论如何在建筑结构设计中提高建筑的安全性

白虎林

（山西凯的建筑设计规划有限公司，山西 太原 030009）

我国社会经济的不断进步，使得人民的生活水平和质量意识得到了极大的提高。而住房和商业建筑作为人民安居乐业的基本保障和社会经济活动的承载，建筑的安全性备受社会关注。且随着建筑行业的不断突破，建筑的结构发展也越来越呈现多样化和复杂化，这种变化不断满足了人们对房屋建筑的多样化需求。但建筑结构设计师在建筑结构设计方面仍然存在很多不足，从而对所建造的建筑安全性和建筑使用寿命产生不利影响。因此，建筑结构设计师需通过更加科学合理的方式对建筑结构设计进行优化，确保建筑结构设计的科学性、合理性、安全性，进而提高建筑效益。

1 建筑结构设计的安全性简述

建筑结构设计的安全主要依赖于结构工程师的设计和科学的建造，保障工程结构的安全是推动建筑业稳定发展的关键。而在建筑结构设计中，建筑结构设计师需保障建筑在一般条件下可以经受住不同程度的破坏力，并且在灾难发生时仍能维持其总体的稳定[1]。在建筑物的结构设计中，安全是建筑的核心，它是一切建筑物结构设计的基础。而建筑设计的安全问题，需从设计人员的设计和施工的角度来分析，同时施工单位也应全面综合考虑施工项目的有关指标，合理地避开施工过程中的各种情况，以防止施工过程中由于施工不当，而造成的施工质量问题。

2 建筑结构设计中提高安全性的必要性

建筑物结构设计安全性不足可能会导致建筑安全事故频发，据相关数据调查显示，每年因建筑安全事故导致的人员伤亡数量正逐年攀升，且每年都有因建筑安全事故丧失生命，据不完全数据显示，很大一部分安全事故产生的原因都是因为建筑物结构安全设计不合理导致。通过对建筑事故追本溯源发现，大多数的建筑事故原因都是因为设计人员对建筑结构设计没有严格要求，没有确定的安全标准，才导致建筑安全事故频繁发生。此外，在设计人员进行建筑结构设计时，还会存在部分人员怀有侥幸心理，设计的建筑结构安全性只能达到国家规定的安全性的最低标准。而这些所有因建筑结构设计的安全性不合理的建筑工程不仅会威胁到施工人员的生命安全，甚至会造成金额巨大的事故赔偿，还会对建筑工程的交付工期产生影响，造成一定程度的社会恐慌事件出现。

3 现行建筑结构设计中的安全隐患

3.1 建筑连梁结构设计不合理

连梁的横向压力偏大、连梁横向承载力及垂直承载力的问题是连梁在结构上的普遍问题。从当前的建筑结构设计状况来看，我国国内的连梁截面尺寸虽不大，但在单元内所承担的荷载却相当大，再加上建筑结构中连续梁端壁的刚性太大，从而使连梁的承载能力变得更为严重。尽管许多建筑结构设计师都降低了连梁的刚度但这样做也会带来相当大的问题，如果连梁的刚度不够，就会改变混凝土的构造，而如果连梁承受太大的压力，将会对连梁性能产生不利的作用。在设计时，建筑结构设计师则需要考虑到剪力墙的实际情况，使其与墙相适应、协调。因此，在设计初期，建筑结构设计师必须对连梁相应的计算，包括横向和竖向加载。同时，由于连梁的横向荷载和竖向荷载的计算需要大量的计算量，因此，建筑结构设计师的计算错误往往会引起连梁的设计问题，从而对建筑的整体性能带来隐患，进而造成建筑内部工程的建造质量不达标现象出现。

3.2 建筑结构设计不具备合理的抗震能力

在当前我国的建筑结构设计中，建筑的内部抗震设计依旧存在许多问题，如结构抗震设计概念模糊，抗震设计未得到全面验证，抗震结构设计不够科学等等。而地震作为建筑损害的最突出因素，主要分为自然的板块运作与人为的环境破坏，而现如今大多数的地震为自然的正常演变，而当下很多建筑设计师并不了解地震的具体来源便盲目进行设计，势必会带来材料的浪费以及人力资源的浪费。现如今建筑物的建筑材料大多是为钢筋混凝土，但由于钢筋混凝土自身的重量高的特性，所以当发生地震时，建筑内部的混凝土结构很可能会发生不稳定的情况，尤其是在钢筋混凝土的粘接处更是如此。目前，由于我国的建筑物越来越复杂、越来越多元化，过去传统的人工实测的抗震计算方法已不再可行，所以建筑设计师需依照目前较为先进化的科技抗震设计方法来进行抗震模式的建立，然而这种模式的实验并没有广泛地运用，而且对震源发生情况的模拟也不够充分，使得建筑结构设计师在工程中的抗震设计存在缺陷。

