摘要:该文分析了影响结构设计安全的有关因素,以及我国现阶段结构设计的现状,对提高建筑结构设计安全度问题,提出了以下几点看法:当前的建筑物安全事故,与结构设计可靠度无关;结构设计,仍宜提倡节约;我国建筑设计规范中的构造规定是恰当的;规范与国际市场并无直接联系;规范要根据国情而定。
　　关键词:建筑结构 设计 安全度 可靠度理论
　　
　　1 建筑结构设计安全度的概念
　　从事建筑结构设计的基本目的,就是在一定的经济条件下,赋予结构以适当的安全度,使结构在预定的使用期限内,能满足所预期的各种功能要求,一般来说,建筑结构必须满足的功能要求是:
　　1.1 能承受在正常施工和使用时可能出现的各种作用,且在偶发事件中,仍能保持必须的整体稳定性,即建筑结构需具有的安全性。
　　1.2 在正常时具有良好的工作性能,即建筑结构需具有的适用性。
　　1.3 在正常维护下具有足够的耐久性。
　　上述安全性、适用性和耐久性是建筑结构可靠(或安全)与否的标志,总称为结构的可靠性,对这些性能的度量,即结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率,称为结构的可靠度(或称安全度)。
　　2 选择结构设计安全度的有关因素
　　结构设计安全度的高低,是国家经济和资源状况,社会财富积累以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映。具体来说,选择结构设计安全度要处理好与工程直接造价、维修费用以及投资风险(包括生命及财产损失)之间的关系。显然,提高结构设计安全度时,结构的直接造价将有所提高,而维修费用将减少,投资风险亦将减少;如果降低工程造价,则维修费用和投资风险都将提高。所以,确定建筑的结构设计安全度,实际上是在结构造价(包括维修费用在内)与结构风险之间权衡得失,寻求较优的选择。那种单纯以建造时的材料消费用量和经济指标来评价结构安全度的观点,将导致片面的结论。实际上,结构设计安全度的选择,不仅涉及生命财产的损失,有时还会产生严重的社会影响,对某些结构来说,还将可能产生严重的政治后果,而且还涉及到国家的经济基础和技术经济政策。
　　3 提高建筑结构设计安全度的若干意见
　　3.1 当前的建筑物安全事故,与结构设计安全度无关。20世纪50年代的结构设计方法,与现在近似,当时所用的混凝土强度很低,只有110～140号,比现在的C15还低。20世纪50年代初期施工手段也很落后,混凝土用体积配合比,人工搅拌,没有振捣器……而当时施工发生安全事故的较少。有一些建筑物,如王府井百货大楼、北京饭店等,使用至今已逾45年,而且经过了唐山地震影响的考验。因此可以说,现在的安全事故,与结构设计安全度是没有连带关系的。
　　3.2 结构设计,仍宜提倡节约。关于节约钢材的问题。作为一个结构设计工程师,重要职责之一,就是以较少的材料去完成建筑物各种功能的要求。如果将构件截面任意加大,材料用量任意增多,这个工作,建筑师也能做。
　　在发达国家,节约材料也是工程师所追求的。1998年美国《商业周刊》登载由美国建筑师学会(AIA)举办的最佳建筑设计竞赛,“节省材料”是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,节约五千万美元而获奖:又如香港中国银行(贝聿铭设计)因其结构方案布置得当,比同样高度的其他结构大量节约钢材,所以若干个杂志上都发表文章加以表扬。
　　3.3 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,设计者一般根据结构重要性,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。我国规范规定的柱子最小含钢量力0.4%,是不考虑抗地震时的数量,我们大多数城市设计时都考虑抗震,高层建筑更是都要考虑,这时柱子的最小含钢量就是0.5%～1.0%。而且设计单位在设计高层建筑的柱子时,用钢量常比规范要求的还大,因此与国外相比,实际用钢量并不太小。
　　我们有些构造要求,已与国外持平,如剪力墙的最小配筋率为0.25%,与美国相同。至于墙的暗柱配筋量,在许多方面已是世界领先。
　　我国规范对于梁受压钢筋的配筋率,有明确规定。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 根据国情合理选择结构设计安全度
　　我国在解放初期,物资供应很紧张,国家对外需要备战,对内需要建设,我国从事建筑结构设计、施工和研究的科技人员在非常困难的历史条件下,为我国建设事业作出了巨大的贡献。他们在材料供应和投资经费均很困难的情况下采用了可能是世界上最低的结构设计安全度,为国家建起了尽可能多的建筑结构物。而且这些结构已经受了几十年的考验,这是应该肯定的。但是从20世纪80年代以来,我国的经济形势和综合国力发生了根本的变化,现行的建筑结构设计安全度是否适应国情的需要,值得探讨。目前情况是:
　　4.1 结构造价占整个建筑造价的比例愈来愈小。过去,因为建筑装修和设备都比较简单,没有地价、拆迁、城建等大笔附加费。建筑物的造价以结构造价为主,而目前以商品房为例,中小城市市面上的售价约为2000元/m2,其中土建成本费仅(700～800)元/m2,结构造价大约不到400元/m2。
　　4.2 对结构使用功能的要求越来越高。现在建筑物内各种设施和财产的价值愈来愈高,对结构的安全度自然会提出更高的要求。随着生产和生活方式的改变,人们要求建筑物在使用过程中具有更大的灵活性,更能适应功能变换的需要,因此,也要求结构安全度有更大的储备。
　　4.3 建筑物已成为商品。国家不再是城镇物业的唯一投资者和拥用者,这是一个重要的变化。过去业主只是国家,国家不堪统建城镇房屋的重负,只能采取低安全度的设计原则。现在业主中有了普通百姓,百姓买房时总希望安全性能好,更何况提高结构设计安全度又不会过多增加费用。
　　4.4 结构材料已能充分供应。钢材、水泥的供应并不紧张,合理地多用一些钢材不仅可提高结构性能,而且还能带动国民经济发展。
　　综上所述可知:根据目前我国国情,历史遗留下来的结构设计低安全度已不能适应当前和今后的需要,如果继续执行低安全度政策既不符合国家眼前和长远利益,也违背了投资者意愿。从国际上来看,我国现有的结构设计标准由于安全度太低而不能进入国际市场,有损我国的形象。从商品质量的观点来看,既然建筑物是商品,安全度高低应该是商品质量的一个标志,而不能把低于安全度的建筑物说成是高质量商品。
　　参考文献:
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　　[2]贡金鑫,赵国藩.工程结构可靠性设计原理.2006.
　　[3]王兴远.抗震结构的最优设防裂度与可靠度[M].北京:科学出版社,1999.