建筑结构设计中的安全及经济性研究

摘要：建筑结构的设计属于建筑工程中最为重要的组成部分，我们一定要重视建筑结构的设计，尽可能提高建筑的安全性、经济性，设计出安全、实用以及美观的建筑。文章基于建筑结构设计过程中存在的问题，提出了提高建筑安全性、经济性的有效措施，仅供参考。

关键词：建筑结构；设计；安全性；措施

中图分类号：TU2文献标识码： A

引言

随着科学技术的不断提升，我国的建筑事业也取得了长足的进展。设计是工程的灵魂,是工程建设的依据，要解决设计的问题，保证建筑结构的安全性和经济性，否则将会直接影响到建筑工程的质量。

一、建筑结构安全度及经济性的概念

1、建筑结构安全度

在实际的建筑结构设计中，建筑结构设计的基本目的是在一定的经济条件下，赋予结构适当的安全度，使结构在预定的使用期限内，能满足所预期的各种功能要求。一般来说，建筑结构必须满足的功能要求是：能承受在正常施工和使用时可能出现的各种荷载，且在偶发事件中，仍能保持必须的整体稳定性，即建筑结构需具有的安全性；在正常使用时具有良好工作性能，即建筑结构需具有适用性；在正常维护下具有足够的耐久性。上述安全性、适用性和耐久性，是建筑结构可靠（或安全）与否的标志，总称为结构的可靠性，对这些性能的度量，即结构在规定的时间内和规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度（或称安全度）。

2、建筑结构设计经济性概述

对于工程建设投资成本控制而言，前期方案控制效果远远好于后期过程控制效果，所以，设计阶段的投资成本控制更具有效性。经过研究发现，设计阶段和施工阶段对项目投资比重的影响分别是75%—95%、5%—25%，由此可见，建筑工程投资成本控制的关键在于设计阶段。另外，对于有着同样功能要求的建筑，如果按照经济技术原则进行合理的结构设计，可有效降低工程造价，甚至高达30%。对于一般建筑物而言，结构造价通常占50%左右，所以，若想大幅降低建筑工程项目的建筑成本，优化结构设计是必不可少的手段。研究建筑结构经济性，具有深远的意义。

二、建筑结构设计中所存在的问题

1、抗震度偏低

减少地震伤亡及财产损失,需要建筑结构设计提高设计的安全性，提高建筑的抗震性能。但是这几年比较大的地震，人员伤亡比较大，反映了我国某些地方建筑结构设计不合理和未达到国家标准，抗震性比较差，导致威胁到人民的生命安全，其次给财产损失带来隐患。在建筑行业一部分建筑公司中，建筑单位管理者忽视了建筑的抗震性，导致了下属的设计工作人员麻痹大意，对建筑抗震不重视，造成了建筑工程质量差，不具备足够的抗震能力。

2、结构设计及施工环节偷工减料导致的功能不足

我国政府规定了钢筋的配筋率，对这个高度重视，它是建筑结构设计的基础，关乎人民生命财产安全，不同部分的建筑物，它的配筋率各不相同。但是部分建筑公司为了获得更大的利润，节省成本，在建筑结构施工中偷工减料，或者用配筋率低的钢筋，以次充好，影响建筑物的质量，安全性能减弱，给建筑物带来安全隐患，严重威胁到人民的生命安全。另外，有些小的建筑公司为力求利益的最大化，要求结构设计时选用一些能节省钢材的、节约成本的冷轧钢筋，这种不符合标准的钢筋强度高，钢筋韧性度小，钢筋的脆性大，从而影响了建筑物抗震性能。

3、缺乏综合效益观念

设计者们往往没有从全局的角度去审视建筑的经济效益，片面追求高经济回报， 忽视了环保及社会效益等方面的要求，这对于建筑综合经济效益而言是十分不利的。造成这些问题的根源在于传统发展观点的制约。既没有充分考虑自然资源的消耗问题，也没有充分考虑整体效益的协调问题，更没有充分考虑对社会消费的客观引导问题。目前，可持续发展的理念逐渐深入人心，传统发展观所造成的不利影响将会得到有效缓解。在工程建设中，社会效益、环境效益、经济效益的有机融合将会成为人们的普遍共识和最高目标[3]。在这种背景下，人们对建筑结构设计之中的经济性问题进行了再次思考，不仅涉及经济性的内涵，还涉及经济性的评价标准及相关的设计原则。

三、提升建筑结构设计中安全性的方式

1、努力提高建筑结构设计水平

首先，提高建筑结构设计的安全度不仅仅是政府行为，而且需要开发商、用户与保险业等共同参与。开发商应本着提高结构设计的安全性原则，对建筑物的质量安全认真负责，拒绝盲目制约钢材采购，而是合理地运用高强度钢材，最大限度地提高结构设计的安全度，从而满足建筑业主的需求，改善生产生活水平，促进国民经济的发展。其次，随着建筑工程事业的快速发展，建筑结构设计的内容越来越复杂多样，难度也不断提高，各种结构设计软件的运用对建筑结构设计水平起着重要影响。对此，建筑结构设计师与计算机专业人员应注重开发高精度的计算机软件，以简化计算机程序、提高计算效率与精确度，从而保证建筑结构设计的安全度。

