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摘 要本文通过对高层建筑可靠度设计理论的论述,分析了当前安全度设计的现状,提出提高设计安全度的几点建议。
关键词建筑结构设计;安全度;现状;建议
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)072-0132-01
1高层建筑可靠度设计理论
可靠度设计理论是分析结构安全性的一项有效手段。经由我国颁布统一标准,要求结构设计规范需按可靠度理论进行设计。混凝土结构和木结构以及钢结构设计规范分别采用不同的设计方法体系,因此安全度的表达形式上也互不相同,这些不同给设计或教学都造成诸多不便之处。对结构设计规范采用可靠度理论,或者说利用可靠度理论能否将各种结构的安全度都统一在同一体系中,观点如下:
1)采用先进的可靠度理论,用失效概率对结构的可靠性进行度量,将作用效应和抗力相互独立。可靠度理论的采用是世界建筑结构设计的趋向,在工程中采用该项为国际标准组织(ISO)所提倡。可靠度理论同样重视经验,用校准法确定可靠度取值。
2)比较而言,分项多安全系数的设计方法要比可靠度方法更为便捷实用。 安全系数确定时,一样能利用可靠度理论一起作分析,用来选定最终合适的系数值。鉴于现行建筑结构设计规范可靠度理论已经被采用,不足之处不断加以改进,而其设计公式的表达形式又与分项多安全系數具有很大的相似性,因此也不需要再回到老路上去。现行的可靠度理论设计规范中的分项系数,在充分考虑更多的经验因素的前提下,可对其含义模糊些。规范中采用可靠度理论应秉持实事求是的态度,现行能使用的尽量使用,目前还不成熟的待其成熟再使用不宜采用行政干预的手段一刀切去追求所谓“统一”。
2高层建筑结构设计安全度现状
由于受到设计、施工、使用力法、使用年限、遭受不同自然灾害等诸多因素的影响,很多建筑物的安全性还是有待评定的;尤其是针对部分已完工或还处在建设中的建筑由于各种因素的影响,建筑物本身已经产生了不同程度的损伤,此时对建筑物进行安全性鉴定是十分必要的。随着建筑产品日益商品化及市场化发展,建筑物鉴定工作直接与各相关机构存在直接的经济利益关系,因此其中也不可避免的出现一些法律问题。
3提高建筑结构设计安全度的建议
1)正确处理工程事故和建筑结构安全度的关系,明确认识建筑物安全事故是与结构设计安全度无关的。上世纪中的结构设计方法与现在近似但当时所用的混凝土强度水平较低甚至比现在的C15还要低。同比而言,上世纪50年代初期施工手段也相对落后混凝土采用体积配合比人工进行搅拌没有振捣器等等,当时施工条件下发生的安全事故也较少。像王府井百货大楼、北京饭店等建筑至今已逾45年使用时间并且更经历了唐山大地震影响的考验。所以我们说现在建筑物的安全事故与结构设计安全度是不存在任何因果关系的。
2)仍然提倡节约的结构设计。作为一个结构设计工程师而言其重要职责之一就是在完成建筑物各种功能的要求的前提下以尽量减少的材料消耗。一味的加大构件截面任意增多材料用量这样开展工作的话,任何一个结构工程师也都能做了。当前建筑结构设计存在一个不容忽视的问题就是设计中的浪费现象。我们有不少钢筋混凝土高层建筑的用钢量,已超过国外同等高度钢结构的用钢量,由此可见其不合理之处。因为我们在进行结构设计时还是要尽量提倡节约。
可以说节约材料是被世界上任何一个结构工程师所追求的。上世纪末美国《商业周刊》登载的由美国建筑师学会(AIA)举办的最佳建筑设计竞赛中,“节省材料”就曾被定为该次竞赛的主题之一。纽约时报新印刷厂的设计,因采用规则的矩形平面和常规材料,为其节约五千万美元的建造成本而获奖;香港中国银行因其结构方案布置得当,在同比高度下较其他结构节约了大量钢材,因此在若干个杂志上都有发表文章对其加以表扬。
