关于建筑结构设计的安全风险因素问题的若干思考

刘庆凯 李风军

山东省纺织建筑设计院有限公司 山东 济南 250013

引言

随着我国建筑行业的蓬勃发展，人们对建筑功能、安全性能的要求不断提升，对建筑工程结构设计提出了更高的要求。建筑工程结构的设计是整个建筑工程的重要组成环节，除了要保证结构自身的安全与稳定，还要兼顾建筑的立面美感，因而具有较强的专业性和复杂性。建筑结构设计的水平决定了我国建筑工程的设计质量，只有切实提高了我国建筑工程结构设计的水准，才能有效保证建筑工程的安全、稳定，满足建筑立面的要求，从而更有力地推动我国建筑工程设计事业的持续发展。

1 我国建筑结构设计中存在的安全性问题

1.1 结构设计师的安全意识不足

结构设计师的个人素养和自身所积累的工程经验对工程结构设计的安全有着重大的影响，但是就目前行业现状而言，建筑设计行业竞争激烈，结构设计师的准入门槛不断降低，业主的要求有时候也是不符合实际，结构设计人员为了迎合业主要求而降低结构安全性，对建筑结构的安全重视程度降低，与此同时，施工现场运行管理人员存在安全管理意识淡薄，对建筑安全重视不够，这就导致工程事故经常发生。可见，建筑结构设计者的安全设防意识对建筑的结构安全有着重大的影响。

1.2 专业人才数量存在短板

每一个行业都有着自身的行业规范和设计标准，建筑行业亦是如此。在各种建筑结构的具体施工设计中，分析和设计应尽可能严格按照建筑行业国家技术标准的各项规章制度进行，以确保建筑结构方案技术上的可行性与安全性。而我国从事建筑结构审查与设计专业相关领域的人才相对短缺，尤其是拥有丰富结构设计经验并系统掌握土木工程专业知识的人才，这也进一步地限制了我国建筑结构审查与设计行业的发展。另外，在施工过程和施工组织设计中，不能保证工程的各个重要构件结构都在一个理想化的层面上进行，往往重要构件的结构刚度形不成就进行下一步的施工。这也导致了最终的施工成果和最初的设计成果出现一定的偏差，进而影响到建筑结构的安全性。

1.3 建筑结构的抗震效果未能达到标准

结构的抗震性能是实现结构安全性与稳定性的重要指标，也是研究结构设计方法的重要内容，建筑物抗震性设计能强弱往往也就是代表一栋现代建筑物的抗震与减灾综合能力，决定了建筑物体系内部的建筑结构能否在面临地震灾害事故时保障人员的生命安全，而我国广大的建筑行业及大多数建筑行业的企业管理者在内心里也都会或多或少地存在着安全无所谓的一个错误认知，认为大规模地震灾害频发的地区只是少数，往往不去保证它的一个最低要求，逐层降低结构构件的抗震构造措施，这会导致在发生一些重大的地震灾害时，部分结构上部构件先于下部构件破坏，先破坏的上部构件由于强度刚度的降低，加大了其鞭端效应，从而加快了结构的自身破坏，也就更谈不上建筑物基本的抗震性能防护抗震能力，这种盲目的侥幸心理也会导致结构设计师在对待抗震设计工作时存在不足。

1.4 建筑设计活动的前期勘察工作存在不足

工程设计的前期地质勘察工作是整个设计过程的基础性工作，只有结构设计人员在前期对各施工工地周边的复杂地形、地貌、天气情况等工程建设各方面的自然条件有了一个系统、全面、科学的综合了解把握以后，才能初步设计制作出最为经济可行的整体建筑结构方案。在进行大型施工前期工程勘察项目的时候，测量点位的科学布置、钻探深度、孔井的埋设深度、测量仪器设备选型及勘察精准度方面，都会间接影响设计前期施工勘察的最终结果。在我国现阶段，从建筑结构施工图设计的中前期工程勘察实际情况来看，再衡量以上这几个综合因素影响，前期的勘察工作明显做得不足。

