给排水管道抗震设计范文

导语：如何才能写好一篇给排水管道抗震设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词:市政；给排水管道工程；结构设计

随着社会的发展与经济的进步，城市的工业及人口规模不断扩大，需水量呈现出日益增长的趋势。在供水需求不断增长的趋势下，供水水源不断向外拓展，因此市政给排水管道的输水距离逐渐加长。在这样的形势下，市政给排水管道工程结构设计面临着更严峻的考验。

1工程概况

山西省朔州市神头电厂泉水置换供水管线工程位于朔州市东北约2km处耿庄水库至神头电厂段。属于国家战略引黄北线工程的重要部分，对解决晋西北地区长期的缺水状况有重要的意义。本地区属海河流域桑干河水系桑干河上游，区内属干旱半干旱气候，四季分明，夏季干热，春秋刚多风沙。本工程由万家寨引黄工程北干线耿庄水库取水，经供水管道供水至水厂，再由水厂供水至神头电厂。拟采用PCCP供水管，管直径1.0～1.5m，管线长11.85km

2工程地质条件

为准确反应给排水管道沿线的水文地质情况、地形地貌，必须要具备完整的地形勘探资料与水文地质勘探资料。经地勘单位勘探，主要成果如下:供水管线地处山前倾斜平原区，地形起伏不平，出露地层为第四系上更新统洪冲积低液限粉土、低液限粘土，结构较松散，其中上部低液限粉土厚6～15m，下部低液限粘土厚度大于10m，局部分布人工堆积物，主要为杂填土、建筑和生活垃圾等。供水管线改线段供水管道持力层为为上更新统洪冲积上部低液限粉土，据该层土的物理力学性质指标及标准贯入试验指标等，地基土承载力地质建议值为80～90kPa，临时开挖边坡为1∶0.75～1∶1.0。地基存在的主要工程地质问题为湿陷性土，地基土湿陷厚度为6.0m，湿陷等级为Ⅰ级。建议管基底部增设3∶7灰土垫层，厚0.5～1.0m，以减弱地基土的湿陷性。区内地下水位埋深大于15.0m，对工程无影响。供水管线区地基土对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

3市政给排水管道结构设计的主要内容

3．1管道结构形式

一般来说，由给排水专业来确定管道材料及结构形式，与此同时，也要综合、全面考虑管道的用途、口径、流量、工作环境、覆土深度、敷设方式以及经济指标、水文地质情况等因素。自来水厂的原水及输水管道通常属于承压管，往往会采用以下几种结构:钢、铸铁、玻璃钢、PCCP管、现浇钢筋混凝土箱涵以及PE管等;而污水厂等重力流管道通常属于非承压管道或者压力较小，出于经济性考虑，往往会采用以下几种结构:砌体盖板涵、混凝土、钢筋混凝土以及现浇钢筋混凝土箱涵;在遇到铁路、公路、过河渠等特殊地段或特殊情况的时候，局部地段的管道压力较大时也可以采用钢管形式。本文工程原水主管采用PCCP管，接口形式为承插口。

3．2管道结构设计及基础选型

以管道规格、地面荷载、覆土深度以及试验压力、工作压力、地下水位为主要根据，对管道的刚度、管道的强度进行复核、计算，最终确定管道结构配筋率、管道壁厚。而对于一些必须通过进行加固才能满强度要求、刚度要求的管道来说，可以根据计算结果，选择合理的加固措施，比较常用的加固措施主要包括管廊包管、混凝土包管以及钢筋混凝土包管。本文工程采用北京河山引水管业有限公司朔州分公司设计生产的PCCP标准管，采用美国压力管协会ACPPA为ASNI/AWWAC304编制的专用软件UDP1.6对管道进行结构计算，其中:钢筒厚度:1.5mm;钢丝强度:1570MPa;活荷载:汽－20级重载车;缠丝应力:75%×1570MPa。计算结果如表1所示。因此，为了减少管子覆土规格的种类，加快管子安装进度，保证管子由于覆土而造成的质量隐患，路面下清水管路的DN1200直径PCCP管采用120°基础包角。

3.3管道敷设方式

应综合考虑管道地面障碍物、地下障碍物以及覆土深度等因素合理选择敷设方式。一般情况下，管道敷设方式主要包括架空、顶管以及沟埋这三种，其中沟埋式是最常用的一种管道敷设方式。在利用沟埋式难度较大的情况下，可以选择架空、顶管等方式。管道敷设方式方式不同，管道结构设计也会有所不同。本文工程局部有穿越铁路线障碍处采用大直径混凝土顶管(内径2m，原水管从其中穿过)，由铁路部门单独设计。

3．4抗震设计

在确定管线走向时，应尽量规避不利于抗震的地基、场地，若是必须要经过液化土地基、地震断裂带，则应根据管道的使用条件、重要性进行综合考虑。对于给水管道来说，应当选择延性良好、抗拉强度高以及抗折强度高的钢管，此外还要密切注意进行防腐;对于排水管道来说，应当选择钢筋混凝土形式的管道，并采取构造措施，以尽量避免出现严重的损害。本文工程实例中，区域地震动峰值加速度为0.15g;本区地震动反应谱特征周期为0.4s;工程区地震抗震设防烈度为7度。综上，在进行结构设计时，也要适当加强抗震设计。根据历年管道地震灾害调查，管道地震灾害破坏绝大部分位于管道接口位置，PCCP管承插口具有较好的抗剪和变形能力，抗震性能较好。