3.3 建筑地基设计问题

目前我国建筑结构设计师在进行地基设计时，存在着不规范、不严谨等问题。对建筑结构设计而言，地基的强度是影响建筑物整体质量的重要因素，且地基的强度将是直接影响建筑物安全性能的重要因素。建筑物的地基设计是一项很复杂、技术难度很高的工作，如若建筑结构设计师在设计时不能准确、完整地了解其复杂性、不能准确地确定其荷载，将会导致地基的整体设计受到影响，从而导致地基的变形，以此引发建筑物倒塌事件的发生。同时，在设计地基方面，设计者还会因为对施工场地的地理条件不熟悉因素影响对建筑物的地基设计，所以当施工场地中有软土、软质下卧时，建筑结构设计者往往会降低其计算精度，使其在设计中产生错误，故设计师需计算其承载量、均匀性和非均质性。而在建筑结构设计者对复合型地基进行设计时，时常会忽略褥垫层的影响，没有在对应的位置铺设褥垫，致使复合地基的承载量下降，从而导致了复合地基的作用无法得到最大程度利用[2]。此外，建筑结构设计师也时常会在设计建筑地基图纸时，会出现一些问题，比如：建筑结构设计者不能正确地体现工程的内容和理念，不能掌握图纸的正确尺寸，图纸中可能会出现一些不应该出现的错误，而如果图纸没有达到既定要求，建筑内部的结构设计就会受到影响，进而难以确保建筑工程在竣工后的质量。

4 建筑设计人员职业素养不足

就目前的建筑行业人力资源而言，大部分建筑结构设计人员常常会存在设计经验不足、专业素养不高等现象，而这种专业知识欠缺、专业经验缺失的现象必然会导致建筑结构设计师设计出的建筑结构存在结构设计不合理的结果，给未来建筑的正常使用带来巨大的隐患。且在建筑结构的设计方面上，建筑结构设计师还将会面临建筑用料、用法、装修和构造等外部因素的影响，进一步造成一些建筑抵抗不住较为轻缓的自然灾害，一旦遭到外界因素的侵害，建筑结构所存在的安全隐患问题以及建筑变形的情况都将出现。即便如此，依旧会有部分建筑结构设计者只追求建筑的外在美观，并不注重其内部的构造是否坚固。故建筑结构设计师在实际设计中常常出现忽视建筑的安全性和稳定性现象。且在当今，大部分建筑结构设计师虽已注重建筑结构的设计，但依旧会存在有些设计师的设计不能与时俱进，设计样式陈旧，设计方式不具备科技化的特点，建筑所使用的材料依旧沿用传统，固步自封，致使建筑的用料缺乏合理性，进而导致建筑缺乏安全性。

5 提高建筑结构设计安全性的对策

5.1 采用科学合理的建筑结构连梁设计

建筑结构设计者在进行连梁的设计过程中必须从下列几个方面着手：建筑结构设计师要按照我国对建筑结构设计的有关规定进行连梁的高度设计。而在高层建筑中，剪力墙连梁的设计与施工工艺都具有较大的难度，因此建筑施工前的设计与施工准备工作中，建筑结构设计师应严格遵守国家有关规范，根据规范进行设计，确保其整体的工作状态与规范相符[3]。在工程实践中，连梁的设计高度、跨距对建筑性能的发挥有重要影响，在整体的建筑工程的性能中扮演着弥足重要的角色。因此，在实际的建筑结构设计过程中，建筑结构设计师应尽可能采取降低连梁高度，增加连梁长度的方法，并通过适当的调节连接梁长和跨距来保证其在整体剪力墙中的作用。且建筑结构设计师还需要特别重视连梁长、跨距的调节不能大于20%，以避免对剪力墙产生不利影响。此外，建筑结构设计师需在实际工程设计中考虑对调节程序的设计，以保证连续梁能同时承受较大的剪切和弱弯特性。而建筑结构设计师在进行连梁的设计时，一定要保证钢筋的质量，并使其组成比例达到最优，以保证整个建筑结构的承载能力得到保障与提高。

