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        建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑安全性的有效對策

        2021-11-27 02:11:39王藝博
        魅力中國 2021年42期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)建筑

        王藝博

        (威海天和建設(shè)工程有限公司,山東 榮成 264300)

        引言

        隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全是維護(hù)建筑整體安全的重要環(huán)節(jié)。因此,設(shè)計(jì)師一方面要認(rèn)真貫徹建筑設(shè)計(jì)規(guī)范,另一方面也要高度重視建筑安全分析。從主客觀因素出發(fā),探討建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的重點(diǎn),以促進(jìn)我國建筑業(yè)的更好發(fā)展。

        一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

        (一)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用

        其一,能夠?qū)崿F(xiàn)高層建筑架構(gòu)的實(shí)際需求。最近幾年,在建筑物層數(shù)持續(xù)上漲的情況下,針對建筑結(jié)構(gòu)開展設(shè)計(jì)工作的過程中,應(yīng)當(dāng)綜合參考具有較高高度的建筑物有關(guān)的使用要求,圍繞高層建筑結(jié)構(gòu)的具體架構(gòu)開展深入思考。在正式開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之前,需要對施工材料等各項(xiàng)有關(guān)實(shí)施需求開展綜合規(guī)劃及研究,需要注意的是,在保證實(shí)現(xiàn)建筑工程總體結(jié)構(gòu)具備完善、合理的前提下,設(shè)計(jì)規(guī)劃出滿足高層建筑物特性與作用性標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu);其二,能夠?qū)崿F(xiàn)高層建筑使用安全的實(shí)際要求。事實(shí)上,針對所有建筑物而言,判其達(dá)標(biāo)并能夠被投入使用的關(guān)鍵指標(biāo),便是本身是否具備安全穩(wěn)定性。在建筑物高度持續(xù)增長的背景下,針對安全穩(wěn)定性的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)同樣逐漸提升。假如建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)劃內(nèi)容具有合理性,便可以有效保證建筑物的安全穩(wěn)定性;其三,能夠有效提升建筑物的使用性能。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)從用戶角度出發(fā),豐富建筑的實(shí)用性和功能性,使得用戶能高效運(yùn)用室內(nèi)空間,合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠影響其結(jié)構(gòu)空間的應(yīng)用性能。

        (二)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

        第一,在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,不同的房屋建筑結(jié)構(gòu)在房屋建筑中的作用不同,因此相關(guān)工作人員需要根據(jù)實(shí)際情況開展相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使建筑材料的種類和數(shù)量能夠滿足房屋建筑工程的需要。第二,房屋建筑工程具有復(fù)雜性,因此,在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中需要充分考慮不同環(huán)節(jié)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則,將設(shè)計(jì)工作同安全理念相結(jié)合,更好地確保施工人員以及施工現(xiàn)場周邊居民的人身安全。第三,在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員根據(jù)房屋建筑實(shí)地情況開展相應(yīng)的房屋建筑結(jié)構(gòu)考察,包括:房屋建筑是否出現(xiàn)裂痕、檢測建筑工程各個部位的實(shí)際參數(shù)等,從而采用更加合適的建筑材料,確保工程施工的質(zhì)量。

        (三)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高建筑安全性的意義

        在當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性不言而喻,對于建筑工程體系的安全性與穩(wěn)定性具有直接影響,是整合運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各項(xiàng)基礎(chǔ)要素的關(guān)鍵階段,需要高度重視。近年來,國家相關(guān)部門高度重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的優(yōu)化提升,在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造及受力分析模型創(chuàng)建方面制定并實(shí)施了一系列重大方針政策,為新時期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了鮮明的技術(shù)導(dǎo)向與遵循,在全面優(yōu)化提升建筑結(jié)構(gòu)安全性等領(lǐng)域取得了顯著成就。在當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)遵循諸多原則,具體包括結(jié)構(gòu)完整性原則、合理設(shè)計(jì)防護(hù)結(jié)構(gòu)原則、剛度剛?cè)岵?jì)原則以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性原則等,在相關(guān)技術(shù)規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的約束條件下,實(shí)現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)各項(xiàng)資源要素的統(tǒng)籌整合,使其構(gòu)造成為一個統(tǒng)一的有機(jī)整體,最大限度地確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性與可靠性,將潛在的結(jié)構(gòu)性安全風(fēng)險隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

