建筑结构设计中如何提高建筑的安全性

张 亮 亮(山西约翰芬雷华能设计工程有限公司，山西 太原 030002)



介绍了建筑结构设计中存在的问题，从钢结构、安全设计、混凝土保护层厚度设计、抗震性安全设计三方面，分析了建筑结构的安全性设计要点，并提出了提高其安全性的解决措施，以期能为建筑行业的发展奠定良好的基础条件。

安全性，建筑结构，混凝土保护层，BIM技术

0 引言

在我国建筑行业迅猛发展背景下，建筑结构设计问题逐渐引起了人们关注。即因建筑结构设计安全性，是保障人们安全防护的第一环节。所以，在严格遵从建筑设计规范的同时，应加强对建筑结构安全性的概念分析。同时，从主体因素和客观因素入手，总结建筑结构安全性设计要点，最终为我国建筑安全性设计方向的发展提供有利参考。以下就是对建筑结构安全性设计难点问题的详细阐述，望其能为建筑行业的发展奠定良好的基础条件。

1 建筑结构设计存在的问题

就当前的现状来看，建筑结构设计存在的问题主要体现在以下几个方面：

第一，没有较强的抗震性。即与一些发达国家相比，我国虽然实施了一系列法律规定，即GB 50011—2010建筑抗震设计规范等，要求现代建筑抗震性设计必须达到7度或者8度标准。但因一些建筑公司缺少对建筑结构设计安全性的认识，因而，忽视了建筑结构抗震性的规范化设计，且未充分考虑不同地区地质、地震带分布的差异，由此影响到了建筑使用安全性；

第二，缺少合理的建筑结构设计。即因一些建筑企业施工人员是非专业人员，因而，专业技能参差不齐。同时，过分强调对建筑美观、功能等的追求，忽视了建筑使用安全性问题。此外，也有一些建筑企业在项目建设中，过分追求自身利益，对建筑结构进行擅自改动，埋下了一些安全隐患[1]；

第三，存在偷工减料情况。即一些建筑企业在建筑结构规划设计过程中存在着偷工减料行为，不重视混凝土等建筑材料质量的严格把控，最终影响到了建筑结构设计安全性。

2 建筑结构的安全性设计

2.1 钢结构安全设计

在建筑结构安全性设计中，为了避免钢材偷工减料施工行为影响到建筑安全性，应注重严格遵从GB 50068—2001建筑结构可靠度设计统一标准，规范钢结构安全设计行为。

首先，在钢材采购中，应明确标明钢材信息。包括钢类、脱氧程度、连接材料、钢号、炉种等等。同时，在承重钢材材料选用时，以实验方式，对钢材连接方式、荷载特征、工作温度等性质进行测定，且尽量选用16 Mn钢、16 Mnq钢、15 MnVq钢作为承重结构钢材，满足建筑结构设计要求。但若建筑工程工作温度低于-20 ℃，那么应避免对3号沸腾钢材料的使用，达到安全性的钢结构设计效果。

其次，待钢材采购完毕后，应进入到钢结构设计环节。而在钢结构设计环节中，应先按照GB 50009—2012建筑结构荷载规范，计算钢结构荷载标准值、组合系数、动力荷载等参数。然后，分别设计钢结构强度、水平荷载等等。其中，在钢结构强度设计中，为了满足建筑安全性要求，应在选用厚度是17 mm～25 mm的16 Mn钢时，把它的抗拉能力设计为300 N/mm2，抗剪能力设计为175 N/mm2，端面承压能力设计为425 N/mm2，达到最佳的强度设计效果。而若把16 Mnq钢作为钢结构设计材料，应保证其厚度在26 mm～36 mm之间，而抗拉能力设计值是290 N/mm2，抗剪能力设计值是170 N/mm2，端面承压能力是410 N/mm2，符合建筑钢结构设计要求[2]。

