摘要:該文分析了影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全的有關(guān)因素，以及我國(guó)現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，對(duì)提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度問(wèn)題，提出了以下幾點(diǎn)看法:當(dāng)前的建筑物安全事故，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度無(wú)關(guān);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，仍宜提倡節(jié)約;我國(guó)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中的構(gòu)造規(guī)定是恰當(dāng)?shù)?規(guī)范與國(guó)際市場(chǎng)并無(wú)直接聯(lián)系;規(guī)范要根據(jù)國(guó)情而定。

關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 安全度 可靠度理論

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的概念

從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本目的，就是在一定的經(jīng)濟(jì)條件下，賦予結(jié)構(gòu)以適當(dāng)?shù)陌踩?，使結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)，能滿足所預(yù)期的各種功能要求，一般來(lái)說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)必須滿足的功能要求是:

1.1 能承受在正常施工和使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種作用，且在偶發(fā)事件中，仍能保持必須的整體穩(wěn)定性，即建筑結(jié)構(gòu)需具有的安全性。

1.2 在正常時(shí)具有良好的工作性能，即建筑結(jié)構(gòu)需具有的適用性。

1.3 在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性。

上述安全性、適用性和耐久性是建筑結(jié)構(gòu)可靠(或安全)與否的標(biāo)志，總稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的可靠性，對(duì)這些性能的度量，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的可靠度(或稱(chēng)安全度)。

2 選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的有關(guān)因素

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的高低，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和資源狀況，社會(huì)財(cái)富積累以及設(shè)計(jì)施工技術(shù)水平與材料質(zhì)量水準(zhǔn)的綜合反映。具體來(lái)說(shuō)，選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度要處理好與工程直接造價(jià)、維修費(fèi)用以及投資風(fēng)險(xiǎn)(包括生命及財(cái)產(chǎn)損失)之間的關(guān)系。顯然，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度時(shí)，結(jié)構(gòu)的直接造價(jià)將有所提高，而維修費(fèi)用將減少，投資風(fēng)險(xiǎn)亦將減少;如果降低工程造價(jià)，則維修費(fèi)用和投資風(fēng)險(xiǎn)都將提高。所以，確定建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度，實(shí)際上是在結(jié)構(gòu)造價(jià)(包括維修費(fèi)用在內(nèi))與結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)之間權(quán)衡得失，尋求較優(yōu)的選擇。那種單純以建造時(shí)的材料消費(fèi)用量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全度的觀點(diǎn)，將導(dǎo)致片面的結(jié)論。實(shí)際上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的選擇，不僅涉及生命財(cái)產(chǎn)的損失，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的社會(huì)影響，對(duì)某些結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，還將可能產(chǎn)生嚴(yán)重的政治后果，而且還涉及到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

3 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的若干意見(jiàn)

3.1 當(dāng)前的建筑物安全事故，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度無(wú)關(guān)。20世紀(jì)50年代的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，與現(xiàn)在近似，當(dāng)時(shí)所用的混凝土強(qiáng)度很低，只有110～140號(hào)，比現(xiàn)在的C15還低。20世紀(jì)50年代初期施工手段也很落后，混凝土用體積配合比，人工攪拌，沒(méi)有振搗器……而當(dāng)時(shí)施工發(fā)生安全事故的較少。有一些建筑物，如王府井百貨大樓、北京飯店等，使用至今已逾45年，而且經(jīng)過(guò)了唐山地震影響的考驗(yàn)。因此可以說(shuō)，現(xiàn)在的安全事故，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度是沒(méi)有連帶關(guān)系的。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，仍宜提倡節(jié)約。關(guān)于節(jié)約鋼材的問(wèn)題。作為一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師，重要職責(zé)之一，就是以較少的材料去完成建筑物各種功能的要求。如果將構(gòu)件截面任意加大，材料用量任意增多，這個(gè)工作，建筑師也能做。

在發(fā)達(dá)國(guó)家，節(jié)約材料也是工程師所追求的。1998年美國(guó)《商業(yè)周刊》登載由美國(guó)建筑師學(xué)會(huì)(AIA)舉辦的最佳建筑設(shè)計(jì)競(jìng)賽，“節(jié)省材料”是該次競(jìng)賽的主題之一。紐約時(shí)報(bào)新印刷廠的設(shè)計(jì)，因采用規(guī)則的矩形平面和常規(guī)材料，節(jié)約五千萬(wàn)美元而獲獎(jiǎng):又如香港中國(guó)銀行(貝聿銘設(shè)計(jì))因其結(jié)構(gòu)方案布置得當(dāng)，比同樣高度的其他結(jié)構(gòu)大量節(jié)約鋼材，所以若干個(gè)雜志上都發(fā)表文章加以表?yè)P(yáng)。

