建筑结构设计与安全

！程蕉丕．建筑结构设计与安全壬鹏（张家口市建筑勘察设计院，河北张家口０７５０００）脯要】建筑结构安全直接影响建筑物的安全，结构设计的目的就是以适当的安全废，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，，安全度作为建筑结构设计中最重要的基本问题，应针冲具体工程和施工的特点，选用合理的设计方案，保证建筑结构设计的安釜皓ｂ联篷词】建筑安全；结构设计；安全度；耐久挫１建筑安全与结构安全建筑结构安全直接影响建筑物的安全，由于设计或施工等原因可能造成建筑物发生各种质量事故，如墙体开裂、构件破坏、建筑物倾斜等，结构不安全严重时甚至发生倒塌事故。从结构设计角度而言，平面形状是三角形的结构迎风面较大，在水平风力作用下，它抗弯曲变形和抗侧移的能力比圆形、椭圆形、正方形、正多边形、十字形、工宇形、口字形等平面形式的高层建筑要弱很多，而使得建筑物安全性较差。因此，要保证建筑物的安全，首先要保证建筑结构的安全性。结构设计的首要任务就是选用经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠指标以保证结构的安全性。２建筑结构设计中的安全度问题２ｌ建筑结构设计安全度的概念从事建筑结构设计的基本目的，是在一定的经济条件下，赋予结构以适当的安全度，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：１）能承受在正常施工和使用时可能出现的各种作用，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；２）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；３）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，在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度（或称安全度）。２２建筑结构设计方法自２０世纪５０年代以来，我国建筑结构的设计方法，经历了容许应力设计法、破损阶段设计法、极限状态设计法和概率极限状态设计法的重大变化。在结构设计标准中，安全度主要表现为安全系数（容许应力法、破损阶段法）、分项系数和可靠指标（概率极限状态法），同时还与其它许多因素有关，如结构的构造规定、荷载标准值与材料强度标准值的取值、构件承载力计算公式及结构内力分析的精度等。可靠度理论是分析结构安全性的一种有效手段。我国已颁布统一标准，要求结构设计规范按可靠度理论设计。该理论用失效概率度量结构的可靠性，通过将抗力和作用效应相互独立，将随机过程化为随机变量并以经验为校准点，成功地将这一理论用于建筑结构设计规范中，这是我国规范先进性的一种表现。但该理论在应用上还有其局限性，理论本身也有一些方面未能突破。因此，规范采用可靠度理论应采取实事求是的态度，能用的尽量用，尚不成熟的将来再用。２３合理确定设计安全度结构设计安全度的高低，是国家经济和资源状况、社会财富积累程度以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映。确定工程的安全度在一定程度上需以概率和统计为基础，但更多的须依靠经验、工程判断及综合考虑。与国际上一些通用标准相比，我国混凝土结构规范设定的安全度水平偏低，有的偏低较多。这体现在涉及结构安全度的各个环节中，如我国混凝土结构设计规范取用的荷载值比国外低，材料强度值比国外高，估计结构承载力所用计算公式的安全裕度低于国外甚至在个别情况下偏于不安全，对结构的构造规定又远比国外要求低。万方数据现行规范安全度与国际相比虽然偏低，但是可以接受，这是数十年来成功建成数百亿平方米建筑物的长期实践加以证实的。但考虑到客观形势变化，国家经济实力增强和住宅制度改革现状，可以将现行设计可靠度水平适当提高一点，这样投入不大，却对长远利益有利。“安全度与工程事故的关系关于工程事故与设计安全度的关系，有人认为国内发生的工程事故与现行规范的安全度没有关系，规范的安全度是够的。文献就指出，上世纪５０年代的结构设计方法与现在近似，当时所用的混凝土强度很低，只有”０＃一１４０＃，比现在的Ｃ１５还低，其施工手段也很落后，混凝土用体积配合比，人工搅拌，没有振捣器，而施工发生安全事故的却很少，如北京饭店、王府井百货大楼等一些建筑物，使用至今已逾４５年，而且都经过了唐山地震影Ⅱ向的考验，因此可以说，现在的安全事故与结构设计安全度是没有连带关系的。不过也有专家指出，一些工程事故往往由多种因素综合造成，施工质量差、设计有毛病、结构安全储备又偏低，加在一起终于酿成大祸，这类情况不是由于野蛮施工和管理腐败，较高的安全度总是与较低的失效概率相联系，这是客观规律。实际上。结构安全度只是对结构截面强度安全的一种度量，与此相关的还有荷载和材料强度标准值的取值等因素。影响结构安全性的因素太多，安全度是保证结构安全性的重要方面但不是全部。有些设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性、以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性，造成结构设计不合理，从而引发工程事故。３建筑结构的耐久性结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题。现在有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少，重视强度极限状态而不重视使用极限状态，重视新建筑的建造而不重视旧建筑的维护。所谓“安全”，包括保证人员财产不受损失和保证结构功能的正常运行，以及保证结构有修复的可能，即所谓的“强度”、“功能”和“可修复”三原则。我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境因素作用（如干渴、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀）下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故，其严重程度已远大于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害，所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求，如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级，都显著低于国外规范。提高结构构件承载能力的安全设置水准，在～些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。在结构设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性，并要对施工单位提出具体要求。４结语总之，安全度是建筑结构设计中最重要的基本问题，结构设计人员应针对具体工程和施工的特点，需要时选用高于规范规定的最低要求，并能够考虑结构的耐久性要求。此外，还要从结构的体系、构造、材料选择设计以及施工和使用中的各个环节保证结构的安全性。＿Ｉ】虻皿虻屯０ＧＹｌ】旺，Ｄ建筑结构设计与安全

