建筑結構設計安全度的探討

陳仲峰

摘要：安全度是建筑結構設計中最重要的基本問題。從結構設計角度而言，平面形狀是三角形的結構迎風面較大，在水平風力作用下，它抗彎曲變形和抗側移的能力比圓形、橢圓形、正方形、正多邊形、十字形、工字形、口字形等平面形式的高層建筑要弱很多，而使得建筑物安全性較差。因此，要保證建筑物的安全，首先要保證建筑結構的安全性。結構設計的首要任務就是選用經濟合理的結構方案，其次是結構分析與構件和連接的設計，并取用規范規定的安全系數或可靠指標以保證結構的安全性。

關鍵詞：建筑結構設計；安全度；分析

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A

前言：建筑的安全性能是評價一個建筑的重要標準之一，要保證一個建筑的安全，首先要選擇一個合理的建筑結構，一個合理的建筑結構設計法案可以節約原材料，同時達到預期的目標，因此本文就建筑結構設計安全度進行了分析。

一、結構設計安全度的含義

建筑結構設計的最終目標是實現“三性”：

1、 安全性。在正常使用條件下能承受可能出現的各種外荷載作用（如：自重、機械設備、家具、人流以及風雪、氣溫變化等）；在特殊情況下（如：地震、火災、颶風等）仍能保持建筑物整體穩定、不倒塌。

2、 適用性：在正常使用情況下具有良好的工作性能，即能正常發揮建筑物各分部的使用功能。

3、 耐久性： 在正常使用和維護條件下具有足夠長的安全使用壽命（設計使用年限）。

上述安全性、適用性、耐久性是衡量建筑結構是否安全可靠的基本標志，稱為建筑結構的安全性。在建筑結構設計中用來度量結構安全性、適用性和耐久性的指標就叫安全度。

二、選擇結構設計安全度的有關因素

結構設計安全度的高低，是國家經濟和資源狀況，社會財富積累以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映。具體來說，選擇結構設計安全度要處理好與工程直接造價、維修費用以及投資風險(包括生命及財產損失)之間的關系。顯然，提高結構設計安全度時，結構的直接造價將有所提高，而維修費用將減少，投資風險亦將減少；如果降低工程造價，則維修費用和投資風險都將提高。所以，確定建筑的結構設計安全度，實際上是在結構造價(包括維修費用在內)與結構風險之間權衡得失，尋求較優的選擇。那種單純以建造時的材料消費用量和經濟指標來評價結構安全度的觀點，將導致片面的結論。實際上，結構設計安全度的選擇，不僅涉及生命財產的損失，有時還會產生嚴重的社會影響，對某些結構來說，還將可能產生嚴重的政治后果，而且還涉及到國家的經濟基礎和技術經濟政策。

三、提高建筑結構設計安全度的措施

1、合理確定設計安全度

結構設計安全度的高低，是國家經濟和資源狀況、社會財富積累程度以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映。確定工程的安全度在一定程度上需以概率和統計為基礎，但更多的須依靠經驗、工程判斷及綜合考慮。

與國際上一些通用標準相比，我國混凝土結構規范設定的安全度水平偏低，有的偏低較多。這體現在涉及結構安全度的各個環節中，如我國混凝土結構設計規范取用的荷載值比國外低，材料強度值比國外高，估計結構承載力所用計算公式的安全裕度低于國外甚至在個別情況下偏于不安全，對結構的構造規定又遠比國外要求低。

現行規范安全度與國際相比雖然偏低，但是可以接受，這是數十年來成功建成數百億平方米建筑物的長期實踐加以證實的。但考慮到客觀形勢變化，國家經濟實力增強和住宅制度改革現狀，可以將現行設計可靠度水平適當提高一點，這樣投入不大，卻對長遠利益有利。

