抗弯承载力就会变高。从耐久性而言，当混凝土保护层厚度较大时，建筑结构的耐久性也能得到相应的提升；从裂缝宽度而言，混凝土保护层厚度较小时，建筑结构的裂缝宽度也会随之变小。在不超过裂缝宽度允许值的情况下，对不同场合应该进行区别对待，即以不同的混凝土保护层厚度去要求结构的设计，以避免在混凝土保护层增加时，建筑结构会出现不合理现象。

4建筑结构设计中提高建筑安全性的方法

建筑结构设计作为在建筑工程建设中起着极为重要作用的环节，其设计的科学性、安全性会对建筑工程的施工质量和施工效率造成极大的影响。因此需要采用科学的方法对建筑结构设计安全性进行提升。

4.1根据建筑结构规范设计

随着建筑行业发展前景越来越好，而规范建筑行业发展与工程质量，国家也颁布了相应的法律法规，以约束建筑企业和施工人员的行为，有效提高建筑工程施工质量。在建筑结构设计过程中，设计人员依照相应的规范进行结构设计，帮助其发现结构设计中存在的安全隐患，并及时解决。当前，国家所颁布与建筑结构设计相关的法律规范有二部，分别是《民用建筑电气设计规范》、《高层民用建筑设计防火规范》和《火灾自动报警系统设计规范》。法规中针对建筑消防电气等提出了严格的要求，每部法规都分别从消防、电气等不同方面提出了详细、具体的要求，应当遵照相应法规的要求进行设计。

4.2结构选型及特点

该金融大厦采用圆钢管混凝土框架-钢支撑框架结构体系，结构方案控制原则：刚度、强度，舒适度、延性满足规范要求。小震作用下，主、次结构均要求处于弹性阶段，满足小震不坏的目标；中震作用下，主体结构墓本处于弹性状态，无损坏或损坏程度小，次结构有一定程度损伤，但损伤程度为可修复，修复时不会对主体结构的稳定性和安全性造成很大影响；大震作用下，地震能量主要依靠次要构件耗散，少数抗侧力构件出现塑性铰，整体结构内力重分布，结构整体仍具有一定的抗侧刚度，可继续工作。通过设置部分偏心支撑，在支撑与柱之间或支撑与支撑之间形成耗能梁段。在大震作用下通过耗能梁段的弹塑性变形耗能，保证支撑不屈曲。高出屋面的幕墙采用钢桁架结构，并设置部分粘弹性消能阻尼器，以起到减少风振和在地震作用下耗能的作用。