建筑物的承重構(gòu)件主要有水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件和垂直結(jié)構(gòu)構(gòu)件兩大類,其中的水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要包括網(wǎng)架、梁、薄殼等,而垂直結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要包括墻、樁和柱子等。因此,建筑結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)建筑物的結(jié)構(gòu)的時(shí)候,首先要明確擬建建筑物的功能,然后比選各個(gè)備選方案,最終挑出最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。在確定具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案之后,還需要計(jì)算整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力以及分析具體結(jié)構(gòu)的特征,同時(shí),還需要詳細(xì)研究各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件是如何連接到一起以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部的構(gòu)造措施。此外,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)還要確;炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),符合相應(yīng)的耐久性和承載力要求,以確保設(shè)計(jì)的混凝土結(jié)構(gòu)能夠安全地投入使用。
一、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的特征
通常情況下,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的終極目標(biāo)是為了設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、能夠安全使用的建筑物,因此,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度主要包括安全性、適用性以及耐久性三個(gè)方面的特征。適用性、安全性及耐久性也是衡量一個(gè)建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)是否達(dá)到經(jīng)久耐用和安全可靠的使用標(biāo)準(zhǔn)的基本標(biāo)志,故統(tǒng)稱為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度。
1.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性特征結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性具體是指在正常使用的情況下,設(shè)計(jì)的建筑物混凝土結(jié)構(gòu)能夠承受必要的外在負(fù)荷作用,例如機(jī)械設(shè)備、結(jié)構(gòu)自重、人流、家具、風(fēng)雪以及氣溫變化等;在特殊情況下,設(shè)計(jì)的建筑物混凝土結(jié)構(gòu)需要確保能夠屹立不倒,例如:當(dāng)遇到颶風(fēng)、地震、火災(zāi)或者暴雨等突發(fā)狀況時(shí)還能夠保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
2.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的適用性特征
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適用性具體是指在正常使用的情況下,設(shè)計(jì)的建筑物混凝土結(jié)構(gòu)能夠有效發(fā)揮建筑物各個(gè)構(gòu)件和各個(gè)系統(tǒng)所應(yīng)有的使用功能。
3.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的耐用性特征
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)耐用性具體是指在正常使用和日常維護(hù)的情況下,設(shè)計(jì)的建筑物混凝土結(jié)構(gòu)能夠安全使用足夠長的年限。
二、加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全度的意義
建筑結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)建筑混凝土結(jié)構(gòu)的目的就是賦予建筑混凝土結(jié)構(gòu)一定的安全性能、牢固性能以及耐久性能,確;炷两Y(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限以內(nèi)能夠有效發(fā)揮其預(yù)定的各種使用功能;炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中所制定的各種計(jì)算公式和結(jié)構(gòu)要求的出發(fā)點(diǎn)就是為了確保混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度,因此,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度要求全面考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和政策等方面的因素。從經(jīng)濟(jì)的角度來看,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度直接體現(xiàn)了工程造價(jià)、投資風(fēng)險(xiǎn)以及維修費(fèi)用等之間的關(guān)系,即若要增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度,則必然會增加工程造價(jià),但會相應(yīng)降低投資風(fēng)險(xiǎn)和維修費(fèi)用;反之,若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度較低,盡菅工程造價(jià)較低,但又會相應(yīng)提高投資風(fēng)險(xiǎn)和維修費(fèi)用。因此,合理的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度要求權(quán)衡工程造價(jià)和工程風(fēng)險(xiǎn),并尋求兩者間的最佳平衡點(diǎn)。從技術(shù)的角度來看,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度直接關(guān)乎選擇的結(jié)構(gòu)類型、力學(xué)模型以及設(shè)計(jì)概念等是否合理,需要全面考慮,切忌和多種材料直接等同處理。從政策的角度來看,選擇合理的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度不僅關(guān)乎人們的生命財(cái)產(chǎn)安全,甚至還會影響社會安全和政治穩(wěn)定,導(dǎo)致國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策和基本經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)發(fā)生改變?偠灾,制定和選擇科學(xué)合理的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度標(biāo)準(zhǔn)綜合反映了國家的整體經(jīng)濟(jì)資源狀況、施工設(shè)計(jì)技術(shù)水平、社會財(cái)富積累程度以及施工材料的質(zhì)量水平等,意義深遠(yuǎn)。
三、我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全度的演變
我國建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度要求具體表現(xiàn)在設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到規(guī)定的安全性承載能力和建筑結(jié)構(gòu)的整體牢固性兩個(gè)方面。通過對現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和老規(guī)范進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)了以下幾個(gè)方面的發(fā)展演變。
1.混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力
根據(jù)以往的觀察和研究發(fā)現(xiàn),通常影響混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的兩個(gè)主要因素是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和材料強(qiáng)度及荷載強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)。材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)具體是指在計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身所固有的承載能力時(shí),把結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和縮小系數(shù)相乘;而荷載強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)具體是指在計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所能承受的荷載作用時(shí),把結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載標(biāo)準(zhǔn)值和放大系數(shù)相乘。表示系數(shù)的具體量值體現(xiàn)了在給定負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)的情況下混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全度。具體調(diào)整如下:(1)荷載方面的調(diào)整:風(fēng)荷載的基本風(fēng)壓、地面粗糙度類別、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、脈動(dòng)增大系數(shù)以及脈動(dòng)影響系數(shù)發(fā)生了改變;活載的具體內(nèi)容也做了相應(yīng)的調(diào)整。
(2)作用效應(yīng)組合方面的調(diào)整:現(xiàn)行規(guī)范中增加了用永久荷載效應(yīng)所控制的組合,還增加了永久荷載效應(yīng)控制組合中的恒載分項(xiàng)系數(shù)的具體取值為1.35。(3)抗力方面的調(diào)整:材料的強(qiáng)度和分項(xiàng)系數(shù)都做了相應(yīng)調(diào)整;板設(shè)計(jì)規(guī)范也發(fā)生了一定程度的改變;斜截面的具體承載能力設(shè)計(jì)要求也有些許調(diào)整。
2.混凝土結(jié)構(gòu)的牢固性
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度要求除了要滿足一定程度的承載能力之外,還需要確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接滿足一定程度的牢固性;炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的牢固性具體是指當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的某一部位受到局部破壞時(shí)不會直接導(dǎo)致建筑物發(fā)生大面積坍塌,換句話說,混凝土結(jié)構(gòu)的整體不會發(fā)生與破壞原因不對稱的嚴(yán)重后果。其中所指的破壞原因具體包括爆炸、地震、火災(zāi)、颶風(fēng)等可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果的突發(fā)災(zāi)害,而牢固性越高則抵抗這種突發(fā)災(zāi)害的能力就越強(qiáng),以減輕突發(fā)災(zāi)害所帶來的損失。而混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的牢固性要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接具有比較良好的延展性、一定程度的冗余度和較強(qiáng)的可靠性能,F(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相對以往的規(guī)范在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)造方面有所調(diào)整,具體包括鋼筋的連接、鋼筋的錨固以及鋼筋的最小配筋率等方面的規(guī)范做了一定程度的改變。
綜上所述,建筑結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一定要綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度要求,確保滿足安全性(牢固性)、適應(yīng)性以及耐久性等方面的具體要求。同時(shí),制定和選擇科學(xué)合理的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度標(biāo)準(zhǔn)綜合反映了國家的整體經(jīng)濟(jì)資源狀況、施工設(shè)計(jì)技術(shù)水平、社會財(cái)富積累程度以及施工材料的質(zhì)量水平等,意義深遠(yuǎn)。