關于建筑結構設計安全因素的思考

丁海平 中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司

1 前言

目前，我國對建設質量提出了越來越高的要求，在滿足一定經濟需求的前提下，使其具有較高的安全性。保證結構在規定的使用周期內達到不同的功能需求，具體的功能需求包括如下幾點。

（1）能夠經受住在一般建設和運行過程中的多種影響，并在突發情況下仍然能維持總體的穩定，也就是建筑物必須具備的安全性能。

（2）在日常工作中，其工作特性優良，是建筑物的適用范圍。

（3）充分的耐用性，用于常規維修。以上所提到的安全性、適用性和耐用性，是衡量建筑物安全性和穩定性的指標。也就是在某一特定的情況下，結構的穩定性就是該建筑的安全程度。建筑工程的安全性是由一個民族的經濟、資源、社會資金積累、建筑工程技術和建筑工程的物質品質等因素決定的。

尤其是在建筑工程的直接成本、維修成本和投資風險（如人身傷亡和財務）的關系上有必要加大研究力度。盡管在結構安全性設計中，增加了結構的直接成本，降低了維護成本，投資的危險也會隨之降低；若項目成本下降，維護成本及投資的危險也會增加。對建筑物結構設計安全性進行評估，其實就是衡量結構成本（包含維護成本）和結構的危險，尋找最好的方案。簡單地從建筑的耗材、經濟性等方面衡量建筑的安全性，會造成對建筑安全性理解的偏頗。這不但關系到人身和財產的喪失，而且還會造成嚴重的社會影響，制約當地的經濟發展。例如2022年4月29日12時24分湖南長沙居民自建房倒塌事故教訓就比較慘痛，經初步調查，倒塌房屋系居民自建房，共8層，承租戶對房屋有不同程度的結構改動。

2 建筑結構安全的重要性

隨著我國建筑業的迅速發展，對建筑工程安全性的需求日益突出，特別是對工程質量和工程造價的控制。建筑工程安全性是由多種不同的角度決定的，因此，從整體的安全性出發，對建筑施工和工程質量管理至關重要。建筑結構的安全性從某種意義上體現了對項目成本的管理，特別是對項目高效的經濟性管理。結構的安全性是指在功能構建和結構規劃的大環境中所期望的結構安全性，建筑的安全度是建筑效能的一個基本指標，它的合理性、施工的安全化、使用的舒適度等都是從安全角度考量的。

建筑結構設計中，需從施工技術角度、受力情況、整體設計理念等方面展開設計，保證結構設計的安全性，既要保證工程施工和日常的使用，又要考慮各種自然災害時的安全度。在結構設計中，要充分考慮各種特定條件下的結構穩定。從安全角度來看，它對技術的需求更大。

建筑安全的好壞直接關系到建筑的風險控制和施工安全。同時，由于技術要求，對建筑材料和工藝要求更高，對建筑安全性要求越高，則會增加項目的投資。所以，施工組織的安全性是否合理，將直接關系到施工質量和成本。在施工過程中，如何正確地選擇建筑物的安全等級，是施工過程中的一個重要問題。

3 房屋結構設計優化基本原則

（1）合理性原則。建筑施工由施工主題活動及其施工原材料等組成，建筑結構優化全過程中，對危害作業的原因展開剖析，前期工作做好工程概預算管理方法，優化資金分配和項目設計，在確保工程順利完成的情形下，取得最大經濟收益。

（2）安全系數原則。房子結構務必確保安全性，總體結構、細部結構需滿足有關標準，與此同時，還應當充分考慮環境因素的影響，根據優化工程施工設計方案，進而確保建筑結構的安全系數，減少安全隱患，提高房屋結構品質。

（3）多功能性原則。隨著人們生活水平的提高，多功能性成為買房的主要要素之一，優化建筑結構設計方案，必須對建筑及原材料的作用等加以優化，保證建筑總體結構、細部結構等都可以滿足購房者需求，進而提高消費者的體驗感。