3．5构造措施

首先，地基处理。应当将地基处理的平面图、纵断面图、横断面图包含在设计图中，扫描矢量化要进行处理的地段的地勘资料纵断面，并选择合适的参考点，以给排水专业的平面图、纵断面图、横断面图为主要根据，在地质纵断面上放置管道基底轮廓线，然后再划分地质单元，注明桩号、基底高程，并将地下水位以及基底以下、沟槽范围内的土层构造标明。根据桩号划分，确定需要处理的部分，再针对地质情况、厚度，采取相应的处理方法。本文实例工程中，桩号0+000～1+382.05地段、桩号1+382.05～11+850地段以及供水管线改线段的水管道持力层为上更新统洪冲积上部低液限粉土，地基土承载力地质建议值为80～90kPa，临时开挖边坡为1∶0.75～1∶1.0。地基存在的主要工程地质问题为湿陷性。因此，建议管基底部增设3∶7灰土垫层，厚0.5～1.0m，以减弱地基土的湿陷性。其次，支墩与镇墩。对于承插接口的压力管道来说，应当设置水平支墩、垂直支墩。根据试验压力、工作压力、土的参数以及管道转角，计算所需支墩的大小。本工程根据10S505柔性接口给水管道支墩的相关要求进行设计。

3．6预防浮管

管道施工期间多雨或者管道敷设地段的地下水位比较高，在这样的情况下，比较容易出现浮管现象，结构设计人员需要充分考虑到这两点因素，加强对管道抗浮稳定的重视。在进行结构设计，根据管道结构计算结果，采取抗浮措施，以预防出现浮管问题。同时，在混凝土包封管道施工过程中，应该计算混凝土对管道的浮力影响，并采取措施固定管道。

4结语

综上所述，随着经济的发展，城市居民用水、商业用水不断增加，市政给排水管道工程逐渐增多。市政给排水管道工程在建成之后，能否长期有效的充分发挥其应有效益，结构设计是否合理是非常关键的因素，结构设计的质量直接关系到市政给排水管道工程的经济效益，因此，必须加强对管道结构设计的重视。

作者:刘崇武 张云飞 单位:中国市政工程西南设计研究总院有限公司

参考文献:

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关键词：高层建筑；质量监督；控制要点

中图分类号：TU97 文献标识码：A

内容：在我国，建筑行业属于支柱型产业，不仅标志着一个城市的经济发展情况，很大程度上，也体现着我国的经济情况。目前，我国在建筑技术、材料以及建筑工艺上，已经有了较大的成就，随着建筑物的层数增多，对质量的要求与施工标准的要求也越来越高。建筑工程在进行施工时，必需要对质量进行加强管理，加强监督力度，提高管理水平，使得工程质量满足标准。本文将分别对设计、技术、施工以及安装方面的监督要点进行分析，全方面控制工程的质量。

1 设计监督要点以及抗震分析

由于地震的不可抗力因素，一旦发生时便会造成严重的破坏，根据多次地震灾害来看，对于结构突变能力弱，刚度扭变能力弱的高层建筑物，其工程质量差，平面不规则，使得遭受地震时，便会发生较大的破坏。因此，对高层建筑进行结构设计时，要将抗震设计融入其中，这是目前建筑设计中重点内容之一。对高层建筑进行抗震设计后，会使施工材料、施工图纸以及施工工艺等受到影响，对工程的成本投入，施工安全等都会一定的影响。对高层建筑物进行勘察时，要严格进行岩土勘察工作，勘察工作要做到全面，一个勘察失误将会造成不可弥补的损失。根据建筑物的整体设计理念，岩土勘察的资料，地基的稳定情况，施工现场环境等，再与持力层与地层结构相结合，对地基的承载力进行确定，对变形情况进行预测。对结构方案进行确定时，要对水文条件以及地质条件的利弊进行分析，在这基础上再进行结构方案的确定。对于平面形状较为复杂的施工环境，进行抗震设计时，对其进行防震缝的设计，然后划分成几个简单的结构，再对其进行防震设计。对抗震缝的宽度进行确定时，应该以低侧的高度进行计算，还要加强对缝隙处的连接，若抗震的防护烈度在六度或者是以上时，则要对施工现场进行地震效应的评价。

2 给排水施工环节的监督要点

对高层建筑进行施工时，对达到的标准要求高，由于高层建筑中住户多，人口密集程度大，对水的需求量也大，若在高层建筑中出现给排水管道堵塞的现象，将会造成严重的影响，居民的生活将不能正常进行，影响建筑物的使用功能。因此，在对给排水环节进行施工时，必须采取有效的技术措施，提高给排水施工的质量，确保水的应用与排放，提供供水安全。只有给排水工程施工质量高，不仅会给居民的生活带去方便，还会减少水资源的浪费，使其合理使用。在进行给排水施工时，要重视对材料与设备的选择，更要重视施工的环节，将主要的施工环节结合起来，构建质量管理体系，并对其进行严格地监督，将管理落实到施工环节中。

