论文部分内容阅读
摘要：建筑工程结构的安全设计是保证工程质量目标的重要因素，建筑工程结构设计安全性也是一直被人们探讨的话题。本文主要分析了建筑结构设计过程中存在的安全隐患，对如何实现建筑结构设计的安全性提出相应的措施，并对工程中一些重点部位的安全设计进行分析。
关键词：建筑结构；设计；安全性
Pick to: the safety of the construction engineering structure design is important factor to ensure the engineering quality target, construction engineering structure design safety also is the topic that has been discussed. This article mainly analyzes the hidden trouble in security in the process of design for building structure, how to realize the safety of building structure design put forward the corresponding measures, and the safety of the engineering of some key parts design were analyzed.
Keywords: building construction; Design; security
中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
建筑结构是各类建筑物的一部分或全部，它是由结构用建材制成的构件连接而成用来完成建筑物功能的体系，起到承受、传递自身及其建筑物使用过程中出现的各种作用的体系。建筑结构设计的目的是希望通过最经济的途径来满足建筑物的功能要求，建造是将设计图变成真实的结构。通过对建筑结构设计及建造，以求达到保证建成的建筑结构的安全性，建筑结构才能完成自身的功能。研究和把握清楚结构安全性的内涵及实现的方法对结构的安全性而言非常重要。
一、建筑结构设计中存在的安全隐患
作者通过多年的工作经验，并结合相关的资料，总结出如下建筑结构设计中存在的安全隐患问题：
1.抗震度不够
我国虽不是地震经常发生的国家，但曾出现过的唐山大地震和汶川大地震这样具有极大破坏力的灾难，给我们国家带来了巨大的损失，在地震中，我们不难发现有很多的豆腐渣工程，达不到抗震的要求。因此，在重建家园的时候，我们应该把建筑物的抗震性能作为重要的性能指标，对于像八级这样的大地震也能稳定，从而减少地震发生时人员伤亡及财产损失。同时，在设计中也不能恪守规则，生搬硬套，要结合实际情况而设计，选择不同的抗震规范，以免造成不必要的浪费。
2.建筑结构设计不合理
由于建筑结构设计者的知识和经验不足，导致其设计的建筑结构不合理，存在安全隐患或其他问题。这种人员虽然只是建筑結构设计行业中的极少数，但他们的存在也非常值得重视。因此设计人员要人人自危，不能只考虑公司利益，也要切身为顾客考虑，学会换位思考。设计人员要全而考虑情况后，再进行设计，并把不合理的设计或只顾美观不顾质量的设计扼杀在襁褓中，不要等到造成恶果时，再想补救措施。
3.人为因素
通常在施工过程中，施工单位为了追求更高的经济效益，在结构设计中偷工减料。一方面，一些建筑公司为节省开支，获取高额利润，过度节约钢材，偷工减料，不重视建筑物的质量和安全性能，导致建筑物中钢材等材料的性能减弱，从而导致了建筑物的质量不过关,安全性能下降。而我国对建筑物钢筋的配筋率有明确规定，要求建筑物的不同部位的配筋率不同，因此，建筑设计人员要对建筑物的配筋率高度重视，对施工过程进行实时监督。另一方面，一些建筑公司为了节省开支，在施工中使用冷轧变形钢筋，虽然节约了资金，但这种钢筋强度和韧性都达不到规范中的规定，给建筑物的安全性能带来了隐患。二、如何实现建筑结构设计的安全性
1.严格按照国家规定的建筑规范设计建筑结构
随着建筑业进一步的发展，建筑结构越来越被重视。国家也出台了一些相应的规定。而一个国家的规定不仅仅是技术性的，还具有很强的政策性。而且这些规定是与时俱进的，要不断修改。我们不能仅仅满足子过去的设计标准。为了提高建筑的质量，消除安全隐患，建筑设计人员要谨守本责，对建筑过程中不符合国家相关规定的行为及时提出异议，并提出解决措施，以避免或减少类似情况的发生，使建筑结构设计更多的为人们考虑周全。同时，建筑结构设计人员对存在违规行为且屡教不改的人员要及时举报，以免造成更严重的损失。