2、提高建筑结构设计相关人员的抗震设计意识

建筑结构设计是一项全面、系统、高难度、多角度的复杂工作，需要具备扎实的专业理论基础知识、灵活新颖的思维与严谨负责的工作态度以及熟练的实践经验。首先，建筑结构设计师应不断加强学习结构设计相关的专业理论知识，不断更新思想与技术理念，并善于反思与总结，注重积累良好的工作经验，以保证设计合理，符合建筑工程要求。其次，建筑结构设计人员应树立抗震性能意识，充分重视与正确对待抗震设计的重要性，对抗震结构设计进行全面、多角度思考，努力提高建筑结构设计的质量安全，从而使建筑结构设计方案具备高强度的抗震性能，以利于保证建筑工程的质量与安全，对国家与人民的生命财产安全负责。

三、优化建筑结构设计过程中经济性的措施

1、重视基础工程投资

该投资约占工程总投资的20%-30%，基础设计的重要性由此可见一斑，基础设计的方案选取尤为重要。基础设计前，应仔细阅读分析地质报告，根据地质报告的建议，合理地选择基础形式；同时，对于建议的基础形式要进行试算，特别是软土地基，可能会出现能满足基础承载力而不满足沉降要求的情况，这时需同地勘单位进行地基处理，从而选取合理的基础方案。即使选用桩基础，也要进行不同形式桩的经济性比较，找出合理的桩基方案。

筏基基础的厚度往往是由柱或墙对筏板的冲切决定的，因柱下或墙下筏板是主要受冲切区域，可以采用柱下或墙下筏板加抗冲切的钢筋或局部加厚筏板厚度的方法来减小整体筏板厚度。筏板的配筋往往是柱下或墙下达到最大值，不必要以此值作为整个筏板配筋值，可以取一个合理的值，局部不够的柱下或墙下加局部附加筋，做到筏板设计安全、经济、合理。

2、正确选取结构计算参数是结构设计的前提

目前，结构设计进入了电算化的时代，在合理的结构选型和布置前提下，只有正确地选取各项设计计算参数才能把结构设计做好。无论是国内PKPM、3D3S等系列软件，还是国外的ETABS、SAP2000等系列软件，设计的各类参数都必须是结构设计师人工选取和录入，如地震分组、场地类别、抗震等级．地震烈度、地下事层数、是否计算双向地震、是否计算偶然偏心，是否双偏压配筋、箍筋间距、墙体分布筋间距，钢筋的强度值和混凝土的强度等级等，每项参数都关系到建筑结构计算结果是否正确、配筋是否经济。多层建筑计入了双向地震，可不考虑结构偶然偏心的影响；高层建筑在计算配筋时，如果计入了双向地震后可不考虑偶然偏心的影响。当建筑场地类别为一类和四类时，要分别注意对抗震等级进行相应的提高或减少。

3、土地利用的集约化

城市、建筑发展与土地资源总体供求矛盾是当今环境危机的突出问题之一。在建设实践中应注意立体地开发用地空间，发掘城市地上及地下空间的利用效益；结合旧城改造，拆旧建新，提高城市容量；在建筑空间的构筑中，还应积极采用轻、薄的新型节能建筑材料，以少占建筑空间。水资源利用的集约化。水是人类十分有限的资源，建筑设计中应注意结合废水净化、雨水收集，设置循环用水和分质用水系统，并积极采用各类节水设施、设备，有效地控制用水量。如在日本许多高层建筑中所采用的“中水道”技术，将生活污水处理后用于冲洗卫生洁具、盥洗、清扫等，有效地提高了水的集约化利用程度。能源利用的集约化。在全球推进可持续性能源开发、利用的战略进程中，建筑节能是其中的一个重要环节。设计中应结合相关技术的进步，提高能源的集约化利用程度；另外，要积极结合自然气候条件，充分利用太阳能、风能、地热能等资源，以减少空调、照明对不可再生能源的消耗。美国近期以来的建筑实践表明，利用现有技术结合自然气候进行建筑设计可削减空调能耗60%、人工照明能耗50%以上。

结束语

随着我国建筑事业的迅速发展，建筑结构设计内容与形式越来越复杂多样，对建筑设计师的要求越来越高。对此，建筑设计师应不断学习设计业务知识，积累良好的实践经验，根据国家有关设计的规定标准，结合建筑工程的具体要求，制定科学、合理的建筑结构设计方案，以保证建筑工程的质量与安全，从而有利于国家与人民的生命财产安全。

参考文献

[1]郭军权.基于安全度的房屋建筑结构设计分析[J].中国城市经济,2012(02).

[2]马卫红.建筑结构设计中提高建筑安全性探讨[J].中国房地产，2012，7.

[3]唐舸.从建筑结构设计看住宅造价成本的控制[J].知识经济.2012(05)

[4]黄辉亮.浅析当前我国高层建筑结构设计与选型[J].知识经济.2011(10)