首先，消防系统在高层建筑中对水压有较高的要求，因为此系统在高层建筑中，静水压力大，不能进行一个区域的供水方式，这样不仅会影响到供水功能的正常实施，而且还会对管道等设备造成损坏。为此，要对供水形式进行合理的分布，采用竖向分区处理，降低静水压力，确保消防系统的安装顺利进行。但是，消防设备还有很大的提高空间，还不够先进，所以对于高层建筑来讲，消防系统的目标要以自救为标准。

其次，高层建筑物的管道会比多层的长很多，且排水量大，因此管道中的波动情况明显。因此，要对管道施工采用的有效措施，进行新型材料的使用或者是在管道中设置通气管，只有对管内的压力进行稳定，才能够保护水封。对排水管道的材料进行选择时，应该选择机械强度高的，并加强管道接口位置的衔接问题。

第三，在进行土建施工时，要事先对给排水管道进行预埋，进行孔洞的预留，并确保孔洞的预留位置，井管的预留位置，都要准确无误，且符合设计标准，这是给排水施工保证质量的基础。对管道进行预埋工作以及孔洞的预留工作时，必须要按照施工图纸的要求进行，避免出现遗漏现象，否则将会对后期工程造成影响。

最后，由于高层建筑物的高度大，对施工带来一定的难度，在一个垂直高度上，需要有多个施工人员，给安全与质量管理造成困难。因此，对于这一部分施工时，最好是采用分区施工的方式，对排水以及给水管道的施工加强管理，做到保质保量，安全施工，减少不必要的耗损，提高建筑工程的经济效益。可以按照层数进行施工区域的划分，将高层建筑物分为上中下三层进行分别施工，也可以分为上下两层进行分别施工。也可以按照施工密集程度进行，将洗手间、浴室进行分区施工等。对高层建筑进行分区施工，可以避免因垂直高度大而造成的施工困难与管理困难，这样有利施工的有效进行，利于工程质量的监督与管理，对提高工程质量有很大的帮助。

3 安装工程的控制要点

首先，要重视防火问题。对给排水管道进行明敷安装时，要对其进行防火措施的处理，使用防火套管等方式来提高防火能力，还需要在防火套管周围进行阻水圈的设置；暗设立管与横支管连接时，在穿过墙体的部分，应该进行防火套管或者是防火圈的设置；横干管进行防火区的穿越时，应该进行防火套管以及防火圈的设置。根据施工图纸要求，将防火设备进行准确位置的安装，如报警器、消防栓等。

其次，防雷设置。高层建筑物受到雷电危害较多，因此要重视对防雷的设置，对接闪器、引线以及防雷网格进行严格地设置。另外，还要对均压环进行严格设计；对于电梯的轨道、金属管道与门窗等金属物质，进行等电位联结。对于地下室中的金属设备以及用电设备进行可靠的接地，避免因雷击造成安全事故。

4 对砼施工的监督要点

对于高层建筑施工来讲，砼裂缝现象一直是较为常见的质量问题，砼产生裂缝的原因很多，砼表面与里面的温差、初凝阶段、收缩现象等，有的裂缝产生很小，像发丝一样，而有的裂缝则较为严重。当砼裂缝在零点二到零点三毫米之间时，便会对建筑物的安全问题造成影响。因此，要加强对砼施工过程的质量监管工作，提高其施工质量，减少裂缝发生。

首先，对于组成砼的材料进行选择时，要严格进行，尤其是水泥的选择与使用，在满足砼强度的基础上，减少水泥的使用，从而降低砼出现水化热现象。也可以在砼中加入适量的粉煤灰，这样可以是其缩性降低，提高其密度。这是减少裂缝产生的有效措施之一，同时还对砼的抗裂能力有所提高。

其次，对砼进行浇筑过程中，要严格按照浇筑工艺进行。施工时，工作人员不要在钢筋板上走动，要在施工现场进行临时脚手架的铺设，施工人员应该在此上完成浇筑环节的施工。施工后，要做好养护工作，对其进行保温以及保湿处理，避免内外温差大而造成裂缝出现。

5 结束语

综上所述，对于建筑工程来讲，提高工程的整体质量是非常重要的，影响到工程质量的环节很多，因此要加强对其的监督力度，保障人民群众的人身安全与财产安全。提高工程质量同时促进着建筑企业的稳定发展，提高市场竞争力，因此，建筑企业要对建筑工程质量加以重视。

参考文献

[1]卢帆，曲乃涛.高层建筑混凝土施工与质量控制[J].城市建设理论研究（电子版），2011（3）.

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关键词：高层建筑 工程 施工技术 特点

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0069-01

随着我们国家经济与先进技术的全面发展，建筑行业也发生了重大的变革。现在，我们国家的地面空间随着建筑业的发展越来越少，因此这也就要求更多的高层建筑建筑的出现来缓解目前的态势，同时这也是国家发展的一个重要标志。

1 现代高层建筑施工的特点

由于高层建筑和一般的建筑群相比具有极大的技术差异，因此也就使得高层建筑具有一些不同于其他建筑的特征。

1.1 高层建筑最显著的特点就是“高”