2.在结构设计中采取的措施
（1）做好建筑结构的概念设计
结构的概念设计是根据各种安全灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想,依据对建筑结构的总体理解及掌握,在特定的建筑空间及环境条件下,有意识的利用结构总体系和各分体系间的力学特性及关系,采用概念性近似计算方法,快速、有效地对结构总体系及分体系进行构思、比较与选择,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和细部措施的宏观控制。具体为选出合适的竖向结构体系、水平分体系、基础类型、确定结构总体方案的布置、相应的分体系以及它们之间的关系、结构的计算模型、结构的构造等,在初步设计前为所设计的工程项目设想一个概念性的总体方案,使其后的设计、施工都能够比较顺利,避免发生难以补救的原则性错误。
（2）结构方案对其安全性的影响
一个好的结构方案是实现结构安全性的基础性条件。结构方案设计属于创造性工作,是一个从无到有的过程,在选择确定竖向结构体系、水平分体系、基础类型,进行结构布置、截面尺寸确定、构件连接、材料强度等级选择等工作中,需要考虑所选结构体系是否具有好的整体稳定性、结构传力途径是否直接明确、结构整体是否有足够的必要的多余约束、局部破坏会不会引起连续倒塌等等,规范没有规定现成的公式,需要设计人员根据经验对所设计建筑及结构整体把握,选用适当的模型进行适当的计算,并判断选择,确定结构方案。
（3）结构构造措施、计算简图的确定
结构构造措施、计算简图的确定是建筑结构概念设计另一方面的内容。结构设计中,根据结构概念设计的原则,为保证结构的安全性,作为结构计算的前提和补充,对结构和非结构构件的各部分采取的细部措施,是结构的构造措施。在结构的分析和设计计算中,都需要对真实的结构进行适当的简化、假设,选取出相应的计算简图。选取结构的计算简图只能是根据结构的概念、力学原理进行,没有办法通过计算选取。选出的计算简图能否代表结构原型,取决于设计者对结构体系及构造、结构力学模型、结构力学响应等的把握。结构的计算简图是结构计算分析的基础,只有选定的计算简图和结构原型比较相符,计算出的结果才是有效的。
（4）做好建筑结构的计算设计
在一个较好的结构方案的基础上,选取合适的计算模型对结构进行分析计算,进行构件承载力设计或校核是实现结构安全性的重要方法及步骤。也就是说,建筑结构计算设计分为结构分析和截面设计。
在结构设计过程中进行的建筑结构的分析,是将预测出的结构设计基准期内施加于结构的各种作用代表值施加于前面所述建筑结构方案的简化后得出的计算简图,并求解结构在各种工况下的效应———轴力、弯矩、剪力、扭矩、截面的位移、裂缝、正应力、切应力等,并选择合适的参量作为控制构件截面承载力、变形设计的依据。设计过程中的结构分析有几点需要注意:一是，对于作用预测得是否准确,尤其一些偶然作用如地震作用,对结构分析的影响很大。二是，结构分析的对象是计划建造结构简图,是模型,不完全等同于建造好的结构,分析计算出的结果是否是结构受力后真实的力学响应。这些都是结构分析中需要注意的地方。
目前,对结构设计中的结构分析还没有达到系统化、完善化,还需要进行系统研究,完善现行相关规范的有关内容,为实现结构的安全性做出贡献。截面计算设计是我国现行规范规定最为全面,内容最为翔实的结构设计内容,这是我国设计人员最熟悉、把握最好的内容,也是建筑学科教育中抓的最扎实的方面,目前,也是做得最好的一个方面。通过截面计算设计及构造设计完成结构构件的设计,这也是实现结构安全的一个主要方面。
3.特殊部位的设计分析
（1）地基基础设计
建筑工程结构设计中，地基基础设计是设计人员需要重视的地方。它不仅影响到后期工作的进行，而且是整个工程安全性的决定因素。
结构地基基础设计中，要考虑施工场地所处的地质、水位、结构类型、施工条件以及实用功能等情况。[3]要保障工程不能发生沉降和倾斜，满足正常的使用要求。为保证地基安全，确保施工质量安全，对建筑物相邻的构筑物的地下设施标高、位置要进行详细了解。同时，我国幅员辽阔，不同地区的地质条件不尽相同，施工技术以及施工条件都有所差异。而地基基础设计规范无法对不同地区的地基基础做出详细的描述、规定。所以，地方性标准的建立能够把不同地区的地基类型、设计方法进行详细的规定描述。因此，在地基基础设计过程中，一定要結合施工经验以及当地施工条件，并深入学习地方性规范，保证整体结构设计或者后期结构设计的顺利进行。
