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建筑结构设计中的安全隐患及解决措施

作者

张俊刚

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摘要:本研究聚焦建筑结构设计中的安全隐患问题。详细阐述常见安全隐患,包括设计荷载取值不当、结构体系不合理、构件设计缺陷、抗震设计不足以及设计规范理解与执行偏差。深入剖析成因,涵盖设计人员专业素养不足、设计周期不合理、设计过程沟通不畅以及市场竞争压力下的不良行为。针对性提出解决措施,如提高设计人员专业水平、优化设计流程与管理、加强设计过程中的沟通与协作、强化对设计规范的学习与执行以及引入先进设计理念与技术。旨在为提升建筑结构设计安全性、保障建筑质量提供理论与实践参考。

关键词:建筑结构设计;安全隐患;成因分析;解决措施

引言

在建筑领域,建筑结构设计的安全性直接关乎使用者的生命财产安全以及建筑的长久服役。随着城市化进程加速,各类建筑如雨后春笋般涌现,建筑结构设计的复杂程度也与日俱增。然而,在实际设计过程中,诸多安全隐患悄然潜伏,给建筑质量埋下了定时炸弹。深入探究这些安全隐患,剖析其成因并寻求切实可行的解决措施,已成为当下建筑行业亟待解决的重要课题,对保障建筑安全、推动行业健康发展具有深远意义。

一、建筑结构设计中的常见安全隐患

1.1 设计荷载取值不当

设计荷载取值精准与否直接影响建筑结构安全。恒荷载方面,若对建筑材料的实际重量估算失误,例如在计算墙体恒载时,未充分考虑新型墙体材料的密度变化,会导致恒载取值不准确。活荷载取值错误同样常见,如在商场、体育馆等人员密集场所的设计中,未按规范要求合理预估人群聚集产生的荷载,取值过低,当实际使用中人员数量超出预期时,结构将承受过大压力。风荷载与地震荷载取值偏差危害更为严重,在沿海多风地区或地震频发地带,若风荷载计算未考虑当地特殊的地形地貌影响,地震荷载未依据准确的地震设防烈度取值,一旦遭遇强风或地震,建筑结构极易受损甚至倒塌。

1.2 结构体系不合理

结构体系的选择关乎建筑整体受力性能。部分设计人员在结构选型时,未充分考虑建筑的功能需求与场地条件,盲目采用复杂结构体系。例如,在不规则地形上建造高层建筑,却选用传统的规则框架结构,导致传力路径不清晰,部分构件受力过大。结构布置缺乏合理性,如柱网间距过大,使梁的跨度超出合理范围,不仅增加梁的设计难度,还易导致梁在使用过程中出现过大变形甚至断裂。

1.3 构件设计缺陷

构件设计是建筑结构设计的关键环节。梁、板、柱的尺寸设计不合理现象屡见不鲜,如梁的截面高度过小,无法满足承载能力与变形要求,在长期使用过程中,梁体易出现裂缝甚至破坏。配筋设计错误同样危险,钢筋配置数量不足,无法有效抵抗拉力,导致构件过早失效;钢筋锚固长度不够,使钢筋与混凝土之间的粘结力不足,在受力时钢筋易从混凝土中拔出。

1.4 抗震设计不足

抗震设计对于保障建筑在地震中的安全至关重要。部分建筑结构设计未能准确确定抗震等级,依据错误的抗震等级进行设计,使结构的抗震能力大打折扣。在构造措施方面,框架结构中节点箍筋配置不足,无法有效约束节点核心区混凝土,在地震作用下节点易发生破坏,导致结构整体性丧失。剪力墙结构中,边缘构件设计不满足规范要求,降低了剪力墙的抗震性能。

1.5 设计规范理解与执行偏差

建筑设计规范是保障结构安全的重要依据,但在实际设计中,设计人员对规范条款的理解存在偏差。部分设计人员在设计过程中,为追求创新或节省成本,故意规避规范中的某些强制性条文,如擅自减少防火分区面积、降低疏散通道宽度等,给建筑使用安全带来极大隐患。

