建筑结构设计安全度的探讨

陈仲峰

摘要：安全度是建筑结构设计中最重要的基本问题。从结构设计角度而言，平面形状是三角形的结构迎风面较大，在水平风力作用下，它抗弯曲变形和抗侧移的能力比圆形、椭圆形、正方形、正多边形、十字形、工字形、口字形等平面形式的高层建筑要弱很多，而使得建筑物安全性较差。因此，要保证建筑物的安全，首先要保证建筑结构的安全性。结构设计的首要任务就是选用经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠指标以保证结构的安全性。

关键词：建筑结构设计；安全度；分析

中图分类号：TU318文献标识码： A

前言：建筑的安全性能是评价一个建筑的重要标准之一，要保证一个建筑的安全，首先要选择一个合理的建筑结构，一个合理的建筑结构设计法案可以节约原材料，同时达到预期的目标，因此本文就建筑结构设计安全度进行了分析。

一、结构设计安全度的含义

建筑结构设计的最终目标是实现“三性”：

1、 安全性。在正常使用条件下能承受可能出现的各种外荷载作用（如：自重、机械设备、家具、人流以及风雪、气温变化等）；在特殊情况下（如：地震、火灾、飓风等）仍能保持建筑物整体稳定、不倒塌。

2、 适用性：在正常使用情况下具有良好的工作性能，即能正常发挥建筑物各分部的使用功能。

3、 耐久性： 在正常使用和维护条件下具有足够长的安全使用寿命（设计使用年限）。

上述安全性、适用性、耐久性是衡量建筑结构是否安全可靠的基本标志，称为建筑结构的安全性。在建筑结构设计中用来度量结构安全性、适用性和耐久性的指标就叫安全度。

二、选择结构设计安全度的有关因素

结构设计安全度的高低，是国家经济和资源状况，社会财富积累以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映。具体来说，选择结构设计安全度要处理好与工程直接造价、维修费用以及投资风险(包括生命及财产损失)之间的关系。显然，提高结构设计安全度时，结构的直接造价将有所提高，而维修费用将减少，投资风险亦将减少；如果降低工程造价，则维修费用和投资风险都将提高。所以，确定建筑的结构设计安全度，实际上是在结构造价(包括维修费用在内)与结构风险之间权衡得失，寻求较优的选择。那种单纯以建造时的材料消费用量和经济指标来评价结构安全度的观点，将导致片面的结论。实际上，结构设计安全度的选择，不仅涉及生命财产的损失，有时还会产生严重的社会影响，对某些结构来说，还将可能产生严重的政治后果，而且还涉及到国家的经济基础和技术经济政策。

三、提高建筑结构设计安全度的措施

1、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。

3 、建筑结构的耐久性

结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题。现在有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少，重视强度极限状态而不重视使用极限状态，重视新建筑的建造而不重视旧建筑的维护。所谓“安全”，包括保证人员财产不受损失和保证结构功能的正常运行，以及保证结构有修复的可能，即所谓的“强度”、“功能”和“ 可修复” 三原则。我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境因素作用（如干渴、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀）下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故，其严重程度已远大于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害，所以这个问题必须引起格外重视。

我国规范规定的与耐久性有关的一些要求，如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级，都显著低于国外规范。提高结构构件承载能力的安全设置水准，在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。在结构设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性，并要对施工单位提出具体要求。

4、从商品的角度看待建筑结构的设计安全度

建筑结构作为特殊的商品， 其内在的安全质量非一般用户所能了解。确定建筑结构设计安全度的高低在过去是一种政府行为，而在改革开放后的今天，这个问题至少应有房产开发商、保险业和有关学术团体的参与。开发商该对其出售的建筑物的安全质量负责，在不影响售价过多的情况下，尽可能提高房屋的安全度，特别是抵抗地震的能力，和汽车、飞机一样，更高的安全性应该作为房屋开发商促销和竞争的一个热点。保险业也应该积极参与建筑结构安全度的制订。随着我国房产私有化的进展，房产迟早会与保险业紧密挂钩。结构设计安全度的房产必然要与较高的保险费相匹配。就像国外一样，保险业应聘请各类专家对其重大的保险对象进行评估。我国现行的低安全度的结构设计原则如果任期维持下去，将来要为其不断付出代价的可能是需要交纳高昂保险费的业主，这对保险业的本身也会产生极其不利的影响。在很多国家，建筑结构设计标准的具体制订不是政府而是由学会负责。我国正在进行政府机构职能转变的改革，根据历史的经验，对于政府部门具体包揽建筑结构设计标准制订的优缺点似乎也值得进行一次总结，学会应该能够参与标准的制订和管理。

5、 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。

6、转变设计思想,全面提高安全度水平

（1） 建筑结构作为特殊商品,确定其设计安全度的高低不再是纯政府行为, 目前至少会有房屋开发商、 保险业和用户参与。 开发商应该对其出售建筑物的安全质量负责,在影响售价不多的情况下应尽可能提高安全度, 更高的安全性能应作为房屋开发商促销和竞争的一个热点。

（2） 我国现行结构设计标准的低安全度原则已不能适用当前的国情, 提高我国建筑结构的安全度水平将有利于生产、 生活水准的改善,有利于国民经济发展,也符合建筑物业主的利益和要求。

（3） 从提高结构安全度出发,为了改善结构物的安全性, 要提倡合理地多用钢材,而不再是挖空心思地节约钢材。

总之， 目前我国现行的规范和标准是符合我国的实际情况的，只要是满足规范和标准的设计其安全度都是足够的，但今后的时间内应将标准再提高一些， 以避免重大突发事件时产生巨大的、难以承受的损失。当然，加强施工管理环节也是一个重中之重的问题。

参考文献：

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