（2）结构刚度设计分析
随着建筑业的快速发展，建筑层数开始越来越高。为达到建筑结构的刚度要求，需要对层间的位移进行控制。既对构件的刚度大小、截面大小附加相对指标。由于建筑抗侧刚度对结构安全性有较大的影响，所以在设计中要特别注意。设计的刚柔度由设计人员考虑。一般情况下，由于高层住宅的普及，设计中都采用较刚的设计方法，但由于房间开间较小，剪力墙较多、较厚，因此对材料是一种浪费。在计算中，最大弹性的层间位移角在1/2000至1/3000范围内。若施工现场土质较好，或有地下室存在，建筑抗侧刚度可以设计的较柔一些。当满足结构变形限值时，可以尽量减低刚度的设计，这样既可以减小地震作用，也达到了设计经济性的目的。
4.开展科研，创新设计软件
工欲善其事，必先利其器，道理是显然的，这对于任何行业都适用。随着建筑事业的发展，特别是现今建筑行业的飞速发展，建筑结构设计的内容越来越复杂，难度越来越大。从另一个角度来说，我国建筑结构设计对设计人员知识的深度和广度有了更多的要求。在此种情况下，现有的结构设计程序已不能满足设计人员的需求。例如有些力学模型不能适应比较复杂的结构和构件形式，对某些构件的承载力设计处理不理想或计算不准确，这对建筑物的安全性缺乏保证。同时计算机程序的内容和功能直接影响结构设计水平。有时为了解决生产问题，配合软件的能力，只能把计算过程简化以满足计算程序的能力。所以，提高结构设计中建筑的安全性，首先要开发出一款高精度软件，这就需要设计者和计算机程序专业人员合作去完成软件开发，推新创新，不安于现状，勇于承担起这个任务。
结 语
总之，建筑结构设计的安全性是非常重要的。所以，设计人员在其设计过程中，应该遵守国家的相关规定，从建筑结构的承载力、耐久性等多方面因素考虑，保证建筑物的结构安全可靠、经济美观，同时也为我国的建筑规范的建立健全做贡献，为将来的建筑事业的蓬勃发展而努力。参考文献
[1] 胡松.建筑结构设计安全度的探讨[j]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2010(09)
[2] 董心德,叶丹,张永平,蔡士连.复杂高层建筑结构基于性能的抗震设计概要[j]. 中国产业. 2010(12)
[3] 杨云峰.浅谈建筑结构抗震概念设计[j]. 科技创新导报. 2009(11)
关键词：建筑结构；设计；安全性
Pick to: the safety of the construction engineering structure design is important factor to ensure the engineering quality target, construction engineering structure design safety also is the topic that has been discussed. This article mainly analyzes the hidden trouble in security in the process of design for building structure, how to realize the safety of building structure design put forward the corresponding measures, and the safety of the engineering of some key parts design were analyzed.
Keywords: building construction; Design; security
中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
建筑结构是各类建筑物的一部分或全部，它是由结构用建材制成的构件连接而成用来完成建筑物功能的体系，起到承受、传递自身及其建筑物使用过程中出现的各种作用的体系。建筑结构设计的目的是希望通过最经济的途径来满足建筑物的功能要求，建造是将设计图变成真实的结构。通过对建筑结构设计及建造，以求达到保证建成的建筑结构的安全性，建筑结构才能完成自身的功能。研究和把握清楚结构安全性的内涵及实现的方法对结构的安全性而言非常重要。
一、建筑结构设计中存在的安全隐患
作者通过多年的工作经验，并结合相关的资料，总结出如下建筑结构设计中存在的安全隐患问题：
1.抗震度不够
