建筑结构设计安全度分析

田嵘

（广东城建项目管理有限公司，广东 茂名 525000）

1 建筑结构设计中的安全度问题

1.1 建筑结构设计安全度的涵义

从事建筑结构设计的基本目的，是在一定的经济条件下，赋予结构以适当的安全度，使结构在预定的使用期限内，能满足所预期的各种功能要求，一般来说，建筑结构必须满足的功能要求是：

1.1.1 能承受在正常施工和使用时可能出现的各种作用，且在偶发事件中，仍能保持必须的整体稳定性，即建筑结构需具有的安全性。

1.1.2 在正常使用时具有良好工作性能，即建筑结构需具有适用性。

1.1.3 在正常维护下具有足够的耐久性

上述安全性、适用性和耐久性，是建筑结构可靠（或安全）与否的标志，总称为结构的可靠性，对这些性能的度量，即结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度（或称安全度）。

1.2 建筑结构设计方法

自20世纪50年代以来，我国建筑结构的设计方法，经历了容许应力设计法、破损阶段设计法、极限状态设计法和概率极限状态设计法的重大变化。在结构设计标准中，安全度主要表现为安全系数（容许应力法、破损阶段法）、分项系数和可靠指标（概率极限状态法），同时还与其它许多因素有关，如结构的构造规定、荷载标准值与材料强度标准值的取值、构件承载力计算公式及结构内力分析的精度等。

可靠度理论是分析结构安全性的一种有效手段。我国已颁布统一标准，要求结构设计规范按可靠度理论设计。该理论用失效概率度量结构的可靠性，通过将抗力和作用效应相互独立，将随机过程化为随机变量并以经验为校准点，成功地将这一理论用于建筑结构设计规范中，这是我国规范先进性的一种表现。但该理论在应用上还有其局限性，理论本身也有一些方面未能突破。因此，规范采用可靠度理论应采取实事求是的态度，能用的尽量用，尚不成熟的将来再用。

1.3 合理确定设计安全度

结构设计安全度的高低，是国家经济和资源状况、社会财富积累程度以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映确定工程的安全度在一定程度上需以概率和统计为基础，但更多的须依靠经验、工程判断及综合考虑。

与国际上一些通用标准相比，我国混凝土结构规范设定的安全度水平偏低，有的偏低较多。这体现在涉及结构安全度的各个环节中，如我国混凝土结构设计规范取用的荷载值比国外低，材料强度值比国外高，估计结构承载力所用计算公式的安全裕度低于国外甚至在个别情况下偏于不安全，对结构的构造规定又远比国外要求低。

现行规范安全度与国际相比虽然偏低但是可以接受，这是数十年来成功建成数百亿平方米建筑物的长期实践加以证实的但考虑到客观形势变化，国家经济实力增强和住宅制度改革现状，可以将现行设计可靠度水平适当提高一点，这样投入不大，却对长远利益有利。

1.4 安全度与工程事故的关系

关于工程事故与设计安全度的关系，有人认为国内发生的工程事故与现行规范的安全度没有关系，规范的安全度是够的。文献就指出，上世纪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#，比现在的C15还低，其施工手段也很落后，混凝土用体积配合比，人工搅拌，没有振捣器，而施工发生安全事故的却很少，如北京饭店、王府井百货大楼等一些建筑物，使用至今已逾46年，而且都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。不过也有专家指出，一些工程事故往往由多种因素综合造成，施工质量差、设计有毛病、结构安全储备又偏低，加在一起终于酿成大祸，这类情况不是由于野蛮施工和管理腐败，较高的安全度总是与较低的失效概率相联系，这是客观规律。

实际上，结构安全度只是对结构截面强度安全的一种度量，与此相关的还有荷载和材料强度标准值的取值等因素。影响结构安全性的因素太多，安全度是保证结构安全性的重要方面但不是全部。有些设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性，以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性，造成结构设计不合理，从而引发工程事故。

2 提高建筑结构设计安全度的措施

2.1 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110140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46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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

[1]赵芳，袁月山.关于提高建筑结构设计安全度的意见[J].科技致富向导，2011，(03).

[2]邢振强，毕继斌.提高建筑结构设计安全度的几点看法[J].科技致富向导，2010，(09).