摘 要:近几年,我国建筑行业发展迅速,形势喜人,取得了辉煌成绩。但由于我国建筑行业规模越来越大,复杂程度越来越高,不可避免的出现这样或那样的问题。即使有的建筑结构设计是好的,但是其安全性往往存在问题。
关键词:建筑结构设计;提高;安全性
在建筑工程界,如何提高建筑结构设计的安全度成了大家广泛关注的问题。而建筑设计又是一项复杂而又责任重大的工作,直接影响到建筑物的安全性。为确保建筑物的安全性,本文分析了建筑结构设计安全性存在的几个问题。
1、建筑结构设计中存在的问题
1.1抗震性能不足
2008年的汶川大地震及2010年的玉树地震足以说明我国一些地方的建筑抗震性能达不到预期的要求,因此保证建筑物的抗震性能是减少地震发生时人员伤亡及财产损失的重要问题。在建筑结构设计中,提高抗震设计水平是提高建筑结构设计水平的一个重要方面。
关于建筑物的抗震性能设计,我国颁布了《建筑抗震设计规范》为我国的建筑抗震设计提供了依据。《规范》中规定:“小震(超越概率63%)不坏、中震(超越概率10%)可修、大震(超越概率2%)不倒”。而一些设计人员对结构概念不重视导致结构抗震性能的不足。
有些建筑结构设计者对抗震设计的认识不足,设计过程中个别忽略抗震性原则,造成了建筑物施工过程仅仅是一个表面工程,实质是建筑物并不具有真正的抗震性能。
汶川地震中部分钢筋混凝土框架结构主体破坏,底部1~2层被完全压扁;大量非承重构件(如隔墙、吊顶等)严重破坏。原因分析:其一,钢筋混凝土框架结构缺乏多道抗震防线,框架破坏即宣告结构破坏;其二,框架结构“强柱弱梁”验算时忽略了板及板内钢筋的作用;其三,框架结构刚度较小,大量随意设置的非承重墙(如砖墙、砌块墙)刚度相对较大,造成结构水平方向的扭转、上下层刚度突变,致使主体结构破坏;其四,框架结构刚度较小,在地震作用下层间位移较大,因此非结构构件普遍破坏严重;突出屋面结构破坏较多,甚至整体坍塌。原因分析:突出屋面结构的重量和刚度与下一层结构相比减小很多,地震惯性力加速增加,引起“鞭梢效应”,造成破坏甚至整体坍塌。
建议如下抗震措施:
1.1.1 对于重要建筑,如耐久年限大于50年的建筑、重点抗震设防类的建筑,主体结构应包含多道抗震防线,尽量少采用纯框架结构。
1.1.2 钢筋混凝土框架结构“强柱弱梁”验算时,应考虑有效翼缘宽度范围楼板内与框架梁平行的钢筋对框架梁承载能力的增强作用,应考虑受压钢筋对框架梁承载能力的增强作用,配置框架梁的支座钢筋时,宜考虑实际锚固很好的下钢筋的有利作用,这样支座钢筋会比现在程序计算的结果小很多,但有利于框架结构“强柱弱梁”的真正实现。
1.1.3 框架结构的围护墙和隔墙,应考虑其设置对结构抗震的不利影响,如造成水平扭转,上下层刚度突变,避免不合理设置而导致主体结构的破坏。
1.1.4 在可能的情况下,框架结构宜设置一定数量的剪力墙作为第一道防线,地震时抗震性能好,并能减少非承重结构的破坏。
1.1.5现行规范仅要求进行小震下的弹性计算,而这种计算方法是反映不出所谓的“鞭梢效应”的。建议在可能的情况下进行弹性时程分析。尽量减少无根柱的数量。
1.3建筑结构设计不合理
由于建筑结构设计者的知识和经验不足,导致其设计的建筑结构不合理,存在安全隐患或其他问题。设计者要全面考虑情况后再进行设计,并把不合理的设计或只顾美观不顾质量的设计扼杀在襁褓中,不要等到造成恶果时,再想补救措施。
汶川地震中框架结构中的楼梯震害比较严重,楼梯梯段在下部1/3~1/2处断裂;楼梯梁在上下梯段交接处抗剪破坏;楼梯板在楼层标高处沿上下梯段交接处破坏;楼梯间隔墙板甚至倒塌。分析原因:地震时,楼梯梯段近似斜撑的作用,吸收大量水平力,而楼梯设计中往往只考虑当正常使用和疏散时的荷载作用,并未考虑地震时吸收的这部分水平力。