二、安全隐患的成因分析

2.1 设计人员专业素养不足

部分设计人员专业知识储备欠缺,对建筑结构设计的前沿理论、规范标准更新掌握不及时。在复杂结构体系设计中,难以准确运用力学原理分析受力,导致荷载取值失误、结构选型不合理。实践经验匮乏,在面对实际工程中的特殊地质条件、复杂建筑功能需求时,缺乏灵活应对与妥善处理的能力,易引发安全隐患。

2.2 设计周期不合理

当下建筑项目进度要求往往紧迫,设计单位为赶工期,压缩设计周期。设计人员在有限时间内,难以对建筑结构进行全面、细致的分析与设计。对结构体系的优化设计也因时间仓促而流于表面,无法深入探究最佳方案,使得结构体系存在先天缺陷,为后续施工与使用埋下安全隐患。

2.3 设计过程沟通不畅

建筑设计涉及多专业协同,若设计团队内部以及与其他专业如给排水、电气等沟通不足,问题频发。结构设计师可能未充分了解建筑功能需求,致使结构布置与建筑空间冲突,影响结构合理性。在与施工单位沟通时,若对设计意图传达不清,施工人员对设计图纸理解偏差,施工过程中随意变更设计,破坏结构原有的受力体系。

2.4 市场竞争压力下的不良行为

建筑设计市场竞争激烈,部分设计单位为降低成本、获取更多项目,采取不正当手段。减少设计人员配备,导致设计任务分配不均,设计人员工作强度过大,无暇顾及设计质量,增加安全隐患。为迎合业主不合理的低价要求,在设计过程中偷工减料,如采用低质量的计算软件、简化设计流程、忽视规范要求,使设计成果存在严重安全漏洞。

三、建筑结构设计安全隐患的解决措施

3.1 提高设计人员专业水平

设计单位应定期组织专业培训,邀请行业专家讲解最新的建筑结构设计理论、规范标准以及先进的设计方法。鼓励设计人员参加学术研讨会、专业论坛,拓宽知识视野,及时掌握行业前沿动态。

3.2 优化设计流程与管理

合理安排设计周期,根据项目规模、复杂程度制定科学的设计进度计划,避免因赶工导致设计质量下降。在设计前期,充分开展项目调研,收集详细的地质资料、建筑功能需求等信息,为后续设计提供坚实基础。建立严格的设计审核制度,实行多级审核流程,从设计方案、初步设计到施工图设计,每一个阶段都进行细致审核。

3.3 加强设计过程中的沟通与协作

搭建高效的沟通平台,促进设计团队内部以及与其他专业团队之间的信息共享与交流。在项目启动阶段,组织各专业人员进行联合交底,明确项目目标与各自职责,确保设计思路统一。在设计过程中,定期召开协调会议,及时解决出现的专业交叉问题。加强与施工单位的沟通,在设计阶段充分考虑施工可行性,提前解决施工过程中可能遇到的问题,如复杂节点的施工工艺等。

3.4 强化对设计规范的学习与执行

设计单位应将设计规范学习纳入常态化工作,定期组织规范宣贯培训,邀请规范编制专家进行解读,加深设计人员对规范条文的理解。建立规范执行监督机制,对设计项目进行定期检查,重点检查规范强制性条文的执行情况。

3.5 引入先进设计理念与技术

积极引入信息化设计工具,如建筑信息模型技术,通过建立三维模型,实现对建筑结构的可视化设计与分析,提前发现设计中的问题并进行优化。利用有限元分析软件对复杂结构进行精确的力学分析,提高结构设计的准确性。借鉴先进的性能化设计理念,根据建筑的使用功能和性能要求,制定针对性的设计方案,提升建筑结构的安全性与可靠性。

结语

建筑结构设计安全隐患类型多样,成因复杂。从荷载取值到抗震设计,从人员素养到市场行为,都对设计安全产生影响。为应对这些问题,我们提出了一系列解决措施,涵盖人员能力提升、流程优化等多个方面。未来,建筑行业应持续重视结构设计安全,不断完善相关措施,确保建筑结构稳固可靠,为人们的生活与工作提供安全保障。

参考文献

[1]张凤.建筑结构设计中的安全隐患及解决措施研究[J].建材与装饰,2020,(18):96+98.

[2]王哲.结构设计中的安全隐患及解决措施研究[J].建筑技术开发,2020,47(09):21-22.