房屋建筑结构安全度设计要点探究

陈锦艳

(山西省化工设计院，山西太原　030024)

房屋建筑结构安全度设计要点探究

陈锦艳

(山西省化工设计院，山西太原030024)

摘要:从房屋建筑结构设计安全度的理论出发，对安全度的定义和表示方法进行了系统阐述，总结了建筑结构安全度设计中的常见问题，并提出了合理的解决措施，提高了房屋建筑结构的安全度设计水平。

关键词:房屋建筑，结构设计，安全度

0　引言

结构安全度设计是房屋建筑的主要内容，直接影响了房屋建筑的使用寿命，同时也和居民的生命财产安全息息相关。经过几十年的发展，我国的房屋建筑结构安全度设计水平得到了大幅度的提升，逐渐接近国外发达国家的水平。但是，跟西方发达国家相比，仍存在很多的不足之处，工程事故的频发，不必要的建筑材料的浪费等问题都是值得注意的地方。而这些都和建筑结构规范标准有着直接的联系。

1　建筑结构安全度理论概述

1)建筑结构设计安全度。

在进行建筑结构设计时，要保证安全性、适用性和耐久性，这是建筑设计的总目标，也是衡量建筑结构安全度的重要指标。安全性达标要求建筑物在面对正常使用条件和特殊情况下时，能够承受各种正常的外载荷，并且保持稳定。在正常使用条件下，房屋自身的重量、家用电器、装潢用品、人流以及风雪等都会对房屋施加一定的载荷，房屋自身承受载荷能力应满足这些基本使用的需要。而当特殊情况发生时，例如出现地震和火灾，为了人员和财产安全，安全性对房屋建筑提出了不倒塌、整体稳定的要求。适用性，房屋建筑要具有不错的工作性能，各项基本功能完整，满足人们正常使用要求。耐久性，房屋建筑必须确保能够达到一定的使用年限，有足够长的使用寿命。上述的三项指标在建筑结构设计中称为安全度。

2)安全度的表示方法。

从20世纪50年代开始，我国建筑结构设计方法大致经历了以下四个阶段:容许应力、破坏阶段、极限状态和概率极限状态设计法。结构设计规范中，容许应力法、破坏阶段法、概率极限状态法安全度分别用安全系数、分项系数和可靠指标来表示。影响可靠度的因素是多方面的，比如构件承载力计算公式、荷载标准与材料强度标准值、构造规定、结构内力分析的精确度等。

作为建筑结构安全性分析的关键手段，安全度理论发挥着重要的作用。相关的建筑结构设计统一标准早已被制定和实施，规定在进行结构设计时，必须以安全度理论为重要指导理论。安全度理论发挥作用的方法是靠失效概率来实现的，在设计过程中，结构自身的抗力和外载荷的作用效应并不是作为整体考虑的，而是将各个过程转化成随机变量，然后再以经验数据作为主要参考数据来进行校准。通过这种方法，使得安全度理论在建筑结构设计中成功发挥作用。但是这一理论现阶段仍不成熟，因此没有固定的使用模式，在实际工程中需要根据施工情况，针对性的灵活运用。

2　建筑结构安全度设计中存在的问题

1)建筑结构设计安全度水平偏低。

结构设计安全度水平的高度并不是受单方面作用的，而是一个综合的反映。从大的层面来说，它反映了国家经济、社会财富积累以及资源状况，从小的方面来讲，它反映了材料质量水准和设计施工水平。尽管工程安全度的确定是通过概率和统计实现的，但是最重要的依据却是工程判断和施工经验这些综合因素。在与结构安全度有关的不同环节，我国的混凝土结构规范设定的安全度水平比国际上通用标准要偏低，部分偏低程度更深。例如在混凝土结构设计中采用的荷载值，我国的要求比国外要低，而材料强度值却高。甚至国外估计结构承载力所用计算公式安全度不达标的安全度标准比我国制定规范中达标的还要高，同样的情况体现在很多环节，例如结构的构造规定。

和国际水平相比，现行的安全度标准虽然较低，但是这些安全度的制定是通过数十年实践来证实的。随着我国人民生活水平的提高和对住房要求的不断严格，以往的经验数据和标准已经不能满足现在的需求。另外，不断变化的客观形势，也对现行设计可靠度水平产生了一定的影响，相关的安全度标准必须得到适当的提升，以促进建筑结构设计的长远发展。