1.5 建筑结构设计脱离实际

建筑行业的进一步发展，必然需要人们加强一种对建筑物实际情况的高度重视，也因为只有这样，人们才能更加确保建筑物能够得以继续具备更高水平上的相对稳定性与绝对安全性，使得中国建筑行业得以逐步实现自身在当今新时代取得的一些新技术发展。我国当前建筑行业结构设计施工人员当中，多数是在校快毕业的应届大学生，刚走出校门，进入社会的新人，他们普遍缺少有关建筑结构理论设计方法的相关实际应用经验，因此，在建筑结构工程的施工图设计实施过程中，过于盲目地强调理论化，没有能将施工图设计技术方案实践与施工实际生活有效联系融合在一起，从而极大影响了整体建筑结构理论设计实施的安全性与合理性。

1.6 偷工减料的现象明显

不可否认，部分建筑单位往往想为自己获取一些较高额的经济效益，忽视掉了一些住宅建筑工程结构的基本抗震设防安全性，通过低价招标方式购买各种性质低劣的工程建筑材料。如有的一些规模较小的住宅建筑单位，违规地使用了一些强度低、脆性值比大，韧性值比小且性能又很不利于大型住宅建筑工程基本抗震设防性能的易冷轧和热胀变形严重的混凝土或钢筋。该类材料的使用虽能有利于施工单位节省施工使用大量钢材、节约建筑施工成本开支，但实际却因安全性能要求普遍都不过关，且可能直接威胁着建筑的安全[1]。

2 建筑结构设计过程中提升建筑安全的途径

2.1 注重工程建筑材料质量

建筑材料质量本身就对建筑工程质量产生的影响和作用非常大，其建筑材料质量好坏也会直接影响到建筑项目工程中的各项建筑质量指标。施工设计过程，材料如何合理地选取与搭配，就需要更多地考虑建筑材料等很多工程细节方面内容。除此之外，企业采购材料部门及国家建筑主管单位的质检监督技术部门也要从严把守质控关口及采购材料质量关，这样做，才能保证在最大限度上彻底地避免建筑市场材料中的各种劣质工程材料等流入建设企业施工现场，同时，这样才能更好地做到有效采取措施来彻底杜绝各种的偷工减料及弄虚作假的行为。采购管理服务指导部门建议在招标选取项目工程材料来源审核期间，不能只是简单地将项目原材料价格高低等作为工程材料源招标选取的唯一参考评价依据标准，应该是同时注意从市场价格等多方面去综合加以考量，严把项目价格质量关，选择口碑相对可靠和社会信誉较为规范，信誉良好的合格工程材料供应商。

2.2 提高设计人员对抗震安全性能的重视意识

结构施工图设计分析作为一个内容相当深入、系统、全面和严谨科学的一门技术工作，需要设计人员具有比较扎实的土木工程建筑理论知识，并在个人职业生涯中继续夯实基本功，拥有科学的力学思维能力和认真踏实的负责任的工作态度。设计勘察咨询监理人员首先必须是要善于在工程建设实践工程中精益求精，重视实际工程中每一个单体主要及基本单体建筑构件细部特征的了解，并应在实际工作中做到真正的按图施工，并要能深刻地去认识和理解勘察设计程序及规范的要求和各项施工质量章程的各项基本规范含义，在各项日常业务工作及工程监理中应力求能够做到各项工作中事无巨细，善于分析总结和反思日常工作中的经验方法与教训，为日后从事设计方向的应用研究等工作，多学习积累一点宝贵工作经验。结构施工图审查设计文件编制人员必须首先要积极了解不同时期结构专业规范的差异，准确理解建筑设计与结构抗震设计工作的相关性，发挥自己的积极建设作用，对自身的工作结果负责，发挥好自己最有限的个人才智，积极配合执行国家各级建筑相关规范和相关政策。