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：

王鹏

张家口市建筑勘察设计院,河北张家口,075000科技风

TECHNOLOGY WIND2008，(17)0次

1.期刊论文 黄春明 试论建筑结构设计安全度 -中国科技信息2009(16)

文章对如何提高建筑结构设计安全度进行探讨.要保证建筑物的安全,首先要保证建筑结构的安全性.结构设计的首要任务就是选甩经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安全系数或可靠指标以保证结构的安全性.

2.学位论文 冯利军 建筑安全事故成因分析及预警管理研究 2008

本文针对我国建筑安全事故发生率比较高这一问题，首先运用调查问卷、现场访谈等研究手段对我国建筑安全生产管理的现状进行了分析.在此基础上总结出了导致建筑安全事故发生的主要影响因素，他们是人的原因、物的原因、环境的原因和管理的原因，并根据这些原因建立了建筑安全事故成因诊断的分析模型ARCTM(Aceidont Root CausesTracing Model)，为寻找及分析建筑施工现场不利于建筑生产安全的具体因素提供了帮助。其次本文对现在计算智能领域研究比较热的支持向量机方法进行了研究，并将该方法应用于建筑安全事故预测及评价当中，实践证明，针对一个具体企业建筑安全事故的小样本数据情况，利用该方法分析建筑安全事故是切实可行的.同时，该方法在建筑安全生产管理领域的应用，也补充了我国建筑安全生产管理分析方法的内容。第三，在对建筑安全事故成因机理及预测方法研究的基础上，对建立建筑安全生产管理体系进行了研究。根据我国于2001年12月20日颁发的《职业安全健康管理体系指导意见》和《职业安全健康管理体系审核规范》，结合作者本人对该方面课题的研究经历，本文提出了建立基于

OHSMS(Occupational Health ＆ Safety Management System)的建筑安全生产管理体系的程序及步骤，并给出了一个体系建立的实例.该部分的研究内容对指导建筑施工企业建立全新的建筑安全生产管理体系及提高本企业的建筑安全生产管理水平具有非常强的理论及实践指导意义。最后，本文对如何利用当今先进的计算机技术建立建筑安全预警系统进行了研究，主要从理论上对预警模型的组成、预警系统的结构设计、网络设计和预警系统的运行模式进行了研究.

3.期刊论文 陈贽.冯为民 建筑工程安全设计研究 -现代商贸工业2009,21(11)

概述了建筑安全与结构安全的关系,论述了建筑结构设计安全度的相关知识,并从建筑设计必须与结构设计相结合、合理确定设计安全度、进行防火防爆设计、考虑建筑结构的耐久性等方面提出了取保建筑安全的设计措施,最后提出了结论.

4.期刊论文 郭义东.朱东升.饶长艳.柳丽霞 建筑结构设计中几个常见问题 -科技咨询导报2007(27)

本文提出了一些建筑设计中在结构设计方面存在的普遍性问题,并提出了针对这些问题的防治方法,以满足建筑、结构相协调,体现建筑安全、合理、经济的原则,并供设计人员在工作中参考.