3.3 我國(guó)規(guī)范中的構(gòu)造規(guī)定，并非都比別國(guó)低。我國(guó)規(guī)范規(guī)定的是最低用鋼量，設(shè)計(jì)者一般根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性，予以適當(dāng)提高，所以不能以此來(lái)判定我們?cè)诠こ讨械牟牧嫌昧浚荒芤晕覀兊淖畹椭祦?lái)與人家比。我國(guó)規(guī)范規(guī)定的柱子最小含鋼量力0.4%，是不考慮抗地震時(shí)的數(shù)量，我們大多數(shù)城市設(shè)計(jì)時(shí)都考慮抗震，高層建筑更是都要考慮，這時(shí)柱子的最小含鋼量就是0.5%～1.0%。而且設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)高層建筑的柱子時(shí)，用鋼量常比規(guī)范要求的還大，因此與國(guó)外相比，實(shí)際用鋼量并不太小。

我們有些構(gòu)造要求，已與國(guó)外持平，如剪力墻的最小配筋率為0.25%，與美國(guó)相同。至于墻的暗柱配筋量，在許多方面已是世界領(lǐng)先。

我國(guó)規(guī)范對(duì)于梁受壓鋼筋的配筋率，有明確規(guī)定。且數(shù)值與美國(guó)基本相等，并非“無(wú)此規(guī)定”。至于受拉鋼筋的最小配筋率，有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的人都知道，在一般梁板構(gòu)件中，此值并不起作用，有影響的是在類(lèi)似基礎(chǔ)厚板一類(lèi)構(gòu)件中。這種構(gòu)件中，我國(guó)規(guī)范與國(guó)外規(guī)范相比，在某些情況下配筋更多。因?yàn)槿缑绹?guó)或新西蘭規(guī)范，對(duì)于控制最小配筋量還有一些放松要求的措施，可使配筋減少，所以在一定情況下，配筋可以比我們更少。因此也不能一概而論，說(shuō)我國(guó)的構(gòu)造配筋比國(guó)外如何的少。

4 根據(jù)國(guó)情合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度

我國(guó)在解放初期，物資供應(yīng)很緊張，國(guó)家對(duì)外需要備戰(zhàn)，對(duì)內(nèi)需要建設(shè)，我國(guó)從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工和研究的科技人員在非常困難的歷史條件下，為我國(guó)建設(shè)事業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。他們?cè)诓牧瞎?yīng)和投資經(jīng)費(fèi)均很困難的情況下采用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度，為國(guó)家建起了盡可能多的建筑結(jié)構(gòu)物。而且這些結(jié)構(gòu)已經(jīng)受了幾十年的考驗(yàn)，這是應(yīng)該肯定的。但是從20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)和綜合國(guó)力發(fā)生了根本的變化，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度是否適應(yīng)國(guó)情的需要，值得探討。目前情況是:

4.1 結(jié)構(gòu)造價(jià)占整個(gè)建筑造價(jià)的比例愈來(lái)愈小。過(guò)去，因?yàn)榻ㄖb修和設(shè)備都比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有地價(jià)、拆遷、城建等大筆附加費(fèi)。建筑物的造價(jià)以結(jié)構(gòu)造價(jià)為主，而目前以商品房為例，中小城市市面上的售價(jià)約為2000元/m2，其中土建成本費(fèi)僅(700～800)元/m2，結(jié)構(gòu)造價(jià)大約不到400元/m2。

4.2 對(duì)結(jié)構(gòu)使用功能的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)在建筑物內(nèi)各種設(shè)施和財(cái)產(chǎn)的價(jià)值愈來(lái)愈高，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全度自然會(huì)提出更高的要求。隨著生產(chǎn)和生活方式的改變，人們要求建筑物在使用過(guò)程中具有更大的靈活性，更能適應(yīng)功能變換的需要，因此，也要求結(jié)構(gòu)安全度有更大的儲(chǔ)備。

4.3 建筑物已成為商品。國(guó)家不再是城鎮(zhèn)物業(yè)的唯一投資者和擁用者，這是一個(gè)重要的變化。過(guò)去業(yè)主只是國(guó)家，國(guó)家不堪統(tǒng)建城鎮(zhèn)房屋的重負(fù)，只能采取低安全度的設(shè)計(jì)原則?，F(xiàn)在業(yè)主中有了普通百姓，百姓買(mǎi)房時(shí)總希望安全性能好，更何況提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度又不會(huì)過(guò)多增加費(fèi)用。

4.4 結(jié)構(gòu)材料已能充分供應(yīng)。鋼材、水泥的供應(yīng)并不緊張，合理地多用一些鋼材不僅可提高結(jié)構(gòu)性能，而且還能帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

綜上所述可知:根據(jù)目前我國(guó)國(guó)情，歷史遺留下來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低安全度已不能適應(yīng)當(dāng)前和今后的需要，如果繼續(xù)執(zhí)行低安全度政策既不符合國(guó)家眼前和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，也違背了投資者意愿。從國(guó)際上來(lái)看，我國(guó)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由于安全度太低而不能進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，有損我國(guó)的形象。從商品質(zhì)量的觀點(diǎn)來(lái)看，既然建筑物是商品，安全度高低應(yīng)該是商品質(zhì)量的一個(gè)標(biāo)志，而不能把低于安全度的建筑物說(shuō)成是高質(zhì)量商品。

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