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探討建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度

文檔作者：王顯力文檔來源：深圳市清華苑建筑設(shè)計(jì)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月23日
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經(jīng)驗(yàn)交流
2014 年第4 期 建筑建材裝飾143
探討建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度
王顯力
（深圳市清華苑建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳518054）
摘要：通常情況下，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑物的結(jié)構(gòu)時(shí)，需要計(jì)算內(nèi)力和分析結(jié)構(gòu)，除了考慮建筑物結(jié)構(gòu)的各個(gè)
構(gòu)件的使用功能之外，還需要遵照規(guī)定的安全度來測算各個(gè)構(gòu)件的耐久性和承載力，確保設(shè)計(jì)的混凝土結(jié)構(gòu)符合規(guī)定的安全
度標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到安全使用的要求。
關(guān)鍵詞：建筑混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；安全度
中圖分類號：TU52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674—3024（2014）4—143—02
前言
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)還要確保混凝土
結(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。
1 建筑混凝土結(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。
1.1 建筑混凝土結(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裂荷作用，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。而使建筑結(jié)構(gòu)的安全性得到提高就需
要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，如結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)
布置、材料選擇等，使結(jié)構(gòu)的整體性、延性性和耐久性得到
更好的強(qiáng)化，以此來提高建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗御不測之災(zāi)和防
止倒塌、特別是抵抗連續(xù)倒塌的能力。在基礎(chǔ)概念設(shè)計(jì)的情
況下實(shí)施這些措施，能夠更好的達(dá)到有效的實(shí)行結(jié)構(gòu)安全，
而且也更符合經(jīng)濟(jì)節(jié)約的原則。
1.2 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。把混凝土更好更有效的應(yīng)用在建筑工
程上，使之相適應(yīng)，這需要施工人員合理把握。
1.3 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。混凝土結(jié)構(gòu)在建筑中實(shí)現(xiàn)其耐用性，就需要施工人員在
日常生活的使用和維護(hù)合理化，使結(jié)構(gòu)的整體性、延性性和
耐久性得到更好的強(qiáng)化。
2 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，
確保混凝土結(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(huì)增加工程造價(jià)，但會(huì)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，盡管工程造價(jià)較低，但又會(huì)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(huì)影響社會(huì)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(huì)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)。
3 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。
3.1 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)了在給定裂荷標(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：
（下轉(zhuǎn)第68 頁）
施工技術(shù)
2014 68 建筑建材裝飾 年第 4 期
般比較常用的接地方式為周圈接地，此類接地方式可以適合各
種用戶的需求，并且起到明顯的降低跨步電壓的作用。在接地
裝置中的選取中，應(yīng)該盡量以地體為基本的參考，并且結(jié)構(gòu)建
筑內(nèi)部的鋼筋等金屬導(dǎo)電體也可以作為接地裝置，此外，樁基
礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)等裝置也可以作為接地裝置，而接地體為了保證
其導(dǎo)電的特性，土壤中的含水量應(yīng)該大于4%，如果上述條件
難以滿足，為了保證安全防雷，需要進(jìn)行人工的接地裝置的設(shè)
置。接地裝置的電容一般都比較大，而具有阻抗小的特點(diǎn)，為
了保證接地連接的穩(wěn)定性，樁基礎(chǔ)和主鋼筋的連接可以通過焊
