土建工程结构的安全性探讨

【摘要】随着国内经济的快速发展，城乡建设的步伐也随着日益加快，各类建筑的急剧增加，使得建筑物的土建结构安全性也日益凸显。土建结构的安全性是建筑物安全的重要基础考核指标之一。因此土建工程结构的安全性也越来越受到工程设计人员的重视。工程设计人员应在工程设计过程中不断完善土建工程结构的技术标准，使得国内土建技术上升到一定水准。

【关键词】 土建结构建筑安全性

中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号：

近年来在国内建筑物倒塌事件屡见不鲜。究其原因，施工方和设计方都难免其责。设计方的责任则主要表现在工程前期的土建结构安全性设计有所欠缺。由此可得出结论：土建工程结构的安全性在整个项目工程中起着决定性的作用。

我国土建工程结构的设计主要侧重考虑整体建筑及在其他的负荷作用下建筑结构强度的规范要求，而忽略了其他因素的影响。比如环境、自然灾害及建筑工程使用的建筑材料的抗腐蚀性等待，这些不确定因素往往更甚于建筑结构构件承载能力所带来的危害。

一、结构构件抗负荷能力的关键因素

荷载分项系数、材料强度分项系数及建筑整体牢固性

（一）荷载分项系数系建筑荷载对工程结构构件产生作用时，按照规范将荷载标准值增加一个系数，用以加大建筑结构强度的负荷值。

（二）材料强度分项系数系确定工程结构构件固有荷载范围值，将结构构件材料的负载强度值减小一个系数。

（三）土建工程建筑的整体牢固性亦是整个建筑结构不可缺少的性质。整体牢固性主要表现在建筑结构遭到局部破坏下不会影响整体建筑的坍塌和破坏。土建工程建筑的整体牢固性主要表现在建筑结构具有良好的延性和必要的冗余度。

二、环境因素对建筑结构的影响

（一）环境对建筑结构的影响主要为环境振动诱发的建筑振动，而这类振动会造成对建筑结构的直接影响，对建筑结构的影响不容小觑。外界不同的振源对建筑的影响也不同，例如建筑周边或建筑内的机械运动引发的建筑振动对建筑结构具有一定得影响，影响力取决于振动机械的振动能量、频率、振动幅度衰减快慢等因素。

（二）自然环境引发的建筑振动。例如台风、海啸、地震等破坏力度巨大的自然灾害所引发的建筑振动具有很大的影响。其中陆地上的地震影响力是巨大的，因此在建筑结构设计中应考虑到建筑的抗震设计。而台风这类属于风荷载的振动源引起的建筑振动也极大的。

（三）区域环境和气候条件对建筑的影响也非常大。如地理的水文变化、空气的湿度和人为的污染环境而造成的雨水酸性强度等也会对建筑结构产生不同程度的劣化。

1、地理的水文变化对建筑的基础结构具有一定影响。例如气温升高使得产生膨胀，土壤膨胀就会引起建筑的地基隆起，造成建筑的沉降、变形甚至地基爆裂等。这一系列的建筑基础结构的变化使得整体建筑失去基础的支撑力度，最终可能造成建筑的坍塌。因此水文变化对建筑的影响也不容忽视。

2、因空气中的湿度及雨水酸性强度对建筑有一定腐蚀性，在若建筑结构设计不合理的情况下，这些因素对建筑的破坏力也极强。

三、加强建筑安全性的措施

（一）利用适当增强钢度来提高结构是传统的增强结构措施，却不可一味进行，这样提高结构的同时增加了建筑的自重，遭遇到强破坏的外力时往往自重大的建筑更容易被毁坏。建筑结构自身承载负荷的延性会被建筑的自重削弱，建筑自重越大越容易造成建筑整体倾斜使建筑自身的重心侧向偏移而倒塌 ，因此要采取有效措施来减轻建筑的自重。