我国虽不是地震经常发生的国家，但曾出现过的唐山大地震和汶川大地震这样具有极大破坏力的灾难，给我们国家带来了巨大的损失，在地震中，我们不难发现有很多的豆腐渣工程，达不到抗震的要求。因此，在重建家园的时候，我们应该把建筑物的抗震性能作为重要的性能指标，对于像八级这样的大地震也能稳定，从而减少地震发生时人员伤亡及财产损失。同时，在设计中也不能恪守规则，生搬硬套，要结合实际情况而设计，选择不同的抗震规范，以免造成不必要的浪费。
2.建筑结构设计不合理
由于建筑结构设计者的知识和经验不足，导致其设计的建筑结构不合理，存在安全隐患或其他问题。这种人员虽然只是建筑結构设计行业中的极少数，但他们的存在也非常值得重视。因此设计人员要人人自危，不能只考虑公司利益，也要切身为顾客考虑，学会换位思考。设计人员要全而考虑情况后，再进行设计，并把不合理的设计或只顾美观不顾质量的设计扼杀在襁褓中，不要等到造成恶果时，再想补救措施。
3.人为因素
通常在施工过程中，施工单位为了追求更高的经济效益，在结构设计中偷工减料。一方面，一些建筑公司为节省开支，获取高额利润，过度节约钢材，偷工减料，不重视建筑物的质量和安全性能，导致建筑物中钢材等材料的性能减弱，从而导致了建筑物的质量不过关,安全性能下降。而我国对建筑物钢筋的配筋率有明确规定，要求建筑物的不同部位的配筋率不同，因此，建筑设计人员要对建筑物的配筋率高度重视，对施工过程进行实时监督。另一方面，一些建筑公司为了节省开支，在施工中使用冷轧变形钢筋，虽然节约了资金，但这种钢筋强度和韧性都达不到规范中的规定，给建筑物的安全性能带来了隐患。二、如何实现建筑结构设计的安全性
1.严格按照国家规定的建筑规范设计建筑结构
随着建筑业进一步的发展，建筑结构越来越被重视。国家也出台了一些相应的规定。而一个国家的规定不仅仅是技术性的，还具有很强的政策性。而且这些规定是与时俱进的，要不断修改。我们不能仅仅满足子过去的设计标准。为了提高建筑的质量，消除安全隐患，建筑设计人员要谨守本责，对建筑过程中不符合国家相关规定的行为及时提出异议，并提出解决措施，以避免或减少类似情况的发生，使建筑结构设计更多的为人们考虑周全。同时，建筑结构设计人员对存在违规行为且屡教不改的人员要及时举报，以免造成更严重的损失。
2.在结构设计中采取的措施
（1）做好建筑结构的概念设计
结构的概念设计是根据各种安全灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想,依据对建筑结构的总体理解及掌握,在特定的建筑空间及环境条件下,有意识的利用结构总体系和各分体系间的力学特性及关系,采用概念性近似计算方法,快速、有效地对结构总体系及分体系进行构思、比较与选择,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和细部措施的宏观控制。具体为选出合适的竖向结构体系、水平分体系、基础类型、确定结构总体方案的布置、相应的分体系以及它们之间的关系、结构的计算模型、结构的构造等,在初步设计前为所设计的工程项目设想一个概念性的总体方案,使其后的设计、施工都能够比较顺利,避免发生难以补救的原则性错误。
（2）结构方案对其安全性的影响
一个好的结构方案是实现结构安全性的基础性条件。结构方案设计属于创造性工作,是一个从无到有的过程,在选择确定竖向结构体系、水平分体系、基础类型,进行结构布置、截面尺寸确定、构件连接、材料强度等级选择等工作中,需要考虑所选结构体系是否具有好的整体稳定性、结构传力途径是否直接明确、结构整体是否有足够的必要的多余约束、局部破坏会不会引起连续倒塌等等,规范没有规定现成的公式,需要设计人员根据经验对所设计建筑及结构整体把握,选用适当的模型进行适当的计算,并判断选择,确定结构方案。
（3）结构构造措施、计算简图的确定
结构构造措施、计算简图的确定是建筑结构概念设计另一方面的内容。结构设计中,根据结构概念设计的原则,为保证结构的安全性,作为结构计算的前提和补充,对结构和非结构构件的各部分采取的细部措施,是结构的构造措施。在结构的分析和设计计算中,都需要对真实的结构进行适当的简化、假设,选取出相应的计算简图。选取结构的计算简图只能是根据结构的概念、力学原理进行,没有办法通过计算选取。选出的计算简图能否代表结构原型,取决于设计者对结构体系及构造、结构力学模型、结构力学响应等的把握。结构的计算简图是结构计算分析的基础,只有选定的计算简图和结构原型比较相符,计算出的结果才是有效的。
（4）做好建筑结构的计算设计