接的形式來實(shí)現(xiàn)，可以起到與地梁中的鋼筋和底板內(nèi)鋼筋相互
連接的目的，從平面上形成了均壓的形式。在建筑房屋外部防
雷接地技術(shù)中，建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的導(dǎo)電體作為接地體來起到防雷
作用，但無法與建筑房屋內(nèi)部的用電設(shè)備隔離開來，其防雷中
的接地體可以共用一套接地系統(tǒng)，但房屋內(nèi)部的用電設(shè)備的共
用接地電阻有一定的要求，一般其接地電阻小于1Ω，接地電
阻按其中的最小值計(jì)算。
3.2.2 引下線
在雷擊中產(chǎn)生的雷電流要經(jīng)過防雷裝置流入大地，就必
須接通接地裝置和結(jié)構(gòu)主體，這就需要通過引下線的作用，
引下線即是將避雷裝置和接地體相互連接，而引下線一般不
需要另外設(shè)置，可以直接引用結(jié)構(gòu)主體中的鋼筋或柱主筋來
實(shí)現(xiàn)，既可以節(jié)省安裝成本，還能起到隱蔽的作用，對房屋
建筑有美觀作用。而在防雷系統(tǒng)中，引下線的布置要合理均
勻，并且要保證足夠的數(shù)量，以確保在雷擊中通過的雷電流
可以均分而且電流強(qiáng)度較小，減少反擊的危險(xiǎn)程度。引下線
的布置影響實(shí)際的分流效果，其相互之間的間隔、引下線的
直徑、布置的整體形狀等都對引流效果產(chǎn)生重要的影響，在
此過程中要盡量避免引下線的選取粗細(xì)不一，布置疏密不一
致的情況出現(xiàn)，并且盡可能的增加引下線的數(shù)量，縮小相互
之間的距離。房屋建筑中，當(dāng)建筑的高度較大時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部
的主筋或鋼筋連接的長度相應(yīng)的會(huì)很長，因而其雷電流的壓
降也比較大，一般在引下線的各段之間安裝均壓環(huán)，避免反
擊現(xiàn)象。而均壓環(huán)的設(shè)置也要做到環(huán)形連接，其連接中可以
通過和圈梁主筋來實(shí)現(xiàn)閉合，但建筑中的鋼筋作為引下線有
錯(cuò)亂的情況發(fā)生，即相鄰的鋼筋都被當(dāng)作引下線，而焊接中
卻不能保證全程的焊通，因而，要極力避免同一建筑主體中
的其它鋼筋作為引下線，以免混淆。鋼筋的連接方式一般采
用搭焊，焊接中不能出現(xiàn)虛焊漏焊的情況出現(xiàn)，并且引下線
的主筋截面不能小于16mm2。
3.2.3 接閃器
防雷系統(tǒng)中的接閃器有避雷針、金屬屋面和避雷帶等形
式，避雷針和避雷帶的作用主要是吸引雷擊，避雷針一般豎
立在屋頂上方，并且要保證一定的高度，其高度的確定一般
采用滾球法；避雷帶一般經(jīng)過沉降時(shí)要做煨彎補(bǔ)償處理，其
材質(zhì)為熱鍍鋅的圓鋼或扁鋼，鋪設(shè)的位置主要集中在屋脊、
屋角、屋檐、檐角等處，并且要根據(jù)建筑屋面的具體形狀和
尺寸來定；金屬屋面即是在屋頂鋪設(shè)一層金屬材質(zhì)的覆層，
在雷擊中能將雷電流通過引下線和接地體導(dǎo)入到大地中，突
出屋面的金屬物體可以不和接閃器連接，但屋頂?shù)乃薪饘?
導(dǎo)體要和避雷裝置相連接，特別是房屋建筑上的金屬廣告
牌、衛(wèi)星接收器、冷卻塔、排煙口等物體，具有導(dǎo)電性，如
果沒有和防雷系統(tǒng)相連，在實(shí)際中很容易造成雷擊損害。
4 結(jié)語
我國房屋建筑的更新速度快、數(shù)量大，尤其是隨著人們
生活水平的提高，其中的電器設(shè)備種類多樣化趨勢十分明
顯，并且以微電路、電磁、電波形式的設(shè)備居多，但我國的
房屋建筑中對防雷接地的重視程度并不夠，每年由于雷擊導(dǎo)
致設(shè)備損壞的數(shù)量非常大，給人員安全保障埋下隱患，因而，
研究防雷接地技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的意
義，相關(guān)的研究工作值得深入推廣。
參考文獻(xiàn)：
[1]GB50601—2010 建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范
[S]
[2]GB50303—2O02 建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]
[3]耿毅. 工業(yè)企業(yè)供電[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1985
[4]GB50057—2010 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S]
（上接第143 頁）
（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。
3.2 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(huì)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(huì)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。
4 結(jié)語
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(huì)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)。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳雯.談混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范安全度[J].改革與開放，
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[2]李翔，馬偉召.對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的剖析[J].中
華民居，2011（10）
[3]陳肇元.對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度和規(guī)范修訂的幾點(diǎn)
看法[J].建筑科學(xué)，2012（12）

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