建议在钢筋混凝土框架结构中,减少楼梯对主体抗震影响,使楼梯与主体结构脱开,否则要将楼梯的刚度带入整体计算。
2、提高建筑结构安全性的措施
2.1提高设计者对抗震性能的重视
结构设计是个系统、全面的工作,需要扎实的理论知识作为基本功,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。设计者要精益求精,重视每一个基本构件的设计,并做到知其所以然,并深刻理解规范和章程的含义。密切配合建筑工程,在工作中做到事无巨细,善于反思和总结工作经验和教训,为以后的工作积累经验。结构设计者要转换自己的陈旧思想,正确对待抗震性能的重要性,为人们的生命财产负责,发挥自己的主导作用,对工作负责,应用自己的个人才智,控制建筑结构设计的安全性能水平,让自己设计出来的作品体现自己的人本意识,积极配合国家以人为本的政策。
2.2结构新设计软件的应用
“工欲善其事,必先利其器”,这个道理放之四海而皆准,对于任何行业都适用。随着建筑事业的发展,特别是现今建筑行业的飞速发展,建筑结构设计的内容越来越复杂,难度越来越大。没有结构设计软件的辅助设计,在规定的有限的时间范围内,不可能完成这些在早前看似不可能看成的项目。
但也正是这些高效率的软件致使许多刚刚进入岗位的结构设计人员有了“依靠”。在不熟悉软件的适用范围和各种参数的修改会带来哪些影响的情况下盲目使用,会得出很多不合理或者不正确的结论。造成极大的隐患。建议结构设计人员尤其是刚刚参加工作的设计人员宜在对结构的概念熟练把控的情况下,合理的选用软件的参数,利用软件提高工作效率。
2.3对国家建筑结构规范和相关条例的应用
随着建筑业进一步的发展,建筑结构越来越被重视,国家也出台了一些相应的法律法规。而一个国家的规定不仅仅是技术性的,还具有很强的政策性,而且这些法律法规是与时俱进的,需要不断修改。提高建筑的质量,消除安全隐患。在熟悉和掌握的规范的要求情况下,灵活应用,使建筑结构设计更多的以人为本、考虑周全。比如笔者认为我国沿海6度区加强抗风的设计,适当放松抗震要求。
我国东南沿海许多6度区地处海边,风力较大,所以高层建筑一般为风力控制。但有些设计中体现出对抗震验算及构造措施过分关注,而抗风验算和必要的加强措施却不够关注。近些年我们经常会通过报道看到极端天气频现,沿海一些地区遇到超强飓风,这种情况会不会出现在其他沿海地区呢?对于体型不规则的超高层建筑,风荷载如何取值,如何适当加强其抗风承载力;对于高层建筑的顶部广告牌和延伸出去的玻璃幕墙在强风作用下的危险性认识不足等。
3、结语
通过对以上建筑结构设计中存在问题的剖析,可以加强建筑结构设计者重新认识自己工作的重要性,明确自己的责任,提高对结构设计质量安全问题的辨别能力,积累结构设计中出现的问题作为经验,使建筑结构设计工作行业逐步步入正轨,做到建筑物的设计更安全、更合理。把不与违法违规公司为伍,并切实把国家对建筑物的相关规定落到实处,不与打规范规定的擦边球作为自己的工作原则,为提高建筑结构设计中建筑的安全性作出贡献。
参考文献:
[1]程懋堃:《一些结构设计概念的建议》[J]建筑结构,2008(01)
[2]金来建:《汶川地震中多层钢筋混凝土框架典型震害分析》[J]设计与科研,2008(IS)
[3]缪志伟,陆新征,叶列平:《出屋面结构震害分析与设计建议》[C]//汶川地震建筑震害调
查及灾后重建分析报告.北京:中国建筑工业出版社,2008