[Análisis de seguridad del diseño de estructuras de edificios] Diseño de estructuras de edificios
Resumen: Desde una perspectiva de diseño estructural, una estructura con forma de planta triangular tiene una mayor superficie de barlovento bajo la acción del viento horizontal, su capacidad para resistir la deformación por flexión y el movimiento lateral es mejor que la de una. Estructura circular, elíptica o elíptica. Los edificios de gran altura con formas planas como cuadrado, polígono regular, cruz, forma de I y cuadrado son mucho más débiles, lo que hace que el edificio sea menos seguro. Por lo tanto, para garantizar la seguridad de un edificio, primero debemos garantizar la seguridad de la estructura del edificio. La tarea principal del diseño estructural es seleccionar un plan estructural económico y razonable, seguido del análisis estructural y el diseño de componentes y conexiones, y utilizar el factor de seguridad o índice de confiabilidad especificado en la especificación para garantizar la seguridad de la estructura. Este artículo plantea la cuestión de la seguridad en el diseño de estructuras de edificios y se centra en resumir las medidas para mejorar la seguridad del diseño de estructuras de edificios.
Palabras clave: estructura de edificación, diseño estructural
Número CLC: [TU761.6] Código de identificación del documento: A
1 En el diseño de estructuras de edificación Cuestiones de seguridad
1.1 El significado de seguridad en el diseño de estructuras de edificios
El propósito básico de participar en el diseño de estructuras de edificios es brindar a la estructura la seguridad adecuada bajo ciertas condiciones económicas, de modo que la estructura pueda cumplir con varias expectativas. Requisitos funcionales dentro del período de uso predeterminado En términos generales, los requisitos funcionales que debe cumplir una estructura de edificio son:
1.1.1 Puede soportar posibles daños durante la construcción y el uso normales. Se producen varias funciones y en el. En caso de accidente, aún puede mantener la estabilidad general necesaria, es decir, la seguridad que la estructura del edificio necesita tener.
1.1.2 Debe tener un buen desempeño laboral durante el uso normal, es decir, la estructura del edificio debe tener aplicabilidad.
1.1.3 Durabilidad suficiente en condiciones de mantenimiento normal
La seguridad, aplicabilidad y durabilidad antes mencionadas son signos de la confiabilidad (o seguridad) de la estructura del edificio, denominados colectivamente For La confiabilidad de la estructura, la medición de estas actuaciones, es decir, la probabilidad de que la estructura complete la función predeterminada dentro de un tiempo específico y bajo condiciones específicas, se llama confiabilidad (o seguridad) de la estructura.
1.2 Métodos de diseño de estructuras de construcción
Desde la década de 1950, los métodos de diseño de estructuras de construcción en mi país han experimentado el método de diseño de tensión permitida, el método de diseño de etapa de daño, el método de diseño de estado límite y el método de diseño de estado límite. Cambios significativos en los métodos de diseño de estados límite probabilísticos. En las normas de diseño estructural, la seguridad está representada principalmente por factores de seguridad (método de tensión admisible, método de etapa de daño), coeficientes parciales e indicadores de confiabilidad (método de estado límite probabilístico). También está relacionado con muchos otros factores, como las regulaciones estructurales del edificio. estructura, los valores del valor estándar de carga y el valor estándar de resistencia del material, la fórmula de cálculo de la capacidad de carga del componente y la precisión del análisis de la fuerza interna estructural, etc.
La teoría de la confiabilidad es un medio eficaz para analizar la seguridad estructural. Nuestro país ha promulgado normas unificadas que requieren que las especificaciones de diseño estructural se diseñen de acuerdo con la teoría de confiabilidad. Esta teoría utiliza la probabilidad de falla para medir la confiabilidad de una estructura. Al hacer que la resistencia y los efectos sean independientes entre sí, convertir procesos aleatorios en variables aleatorias y utilizar la experiencia como punto de calibración, esta teoría se ha utilizado con éxito en las especificaciones de diseño de estructuras de edificios. es una manifestación del carácter avanzado de los estándares de nuestro país. Sin embargo, la teoría todavía tiene sus limitaciones en la aplicación y la teoría en sí no ha logrado abrirse paso en algunos aspectos. Por lo tanto, al estandarizar la adopción de la teoría de la confiabilidad, se debe adoptar una actitud pragmática, y lo que se puede usar se debe usar tanto como sea posible, y lo que aún no está maduro se debe usar en el futuro.