2)安全度和工程事故的关系。

不少人认为频发的工程事故是由于现行规范的安全度水平太低导致的，这种说法是错误的，现行规范的安全度标准是足够的。在20世纪50年代，混凝土水平强度较低的情况下，人们用和现在结构设计相似的方法、落后的施工手段，建立了许多至今仍在发挥作用的建筑物，例如王府井百货大楼和北京饭店等，这些建筑物已经有51年的历史，经历了地质灾害却依然屹立。当时使用的混凝土强度比现在强度较低的C15还要低，并且混凝土的配合方法使用的是体积比，没有振捣器，搅拌的方式也完全是人工的。但是，安全事故在当时是很少发生的，由此可见，结构设计安全度并不是现在安全事故的原因，而一些诸如施工不规范、偷工减料等才是安全事故的原因。

3　提高建筑结构设计安全度的建议

1)结构设计风格需简约。

在保证安全的前提下，采用较少的材料来满足建筑物不同的功能需求是结构设计工程师的主要职责之一。在安全度设计方面，最主要的一项是关于钢材节约的问题，构件截面的大小对材料用量有着直接影响，因此要设置合适的构件截面。在西方发达国家，结构设计工程师也在追求材料的节约，这种节约是以安全性的保证为前提的。节约钢材，结构方案合理布置，采用规则的图形设计方案和常规材料，搭配出合理的设计风格，不仅能节省建造费用，还减轻了建筑物自身的载荷，保证了结构安全度。

2)灵活运用国家规范设计标准。

国家规范中最低用钢量是根据综合因素考虑制定的，这种最低标准不能作为设计者参考的依据，不同的建筑物对建筑结构的要求不同，因此应根据建筑物的不同，相应的提高用钢量。在我国，相关规定中柱子的含钢量不能少于0.4%，这个标准是将地震等地质灾害因素排除在外的，但是我国大多数地区属于地震频发带，这些是必须要考虑的，因此必须适当提高含钢量，尤其是在高层建筑中，含钢量必须达到0.5%～1.0%，甚至更多。我国现行的构造规定，部分要求已经和国外相近，例如剪力墙，和美国最小配筋率0.25的标准是相同的。并且在部分方面，我国构造规定要比国外更加严格，如墙的暗柱配筋量等。很多设计者在进行设计时，往往以国外标准为参考标准来进行设计，不同地区有不同的情况，因此不能一概而论，比如配筋方面，美国的标准比我们还要少，但是，如果以国外的标准来指导我国的施工，显然是行不通的。因此，设计师要根据施工条件的不同，来合理利用相关构造标准，不能生搬硬套，一定要保证建筑结构安全度。

3)根据政策制定规范。

结构规范的制定是国家经济条件的直接反映，因此和国家政策息息相关。和发达国家相比，我国规范的材料用量，总体来说，显然是低的，也就是安全度要低。但是，过往的这些年的实践情况足以证明，我们的规范标准是安全的。随着经济的发展和相关要求的增加，安全标准需要适当的提高，但是，不能盲目的增加构件截面，增加用钢量，造成不必要的浪费。

4　结语

建筑结构设计要保证安全性、适用性和耐久性，这对安全度设计提出了严峻的挑战，针对目前的材料使用不规范，安全度不达标的问题，必须制定相应的措施来避免。国家制定的规范是符合现阶段我国国情的，对安全度设计有着极其重要的指导作用，但是，仍有很多不足之处。需要结构设计人员，根据工程情况合理设计，在保证安全度的前提下，规范设计风格和材料用量。本文提出的灵活运用规范标准的方法，希望能对同行起到借鉴作用，促进建筑结构安全度的提升，推动我国建筑事业的发展，保证人民生命财产安全。

参考文献:

［1］陈肇元.对混凝土结构设计安全度和规范修订的几点看法［J］.建筑科学，2007( 15) :5-8.

［2］邱华生.谈建筑结构的可靠性研究［J］.广东建材，2009( 6) : 29-30.

［3］陈艳，刘宁，杨海霞，等.我国结构可靠性设计及目标的发展现状［J］.水利水电科技发展，2008( 4) :51-52.

Inquiry on structural security design points of housing building

Chen Jinyan
( Shanxi Chemical Design Institute，Taiyuan 030024，China)

Abstract:Starting from the aspect of housing building structure design security theory，the paper systemically describes the security definition and expression methods，summarizes common building structure security design problems，and puts forward rational solving measures，and finally improves the housing building structure security design level.

Key words:housing building，structural design，security

作者简介:陈锦艳(1979-)，女，工程师

收稿日期:2015-01-10

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0038-02

中图分类号:TU318

文献标识码:A