（二）采用新型施工材料进行建筑施工。例如钢纤维混凝土，这种混凝土是在普通的混凝土中掺入少量的低碳钢、不锈钢及玻璃钢的纤维后形成的一种多向配筋的混凝土。此类混凝土能有效的改善结构的抗拉及抗裂等性能，并且能增强混凝土的韧性用以加强建筑结构的抗冲击性能。而针对具有强度酸性的雨水对建筑的影响而采取的有效措施有：采用抗腐蚀性的新型建筑材料。如普通混凝土由于化学或者物理反应后疏松多孔的结构特征等因素决定其抗腐蚀性差，因此采用硫磺混凝土等新型高性能的混凝土类的基础建筑材料来有效的解决酸雨对建筑的腐蚀性，大大提高了建筑结构的安全性能。

（三）加强建筑结构的抗震设计。因地震而倒塌的建筑中普通存在的问题有：

1、结构框架内的梁柱变形能力不足，导致构件过早被破坏。为了避免此种情况应采用不发生其他脆性破坏的抗震结构设计即强剪弱弯，可以理解为结构框架内的梁和柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度。

2、结构框架内的梁柱节点箍筋不足，节点受地震振动而遭到破坏使得结构中的梁和柱相互失去了依靠。针对这种情况的应对措施是在梁和柱在被破坏之前加强节点的强度使它们有足够的能力变形。

3、局部薄弱环节发挥不了抗震能力。局部薄弱环节多发生在梁端，故应加强梁端的刚性。

4、墙体遭到破坏。这项问题的应对方式就是重视非结构构件的设计，譬如如上所述的采用新型施工材料等。

5、适宜的纵向钢筋配筋率。梁端截面最大配筋率应使用梁端截面的受压相对高度应该满足：一级不大于0.25，二、三级不应大于0.35。梁端或可能屈服截面处，下部与上部配筋量应遵从：一级不应小于0.5，二、三级不小于0.3。梁柱纵向钢筋的街头与锚固应符合规范。加密箍筋则可以约束混凝土，加强混凝土的变形能力，提高结构构件的延性，防止混凝土过早地被压溃及防止纵向钢筋的压曲失重。

（四）土建建筑结构框架的节点设计要求应遵守的设计准则是：

1、节点的荷载能力应高于它的连接的结构构件的荷载能力。

2、遭遇地震或者振动时，节点工作范围应在弹性范围内。

3、遭遇强地震或者强烈振动时，节点的荷载能力不得危及竖向荷载的传递。

（五）对于建筑区域的气候、水文变化可根据国内外的先进建筑案例来解决建筑区域的局部环境。例如在建筑的周边安装空气干湿度和建筑地基周边的土壤干湿度监测系统，再在建筑周围安装配套的喷洒系统。若空气干湿度或者土壤的含水分量低于某设定值时，系统自动打开喷洒系统对建筑周边的空气和土壤进行湿化，通过这样的措施来改变建筑区域的局部环境来改善建筑基础的安全性。

总结：

影响建筑结构的安全性的因素有很多，土建工程结构设计人员作基础设计时要考虑到每一个可能影响整个建筑的安全因素，然后针对这些问题因素提出有效的结构设计方案。国内规范的安全设置水准还不是很完善，作为土建工程结构设计人员不应墨守成规，应该科学合理的针对实际问题，对建筑结构方案和结构分析等方面提出大胆创新的见解，这样才能提高土建结构的设计水准，才能把国内的建筑事业推向更高的层次。

【参考文献】

[1] 向朝清. 浅谈对土木建筑结构安全性问题的探讨. 《黑龙江科技信息》2010年13期.

[2] 周振民,徐苏容. 大尺度水文条件变化对建筑工程环境的影响.《中国农村水利水电》 2005年12期.

[3] 李小朝,胡晓鹏. 咸阳地区影响结构耐久性的环境因素分析. 《山西建筑》2008年05期.