3 、建筑結構的耐久性

結構耐久性不足已成為最現實的一個安全問題?，F在有這樣的傾向：設計中考慮強度多而考慮耐久性少，重視強度極限狀態而不重視使用極限狀態，重視新建筑的建造而不重視舊建筑的維護。所謂“安全”，包括保證人員財產不受損失和保證結構功能的正常運行，以及保證結構有修復的可能，即所謂的“強度”、“功能”和“ 可修復” 三原則。我國土建結構的設計與施工規范，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環境因素作用（如干渴、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕）下的耐久性要求則相對考慮較少?；炷两Y構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故，其嚴重程度已遠大于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。

我國規范規定的與耐久性有關的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都顯著低于國外規范。提高結構構件承載能力的安全設置水準，在一些情況下也有利于結構的耐久性與結構使用壽命。在結構設計時要從構造、材料等角度采取措施加強結構耐久性，并要對施工單位提出具體要求。

4、從商品的角度看待建筑結構的設計安全度

建筑結構作為特殊的商品， 其內在的安全質量非一般用戶所能了解。確定建筑結構設計安全度的高低在過去是一種政府行為，而在改革開放后的今天，這個問題至少應有房產開發商、保險業和有關學術團體的參與。開發商該對其出售的建筑物的安全質量負責，在不影響售價過多的情況下，盡可能提高房屋的安全度，特別是抵抗地震的能力，和汽車、飛機一樣，更高的安全性應該作為房屋開發商促銷和競爭的一個熱點。保險業也應該積極參與建筑結構安全度的制訂。隨著我國房產私有化的進展，房產遲早會與保險業緊密掛鉤。結構設計安全度的房產必然要與較高的保險費相匹配。就像國外一樣，保險業應聘請各類專家對其重大的保險對象進行評估。我國現行的低安全度的結構設計原則如果任期維持下去，將來要為其不斷付出代價的可能是需要交納高昂保險費的業主，這對保險業的本身也會產生極其不利的影響。在很多國家，建筑結構設計標準的具體制訂不是政府而是由學會負責。我國正在進行政府機構職能轉變的改革，根據歷史的經驗，對于政府部門具體包攬建筑結構設計標準制訂的優缺點似乎也值得進行一次總結，學會應該能夠參與標準的制訂和管理。

5、 規范要根據國家政策而定

一個國家的規范,不僅僅是技術性的,還有很強的政策性等許多方面, 是一個國家經濟條件的直接反映。 因此,我國規范的材料用量,當然應該比發達國家低,也即安全度應該低一些。 這方面我們完全可以理直氣壯地說, 我們過去的設計標準,是符合我國國情的,是安全的。 當然某些局部有不足,要不斷修改。 國外的規范也不是十全十美,也在不斷的修改。 我們過去的結構成功地經受了幾十年的考驗, 那就是說,我們的規范基本是正確的, 安全度基本是能滿足要求的。

6、轉變設計思想,全面提高安全度水平

（1） 建筑結構作為特殊商品,確定其設計安全度的高低不再是純政府行為, 目前至少會有房屋開發商、 保險業和用戶參與。 開發商應該對其出售建筑物的安全質量負責,在影響售價不多的情況下應盡可能提高安全度, 更高的安全性能應作為房屋開發商促銷和競爭的一個熱點。

（2） 我國現行結構設計標準的低安全度原則已不能適用當前的國情, 提高我國建筑結構的安全度水平將有利于生產、 生活水準的改善,有利于國民經濟發展,也符合建筑物業主的利益和要求。

（3） 從提高結構安全度出發,為了改善結構物的安全性, 要提倡合理地多用鋼材,而不再是挖空心思地節約鋼材。

總之， 目前我國現行的規范和標準是符合我國的實際情況的，只要是滿足規范和標準的設計其安全度都是足夠的，但今后的時間內應將標準再提高一些， 以避免重大突發事件時產生巨大的、難以承受的損失。當然，加強施工管理環節也是一個重中之重的問題。

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