4 影響建筑結構安全性能的施工質量因素

建筑結構的安全問題是建筑材料、結構構件等諸多方面的問題。為了使建筑運行能滿足外部環境的要求，必須有足夠的耐久性。在施工過程中，混凝土安全性能和耐用性都很高，安全和耐用是保證建筑工程安全的主要因素。因此，合理設計施工項目的結構，嚴格遵守國家有關法律、法規，加強對建筑物的安全性、延展性等方面的考慮。在開展工程建設之前，需測量其全面耐用性，以保證后續工程建設能夠正常進行。在進行工程結構設計和策劃時，既要符合實際的施工條件，又要利用科技手段，優化革新施工工藝，強化施工組織管理，防止因檢查錯誤而導致的無謂損害。

5 我國結構設計安全度的現狀

目前，國內建筑物的安全性已經遠遠不能滿足要求。20世紀50年代以后，國內建筑物設計經過了允許應力設計、破損階段設計、極限狀態設計以及極限狀態設計等方面的重要變革。在結構規范中，安全等級的確定包括：允許應力、破壞階段法、分項、可靠性、穩定性、構造規范、荷載標準值、構件承載力、構件承載力、構件的受力和受力的精確性。無論是從方法還是內容上來看，都得到了較大的發展和改進，但是對結構安全性的需求并未發生明顯變化。與世界上普遍采用的設計規范相比，其安全性一直較差。

從本質上講，建筑工程的安全性是由一個民族的經濟、資源、社會的財力、建筑技術和建筑的物質品質等因素決定的。因此，必須保證結構的安全性能，以減少結構的破壞危險。

同時也要考慮到投資者和所有者的權益，以尋找最好的方案。目前國內的建筑結構安全狀況為：參考的設計標準較低，選用的材料強度較高，使用的承載量較國際水平較差，在某些特定的條件下，甚至存在不安全問題。對建筑的設計規范也遠遠低于外國的標準。這意味著，在建筑安全的設計過程中，還存在不足。以房屋結構的抗震設計規范為例，目前國內部分大中城市處在地震帶上，為減少地震帶來的經濟損失，持續改善房屋的防震性能是發展經濟的需要。

國內房屋結構設計中，地震設計與計算、結構規范、地震設防開裂性等方面與西方國家相比還有一些差距。很多工程師在進行房屋結構設計時，過于側重成本，忽視構造潛能與房屋抗震性能，對建筑物質量有直接的影響。要深入挖掘房屋結構各方面潛能，以保障房屋安全性。

隨著人們生活水平的提高，對房屋的要求不僅是舒適性，同時還要考慮到安全性。其中，抗震性是主要因素，規范化的設計才能保證房屋有較強的安全系數，減少地震帶來的經濟損失。例如住宅小區，若把住宅的設防開裂程度提高1度，其抗震性能翻一番，成本與原本價格相比有所增長，高出原本價格的60%，相當于每平方米價格增加50元。

如果出現較小的抗震裂縫，震后房屋出現開裂問題，后期需要加固維護，所涉及的經濟費用對普通用戶來講是較大一筆費用。如今購買新房子的住戶，通常裝修費用控制在每平方米300～500元，房屋抗震性能提升一個檔次需要花費萬元才能達到標準。

在大地震區域中，人們為了提高居住安全性，會注重房屋抗震性能。原本的“小震不壞”已經被“中震不壞”替代，以保障居民生命安全與財產安全。

6 建筑工程結構安全性存在的問題

6.1 缺乏結構安全意識

由于施工安全問題不斷涌現，工程師和施工管理者給予其越來越多的關注。但在實際，很多施工人員對安全性問題還沒有完全了解。如果說有關部門沒有開展安全知識培訓，或者在施工中沒有落實安全制度，會給工程實施帶來較大的風險，嚴重影響項目完工以后的使用安全性。