高层建筑高的特点主要表现在一下三个方面。

（1）建筑物的整体高度高，这也是建筑物最突出的特点，也正是由于这个特点就使得高层建筑的运输工作来那个比较大，也给施工机械的发展带来了比较大的挑战。

（2）高空任务多。高层建筑的施工必然需要面临高空作业，这就需要调节好建筑材料、机械设备以及施工人员的运输以及临时生活的问题，同时必须做好安全防护措施，防止施工人员坠落以及其他坠落物伤及施工人员。

（3）建筑工程技术要求等级高。在我们国内的建筑行业中，普通建筑主要以砖混结构为主，而在高层建筑中主要使用钢筋混凝土的结构，现在已经发展为钢和钢筋混凝土结构。由于这些技术的需要，也就使得相应的建筑材料与施工技术在建筑施工中成为了主要的施工特色。

1.2 建筑量大

高层建筑更多的是国家重点工作单位，或者是国家重点扶持企业。所以也成为了一个庞大的工作场所，因此高层建筑还有工程量大、体积大的特征。也正是由于高层建筑的这一特征，所以高层建筑施工中所涉及的单位众多，并且施工工种比较多。对于一些大型复杂的建筑类型，施工单位往往边施工边备料，并且将工程分包给多个单位。这也就给施工建筑管理带来了极大的麻烦，加大了管理强度。

1.3 高层建筑施工周期长

由于高层建筑的工程量庞大，所以其施工持续的实践也较长。这也就给高层建筑施工带来很多不确定的因素，这些因素主要是天气的变化对建筑外层施工的影响。但是也不能够为了加快工期，而不能保证高层建筑施工的整体质量以及人员施工安全。所以这也是现在困扰建筑企业的问题之一。

1.4 建筑施工条件繁杂

随着城市的综合发展，高层建筑在市区内的施工越来越多。然而在市内施工就会面临着建筑施工活动场所较小的问题。所以，在施工现场应该尽量避免暂设工程的拖延，同时减少建筑材料的大量贮备的状况。此外还应该注意对周边建筑物的影响，防止对市政工程的破坏。

2 高层建筑的结构层施工技术探究

高层建筑结构层数多，并且体积庞大的特点决定了它的内部构造必然十分的繁杂并且样式比较繁复，因此也就给建筑施工技术带来了挑战。从建筑整体的功能性方面考虑，要求建筑上部结构采用较小空间的对称轴线布置，而建筑的下部结构应该采用较大空间的对称轴线的布置，这主要是为了保证建筑空间的整体平衡，以及上部构造对下部构造的整体压力。由于高层建筑的自身特殊性，也就使得高层建筑不同于普通建筑上层建筑大空间布置而下层建筑以小空间布置为主，高层建筑正好与其相反。并且在上层布置中主要以刚性强度高的构造剪应力墙体，而下部采用框架式的构造。

对于高层建筑结构层的施工中，还必须考虑到抗震性能。现在我国高层建筑的抗震设计主要在剪应力墙体构造施工技术中与上下部结合层中进行设计。转换层的整体结构与剪应力墙体的结构刚度比之间存在着比较密切的关系，这也是影响高层建筑抗震性能的重要部位。

3 高层建筑的给排水施工技术探究

给排水施工技术决定了整个高层建筑施工能否完工，能否高效持续的进行下去。如果高层建筑完工后，不能够正常的用水供应以及排水系统不完善，都会导致整个高层建筑的使用处于比较被动的状态。所以，这也就要求我们在建筑施工中必须重视给排水施工。在高层建筑供水系统管道的设计中，尽量不要使其穿越重要的电机操作房间、以及通讯室等地方。不能因为一时施工的方便而影响以后的正常使用。此外，高层给排水建筑施工中的管线铺设必须合理，且要科学有序，避免给排水管线的相互交叉，并且保证两相邻管线之间的距离在0.5 m以上。合理安排排水系统，排水系统不应该穿越建筑层内部，应该主要安置在建筑外层，防止排水系统出现问题时，影响内部人员的正常生活。对于必须穿越建筑室内的给排水管道，应该在管道外层使用防水外套，起到防止水泄露的作用。

4 高层建筑的通风换气施工技术探究

通风换气设备是任何建筑群中都不可缺少的设施，这也是给建筑群中的用户营造良好的生活环境的主要设置。在高层建筑中，换气设备主要以空调机组为主，这些设施的体积比较大，切大多安放在建筑外层。为了减少高空悬浮作业，同时节省能源，现在高层建筑的通风换气设备主要采用的是屋顶的加压以及正压鼓风机的建设方式。所以在建筑施工中，建筑管理单位应该严把质量关。严格按照建筑施工的管理条例，进行通风换气装备的设置。这也是减少高空作业，保证施工技术人员安全的一个方面。在安装完毕后，必须对空调的整体进行调试，保证各个环节的安全可靠。

5 结语

综上所述，我们了解到了现代高层建筑的众多特点，也正是由于其自身的诸多特点，使得高层建筑施工工程技术与普通建筑有所不同，并且在建筑安全方面的要求也非常高。通过本文对于高层建筑主要三种技术施工描述，对我国高层建筑施工起到了一定的帮助作用。

参考文献

[1] 崔晓强，王冉.超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J].建筑机械化，2009（6）.