        二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題

        (一)設(shè)計(jì)過程主觀因素

        相比于建筑施工,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是伴隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和外部市場環(huán)境的改變而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科,發(fā)展周期較短,很多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向的研究院都出現(xiàn)研究人員短缺的情況。因此很多建筑設(shè)計(jì)類專業(yè)的畢業(yè)生,缺少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)、知識的積累和運(yùn)用過程,沒有經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)和考核就上崗,成為相應(yīng)的從業(yè)人員。這類人往往缺乏相應(yīng)的實(shí)踐能力和系統(tǒng)的理論知識,最重要的是他們還存在安全意識匱乏的問題,直接導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)很多的疏忽和漏洞,影響建筑整體的安全性。

        (二)建筑物框架設(shè)計(jì)存在的問題

        建筑框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時主要分為2 類:剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)。在建筑設(shè)計(jì)中,最普遍使用的剪力墻結(jié)構(gòu)就是俗稱的框架結(jié)構(gòu)。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中,相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需根據(jù)框架的要求及特征,對所設(shè)計(jì)的建筑物的框架柱和框架梁進(jìn)行合理的設(shè)置。但是在實(shí)踐中,往往會忽略一些框架設(shè)計(jì),就會導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)問題,還有的設(shè)計(jì)人員為了更加突顯建筑的功能,在對框架柱進(jìn)行設(shè)計(jì)時,相應(yīng)地減少框架柱的寬度,很大程度上降低了框架柱的抗擊能力,抗震能力變?nèi)酢?/p>

        (三)建筑結(jié)構(gòu)抗震度不達(dá)標(biāo)

        根據(jù)實(shí)際使用情況來看,部分建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震度不達(dá)標(biāo),在遭受地震等自然災(zāi)害影響時出現(xiàn)大面積房屋受損與建筑倒塌現(xiàn)象。此外,部分建筑工程中普遍存在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)重視程度不足的問題,所采取的抗震設(shè)計(jì)措施不符合實(shí)際情況,難以在建筑使用期間發(fā)揮出應(yīng)有的抗震效用。例如,在某建筑工程中,該工程處于六度抗震設(shè)防區(qū),設(shè)計(jì)人員未樹立起正確的抗震意識,主觀認(rèn)定六度抗震設(shè)防缺乏實(shí)際意義,選擇縮減承重柱等構(gòu)件截面積,以此增加梁柱線剛度比,違背了“強(qiáng)柱弱梁”設(shè)計(jì)原則。如此,雖然不會對建筑使用功能的發(fā)揮造成影響,但在出現(xiàn)地震等自然災(zāi)害時,梁柱結(jié)構(gòu)處于受力狀態(tài),由于柱頂抗彎度較差,容易在梁底等部位中出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量通病,進(jìn)而提高建筑倒塌等安全事故的出現(xiàn)概率,存在安全隱患。

        (四)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不具備良好的耐久性

        針對大多數(shù)的建筑工程而言,很長的一段時間處于外部環(huán)境中,由于經(jīng)受氣溫等各種因素的影響,假如施工單位未能實(shí)時開展相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)工作,將會致使建筑項(xiàng)目的承重能力持續(xù)下降,對建筑結(jié)構(gòu)的安全使用造成影響。例如,通過研究鋼筋等建筑構(gòu)造可以發(fā)現(xiàn),碳化現(xiàn)象往往會使鋼筋表層結(jié)構(gòu)的整體性受到影響,威脅內(nèi)部鋼筋堿性保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上,腐蝕性介質(zhì)侵入鋼筋表面,當(dāng)其與鋼筋出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)后,導(dǎo)致鋼筋銹蝕面積持續(xù)增加,時間一長,出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)開裂現(xiàn)象的同時,嚴(yán)重情況下還會出現(xiàn)混凝土保護(hù)層脫落等現(xiàn)象。

