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土建设计中结构安全及耐久性能分析吴娟

发表时间：2020/11/18 来源：《基层建设》2020年第22期作者：吴娟

[导读] 摘要：近年来，我国的土建工程建设有了很大进展，建筑设计的结构设计工作也越来越受到重视。

        湖北省宗雅建设工程有限公司湖北省利川市 445400
        摘要：近年来，我国的土建工程建设有了很大进展，建筑设计的结构设计工作也越来越受到重视。在土建设计中，需要保障结构具有较高的安全性和耐久性。但由于受到诸多因素的影响，目前土建设计施工中经常容易出现开裂等各种问题，严重影响工程质量水平。因此文章结合相关工程实例，重点针对土建设计中结构安全及耐久性能进行简要分析研究。
        关键词：土建设计；结构安全；耐久性能
        引言
        土木工程结构设计的安全性和经济性直接影响着整个工程的经济效益和社会效益。土木工程结构设计最重要的是要保证结构设计符合建筑标准，土木工程师需要按照结构设计的要求来确保整个工程的质量。
        1结构设计原则
        （1）刚柔并济。对于建筑结构而言，如果强度过高，则会给其正常的变形能力带来影响，这样在产生巨大破坏力的过程中就会导致建筑被损坏。但如果强度过低，则无法有效保证整体的稳定性，变形过大，使建筑倾覆倒塌。所以在设计时一定要遵循基本的刚柔并济原则。（2）多道防线。要设计出安全系数高的结构体系就必须通过多道防线实现，以确保在出现不可避免的灾害时，如地震、火灾等，也可以通过其进行层层防护。但绝不能将安全性完全放在某一单个构建性能上，比如在建筑当中多支墙要比单片墙的抗压能力强很多。（3）主次分明。在实际设计过程中，整个结构体系完全是由各种不同的构件组合在一起协同工作的，这些构件性能组合成整个建筑物的性能。但每个构件在结构体系中的作用都是不同的，因此这就需要遵循主次分明的原则，比如常见的强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件等。强剪弱弯是指梁、柱和剪力墙底部的斜截面所承受的力要大于实际的承受力。由于弯曲破坏属于延性破坏，所以会提前有所征兆，如裂缝等；剪切破坏则是脆性破坏，没有征兆。因此这就需要确保构件在产生弯曲之前不受到剪切破坏。强柱弱梁是指柱端的承载力超过了梁端的实际承载力。如果受到外力影响，梁先屈服会使整体结构产生一定内力重分布，由此强化结构耗能能力和极限层间位移，整体抗震性强。如果柱先屈服，则会使结构成为几何可变体系，进而发生倒塌的问题。
        2建筑结构设计中存在的问题
        2.1抗震性能较弱
        现阶段我国部分建筑其抗震性能达不到相关要求，建筑抗震设计的相关规范中明确表示，要确保小震（概率超过63%）不坏，中震（概率超过10%）可修，大震（概率超过2%）不倒。然而在当前的情况中，有些企业只单纯把对抗震性的调研和分析作为一种任务去落实，当其抗震级别满足相应的行业指标之后就不会再继续对其进行研究，并未将抗震性能的完善和设计当作设计安全性的主要保证。此外，我国不同地区和不同性质的建筑对于抗震级别的要求也存在一定差异，但部分设计者有时会忽略这一点，导致设计出来的抗震级别和实际要求之间存在一定出入。
        2.2耐久性不足
        耐久性保证了建筑物能够在规定的使用年限内保持正常的使用功能。我国疆域辽阔，每个地区的地质条件和环境特征也会发生许多变化。如果在建筑设计中，设计者未充分考虑到环境因素的影响，则会发生建筑物腐蚀或开裂等问题，从而影响建筑物的使用寿命并降低其耐用性。
        2.3过于强调功能性
        当前很多设计人员在工作过程中往往会参照整个城市规划对建筑的功能进行初步定位。虽然这种设计方式和城市的规划纲要求相符，也能够满足其区域内的功能需求，但建筑自身的功能越强则会使公共消防和逃生通道被挤压，由此造成隐患。同时，我国当前对于住房需求量较大，因此各大城市都开始修建高层与超高层建筑，虽然在一定程度上可以帮助居民解决住房难的问题，但这类建筑一旦产生安全问题，居民逃生基本无法实现。