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关键词：房屋建筑；建筑结构设计；应用；优化技术

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2013）05-0193-02

当前，随着我国经济快速发展，在建筑方面的投入不断增加，同时为了满足人们居住条件及生活环境要求的愿望，建筑工程结构设计的基本要求在于建造的建筑结构应具有一定的功能性、安全性、耐久性。同时还要求具有一定的经济性、美观性和便于后期施工等几个方面的特点。而本文所讲的建筑结构优化设计是在满足以上基本要求下做的更进一步、更为合理地建筑结构设计，使建造的建筑工程不仅能够满足造型美观、结构安全以及经济合理等方面的实际意义，能够为广大民众提供一个良好的生活居住环境。

1房屋中建筑结构设计优化技术的内容

建筑结构优化设计的内容首先应遵循设计规范以及满足建设方的使用要求为前提，充分考虑房屋建筑设计遇到的实际情况，以实现经济上最合理为目的。我们把这个设计的过程称为优化设计。优化设计侧重于对建筑结构的结构选型、构件的布置方式、以及结构的受力情况进行优化设计分析。从大的方面可以分成两部分：一部分是以结构总体为对象的优化设计；另一部分是以房屋分部结构为对象的优化设计。其中分部结构的优化设计部分又可以细分为围护结构的优化设计、细部结构的优化设计、下部基础部分的优化设计、中间部分主体结构部分的优化设计、上部屋盖结构的优化设计。

2房屋建筑结构设计与经济的关系

（1）房屋建筑结构设计层数与用地面积之间的关系：从表面上看多层或高层建筑中，随着层数的增加，建筑物单位总建筑面积所使用的土地面积就越少。但是实际上不是这样的，随着建筑物层数的增加，建筑物的总高度也会增加。这样势必会增大相邻建筑物之间的间距，会增大建筑物单位总建筑面积所使用的土地面积。所以单位总建筑面积所使用的土地面积与建筑物的层数之间没有某种很必然的联系。为此进行建筑结构优化设计时应充分考虑，寻求建筑层数与用地面积之间的协调关系。

（2）房屋建筑结构的分部部分与建筑物层数之间的关系：由于同一个建筑物共用屋盖部分，所以屋盖部分的单位设计成本会随着建筑物层数的增加而降低。但是对于基本部分则不同，虽然同一个建筑物共用一个基础部分。但是随着建筑物层数的增加，上部主体部分给基础部分施加的荷载增加。为了保障建筑物的安全，基础部分的设计需要提高其构件的承载力，这样就会增加基本部分的设计成本。所以基础部分的设计成本会随着建筑物层数的增加而增加。

同样对于结构内部的一些承重结构构件，如墙、柱、梁等构件，随层数增加这些构件所需要面对的实际环境更复杂，为保障建筑物的安全，就需要采取提高这些基础构件承载力的措施，这样也会直接造成这些基础构件设计的成本增加。所以建筑物内部不同的分部部分，层数对其造价成本的影响是不同的。

（3）房屋建筑结构设计与建筑设备之间的经济关系：房屋建筑结构在建造的过程中需要大量的给排水管道以及电气设备材料。房屋的层高直接影响房屋建筑设备部分的造价成本，建筑物的层数越多，需要的给排水管道量越大，同时需要的电气设备量也会增加，这样就会间接的增大建筑设备部分的造价成本。

（4）房屋建筑结构的体型设计与经济的关系：要建造相同面积的建筑物，方形或圆形平面形状，其周长越小。所消耗的墙体面积越少，后期墙体的装修投入的成本越少。除此以外，方形或圆形平面形状的建筑物其结构内部构件的受力状态更稳定，结构更稳固。因此，大部分的建筑物采用方形或圆形的平面形状。

3优化技术在房屋建筑结构设计中的应用

3.1重视概念设计优化技术的分析

由于建筑物结构布置方案的多样性，对于同一个建筑方案，可以选择不同的结构布置方案；由于分析方法的不唯一性，对于已经确定结构布置方案的建筑物，在考虑相同荷载作用情况下可以选择不同的分析方法；另外建筑物的设计选用的设计参数指标、取用的建筑材料、荷载标准值的取法也是不唯一的。以上部分的处理，无法直接依靠设计的软件也就是计算机给出答案。这些部分的处理，需要依靠设计人员确定。然而不同的设计人员对以上部分的处理意见是不同的。为此处理这些问题就需要设计人员有一定的经验积累。经验越丰富的设计人员，在处理这些问题时，方案的选择越灵活、判断的过程越充分、做出的选择越合理，越优化。这就是我们所说的概念设计优化过程。这说明，实现优化设计要重视设计人员的经验积累。经验越丰富的设计人员，越能实现建筑结构的优化设计。

3.2概念设计优化要解决的是建筑设计中实际的复杂问题

房屋建筑结构设计的主要目的是要保证所建造的建筑物的功能性、安全性，以及耐久性。能够在规定的使用年限内满足各种功能的要求，同时做到最大限度的节约资金。

为此概念设计优化的最终目标是希望所完成设计的建筑物能抵抗各种不期而遇的外部作用因素。在外部因素的作用下设计的这些建筑物不至于倒塌。因此，分析建筑物应对复杂的外部复杂环境因素成为概念优化设计的重要内容。在这些复杂环境因素中，以地震作用比较特殊。地震作用无法确定其发生的时间，地点，能量等级。其活动没有规律可参考，一旦发生地震作用，其对建筑物产生的破坏性也是严重的。为此在设计过程中应该充分的考虑建筑物受到的地震作用，避免地震作用对建筑物产生的破坏。加强建筑物的抗震设计，取用一些有效的抗震设计方案。采用刚度对称均匀的建筑布置方案可以提高建筑物的抗震能力；遵循建筑物的延性设计理念，也可以有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏；如果在特大地震作用下首先发生破坏的是次要的构件，次要构件在破坏的过程中会消耗一部分地震能量，这样可以有效的保护主要构件，我们把这种设计理念称为多道设防思想，加强采用多道设防思想。