        三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下提高結(jié)構(gòu)安全性的方法措施

        (一)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性

        建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各個環(huán)節(jié)都應(yīng)保持合理性,只有每個環(huán)節(jié)不出偏差,各個環(huán)節(jié)相互配合才能保證建筑整體的合理性和安全性。例如鋼筋是建筑結(jié)構(gòu)中重要的組成部分,鋼筋的質(zhì)量和安裝方式將直接決定建筑整體的結(jié)構(gòu)安全以及可靠性。剪力墻的設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)當(dāng)保證橫向鋼筋在外,縱向鋼筋在內(nèi)的準(zhǔn)則。對于地下結(jié)構(gòu)不僅僅要提供對于上部結(jié)構(gòu)的支撐力,還要傳遞載荷給地面,因此墻體整體的抗側(cè)壓的能力是極其重要的。所以不同于剪力墻的鋼筋處置方式,應(yīng)當(dāng)采取橫向鋼筋在內(nèi),縱向鋼筋在外的原則,即與剪力墻的布置方式正好相反。此外樓板的設(shè)計(jì)也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮的對象,其使用能力和可靠程度將直接影響建筑整體。樓板的相關(guān)設(shè)計(jì)中,相關(guān)從業(yè)人員需要考慮不同梁的受力情況,主次梁的受力方式不同,需要對受力大的樓板進(jìn)行單獨(dú)的考量和設(shè)計(jì)。在保證樓板設(shè)計(jì)的合理性和可靠性的前提之下,便可以減少鋼筋的使用量,從而減少工程整體的造價。

        (二)合理設(shè)置框架

        在設(shè)置框架時,要保證其合理性??刹捎靡韵聨追N方法來進(jìn)行合理的框架設(shè)置。第一,設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)鋼筋混凝土的同時,要對電梯井的數(shù)量適當(dāng)減少轉(zhuǎn)而增加井筒數(shù)量,使得鋼筋混凝土穩(wěn)定性在原有的基礎(chǔ)上得到部分提升。第二,設(shè)計(jì)人員在選擇參數(shù)時,要結(jié)合建筑模型對自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行反復(fù)的演算檢驗(yàn),確保結(jié)果與指標(biāo)一致,也有利于提高框架的合理性。第三,對于配筋量的計(jì)算,設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格把控,才能設(shè)計(jì)出符合要求且美觀的建筑。

        (三)增強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)

        為預(yù)防和減少建筑結(jié)構(gòu)塌陷等安全事故出現(xiàn),降低地震災(zāi)害對建筑結(jié)構(gòu)造成的損壞程度,建筑設(shè)計(jì)師必須樹立起正確的抗震意識,認(rèn)識到結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作的重要程度,轉(zhuǎn)變自身設(shè)計(jì)理念及思路。同時,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中,需要綜合采取結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)措施,具體措施如下。第一,建筑場地選擇。在條件允許的前提下,盡可能選擇未分布軟土地基、不均勻沉陷滑坡、粉砂土液化與地裂等存在地質(zhì)問題的場地。第二,結(jié)構(gòu)抗震體系選擇。合理分配建筑抗震結(jié)構(gòu)內(nèi)力,規(guī)劃多條地震力傳遞途徑,重點(diǎn)改善薄弱部位的抗震能力,避免出現(xiàn)建筑局部突變與塑形變形等安全事故。第三,設(shè)置多道抗震放線。在出現(xiàn)地震災(zāi)害事故后,由于人為設(shè)置若干數(shù)量豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu),在地震能量傳播期間可以有效吸收地震能量,以此緩解建筑物共振現(xiàn)象,避免建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破損。

        (四)針對結(jié)構(gòu)耐久性開展具體設(shè)計(jì)

