浅论建筑结构安全性的实现

摘要:文章从分析影响建筑结构安全性的三个阶段着手,详细阐述了实现建筑结构安全性的具体措施。

关键词:安全;建筑;阶段

一、影响建筑结构安全性的三个阶段

(一)设计阶段的安全控制

年限基本是50年,即保证结构在50年服役期间内以应有的安全度作为设计的目标。通过合理的结构方案、正确的内力分析和认真的截面设计,正常设计的结构可实现上述目标。目前的主要问题是设计质量存疑。迫于业主的催促,设计者往往要在极短的时间内完成全部设计。因此,应该凝聚创造性智力劳动的设计工作,被简化成按照规范和程序结果机械地“赶图”。不仅没有时间在结构方案和内力分析上作深入的分析比较,对于截面设计也只能盲目相信计算机输出结果而难以作仔细的判断。

(二)施工阶段的质量控制

由于施工技术的进步以及市场经济的形成,传统以技术大包干为特征的全面强制性施工控制转变为以质量验收为主要手段。根据国际惯例,对管理、技术、操作等施工方面给施工单位更大的自主性;而采用严格的检验程序、可操作的检测手段、明确的验收界限,通过“强化验收”来加强对施工质量的控制,以保证结构安全。为此修订规范增加了一定比例的见证检测以及对影响安全的项目直接进行实体检验。

(三)使用期的维护检修

通常比较重视设计、施工对结构安全的影响,并且已有相关的规范加以控制。但实际使用状态对安全有更长远的影响。这方面我国尚缺乏系统健全的规范管理,相对还很薄弱。影响使用期结构安全的因素主要有以下方面:服役期荷载、地震、意外作用等引起的效应超越设计预定值所引起的安全问题;在恶劣环境所引起的安全储备降低;使用者任意改变用途,粗暴使用建筑,增加结构负担;甚至擅自根据使用要求改造结构构件或改变传力途径,往往引起在役结构的安全问题;建筑结构因用途变化而改变环境条件,引起耐久性方面的问题,材料加速老化,抗力降低而造成安全隐患。

二、实现建筑结构安全性的措施

(一)结构设计中安全性的实现

第一、做好建筑结构的概念设计

结构的概念设计是根据各种安全灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想,依据对建筑结构的总体理解及掌握,在特定的建筑空间及环境条件下,有意识的利用结构总体系和各分体系间的力学特性及关系,采用概念性近似计算方法,快速、有效地对结构总体系及分体系进行构思、比较与选择,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和细部措施的宏观控制。

结构方案对其安全性具有根本性的影响,一个好的结构方案是实现结构安全性的基础性条件。结构方案设计属于创造性工作,是一个从无到有的过程,在选择确定竖向结构体系、水平分体系、基础类型,进行结构布置、截面尺寸确定、构件连接、材料强度等级选择等工作中,需要考虑所选结构体系是否具有好的整体稳定性、结构传力途径是否直接明确、结构整体是否有足够的必要的多余约束、局部破坏会不会引起连续倒塌等等,规范没有规定现成的公式,需要设计人员根据经验对所设计建筑及结构整体把握,选用适当的模型进行适当的计算,并判断选择,确定结构方案。

第二、做好建筑结构的计算设计。

在一个较好的结构方案的基础上,选取合适的计算模型对结构进行分析计算,进行构件承载力设计或校核是实现结构安全性的重要方法及步骤。也就是说,建筑结构计算设计分为结构分析和截面设计。

在结构设计过程中进行的建筑结构的分析,是将预测出的结构设计基准期内施加于结构的各种作用代表值施加于前面所述建筑结构方案的简化后得出的计算简图,并求解结构在各种工况下的效应―――轴力、弯矩、剪力、扭矩、截面的位移、裂缝、正应力、切应力等,并选择合适的参量作为控制构件截面承载力、变形设计的依据。设计过程中的结构分析有几点需要注意:a.对于作用预测得是否准确,尤其一些偶然作用如地震作用,对结构分析的影响很大。比如9•11恐怖袭击事件中世贸大厦在飞机撞击后发生了倒塌。b.结构分析的对象是计划建造结构简图,是模型,不完全等同于建造好的结构,分析计算出的结果是否是结构受力后真实的力学响应。这些都是结构分析中需要注意的地方。目前,对结构设计中的结构分析还没有达到系统化、完善化,还需要进行系统研究,完善现行相关规范的有关内容,为实现结构的安全性做出贡献。截面计算设计是我国现行规范规定最为全面,内容最为翔实的结构设计内容,这是我国设计人员最熟悉、把握最好的内容,也是土木学科教育中抓的最扎实的方面,目前,也是做得最好的一个方面。通过截面计算设计及构造设计完成结构构件的设计,这也是实现结构安全的一个主要方面。

(二)结构建造中安全性的实现

完成设计的建筑结构还不是真正的实际存在的建筑结构,只有通过合格的建造,才能实现建筑结构,才能使建筑结构具有真正的安全性。故而,建造的技术、方法、过程、环境等都会对结构的安全性有所影响,必须做好建造过程中的质量控制工作,才能实现设计好的结构的安全性。

(三)结构使用中安全性的实现

结构的实际使用状态对结构的安全性的影响是长远的,不合理的使用会造成结构安全性降低甚至破坏,比如未经论证改变建筑物的用途、在装修过程中根据自己的使用要求擅自改造结构构件或者改变结构传力途径、对有些需要定期检测维修的结构不进行必要的检测维修等。

合理的使用和定期的检修是保证结构安全性的重要措施。在当前,应适当加强对交付使用建筑结构的管理,防止出现上述影响结构安全性使用的问题。

参考文献:

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