在一个较好的结构方案的基础上,选取合适的计算模型对结构进行分析计算,进行构件承载力设计或校核是实现结构安全性的重要方法及步骤。也就是说,建筑结构计算设计分为结构分析和截面设计。
在结构设计过程中进行的建筑结构的分析,是将预测出的结构设计基准期内施加于结构的各种作用代表值施加于前面所述建筑结构方案的简化后得出的计算简图,并求解结构在各种工况下的效应———轴力、弯矩、剪力、扭矩、截面的位移、裂缝、正应力、切应力等,并选择合适的参量作为控制构件截面承载力、变形设计的依据。设计过程中的结构分析有几点需要注意:一是，对于作用预测得是否准确,尤其一些偶然作用如地震作用,对结构分析的影响很大。二是，结构分析的对象是计划建造结构简图,是模型,不完全等同于建造好的结构,分析计算出的结果是否是结构受力后真实的力学响应。这些都是结构分析中需要注意的地方。
目前,对结构设计中的结构分析还没有达到系统化、完善化,还需要进行系统研究,完善现行相关规范的有关内容,为实现结构的安全性做出贡献。截面计算设计是我国现行规范规定最为全面,内容最为翔实的结构设计内容,这是我国设计人员最熟悉、把握最好的内容,也是建筑学科教育中抓的最扎实的方面,目前,也是做得最好的一个方面。通过截面计算设计及构造设计完成结构构件的设计,这也是实现结构安全的一个主要方面。
3.特殊部位的设计分析
（1）地基基础设计
建筑工程结构设计中，地基基础设计是设计人员需要重视的地方。它不仅影响到后期工作的进行，而且是整个工程安全性的决定因素。
结构地基基础设计中，要考虑施工场地所处的地质、水位、结构类型、施工条件以及实用功能等情况。[3]要保障工程不能发生沉降和倾斜，满足正常的使用要求。为保证地基安全，确保施工质量安全，对建筑物相邻的构筑物的地下设施标高、位置要进行详细了解。同时，我国幅员辽阔，不同地区的地质条件不尽相同，施工技术以及施工条件都有所差异。而地基基础设计规范无法对不同地区的地基基础做出详细的描述、规定。所以，地方性标准的建立能够把不同地区的地基类型、设计方法进行详细的规定描述。因此，在地基基础设计过程中，一定要結合施工经验以及当地施工条件，并深入学习地方性规范，保证整体结构设计或者后期结构设计的顺利进行。
（2）结构刚度设计分析
随着建筑业的快速发展，建筑层数开始越来越高。为达到建筑结构的刚度要求，需要对层间的位移进行控制。既对构件的刚度大小、截面大小附加相对指标。由于建筑抗侧刚度对结构安全性有较大的影响，所以在设计中要特别注意。设计的刚柔度由设计人员考虑。一般情况下，由于高层住宅的普及，设计中都采用较刚的设计方法，但由于房间开间较小，剪力墙较多、较厚，因此对材料是一种浪费。在计算中，最大弹性的层间位移角在1/2000至1/3000范围内。若施工现场土质较好，或有地下室存在，建筑抗侧刚度可以设计的较柔一些。当满足结构变形限值时，可以尽量减低刚度的设计，这样既可以减小地震作用，也达到了设计经济性的目的。
4.开展科研，创新设计软件
工欲善其事，必先利其器，道理是显然的，这对于任何行业都适用。随着建筑事业的发展，特别是现今建筑行业的飞速发展，建筑结构设计的内容越来越复杂，难度越来越大。从另一个角度来说，我国建筑结构设计对设计人员知识的深度和广度有了更多的要求。在此种情况下，现有的结构设计程序已不能满足设计人员的需求。例如有些力学模型不能适应比较复杂的结构和构件形式，对某些构件的承载力设计处理不理想或计算不准确，这对建筑物的安全性缺乏保证。同时计算机程序的内容和功能直接影响结构设计水平。有时为了解决生产问题，配合软件的能力，只能把计算过程简化以满足计算程序的能力。所以，提高结构设计中建筑的安全性，首先要开发出一款高精度软件，这就需要设计者和计算机程序专业人员合作去完成软件开发，推新创新，不安于现状，勇于承担起这个任务。
结 语
总之，建筑结构设计的安全性是非常重要的。所以，设计人员在其设计过程中，应该遵守国家的相关规定，从建筑结构的承载力、耐久性等多方面因素考虑，保证建筑物的结构安全可靠、经济美观，同时也为我国的建筑规范的建立健全做贡献，为将来的建筑事业的蓬勃发展而努力。参考文献
[1] 胡松.建筑结构设计安全度的探讨[j]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2010(09)
[2] 董心德,叶丹,张永平,蔡士连.复杂高层建筑结构基于性能的抗震设计概要[j]. 中国产业. 2010(12)
[3] 杨云峰.浅谈建筑结构抗震概念设计[j]. 科技创新导报. 2009(11)