3)明确我国规范中的构造规定,并非都比别国低。我国规范规定的是最低用钢量依据不同结构重要性程度,设计者可以予以适当提高,所以不能以此来判定我们在工程中的材料用量,更不能以我们的最低值来与人家比。考虑到是否抗震条件下,在设计时的用钢量也明显不同,一般设计单位在设计高层建筑的柱子时用钢量通常会比规范要求的还大因此与国外相比实际用钢量并不太小。
我国规范对于梁受压钢筋有规定明确的配筋率,且数值与美国基本相等并非“无此规定”。至于受拉钢筋的最小配筋率有设计经验的人都知道在一般梁板构件中此值并不起作用有影响的是在类似基础厚板一类构件中。这种构件中我国规范与国外规范相比在某些情况下配筋更多。因为如美国或新西兰规范对于控制最小配筋量还有一些放松要求的措施可使配筋减少所以在一定情况下配筋可以比我们更少。因此,也不能一概而论说我国的构造配筋比国外如何的少。
4)规范的制定要以根据国家政策为依据。任何国家的规范不单单是技术性的同时还有很强的政策性等许多方面可以说是一个国家经济条件的直接反映。因此,在我国规范的材料用量要比发达国家低,也就是安全度应该低一些,这也是可以理解的。过往我们的设计标准都是我国国情的反映,都是安全的。当然还有许多不足的局部要对其不断修改以致完善。我们过去的结构成功地经受住了几十年的考验,可以说我们的规范符合我国国情要求的,安全度也基本是能满足要求的。
4结束语
由于受到设计、施工、使用方法、使用年限、遭受不同自然灾害等诸多因素的影响,许多建筑物的安全性有待评定,因此对建筑物进行安全性鉴定也是必然的。在很好的了解可靠度设计理论的基础上,针对当前高层建筑结构设安全度现状及存在的问题,我们也要积极思考如何对建筑结构的安全度加以提高,从而更好的推进设计工作的开展。
参考文献
[1]胡松.建筑结构设计安全度的探讨[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010,09.
[2]黄永荣.高层民用建筑结构设计安全度的思考[J].科技情报开发与经济,2005,12.
关键词建筑结构设计;安全度;现状;建议
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)072-0132-01
1高层建筑可靠度设计理论
可靠度设计理论是分析结构安全性的一项有效手段。经由我国颁布统一标准,要求结构设计规范需按可靠度理论进行设计。混凝土结构和木结构以及钢结构设计规范分别采用不同的设计方法体系,因此安全度的表达形式上也互不相同,这些不同给设计或教学都造成诸多不便之处。对结构设计规范采用可靠度理论,或者说利用可靠度理论能否将各种结构的安全度都统一在同一体系中,观点如下:
1)采用先进的可靠度理论,用失效概率对结构的可靠性进行度量,将作用效应和抗力相互独立。可靠度理论的采用是世界建筑结构设计的趋向,在工程中采用该项为国际标准组织(ISO)所提倡。可靠度理论同样重视经验,用校准法确定可靠度取值。
2)比较而言,分项多安全系数的设计方法要比可靠度方法更为便捷实用。 安全系数确定时,一样能利用可靠度理论一起作分析,用来选定最终合适的系数值。鉴于现行建筑结构设计规范可靠度理论已经被采用,不足之处不断加以改进,而其设计公式的表达形式又与分项多安全系數具有很大的相似性,因此也不需要再回到老路上去。现行的可靠度理论设计规范中的分项系数,在充分考虑更多的经验因素的前提下,可对其含义模糊些。规范中采用可靠度理论应秉持实事求是的态度,现行能使用的尽量使用,目前还不成熟的待其成熟再使用不宜采用行政干预的手段一刀切去追求所谓“统一”。
2高层建筑结构设计安全度现状