        現(xiàn)階段在國內(nèi)大部分建筑物的結(jié)構(gòu)框架中,普遍利用混凝土結(jié)構(gòu),這便加倍凸顯耐久性設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)在加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)安全性方面所起到的關(guān)鍵作用。有關(guān)設(shè)計(jì)人員務(wù)必對混凝土的混合比例進(jìn)行把控,具體從以下內(nèi)容開展工作:其一,需要從設(shè)計(jì)強(qiáng)度的角度進(jìn)行,務(wù)必緊密關(guān)聯(lián)配置強(qiáng)度,在最初明確混合配置比例的過程中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)針對水灰比例用砂石料等測算方式進(jìn)行調(diào)整;其二,需要參考建筑工程所有方面的作業(yè)現(xiàn)場狀況,最為關(guān)鍵的是融合砂石料的質(zhì)量條件,第一時間針對配置混合比例進(jìn)行調(diào)整,并且針對混凝土強(qiáng)度的檢驗(yàn)環(huán)節(jié),在結(jié)構(gòu)的每一平方當(dāng)中,明確各種施工材料的實(shí)際使用情況;其三,在實(shí)際整改配置混合比例的過程中,應(yīng)當(dāng)完成砂石含水量的檢測環(huán)節(jié),清晰確定混凝土后期的實(shí)施配置混合比例。需要注意的是,設(shè)計(jì)人員只有認(rèn)真遵循建筑行業(yè)規(guī)定的操作標(biāo)準(zhǔn),才可以切實(shí)保障建筑結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較高的耐久性要求,從保護(hù)層角度進(jìn)行思考,科學(xué)加強(qiáng)其厚度,不但需要保證和周圍自然環(huán)境有效融合,還應(yīng)當(dāng)使外部自然環(huán)境帶來的積極影響得以體現(xiàn),在科學(xué)執(zhí)行地域劃分的前提下,清晰明確該地建筑結(jié)構(gòu)保護(hù)層的實(shí)際厚度,確保二氧化碳無法快速腐蝕建筑結(jié)構(gòu)的表層。

        (五)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案

        建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個項(xiàng)目的核心,因此就要把控好設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量,這對后期建筑施工質(zhì)量也有很關(guān)鍵的影響作用,要能夠進(jìn)一步提高建筑物的質(zhì)量,優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,保證后續(xù)項(xiàng)目順利實(shí)施,保證整個工期質(zhì)量效率都達(dá)標(biāo)。首先,制定頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)原則,如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容比較復(fù)雜,要考慮多方面的因素,整體建筑物的各項(xiàng)適應(yīng)性、穩(wěn)定性等都要由設(shè)計(jì)師來把關(guān)。要關(guān)注建筑物的標(biāo)準(zhǔn)性問題,在高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究時,由于建筑樓層較高,一些工程公司為了追求經(jīng)濟(jì)效益,而違規(guī)修改相關(guān)的設(shè)計(jì)方案,這會給后期的項(xiàng)目帶來很多的安全隱患。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時,還要仔細(xì)地勘察周邊的環(huán)境,認(rèn)真仔細(xì)去研究建筑物周邊的建筑物狀況,包含施工場地地質(zhì)土層、水文、地質(zhì)地貌、氣候等相關(guān)狀況,要研究好建筑物存在的各類影響,同時還要對當(dāng)?shù)氐暮奢d進(jìn)行分析。要結(jié)合實(shí)際的勘測認(rèn)真研究,才能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)完美的建筑結(jié)構(gòu)方案。

        結(jié)語

        綜上所述,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中很多環(huán)節(jié)都會出現(xiàn)問題,有些問題雖小,但是也對結(jié)構(gòu)整體的安全性和可靠性造成了威脅。因此對于建筑設(shè)計(jì)從業(yè)者來說,應(yīng)當(dāng)仔細(xì)調(diào)研,明確建筑設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題,注重設(shè)計(jì)安全性影響因素并制定合理的管理措施,以提高建筑工程安全水平,保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全。

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