1.3 Determinar razonablemente la seguridad del diseño
El nivel de seguridad del diseño estructural es un reflejo integral del estado económico y de recursos del país, la acumulación de riqueza social, el nivel de tecnología de diseño y construcción y la calidad de los materiales. La determinación de la seguridad de un proyecto debe basarse en la probabilidad y las estadísticas hasta cierto punto, pero más depende de la experiencia, el juicio de ingeniería y consideraciones integrales.
En comparación con algunas normas internacionales comunes, el nivel de seguridad establecido por las especificaciones de estructuras de hormigón de mi país es bajo y algunos son mucho más bajos. Esto se refleja en todos los aspectos relacionados con la seguridad estructural, por ejemplo, el valor de carga utilizado en las especificaciones de diseño de estructuras de hormigón de mi país es menor que el del extranjero, el valor de resistencia del material es mayor que el del extranjero y el margen de seguridad de la fórmula de cálculo utilizada para estimar. la capacidad de carga estructural es menor que la del extranjero e incluso la de otros países. En algunos casos, es insegura y los requisitos estructurales para la estructura son mucho más bajos que los de los países extranjeros.
Aunque el nivel de seguridad estándar actual es bajo en comparación con los estándares internacionales, esto lo confirma la práctica a largo plazo de construir con éxito decenas de miles de millones de metros cuadrados de edificios durante décadas. teniendo en cuenta los cambios en la situación objetiva, el país Con el fortalecimiento de la fortaleza económica y la situación actual de la reforma del sistema de vivienda, el nivel de confiabilidad del diseño actual se puede mejorar adecuadamente. Esto no requerirá una gran inversión, pero será beneficioso por mucho tiempo. -intereses a plazo.
1.4 La relación entre seguridad y accidentes de ingeniería
En cuanto a la relación entre los accidentes de ingeniería y la seguridad del diseño, algunas personas piensan que los accidentes de ingeniería nacionales no tienen nada que ver con la seguridad de los actuales. Las especificaciones son suficientes. La literatura señala que los métodos de diseño estructural de la década de 1950 son similares a los actuales. La resistencia del hormigón utilizado en ese momento era muy baja, sólo 110#~140#, que es inferior a la del C15 actual. También estaba muy atrasada la proporción de mezcla en volumen de hormigón, mezcla manual, sin vibrador, pero hay muy pocos accidentes de seguridad durante la construcción. Algunos edificios como el Hotel Beijing y los grandes almacenes Wangfujing han estado en uso durante más de 46 años. Todos han resistido el impacto del terremoto de Tangshan. Por lo tanto, se puede decir que los accidentes de seguridad actuales no están estrechamente relacionados con la seguridad del diseño estructural. Sin embargo, algunos expertos señalaron que algunos accidentes de ingeniería a menudo son causados por una combinación de factores, incluida la mala calidad de la construcción, el diseño defectuoso y las bajas reservas de seguridad estructural, que en última instancia conducen a una catástrofe. y una gestión corrupta, una mayor seguridad siempre se asocia con una menor probabilidad de falla, lo cual es una ley objetiva.
De hecho, la seguridad estructural es solo una medida de la seguridad de resistencia de una sección estructural y también está relacionada con factores como la carga y los valores estándar de resistencia del material. Hay demasiados factores que afectan la seguridad estructural. La seguridad es un aspecto importante para garantizar la seguridad estructural, pero no lo es todo. Algunos diseñadores a menudo solo están satisfechos con los requisitos de seguridad para los cálculos de resistencia estructural en las especificaciones, mientras ignoran el sistema estructural, la construcción estructural, los materiales estructurales, el mantenimiento estructural, la durabilidad estructural, así como los problemas que a menudo ocurren en todo el proceso desde el diseño, construcción para usar. Los errores humanos y otros aspectos se utilizan para fortalecer y garantizar la seguridad de la estructura, lo que resulta en un diseño estructural irrazonable y provoca accidentes de ingeniería.