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        2.4过于强调功能性
        当前很多设计人员在工作过程中往往会参照整个城市规划对建筑的功能进行初步定位。虽然这种设计方式和城市的规划纲要求相符，也能够满足其区域内的功能需求，但建筑自身的功能越强则会使公共消防和逃生通道被挤压，由此造成隐患。同时，我国当前对于住房需求量较大，因此各大城市都开始修建高层与超高层建筑，虽然在一定程度上可以帮助居民解决住房难的问题，但这类建筑一旦产生安全问题，居民逃生基本无法实现。虽然在设计当中也给出了相关的安全措施，但由于部分居住者自身的管理能力较弱，所以这些安全措施是否可以顺利实现也是一项重大难题。
        3土建设计中提高结构安全及耐久性能的措施
        3.1建立完善安全系统的完整运行体系，从组织的根本上落实安全措施
        在完成工程的招标后，要建立在施工过程中所需要的安全施工小组，将安全生产责任进行落实，对在生产过程中的各项工作，采取奖惩制度，使在工程实施的过程中，有章可循、有法可依状态。要对新员工进行岗前培训教育，增强员工的安全意识。在选择施工人员的过程中，要采取择优录取的方式，将员工的安全意识与技术水平作为上岗的考核要求，进行淘汰的方式，对于不合格的员工杜绝上岗。特别是相对于危险系数高的施工方面，一定要对员工进行严格的技术考核制度以及安全教育。
        3.2采用灵活的土木工程结构设计思路
        在土木工程结构设计中，有必要打破惯性思维，并灵活的考虑设计的每一方面。工程的设计人员必须选择一种严格的科学且适当的方法来创建工程的设计方法，从而保证土木工程结构设计的经济性。比如目前在我国的大跨度建筑工程以及特殊的结构中可以进行预应力技术的创新，即采用体外预应力技术。体外预应力指的就是预应力筋设置在混凝土截面之外的预应力，与设置在截面内部的预应力筋进而完成无粘结或者是有粘结的预应力相对应。这种预应力技术的创新有两个体系，一个是有粘结体外预应力体系；另一个就是无粘结体外预应力体系，这两个体系各有自己的特点，这是作为后张预应力体系的一个主要的分支，从体外预应力与传统的预应力体系进行比较可以看出它的优点——对土木工程结构设计的安全性以及经济性起到了很好的积极作用。
        3.3提升设计方案合理性
        设计方案的合理性会直接影响到建筑安全，因此设计者在选择材料、构件衔接方式和横截面积等内容时必须重点考虑其具体的安全性。由于该项设计工作本身是一种极具创造性的过程，同时是一个从零到完整的过程，因此还要着重考虑整个结构的基础系统、竖向系统及分系统是否存在安全隐患，比如设计当中是否有多余的内容、整体传力的形式是否完全清楚、整个过程是否遵循相关标准，以及某些工程问题是否会使整个工程被破坏甚至坍塌等。为了从根本上提升结构安全性，必须要先提升合理性，并全方位把握设计方案和结构，通过行业规定及计算模型，将其结构设计中的参数确定出来，同时在确定方案前还要实现全方位的分析与思考。
        3.4完善墙体刚性条件，增大结构承载力
        建筑结构设计人员要全面考量影响工业建筑与民用建筑的结构设计安全性的因素，结合各地区的实际情况，明确设定抗震指标。
        结语
        综述，土建建筑施工安全的优化措施方面问题在施工现场管理过程中，是非常重要的一部分。为了能够将土建建筑施工中的现场管理水平进行有效的提升，建筑企业应该要加大在这方面资金的投入，且在实施现场管理的过程中，要根据相关实践情况去开展工作，并且要制定出详细的施工现场管理方案。只有这样才可以使土建建筑企业可以得到稳定持续不断的发展。
        参考文献：
        [1]安生军.影响土建结构安全性耐久性的因素及改进措施[J].中国战略新兴产业，2018（44）：206.
        [2]方彪.土建设计中结构安全及耐久性能研究[J].农村经济与科技，2017，28（4）：274-275.
        [3]刘南平.现阶段强化土建结构工程耐久性的策略分析[J].居舍，2017（35）：10.