建筑設(shè)計(jì)評(píng)職范文安全度認(rèn)識(shí)

　　摘要：對(duì)提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度問(wèn)題當(dāng)前的建筑物安全事故與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度無(wú)關(guān),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍宜提倡節(jié)約,我國(guó)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中的構(gòu)造規(guī)定尚屬適當(dāng),規(guī)范與國(guó)際市場(chǎng)并無(wú)直接聯(lián)系,規(guī)范要根據(jù)國(guó)家政策而定。

　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì),安全度

　　引言：最近在建筑工程界，有些同志提出，要大幅度提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度，引起一些議論?，F(xiàn)將我個(gè)人對(duì)此問(wèn)題的一些看法提出來(lái)請(qǐng)諸位指正。

　　一、當(dāng)前的建筑物安全事故，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度無(wú)關(guān)

　　50年代的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 ，與現(xiàn)在近似，當(dāng)時(shí)所用的混凝土強(qiáng)度很低，只有110~140號(hào)，比現(xiàn)在的C15還低。50年代初期施工手段也很落后，混凝土用體積配合比，人工攪拌，沒(méi)有振搗器……而當(dāng)時(shí)施工發(fā)生安全事故的較少。有一些建筑物，如王府井百貨大樓、北京飯店等，使用至今已逾45年，而且經(jīng)過(guò)了唐山地震影響的考驗(yàn)。因此可以說(shuō)，現(xiàn)在的安全事故，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度是沒(méi)有連帶關(guān)系的。

　　二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍宜提倡節(jié)約

　　1、關(guān)于節(jié)約鋼材的問(wèn)題。作為一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師，重要職責(zé)之一，就是以較少的材料去完成建筑物各種功能的要求。如果將構(gòu)件截面任意加大，材料用量任意增多，這個(gè)工作，建筑師也能做。

　　2、在發(fā)達(dá)國(guó)家，節(jié)約材料也是工程師所追求的。1998年美國(guó)《商業(yè)周刊》登載由美國(guó)建筑師學(xué)會(huì)(AIA)舉辦的最佳建筑設(shè)計(jì)競(jìng)賽，"節(jié)省材料"是該次競(jìng)賽的主題之一。紐約時(shí)報(bào)新印刷廠的設(shè)計(jì)，因采用規(guī)則的矩形平面和常規(guī)材料，節(jié)約五千萬(wàn)美元而獲獎(jiǎng)：又如香港 中國(guó) 銀行(貝聿銘設(shè)計(jì))因其結(jié)構(gòu)方案布置得當(dāng)，比同樣高度的其他結(jié)構(gòu)大量節(jié)約鋼材，所以若干個(gè)雜志上都發(fā)表文章加以表?yè)P(yáng)。

　　三、我國(guó)規(guī)范中的構(gòu)造規(guī)定，并非都比別國(guó)低

　　1、我國(guó)規(guī)范規(guī)定的是最低用鋼量，設(shè)計(jì)者一般根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性，予以適當(dāng)提高，所以下能以此來(lái)判定我們?cè)诠こ讨械牟牧嫌昧?，更不能以我們的最低值?lái)與人家比。我國(guó)規(guī)范規(guī)定的柱子最小含鋼量力0.4%，是不考慮抗地震時(shí)的數(shù)量，我們大多數(shù)城市設(shè)計(jì)時(shí)都考慮抗震，高層建筑更是都要考慮，這時(shí)柱子的最小含鋼量就是0.5%~1.0%.而且設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)高層建筑的柱子時(shí),用鋼量常比規(guī)范要求的還大,因此與國(guó)外相比，實(shí)際用鋼量并不太小。

　　我們有些構(gòu)造要求，已與國(guó)外持平，如剪力墻的最小配筋率為0.25%，與美國(guó)相同。至于墻的暗柱配筋量，在許多方面已是世界領(lǐng)先。