4房屋建筑结构优化技术的应用需注意的事项

（1）房屋建筑结构优化技术的应用需注意到前期的参与。前期方案的确定会直接影响建筑项目的总成本，而目前普遍存在前期方案确定中结构优化设计技术并不参与其中，以致相关设计人员在进行房屋建筑结构设计时往往会不注意建筑结构的合理性和可行性，这样的建筑结构设计结果会对结构设计造成直接的影响，增加了结构设计的困难度，并且增加了房屋建筑结构设计的成本。为此，设计人员应充分的融入结构优化设计方案，使结构优化设计方案初期参与其中，优化选择合理的结构形式和设计方案，可以节约成本。

（2）注重细部优化：① 除了注重整体设计的同时，也应加强结构基本构件的精细设计。比如尽量划分矩形板块的现浇板设计，这样既可以使现浇板设计的受力合理，也可以避免拐角裂缝的出现。②随着计算机技术以及结构优化设计理论的结合，在具体的优化设计过程中，优化设计实际上已由一个工程实践问题转化为一个数学问题。因此，工程设计人员应加强自身基于计算机技术的优化设计分析。

5结语

房屋建筑结构设计的主要目的是要保证所建造的建筑物的功能性、安全性，以及耐久性。能够在规定的使用年限内满足各种功能的要求，同时做到最大限度的节约资金。建筑结构的优化设计可以实现可观的经济效益。为此，建筑结构设计人员在实际的协作中，应加强沟通，精心设计。应用优化技术，选择合理的建筑结构设计方案。降低建筑工程的成本。

参考文献

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一、城市大型建筑的运营现状

我国建筑业长期存在重建设、轻运营维护的弊端,城市建筑物在长期运营过程中累积了诸多安全隐患,致使其安全运营事故频发,引起巨大的生命和财产损失,其中尤以受地下工程施工影响、围护结构高空坠落最为常见,已严重危害到广大居民的生命和财产安全。

从“九五”期间,我国开始重视建设工程安全问题,以城乡居民住宅工程、特种工程、城乡建设为重点,解决建筑设计、产品开发、工程施工和管理中的关键技术难题,研究超高、大跨度建筑、城市地下空间和水下工程、隧洞工程等特种工程的设计方法、结构和施工技术。随着各类城市公共安全事故的升级,国务院以及上海市政府都将城市公共安全作为重点发展领域予以关注,对城市预防公共安全事件及应付突发事件的能力提出了新的要求。“十一五”期间,国家科技支撑计划不断加大对公共安全领域的支持力度,重点开展重大工程活动与自然环境相互作用及诱变灾害的机理、预测和防治研究。“十一五”科学技术发展规划中就公共安全领域确定“国家公共安全应急技术保障工程”为重点项目,提出研究城市灾害和工程事故类别及其应急救援措施和快速反应的指挥与装备,提高城市生命线工程和地下空间的抗灾能力。“十二五”期间制订了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《国家“十二五”科学和技术发展规划》,围绕社会安全等多个领域的重大科技需求,加强基础理论研究和技术攻关,力争实现突发事件预防控制、监测预警、应急处置等关键技术的持续创新,形成公共安全核心技术与装备的自主研发与工程技术能力,大幅度提升公共安全科技支撑突发事件的预防、准备和应对的能力。此外,《城乡建设防灾减灾“十二五”规划》提出了防灾减灾工作的主要任务和保障措施,是各级住房和城乡建设主管部门履行公共服务职能、制定防灾减灾政策、安排防灾减灾工作的依据,指导公共安全领域基础研究、技术研发、集成示范、成果转化和产业培育,重点解决公共安全领域的共性关键科学技术问题,形成公共安全综合保障与应急处置关键环节的核心技术,构建多学科交叉的公共安全信息共享平台。

综上所述,“九五”期间国家将建设工程提到重点发展领域,“十五”以来逐步开展了工程安全的机理、预测、防治、应急等各个方面的研究,工程安全首次作为战略任务被列入发展规划;“十一五”将公共安全提升到新的高度,建设行业针对城市生命线、地下空间等重点工程的安全防灾进行了广泛深入的研究。“十二五”更是聚焦公共安全等多个领域的关键问题,强调突发事件预防控制、监测预警、应急处置等关键技术的持续创新,提升公共安全科技支撑突发事件的预防、准备和应对的能力。