5.2 优化建筑结构的抗震性能

近年来，随着人们对自然界破坏的外部因素以及自然界的内部板块运作影响，地震的出现频率越来越高，而频繁发生的地震必然会对我国的房屋结构造成严重的破坏，因此建筑结构设计师需在进行房屋的抗震设计时着重注意建筑的规范性，尽量减少异形立柱的排列，并适当增加建筑物的抗震强度和横向刚度。我国常见的房屋建筑物多为矩形平面，它的横向刚度要远远小于纵向刚度，所以大量的横墙模式是满足抗震性能的主要方式。从建筑的抗地震灾害等级角度来看，由于房屋的剪力在抗震效果中最为明显。因此，建筑的内部设计要想达到久经地震依旧牢固的水平，建筑结构设计师必须加强建筑的抗剪能力，并在加强建筑的强度的同时增加其承载能力。而在建筑结构设计师对结构进行设计时，也要充分考虑到地震的强弱关系，比如柱、梁、节点、压力的中心以及梁、柱、杆和拉力的中心，建筑结构设计师都要适当地将建筑的重心降低，也就是说，建筑结构设计师必须保证柱端承载力要比梁端承载力强，而且要保证节点不会发生过早的损伤，且需要保障建筑的混凝土承载力在受拉区所能承受的极限。另外，建筑物的地震特性也与建设项目的选择密切相关，建筑结构设计师在选择建筑项目时应尽可能满足各种不同的需求，如建筑物的用途和功能等等。而建筑结构设计师在进行国内的房屋结构抗震设计中，应尽可能选取地形较平的地区，同时在选取施工场地的土壤方面，建筑结构设计师必须保障土壤具备较高的致密性和较高的强度，以此确保建筑物的承载能力以及抗震能力，而当所选场地为软黏土时，建筑结构设计师在设计时应确保土壤被进行过注浆加固，进而使得建筑内部的抗震设计得到保障。

5.3 重视地基设计并优化承重柱计算高度设计

地基是建筑结构设计中的重点，良好的地基是保障建筑能够经受住自然灾害和地震的最有力保障。若地基并不牢固，建筑物则极易发生变形甚至倒塌情况，尤其是在高层建筑中，建筑所需要承载的压力巨大，因此对抗震能力有很大的需求，而良好的地基搭建则是最好的对策。而除地基的搭建外，建筑的承重柱设计，也能够帮助建筑提高抗震能力，故建筑结构设计师需根据不同工程的具体要求，选用适当的承重柱类型，精确地确定承重柱的轴压比，并采用箍筋约束混凝土柱、钢纤维混凝土柱、分体柱等耐久性较强的钢筋混凝土柱，且以上的三种柱除了能够显著降低混凝土柱的截面尺寸外，还可以提高建筑的抗震能力。而在建筑物承载力较大的情况下，建筑结构设计师应选用更为高强度等级的混凝土标号，以使其更好地利用其承载力，提高建筑的抗震性能[4]。此外，当前的施工项目中，承重柱正截面轴压比限值是由受压区的混凝土破碎来计算的，即当受拉钢筋遭受不断增加的拉力而没有发生变形时，而在压力作用下具有压缩失效的特点，所以在应力作用下，该极限是由拉伸失效和压缩失效的阈值决定的。故为了保证不同承载力形式下，建筑能够及时适应周围环境，建筑结构设计师可以选用适当的极限压强对承重柱轴压的极限进行测试，并通过得出的精准数据选择更为优良的承重柱。

5.4 提高建筑结构设计师的专业技能和职业素养

为全面提高建筑结构的整体设计水平，相关人才以及人才的职业素养必不可少，在建筑施工前，良好的建筑工程设计者具备优秀的专业素质和职业素质，是保障工程顺利进行的基础[5]。因此，施工队必须在施工过程前认真核查设计师的专业技能与职业素养是否达标，且针对一些经验较为稀少的设计师，施工队需不断带领其在实际工程中掌握新的知识，转变旧的思维方式，提醒设计师需从发展的角度来考虑，注重抗震设计，并充分发挥自己的知识和技术，以增强建筑结构的安全性。

6 结语

随着社会和经济的发展，人们对建筑的要求日益提高，建筑结构的设计不仅直接关系到施工的质量，关系到施工人员的安全，更关系到建筑居住者的生命安全。而建筑结构设计师不断对建筑物的结构进行优化，不仅是对自己工作的负责，更是对人民负责。而在优化建筑内部设计过程中，设计师需充分考虑外部环境的影响，并采用科学合理的建筑结构连梁设计，建筑结构的抗震性能优化，重视地基设计并优化承重柱计算高度设计以及提高自身专业技能和职业素养的方法保证建筑结构的安全性与可靠性，真正实现建筑工程的内部结构完善，使得施工队的施工任务能够顺利竣工，使得建筑使用者在使用时安全与放心。