　　2、我國(guó)規(guī)范對(duì)于梁受壓鋼筋的配筋率，有明確規(guī)定。且數(shù)值與美國(guó)基本相等，并非"無(wú)此規(guī)定"。至于受拉鋼筋的最小配筋率，有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的人都知道，在一般梁板構(gòu)件中，此值并不起作用，有影響的是在類似基礎(chǔ)厚板一類構(gòu)件中。這種構(gòu)件中，我國(guó)規(guī)范與國(guó)外規(guī)范相比，在某些情況下配筋更多。因?yàn)槿缑绹?guó)或新西蘭規(guī)范，對(duì)于控制最小配筋量還有一些放松要求的措施，可使配筋減少，所以在一定情況下，配筋可以比我們更少。因此也不能一概而論，說(shuō)我國(guó)的構(gòu)造配筋比國(guó)外如何的少。

　　四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可分為整體設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)

　　1、在進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算后，主體結(jié)構(gòu)底截面的內(nèi)力成了基礎(chǔ)選型和計(jì)算的重要依據(jù)。內(nèi)力計(jì)算一般盡量簡(jiǎn)化為平面體系來(lái)計(jì)算，但有時(shí)必須采用空間受力體系來(lái)計(jì)算。無(wú)論怎樣，內(nèi)力計(jì)算最終是對(duì)柱、梁、板、墻(剪力墻)和塊體這五種部件的計(jì)算。也就是說(shuō)，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)后，就要進(jìn)行部件設(shè)計(jì)。梁和柱一般可看作細(xì)長(zhǎng)桿件，內(nèi)力情況與計(jì)算體系相符合。單向板可簡(jiǎn)化為單位寬度的梁來(lái)計(jì)算，雙向板的計(jì)算 理論 也較成熟，異型板的計(jì)算就較為復(fù)雜，應(yīng)盡量避免。對(duì)于單片的剪力墻，一般把它視作薄壁柱來(lái)近似計(jì)算，有時(shí)要考慮翼緣的作用;對(duì)于筒體結(jié)構(gòu)中的剪力墻則要用空間力學(xué)的方法來(lái)計(jì)算。塊體不同于梁、柱、板、墻，它在空間三個(gè)方向的尺寸都比較大，難以視作細(xì)長(zhǎng)桿件或簡(jiǎn)化為平面體系來(lái)計(jì)算。如單獨(dú)基礎(chǔ)，樁的承臺(tái)，深梁都是塊體，受力情況很復(fù)雜，難以精確分析 ，所以在計(jì)算中往往加大安全系數(shù)，以策安全。

　　2、目前國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所用的設(shè)計(jì)方法是概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，作用效應(yīng)S必須小于等于結(jié)構(gòu)抗力R，結(jié)構(gòu)要滿足強(qiáng)度條件和位移條件。內(nèi)力計(jì)算采用的力學(xué)模型一般是彈性模型，要考慮塑性變形內(nèi)力重分布時(shí)，往往是把利用彈性模型計(jì)算所得的內(nèi)力乘以一個(gè)調(diào)整系數(shù)。