虽然城市建筑运营阶段的安全风险已逐渐成为关注的焦点,但重大安全运营事故仍频繁发生,折射出我国城市建筑的安全运营保障技术落后、安全运营控制与预警响应方法和手段欠缺,不利于现代化城市健康运行和可持续发展的需要。城市大型建筑运营安全风险评价与控制研究是十分困难和复杂的课题,与城市的经济发展水平直接相关,我国近几年来的高速发展对城市大型建筑安全运营公共安全造成了很大的压力。如何提升城市建筑安全运营风险的评估、监测、预警、应急响应及安全保障水平显得越来越重要,只有通过高效的信息化监测、预警和应急响应风险管理体系,才能最大限度地降低大型建筑安全运营风险,减少经济损失、人员伤亡,切实降低社会负面影响。

二、城市大型建筑安全运营问题原因分析

城市大型建筑运营安全问题与人民社会生活息息相关,它以大型公共建筑为载体,涉及范围之广、影响程度之深、牵涉因素之多、突发能力之大,任何其它社会经济问题均无法与之相比。

(一)城市大型建筑运营安全问题的特点

第一、大型建筑安全运营事故往往损失巨大、修复难度高、恢复期长,可能带来严重的人员伤亡、财产损失、社会与经济次序的破坏以及生产系统紊乱等后果。大型建筑空间的集中性、人口密度的集中性和经济的密集性决定了运营突发事件损失巨大的特点。一般城市建筑发生突发事件时,影响范围小,其功能的基本恢复需要一个月以上,而对于大型公共建筑,一次突发灾害可能影响整座城市的正常运行,恢复难度高,代价巨大。

第二、大型建筑安全运营风险种类多样,原因复杂,包括建筑自身因素、外界环境干扰、人为因素等等。其中,由于城市灾害的多样性,使得城市大型建筑所受灾害复杂,包括受地震、风灾、海啸、洪灾、地质灾害的威胁等。多种原因共同作用导致的运营风险往往难以控制。 第三、大型建筑安全运营风险连锁性强,影响面广。一方面,由于大型建筑依托城市功能网才能正常运行,城市功能网的整体性强,当一种功能失效时,常波及建筑中其他系统的功能;另一方面,大型建筑的灾害链发生明显,一种灾害常诱发一连串的灾害,如1995年神户地震,由大型建筑的电力系统短路发生的火花引爆煤气管网,导致煤气泄漏,最终造成巨大的火灾。

第四、大型建筑风险防范难度大。由于城市大型建筑不仅基础设施等物理功能网复杂,而且组织结构也复杂,在防灾减灾措施或法律法规执行的程度很难保证达到统一标准,其中有些灾害是由于操作不当、人为造成的,无法实现风险的前期预测和主动控制。

(二)城市大型建筑安全运营风险的原因

1.建筑

自身素质 所谓的建筑素质是指构成建筑的结构、设施设备、系统等等组成建筑实体的软硬件条件。建筑自身素质是影响城市公共安全的因素之一,而且某种程度上代表城市建筑抵御公共安全问题的一种能力。影响建筑素质的主要因素包括建筑的设计合理性(空间设计、结构设计、防火设计、抗震设计等等)、施工质量、工程结构耐久性、设施设备条件(建筑内部给水系统、燃气及热水供应工程、建筑消防给水、建筑通风及高层建筑防排烟工程、供热工程、空气调节工程、电气照明及设备安装、检测与控制仪表)、系统(管理体系、预警应急防范措施等软件配备)等。

由于建设期施工质量不合格造成的建筑在运营期发生公共安全事件的案例数不胜数。1995年6月29日韩国首都首尔市三丰百货大楼突然发生坍塌事故,造成501人死亡,910人受伤。事故原因调查表明,三丰事件的根本原因在于偷工减料:混凝土质量差;浇注立柱的沙子是从海滩运回的,因含有盐份致使钢筋腐蚀;楼顶混凝土预制板的厚度比当初设计的厚度大25厘米,造成大厦楼顶不堪重负。

运营期的建筑改造也会影响建筑结构的安全。住宅拆改是一个十分严重的社会问题,如原设计无地下室改出来一个地下室,原来基础变成了挡土墙,原来埋在地下的给排水管道暴露于外;原来符合抗震的建筑,由于增加了地下室,拆改了墙,可能不符合抗震设计要求。原来墙被拆掉、被凿洞、被位移,楼下拆墙,楼上有的墙就等于作用在板上,有的开大门窗洞口,横墙嵌入暖气片,厨房、卫生间排气道缩小嵌入横墙内造成横墙断开。这就给建筑物的耐久性和特殊荷载带来潜在的危害,家庭装修往往其荷载都比原设计超载,这种不利情况的组合加剧了安全问题的几率。例如,衡阳大厦“11·3”火灾事故中,大楼在救火过程中倒塌,致使20名消防官兵牺牲,很大程度上也是由于开发商擅自改变设计,并采用不合格材料。

2.外界环境影响

影响城市建筑公共安全的另一个因素就是外界干扰,包括各种自然灾害、人为灾害、生命线工程灾害,如火灾、风灾,水灾(包括城市型水灾、洪灾等)、地震等,人为灾害如恐怖袭击,以及供水、供气、供电、通信系统不作为的生命线工程灾害等。