由于受到设计、施工、使用力法、使用年限、遭受不同自然灾害等诸多因素的影响,很多建筑物的安全性还是有待评定的;尤其是针对部分已完工或还处在建设中的建筑由于各种因素的影响,建筑物本身已经产生了不同程度的损伤,此时对建筑物进行安全性鉴定是十分必要的。随着建筑产品日益商品化及市场化发展,建筑物鉴定工作直接与各相关机构存在直接的经济利益关系,因此其中也不可避免的出现一些法律问题。
3提高建筑结构设计安全度的建议
1)正确处理工程事故和建筑结构安全度的关系,明确认识建筑物安全事故是与结构设计安全度无关的。上世纪中的结构设计方法与现在近似但当时所用的混凝土强度水平较低甚至比现在的C15还要低。同比而言,上世纪50年代初期施工手段也相对落后混凝土采用体积配合比人工进行搅拌没有振捣器等等,当时施工条件下发生的安全事故也较少。像王府井百货大楼、北京饭店等建筑至今已逾45年使用时间并且更经历了唐山大地震影响的考验。所以我们说现在建筑物的安全事故与结构设计安全度是不存在任何因果关系的。
2)仍然提倡节约的结构设计。作为一个结构设计工程师而言其重要职责之一就是在完成建筑物各种功能的要求的前提下以尽量减少的材料消耗。一味的加大构件截面任意增多材料用量这样开展工作的话,任何一个结构工程师也都能做了。当前建筑结构设计存在一个不容忽视的问题就是设计中的浪费现象。我们有不少钢筋混凝土高层建筑的用钢量,已超过国外同等高度钢结构的用钢量,由此可见其不合理之处。因为我们在进行结构设计时还是要尽量提倡节约。
可以说节约材料是被世界上任何一个结构工程师所追求的。上世纪末美国《商业周刊》登载的由美国建筑师学会(AIA)举办的最佳建筑设计竞赛中,“节省材料”就曾被定为该次竞赛的主题之一。纽约时报新印刷厂的设计,因采用规则的矩形平面和常规材料,为其节约五千万美元的建造成本而获奖;香港中国银行因其结构方案布置得当,在同比高度下较其他结构节约了大量钢材,因此在若干个杂志上都有发表文章对其加以表扬。
3)明确我国规范中的构造规定,并非都比别国低。我国规范规定的是最低用钢量依据不同结构重要性程度,设计者可以予以适当提高,所以不能以此来判定我们在工程中的材料用量,更不能以我们的最低值来与人家比。考虑到是否抗震条件下,在设计时的用钢量也明显不同,一般设计单位在设计高层建筑的柱子时用钢量通常会比规范要求的还大因此与国外相比实际用钢量并不太小。
我国规范对于梁受压钢筋有规定明确的配筋率,且数值与美国基本相等并非“无此规定”。至于受拉钢筋的最小配筋率有设计经验的人都知道在一般梁板构件中此值并不起作用有影响的是在类似基础厚板一类构件中。这种构件中我国规范与国外规范相比在某些情况下配筋更多。因为如美国或新西兰规范对于控制最小配筋量还有一些放松要求的措施可使配筋减少所以在一定情况下配筋可以比我们更少。因此,也不能一概而论说我国的构造配筋比国外如何的少。
4)规范的制定要以根据国家政策为依据。任何国家的规范不单单是技术性的同时还有很强的政策性等许多方面可以说是一个国家经济条件的直接反映。因此,在我国规范的材料用量要比发达国家低,也就是安全度应该低一些,这也是可以理解的。过往我们的设计标准都是我国国情的反映,都是安全的。当然还有许多不足的局部要对其不断修改以致完善。我们过去的结构成功地经受住了几十年的考验,可以说我们的规范符合我国国情要求的,安全度也基本是能满足要求的。
4结束语
由于受到设计、施工、使用方法、使用年限、遭受不同自然灾害等诸多因素的影响,许多建筑物的安全性有待评定,因此对建筑物进行安全性鉴定也是必然的。在很好的了解可靠度设计理论的基础上,针对当前高层建筑结构设安全度现状及存在的问题,我们也要积极思考如何对建筑结构的安全度加以提高,从而更好的推进设计工作的开展。
参考文献
[1]胡松.建筑结构设计安全度的探讨[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010,09.
[2]黄永荣.高层民用建筑结构设计安全度的思考[J].科技情报开发与经济,2005,12.