浅谈建筑结构设计安全度

　　摘要：本文首先对建筑结构安全度作了简要概述，其次阐述了我国建筑结构安全度现状，最后提出了提高建筑结构设计安全度的若干意见
　　关键词：建筑结构，设计，安全度
　　
　　建筑结构安全直接影响建筑物的安全，结构的错误设计或不规范施工很可能造成建筑物发生各种质量事故，如墙体开裂、构件破坏、建筑物倾斜等，结构不安全严重时甚至发生例塌事故。因此，要保证建筑物的安全，首先要保证建筑结构的安全性。结构设计的首要任务就是选用经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠指标以保证结构的安全性。
　　1、建筑结构安全度概述
　　1.1建筑结构设计安全度的定义。建筑结构设计的最终目标是实现“三性”，即安全性，舒适性，耐久性。安全性是指在正常使用条件下能承受可能出现的各种外荷载作用(如:自重、机械设备、家具、人流以及风雪、气温变化等)，在特殊情况下(如:地震、火灾、飓风等)仍能保持建筑物整体稳定、不倒塌；舒适性是指在正常使用情况下具有良好的工作性能,即能正常发挥建筑物各部分的使用功能；耐久性是指在正常使用和维护条件下具有足够长的安全使用寿命(设计使用年限)。上述安全性、舒适性、耐久性是衡量建筑结构是否安全可靠的基本标志，称为建筑结构的安全性。在建筑结构设计中用来度量结构安全性、舒适性的指标就叫安全度。
　　1.2安全度的不同表示方法。20世纪50年代以来,我国建筑结构设计方法历经容许应力设计法、破坏阶段设计法、极限状态设计法和概率极限状态设计法四个阶段；在结构设计规范中，则分别以安全系数、分项系数和可靠指标来表示容许应力法、破坏阶段法、概率极限状态的安全度。其实,建筑结构安全度(有较可靠度)还与其它一些因素有关,例如:结构的构造规定、荷载标准与材料强度标准值、结构内力分析的精确度和构件承载计算公式等。
　　2、现行建筑结构设计安全度状况
　　2.1结构造价占整个建筑造价的比例愈来愈小。过去,因为建筑装修和设备都比较简单,没有地价、拆迁、城建等大笔附加费。建筑物的造价以结构造价为主,而目前以商品房为例,中小城市市面上的售价约为4000元/m2,其中土建成本费仅(1400～1600)元/m2,结构造价大约不到800元/m2。
　　2.2对结构使用功能的要求越来越高。现在建筑物内各种设施和财产的价值愈来愈高,对结构的安全度自然会提出更高的要求。随着生产和生活方式的改变,人们要求建筑物在使用过程中具有更大的灵活性,更能适应功能变换的需要,因此,也要求结构安全度有更大的储备。
　　2.3建筑物已成为商品。国家不再是城镇物业的唯一投资者和拥用者,这是一个重要的变化。过去业主只是国家,国家不堪统建城镇房屋的重负,只能采取低安全度的设计原则。现在业主中有了普通百姓,百姓买房时总希望安全性能好,更何况提高结构设计安全度又不会过多增加费用。
　　2.4结构材料已能充分供应。钢材、水泥的供应并不紧张,合理地多用一些钢材不仅可提高结构性能,而且还能带动国民经济发展。
　　综上所述可知：根据目前我国国情,历史遗留下来的结构设计低安全度已不能适应当前和今后的需要,如果继续执行低安全度政策既不符合国家眼前和长远利益,也违背了投资者意愿。从国际上来看,我国现有的结构设计标准由于安全度太低而不能进入国际市场,有损我国的形象。从商品质量的观点来看,既然建筑物是商品,安全度高低应该是商品质量的一个标志,而不能把低于安全度的建筑物说成是高质量商品。
　　3、提高建筑结构设计安全度的建议
　　3.1当前的建筑物安全事故,与结构设计安全度无关。20世纪50年代的结构设计方法,与现在近似,当时所用的混凝土强度很低,只有110～140号,比现在的C15还低。20世纪50年代初期施工手段也很落后,混凝土用体积配合比,人工搅拌,没有振捣器……而当时施工发生安全事故的较少。有一些建筑物,如王府井百货大楼、北京饭店等,使用至今已逾45年,而且经过了唐山地震影响的考验。因此可以说,现在的安全事故,与结构设计安全度是没有连带关系的。
　　3.2结构设计,仍宜提倡节约。关于节约钢材的问题。作为一个结构设计工程师,重要职责之一,就是以较少的材料去完成建筑物各种功能的要求。如果将构件截面任意加大,材料用量任意增多,这个工作,建筑师也能做。在发达国家,节约材料也是工程师所追求的。1998年美国《商业周刊》登载由美国建筑师学会(AIA)举办的最佳建筑设计竞赛,“节省材料”是该次竞赛的主题之一。纽约时报新印刷厂的设计,因采用规则的矩形平面和常规材料,节约五千万美元而获奖:又如香港中国银行(贝聿铭设计)因其结构方案布置得当,比同样高度的其他结构大量节约钢材,所以若干个杂志上都发表文章加以表扬。
　　3.3我国规范中的构造规定,并非都比别国低。我国规范规定的是最低用钢量,设计者一般根据结构重要性,予以适当提高,所以下能以此来判定我们在工程中的材料用量,更不能以我们的最低值来与人家比。我国规范规定的柱子最小含钢量力0.4%,是不考虑抗地震时的数量,我们大多数城市设计时都考虑抗震,高层建筑更是都要考虑,这时柱子的最小含钢量就是0.5%～1.0%。而且设计单位在设计高层建筑的柱子时,用钢量常比规范要求的还大,因此与国外相比,实际用钢量并不太小。我们有些构造要求,已与国外持平,如剪力墙的最小配筋率为0.25%,与美国相同。至于墙的暗柱配筋量,在许多方面已是世界领先。我国规范对于梁受压钢筋的配筋率,有明确规定。且数值与美国基本相等,并非“无此规定”。至于受拉钢筋的最小配筋率,有设计经验的人都知道,在一般梁板构件中,此值并不起作用,有影响的是在类似基础厚板一类构件中。这种构件中,我国规范与国外规范相比,在某些情况下配筋更多。因为如美国或新西兰规范,对于控制最小配筋量还有一些放松要求的措施,可使配筋减少,所以在一定情况下,配筋可以比我们更少。因此也不能一概而论,说我国的构造配筋比国外如何的少。
　　3.4规范要根据国家政策而定。一个国家的规范,不仅仅是技术性的,还有很强的政策性等许多方面,是一个国家经济条件的直接反映。因此,我国规范的材料用量,当然应该比发达国家低,也即安全度应该低一些。这方面我们完全可以理直气壮地说,我们过去的设计标准,是符合我国国情的,是安全的。当然某些局部有不足,要不断修改。国外的规范也不是十全十美,也在不断的修改。我们过去的结构成功地经受了几十年的考验,那就是说,我们的规范基本是正确的,安全度基本是能满足要求的。现在这种关于建筑结构设计安全度的讨论是正常的,但可能会使一些设计人员误以为按我国规范进行设计会造成不安全,以致盲目加大构件截面,增加用钢量,造成不必要的浪费。这种可能性是不能不防的。
　　4、结语
　　总之，结构设计人员应针对具体工程和施工的特点，需要时选用高于规范规定的最低要求，并能够考虑结构的耐久性要求。此外，还要从结构的体系、构造，材料选择设计以及施工和使用中的各个环节保证结构的安全性。
　　
　　参考文献
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