6.2 安全制度陳舊

隨著我國科學技術的迅速發展，國內建設項目的安全標準得到了提高，但相對于國外，建設項目的安全標準還相對滯后。主要體現在以下幾個方面：

第一，國內對建筑構件承載力的評價，主要是采用安全度和分項指數。

第二，結構的穩定性。雖然有很多標準，比如防爆、抗震、建筑的耐用性等，對建筑物強度進行全面分析的同時，而忽略了對環境的影響。

6.3 缺乏規范的建筑設計

建筑設計標準的健全與否直接關系到整個建筑物的安全，而合理、科學化的建筑設計能夠更好地保證其安全。但就目前的形勢來看，國內建筑設計標準還存在許多問題，比如在一些非人力所能干涉的領域，建筑的設計標準并不高，甚至出現了一些空白，因而導致了建筑的安全性問題?，F行的建筑設計標準并沒有充分顧及建筑物的使用年限，僅僅強調了在施工中的承載性，同時也存在著一些安全問題。

6.4 施工單位和設計單位合作問題

施工方和設計方的密切聯系，對整個工程的安全會起到很大的作用。但從現在的狀況來看，這兩個部門的銜接工作開展的并不好，缺少有效的溝通和協調。在進行項目施工的過程中，可能會出現一些不明確的地方，比如建筑的細部構造，標高，施工順序等。

由于施工方對設計的具體細節不夠熟悉，遇到與其設計相關的技術問題時，如果不能很好地溝通就會出現返工，嚴重時會對結構產生安全隱患。為了更好地處理工程中遇到的問題，應加大工程建設方和工程設計方溝通的力度，減少建筑工程的安全風險。

7 建筑工程結構安全性提升的措施

7.1 建立健全安全管理體系

為提高建筑物的安全性，必須對整個建筑物展開全方位的安全管理，以增強其安全性。因此，安全系統是不可或缺的一環，它可以保證整個系統的安全。這就要求在工程的前期，按照相關規范和規程開展相關設計，以保證建筑物的安全性。

在建設過程中應注重結構的安全，以便讓每一個施工者都清楚地了解建筑物的安全規范，在施工過程中更全面地了解結構的安全。在工程完工后，應重視對其有效的維護，確保其有效壽命范圍內的安全。在工程項目的關鍵部位，要進行全面的檢查，避免出現各種安全問題，以此提高建筑總體的安全性。

7.2 加強結構安全意識

提高施工相關人員的結構安全認識，才能更好地保證施工企業的安全工作得以科學化。而在施工過程中，它是一個非常復雜的系統工程，為了提高它的安全性，必須以人為中心。在保證安全的基礎上，將安全的概念融入綠色建筑的概念之中，并融入每個人的心里。在建設工程的過程中，也要把安全觀念貫徹到工程的建設之中，做到利益與安全并進。因此，必須加強對安全的認識，并將其運用到工作中，只有不斷提高安全觀念，才能確保施工項目的安全性。

7.3 加強應用安全技術規范

現階段，我國工程建筑安全性技術規范上仍有諸多不足，安全施工方案性能指標設計需考慮本區域中自然環境及建筑施工環境。在短時間內安全性技術規范難以調整，所以需要提高工程建筑構造安全性能。要不斷強化工作人員安全技術規范運用，并且提高其主動性。

每一項工程建筑項目不能采用強制性規則，需按照工程建筑特征展開，按照具體施工情況以及標準設計解決施工中出現的問題。需要注意，房屋建筑中板塊構造是活動位置，需提高抗震標準，以降低地震帶來的經濟損失，同時合理地避免各種外力作用影響下對建筑產生的損害。加強建筑設計和抗震等級，可以確保建筑構造的安全性。

7.4 健全安全監測技術

施工安全監控是施工過程中的一個重要環節，它直接關系到施工單位的安全。目前，國內在結構強度和裂紋探測上還算不錯，但在安全性能監控上還存在很大缺陷，關于結構安全的監控標準還很缺乏。對現有的資料不能很好地加以控制，因此，相關部門必須進一步創新、研究、統計，根據不同地區情況，開展相應的研究，同時，也要幫助測試者進行更深層次的創新和應用。強化安全檢查技術，以保證對建筑物安全性的監控。

8 結束語

隨著社會和經濟的不斷發展，建設項目的數目越來越大，而耐用性和安全性也越來越受到人們的重視。

施工安全直接關系到施工項目的品質和作用，對促進建筑業的迅速、持續發展具有重大意義。因此，在施工過程中，要注意結構的安全性，加強施工和設計的銜接溝通，有利于提高建筑物的安全性。