　　3、手算和計(jì)算機(jī)算所采用的計(jì)算方法、理論、計(jì)算模型是有差別的。結(jié)構(gòu)計(jì)算的工作量是很大的，采用手算時(shí)要在工作量和計(jì)算精度之間折衷。手算為降低工作量，受力體系盡量簡(jiǎn)化為平面力系，計(jì)算中作一些假設(shè)，利用經(jīng)驗(yàn)值和查用圖表。但隨著高層、超高層建筑的日益增多，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，抗震要求越來(lái)越高，手算的工作量和計(jì)算精度難以滿足要求，計(jì)算機(jī)已被大量利用到結(jié)構(gòu)計(jì)算中來(lái)。計(jì)算機(jī)的工作量和速度非人所及，機(jī)算采用更 科學(xué) 、精度更高的計(jì)算方法，機(jī)算的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了手算。要充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，需要優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)計(jì)算程序。這些程序一般以空間力系作計(jì)算模型，以有限元的方法計(jì)算。例如著名的TBSA的計(jì)算模型是空間桿件體系。要編寫(xiě)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)計(jì)算程序，開(kāi)發(fā)人員除了必須具備編程技巧外，還要掌握科學(xué)的先進(jìn)的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員也應(yīng) 學(xué)習(xí) 計(jì)算機(jī)所用的計(jì)算理論，不應(yīng)只停留在會(huì)用結(jié)構(gòu)計(jì)算程序，而不知所以然。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序的出現(xiàn)并沒(méi)有降低對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求，相反，它要求設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)更先進(jìn)的計(jì)算理論。目前結(jié)構(gòu)計(jì)算程序有一個(gè)弊端：就是計(jì)算過(guò)程的屏蔽。使用者只管輸入數(shù)據(jù)和會(huì)看結(jié)果，對(duì)計(jì)算過(guò)程一無(wú)所知，不知道計(jì)算是建立在什么基礎(chǔ)上，不知道適用范圍，這是潛在的危險(xiǎn)。一個(gè)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)計(jì)算程序還應(yīng)該提供程序采用的計(jì)算理論的詳細(xì)說(shuō)明，說(shuō)明其采用的計(jì)算模型、計(jì)算假設(shè)、適用范圍等，另外應(yīng)允許使用者干預(yù)計(jì)算過(guò)程，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造力。

　　五、不容忽視設(shè)計(jì)中的浪費(fèi)現(xiàn)象

　　當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題中，有一個(gè)方面不容忽視，就是設(shè)計(jì)中的浪費(fèi)現(xiàn)象。我們有不少鋼筋混凝土高層建筑的用鋼量，已超過(guò)國(guó)外同等高度鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量，其不合理可見(jiàn)一斑! 現(xiàn)在這種關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的討論，是正常的，但我擔(dān)心會(huì)不會(huì)引起誤導(dǎo)，使一些設(shè)計(jì)人員誤以為按我國(guó)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)會(huì)造成不安全，以致盲目加大構(gòu)件截面，增加用鋼量，造成不必要的浪費(fèi)。這種可能性，是不能不防的。

　　六、規(guī)范要根據(jù)國(guó)家政策而定

　　1、一個(gè)國(guó)家的規(guī)范，不僅僅是技術(shù)性的，還有根強(qiáng)的政策性，許多方面，是一個(gè)國(guó)家 經(jīng)濟(jì) 條件的直接反映。因此，我國(guó)規(guī)范的材料用量，當(dāng)然應(yīng)該比發(fā)達(dá)國(guó)家低,也即安全度應(yīng)該低一些。這方面我們完全可以理直氣壯地說(shuō)，我們過(guò)去的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，是符合我國(guó)國(guó)情的，是安全的。當(dāng)然某些局部有不足，要不斷修改。國(guó)外的規(guī)范也不是十全十美，也在不斷的修改。我們過(guò)去的結(jié)構(gòu)成功地經(jīng)受了幾十年的考驗(yàn),那就是說(shuō),我們的規(guī)范,基本是正確的,安全度基本是能滿足要求的。

　　2、至于抗震規(guī)范，更與政策密切相關(guān)。美國(guó)抗震專家Mark Fintel說(shuō)過(guò)，一個(gè)國(guó)家的抗震政策(體現(xiàn)在規(guī)范上)，實(shí)際上是一個(gè)國(guó)家的政府愿意為他的人民在抗震方面投多少保險(xiǎn)。所以國(guó)家富了，可多投些保險(xiǎn)費(fèi)，窮國(guó)只能適當(dāng)少投。

　　結(jié)語(yǔ)

　　今后的設(shè)計(jì)除了提高結(jié)構(gòu)抗力，還應(yīng)考慮盡可能的降低作用效應(yīng)。因?yàn)榻档妥饔眯?yīng)，對(duì)增加結(jié)構(gòu)安全性，降低造價(jià)，節(jié)約國(guó)家投資意義重大。使用具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、環(huán)保等特點(diǎn)的新型建材。建筑物的自重在結(jié)構(gòu)計(jì)算中占很大的比重，使用輕質(zhì)、高強(qiáng)的建材，將使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生革命性的變化。

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