再次，在建筑钢结构设计工作开展的基础上，也应针对钢铸件强度、焊缝强度、铆钉连接强度、螺栓连接程度等进行规范化设计，由此避免结构变形问题威胁建筑使用安全性。

2.2 混凝土保护层厚度设计

在建筑结构安全性设计工作开展过程中，因混凝土结构是主要的建筑结构之一，所以，在建筑结构具体设计时，应做好混凝土保护层厚度设计工作。首先，在混凝土保护层厚度设计过程中，为了避免安全事故问题的凸显，规范建筑结构设计，应把建筑安全使用年限设定为100年。而当环境等级是一时，保证板墙壳混凝土保护层最小厚度是15 mm，梁柱混凝土保护层最小厚度是20 mm。在环境等级是二a时，保证板墙壳和梁柱的混凝土保护层最小厚度分别是20 mm和25 mm。在环境等级是二b时，二者分别是25 mm和35 mm。当环境等级是三a时，二者分别是30 mm和40 mm[3]。当环境等级是三b时，二者分别是40 mm和50 mm，就此达到安全性建筑结构设计目的。其次，若在建筑结构设计中混凝土强度小于C25，那么在具体的设计工作中，应适当调整保护层厚度，将其厚度在原有基础上增加5 mm，达到最佳的结构设计效果。

2.3 抗震性安全设计

在建筑结构设计工作开展过程中，为了保证建筑安全性，应注重优化建筑抗震性安全设计工作。首先，在建筑抗震性安全设计中，应采用刚性结构设计方法。例如，日本在某一高层公寓建筑设计中，即使用了美国纽约世界贸易中心工程的钢管，该钢管直径是80 mm，厚度是40 m。同时，钢管中注入了高强度混凝土。所以，在这一类钢管应用的基础上，公寓建筑抗震能力将有所增长。一旦遇到地震，仅会摇动30 cm[4]。因此，我国建筑结构设计工作的展开，应尝试对刚性结构设计方法的引入。其次，在建筑结构抗震性设计中，应注重设计一个“抗动体”，由此提高建筑结构的抗震能力，避免建筑坍塌等安全问题的凸显。

3 建筑结构设计中安全性提高措施

在建筑结构设计工作开展过程中，为了有效缓解抗震性能差、结构设计不合理、存在偷工减料等安全问题，应在建筑结构安全设计中，要求建筑企业必须严格遵守国家相关规定。包括《建筑法》《建筑结构荷载规范》等等，继而以政策为导向，控制不合格的建筑结构设计问题，达到安全性建筑结构设计效果。此外，因建筑企业施工人员专业技能关乎着建筑结构设计标准性、安全性。所以，在建筑项目具体设计期间，应安排施工人员参加专业的培训，让他们在培训中掌握混凝土结构、砌体结构、钢结构等建筑结构设计技巧，并充分认识到建筑结构设计的重要性，最终保证建筑物的使用安全，为人们营造一个舒适的建筑使用空间[5]。除此之外，在建筑结构具体设计中，也应引入一些先进的技术手段。包括BIM技术等等，逐步优化建筑结构设计要点，满足建筑结构的安全性设计标准，符合建筑设计要求。

4 结语

目前建筑结构设计工作的展开仍然存在着缺乏较强抗震性、缺乏合理的建筑结构设计手段等问题，影响到了建筑的安全使用，且缩短了建筑使用寿命。为此，为了保证建筑结构设计安全性，必须从钢结构安全设计、混凝土保护层厚度设计、抗震性能安全设计三个方面入手，优化建筑结构设计标准，并以科学的建筑结构设计方式，提高整个建筑质量，且把“安全性”作为指导思想，推进建筑工程的顺利开展，避免工程事故问题的发生。

[1] 侯 捷.在建筑结构设计中提高建筑安全性的几点思考[J].江西建材，2016，20(13)：32,35.

[2] 吴伟龙.建筑结构设计中提高建筑安全性的策略探讨[J].建材与装饰，2016，30(25)：89-90.

[3] 罗小春.浅谈建筑结构设计中如何提升建筑自身的安全性[J].江西建材，2015，32(24)：43.

[4] 陈锡辉，高 博.试论在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].四川水泥，2015，21(12)：34.

[5] 解增银，严庆平.浅谈在建筑结构设计中如何保证建筑的安全性[J].科技创新与应用，2013，20(16)：221.