2.3 提升建筑结构设计的抗灾性能

以剪力墙为例，对于剪力墙结构设计中抗灾保温性能方面的提升，建筑企业完全可以比较充分灵活的考虑利用新型剪力墙结构的设计技术方法，这种墙体设计施工方法不仅可以具有自身较强的墙体抗震设计能力，而且它也还能大幅提升建筑物墙体抗震的抗刚度，提升建筑结构整体的抗承载变形能力。但是在如何提升工程建筑结构安全性与抗灾性方面，在工程设计的技术过程中，设计单位还是要结合实际进行建设施工与现场勘查，具体分析工程所在地的气候地质环境特征等各种因素，这样才能及时根据本地实际施工情况，选择比较适当科学的施工建筑方法，提升建筑结构设计的抗灾性能。

2.4 优化构造，保证结构计算的准确性

不同类型的高层建筑需要采用不同的结构设计方法。例如，对于刚度均匀的多层建筑，通常采用底部剪力法；对于底层采用框架结构的高层建筑，由于其墙厚相对较薄，在建筑设计中需要充分考虑墙体变形的现象，所以一般用户都会选择用底部剪法来计算或选择双保险的墙体计算方法，而不是用一些框架或抗震墙来计算。这主要理由是因为，框架的大刚度墙体是不会有刚度折减的情况，但是具有抗震性的墙体则会仍然存在增加折减率的问题。考虑到由于底层地震波的作用而直接形成的墙体倾覆的应力矩可能会直接造成其在底层墙体框架结构中的一个附加轴承应力，故而不能简单地利用单向板的重力计算刚度公式方法来直接代替连续板的刚度计算公式方法。双向复合板查表法在计算时，不能完全忽略其对材料泊松比的直接影响，否则，由于材料跨中间的弯矩未及时进行正确调整，将导致使查表计算错误值明显偏小[2]。

2.5 构建准确计算模型，明确传力途径

在如今的实际结构设计工作中，结构设计人员大多使用计算机建模分析计算的方式进行结构设计，计算机建模在大大减轻结构设计人员工作量提高工作效率的同时也有其本身固有的局限性。结构设计中存在一定程度的简化计算模型的情况，小的、次要的构件简化建模可能对整体结构安全影响不大，但一些构件可能存在对整体结构安全有重大影响的作用，这就要求结构设计人员在计算机建模时，尽可能准确地反应建筑的实际情况，尤其是结构的受力模式应与实际情况相符，在诸如楼梯、大开洞、错层等对整体结构刚性、质心、形心影响较大的方面要引起足够重视。为确保结构安全性在构建准确的计算模型的同时，也要充分考虑传力途径对建筑物结构安全的影响。只有在传力途径明确的前提下，才能做到我们的结构设计模型和实际建筑物的受力模式相统一。

2.6 做好设计前期工作，为结构安全设计提供保障

一个好的结构设计成果离不开准确的设计前期工作的支撑，前期工作包括地质勘察资料、自然条件、建材、人工等诸多方面的内容，只有把前期工作做实做细，才能给后续的结构设计工作提供良好的基础。前期工作中的地质勘察资料尤为重要，勘察的布点位置与钻孔深度等技术指标应紧密结合结构设计方案进行，防止出现结构基础形式或位置出现与地质勘察资料不符的现象出现。只有提供准确的地质勘察资料，结构设计师才能设计出建筑物合理的结构基础，从而为建筑物的结构安全提供有力保障。正常使用期的结构安全性需要着重考虑风、雨、雪、地震等自然因素的影响，建筑物施工期间的结构安全性需要结构设计师要考虑到建筑物所在地的建筑材料、工人素质等方面的影响。因此，建筑物的结构安全设计离不开诸如地质勘察资料、自然条件、建材、人工等设计前期工作的支撑[3]。

3 结束语

综上所述，建筑结构设计的重要指标之一就是建筑安全性的质量问题，与整体建筑施工的安全关系非常的密切。由于现代建筑结构设计中往往存在着一定的安全问题，导致了现代建筑主体结构设计施工的安全水平不断下降，只有通过采取一些相应的问题解决对策方案，制定和推出有效的现代建筑安全性的控制策略，优化现代建筑主体结构设计，将现代建筑主体结构设计建筑安全性的控制原理落实运用到现代建筑施工中，才能增提高当前建筑主体结构的施工和设计水平。