2 Medidas para mejorar la seguridad del diseño de estructuras de edificios
2.1 Los accidentes actuales relacionados con la seguridad de los edificios no tienen nada que ver con la seguridad del diseño estructural. Los métodos de diseño estructural de la década de 1950 eran similares a los actuales. La resistencia del hormigón utilizado en aquella época era muy baja, sólo el número 110140, que era inferior al C15 actual. A principios de la década de 1950, los métodos de construcción también eran muy atrasados. El hormigón utilizaba proporciones de mezcla en volumen, mezcla manual y no había vibradores... En ese momento, había pocos accidentes de seguridad en la construcción. Algunos edificios, como los grandes almacenes Wangfujing y el hotel Beijing, han estado en uso durante más de 46 años y han resistido el impacto del terremoto de Tangshan. Por tanto, se puede decir que los accidentes de seguridad actuales no están relacionados con la seguridad del diseño estructural.
2.2 El diseño estructural aún debe promover la economía. Respecto al tema del ahorro de acero. Una de las responsabilidades importantes como ingeniero de diseño estructural es utilizar menos materiales para completar los diversos requisitos funcionales del edificio. Si la sección del componente se amplía arbitrariamente y la cantidad de materiales utilizados aumenta arbitrariamente, los arquitectos también pueden hacer este trabajo.
En los países desarrollados, ahorrar materiales también es lo que persiguen los ingenieros. En 1998, la "Business Week" estadounidense publicó el concurso de mejor diseño arquitectónico organizado por el Instituto Americano de Arquitectos (AIA). "El ahorro de materiales" fue uno de los temas del concurso. El diseño de la nueva imprenta del New York Times ganó el premio por el uso de planos rectangulares regulares y materiales convencionales, ahorrando 50 millones de dólares: Otro ejemplo es el Banco de China en Hong Kong (diseñado por I.M. Pei) debido a su Plano estructural bien organizado, que es mejor que otras estructuras de la misma altura. Ahorró mucho acero, por lo que se publicaron artículos en varias revistas para elogiarlo.
2.3 No todos los requisitos estructurales en las normas de mi país son más bajos que los de otros países. Las especificaciones de nuestro país estipulan el consumo mínimo de acero, y los diseñadores generalmente lo aumentan adecuadamente en función de la importancia de la estructura. Por lo tanto, no podemos usar esto para determinar la cantidad de material que usaremos en el proyecto, y mucho menos compararnos con otros con nuestro más bajo. valor. El contenido mínimo de acero de las columnas estipulado en las especificaciones de nuestro país es del 0,4%, lo que no tiene en cuenta el número de terremotos. La mayoría de nuestras ciudades consideran la resistencia a los terremotos al diseñar, especialmente los edificios de gran altura, el contenido mínimo de acero. de columnas es 0,5% 1,0% Además, al diseñar las columnas de edificios de gran altura, la cantidad de acero utilizada por las unidades de diseño suele ser mayor que la requerida por las especificaciones, por lo tanto, en comparación con países extranjeros, la cantidad real de acero utilizada. no es demasiado pequeño.
Algunos de nuestros requisitos estructurales están a la par con los del extranjero. Por ejemplo, la proporción mínima de refuerzo para muros de corte es del 0,25%, que es la misma que en los Estados Unidos. En cuanto a la cantidad de refuerzo de columnas ocultas en la pared, ya es líder mundial en muchos aspectos.
2.4 Las normas deben determinarse de acuerdo con las políticas nacionales. Las normas de un país no son sólo técnicas, sino que también tienen fuertes implicaciones políticas y muchos otros aspectos. Son un reflejo directo de las condiciones económicas de un país. Por lo tanto, la cantidad de materiales regulados en nuestro país debería ser, por supuesto, menor que la de los países desarrollados, lo que significa que el nivel de seguridad debería ser menor. En este sentido, podemos decir con confianza que nuestros estándares de diseño anteriores están en línea con las condiciones nacionales de nuestro país y son seguros. Por supuesto, hay algunas deficiencias en algunas partes y es necesario revisarlas constantemente. Las regulaciones extranjeras no son perfectas y se revisan constantemente. Nuestras estructuras anteriores han resistido con éxito la prueba de décadas, lo que significa que nuestras especificaciones son básicamente correctas y el nivel de seguridad básicamente cumple con los requisitos.
Referencias
[1] Zhao Fang, Yuan Yueshan. Opiniones sobre la mejora de la seguridad del diseño de estructuras de edificios [J]. Guía de tecnología para hacerse rico, 2011, (03).
[2]Xing Zhenqiang, Bi Jibin Algunas opiniones sobre cómo mejorar la seguridad del diseño de estructuras de edificios[J].