5.期刊论文 林东 浅谈建筑结构设计的常见问题 -科技资讯2009(14)

建筑工程质量直接关系到人民生命和财产的安全,建筑质量主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量.本文提出了一些建筑设计中在结构设计方面存在的普遍性问题,并提出了针对这些问题的防治方法,以满足建筑,结构相协调,体现建筑安全、合理、经济的原则.

6.会议论文 肖岩 现代竹结构的开发研究－ 兼谈在社会需求中寻找世界性研究课题 2008

基于对竹材性能、竹材资源和建筑业发展趋势的认识，湖南大学现代竹木及组合结构研究所对竹结构技术进行了系统的研究，并率先提出了现代竹结构住宅的新型结构体系。基于现代力学、材料学、结构设计及试验学等理论，开发新型竹材结构及材料，建立工业化生产方法、结构设计、施工以及维护的综合技术，并建造了现代竹结构别墅、竹结构桥梁和竹结构活动房等示范工程，在国内外产生了广泛反响。

7.期刊论文 张贵生.孙晋.陈松.ZHANG Gui-sheng.SUN Jin.CHEN Song 建筑施工领域危险源的类型与分析 -山西建筑2007,33(6)

根据危险源在事故发生发展中的作用对危险源的类型进行了分类,并对危险源进行了分析,以形成较为完整的事故防范体系,同时有助于建立建设工程安全生产管理的长效机制,最终使我国建设工程安全生产形势得到根本好转.

8.会议论文 裴文瑾 高层建筑结构安全储备的实用处理 1988

该文涉及高层建筑结构的安全储备——这一建筑结构设计中要考虑的基本问题，并给出了一个实用处理方法。该文的思路可用一个简单例子说明：设有两个结构或构件，如果其中某一个承受的荷载的价值较高或破坏（包括失效，下同）后带来的后果较严重，则应给予较高的安全储备。当一定建筑结构构件破坏会引起其他构件的连锁反应（随之具一定破坏），将会使该建筑可能受到的损失增加，高层建筑具有较容易产生连锁反应的特点，即当一定构件破坏，受到的损失往往较一般建筑严重。该文对此作了一些分析后建议：对于8至40层高层建筑安全程度宜较一般房屋提高不少于5℅—16℅，对某些连锁反应特别大者，提高的数字另有增加。（本刊录）

9.期刊论文 庞静.缪志伟.柯明中 浙江地区扣件式双排钢管脚手架结构设计实例 -建筑安全2005,20(12)

一、引言 <建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范>(JGJ130-2001)和强制性行业标准<建筑施工安全检查标准>(JGJ59-99)施行几年来,在建筑施工领域得到了广泛的应用与实践.特别是质量与文明施工方面要求高的工程,其脚手架按照<规范>和<检查标准>搭设是创杯和申报文明标化工地的必备条件.为了更好地贯彻上述两个标准,浙江省建设厅1999年12月17日发布文件:<〈建筑施工安全检查标准〉(JGJ59-99)实施意见(试行)>(以上简称<实施意见>,要求全省建筑行业在贯彻部颁标准的同时必须结合本省情况结合实施<实施意见>.本例通过一工程实例予以介绍.

10.学位论文 高新艳 钢筋混凝土框架结构的整体分析与优化设计 2007

本文应用有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土框架结构进行了整体静力分析、模态分析和地震反应谱分析，同时对结构进行优化设计。钢筋混凝土框架结构具有造价低、平面布置灵活、便于标准化施工等优点，使其成为我国已建建筑的重要结构形式，而且在未来仍将保持良好的发展前景。因此，寻求该结构的科学合理的设计方法，对保证建筑安全、提高建筑投资效益是必要而迫切的。文中研究的主要内容由以下三部分组成：

1．建立以造价最小和延性最大为目标的数学优化模型，把各层框架构件的截面尺寸作为设计变量，强度、侧移、轴压比等作为约束条件，进行优化设计，选出最优方案。

2．提取出各组合的内力值后，按照现行规范计算了各层主梁、次梁和柱子的配筋，以及结构的延性、侧移、轴压比等。

3．建立符合实际情况的ANSYS实体模型，对模型做在恒载、活载和水平地震作用下的空间整体分析，进行内力组合，得出结构设计的内力和变形图。进行模态分析后，得到了结构的自振特性及结构的主振型。结合模态分析的结果，对结构进行了地震加速度反应谱分析，得到了结构的抗震特性。 本文的研究不仅可用于钢筋混凝土框架结构的优化设计，而且，对其它结构形式的建筑结构优化设计也具有一定的参考价值。

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjf200817023.aspx

下载时间：2010年5月19日