探讨建筑结构安全性及实现

张东平 魏俊亚

摘要: 随着当前经济的飞速发展,建筑业也突飞猛进.但是,当前也存在着比较多的问题,特别是许多设计单位与建设单位、施工单位在建设过程中往往比较注重外观效果,而忽视了建筑结构的根本---安全性。本文简要探讨析结构安全性的本质及实现的方法。

关键词:结构；安全性；

0前言

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;若将构成这一体系的构件及地基看成是刚体,该体系和地基构成的新体系一般是几何不变体系。安全性是建筑结构设计最主要的追求目标,建筑结构安全度是评价结构安全性的有效手段。建筑结构安全性实现,包括结构设计安全性的实现、结构建造安全性的实现和结构使用中安全性的实现。从长远来看，研究并分析结构安全性的本质及实现的方法，对结构的安全性有非常重要的意义。

一、结构安全性的本质

安全性这个词表述的是一个宏观概念,不同于力或位移可以直接成为设计参数,不能直接在设计中应用。结构性能往往可以通过结构受力极限状态或邻近破坏程度来体现,而结构的受力极限状态或破坏程度又可以由结构的反应参数来表示(如内力、应力、位移、能量及其他一些可以用来表示破坏指标)。

结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准，也与结构的正确使用（维护、检测）有关，而这些又与土建工程法规和技术标准（规范、规程、条例等）的合理设置及运用相关联。

牻峁故前匆欢ǖ氖褂靡求设计并按一定建造要求建造的,要求在其设计使用年限内都具有安全的性能,即在一般情况下,结构能承受可能出现的各种作用而不发生破坏,在正常维护下具有足够的耐久性;在偶然情况下,按偶然作用的情况及结构重要性的不同可以区别对待,比如现阶段对待地震作用的“小震不坏、中震可修、大震不倒”为其安全性能要求,或采用基于性能的抗震设计,提出相应的抗震性能水平。

二、建筑结构安全性的实现

2.1结构设计中安全性的实现

1)建筑结构的概念设计起着主要作用

概念设计的意义能做到结构功能与外部条件一致 充分展现先进的设计发挥结构的功能并取得与经济性的协调更好地解决构造处理用概念设计来判断计算设计的合理性。概念设计的依据结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质设计和构造处理原则计算程序的力学模型和功能吸取或不断积累的实践经验。

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。

结构方案对其安全性具有根本性的影响,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。

2)建筑结构的计算设计是起着次要作用

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:a.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。比如9•11恐怖袭击事件中世贸大厦在飞机撞击后发生了倒塌。b.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。

2.2结构建造中安全性的实现

完成设计的建筑结构还不是真正的实际存在的建筑结构,只有通过合格的建造,才能实现建筑结构,才能使建筑结构具有真正的安全性。工程施工单位不适当地加快施工进度，尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证，早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。故而,建造的技术、方法、过程、环境等都会对结构的安全性有所影响,必须做好建造过程中的质量控制工作,才能实现设计好的结构的安全性。

2.3在定期的检测和正常的维护修理中安全性的实现

结构耐久性和使用寿命的概念，与使用阶段的检测、维护和修理不能分割，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用过程中，应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范，但没有如何使用的规范。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故，就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀，如果有定期的检测要求，这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程，强制规定必须定期检测；即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件，因其坠落后容易伤及公众，也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差，质量控制与质量保证制度不够健全，规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低，已建的工程中往往存在较多隐患，所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。要将结构安全质量事故减少到最低程度，还应以预防为主，通过例行检测及时发现问题。

结构的实际使用状态对结构的安全性的影响是长远的,不合理的使用会造成结构安全性降低甚至破坏。合理的使用和定期的检修是保证结构安全性的重要措施。在当前,应适当加强对交付使用建筑结构的管理,防止出现上述影响结构安全性使用的问题。

三、结论

本文阐述了建筑结构安全性的本质，分析了实现结构安全性的途径,结构的安全性是通过结构设计、建造、使用三个方面体现出来的,并得出在目前情形下,应在建筑结构的概念设计和结构分析上多下功夫,适当加强结构使用方面的管理,将有助于我国建筑结构安全性的实现。

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