3.时间效应

对于城市建筑而言,建筑运营期远远长于建设期,长达数十年、上百年。随着时间效应的增加,建筑结构自身素质渐渐下降,在经历过数次外界干扰后,发生公共安全问题的概率会越来越高。例如,国家规范明确要求各省地市按抗震区划图进行抗震设防,同时提出未抗震设防之前的建筑加固问题,有关地市1994年开始抗震设防,但由于认识和财政资金方面存在问题,抗震加固几乎没有进行。在2008年发生“汶川地震”之后,暴露了我国抗震规范相关规定已不满足建筑实际抗震要求,尤其是1990年代以前建造的建筑抵御外界灾害的能力弱,是城市建筑中最脆弱的一环。

建筑耐久性下降导致安全问题也是运营期常见的案例。例如由于材料开裂、木结构腐朽等原因,建筑承载能力会不断减弱,特别是在环境污染严重的城市里,这一趋势更快更严重。建筑结构老化容易在一些不利荷载作用下发生突然破坏并造成灾害。

三、城市大型建筑保障安全运营对策

根据我国的政策需求和城市大型公共建筑安全运营的特点,安全运营风险问题一方面需要站在战略的高度进行宏观的研究和判断,以确定管理机制、政策、力量配置、资源储备等多方面的宏观决策;另一方面,公共建筑安全问题又是具体的,是由大量琐碎的日常管理缺位、硬件老化、矛盾冲突等“隐患”与“缺陷”导致的具体事件表现。建筑运营安全的宏观分析力求对城市公共安全的整体形势、中长期发展走向、重大城市公共安全事件的显现特点与规律、国家有关城市公共安全的法规与政策体系建设、各级政府层面的应对策略与力量配置等重大问题做出科学和客观的判断与建议。微观分析则是针对具体的建筑运营安全隐患排查、风险分析、异常判断、预防与预警、应急处置、善后处理等展开有深度的研究,力求分门别类地提出对具体风险事件管理的行动建议。大型公共建筑安全运营问题的宏观与微观研究相互间有着极强的关联与支撑作用,缺一不可。

对于城市大型建筑运营安全风险管理而言,风险控制策略在很大程度上体现于日常管理架构、法规制度、日常管理实践,以及对重大公共安全事件的应对预案之中。因此,在对建筑物安全运营风险做出评估之后,如何抓住各类风险事件的防控关键因素做出合理的统筹部署,成为了城市大型建筑公共安全风险控制的关键问题。针对城市大型建筑运营安全问题给出以下建议:

(一)强化风险评估技术创新和集成应用,系统评估运营安全风险

高效的风险识别和风险评估技术是城市大型建筑安全运营风险管理的基础和保障。建筑物安全运营风险评估和管理是一个动态的过程,为了有效防范、化解和处置社会稳定风险,在建筑物运营过程中,需要根据建筑物运营的实际情况,对建筑物进行动态监测,更新识别的主要风险因素,评判风险等级,为优化完善风险防范、化解和处置措施提供基础。建筑物安全运营风险控制需要从风险的识别和评估开始,根据建筑物功能特性、外界环境变迁、突发事件等动态变化,形成具有持续性、动态性的预控、预警、应急救援为一体的动态风险控制机制。准确识别风险是成功进行风险评估的基础。风险识别是一个系统、持续的过程,应尽可能详尽地占有和分析项目信息,包括项目方案、项目所在区域的环境资料、类似项目的管理经验和教训、已有的风险管理数据和模板等。通过对上述信息的整理和分析,可以有效识别出影响建筑安全运营的潜在风险。只有通过运行数据的实时监测,建立基于信息共享、协调控制、技术集成等于一体的城市建筑安全运营风险评估体系,对大型建筑各类运营安全关键技术和管理技术进行梳理和分类,集成应用大型建筑安全运营风险性状跟踪、监控、预警、应急等专项技术,才能提高建筑安全运营风险的识别和评估技术水平,实现安全运营风险的系统评估,从而提升风险跟踪监测与预警能力和应急管理水平,缩短预警和应急联动控制反应时间。 (二)完善城市监测预警和应急管理体制,明确风险主动控制措施

应急管理是指对于已经发生的灾害或突发事件,根据事先制定的应急预案,采取应急行动,控制或者消灭正在发生的灾害或突发事件,减轻灾害危害,保障系统的运营,保护人民生命和财产安全,一般包括灾前的减灾、防备、预报、预警和应急,灾后的应急、恢复与重建。应急预案的具体组成包括准备程序、基本应急程序和特殊应急程序等内容,具体体现在如下若干方面:(1)对灾害或突发事件、事故的辨识与评价,确定响应的应急启动机制及应急管理等级;(2)对人力、物质和工具等资源的管理、确认和准备;(3)指导建立现场内外合理、科学、高效的应急组织实施体系;(4)涉及应急行动开展的程序及战术;(5)制定训练及演习计划;(6)针对特殊灾害制定的专项应急计划;(7)制定灾后的现场评估、整理与恢复措施等。

以数据监测预警为基础的主动控制措施是改善城市大型建筑运营安全问题的关键技术之一。建立监测预警和应急管理体制需要考虑多灾种可能性及紧急事件的复杂性(风灾、水灾、火灾、地震灾害、恐怖袭击),以及报警层次多(紧急事件报警、灾害发生

报警、小中大灾报警)等原因,须对各种报警信息进行分类与分级,以便准确地启动各种联动模式(火灾联动、区段联动、灾间联动等)与各级应急预案。由于建筑通常有多个运营管理主体的客观存在,预案启动须考虑到灾害的影响面,即集中救灾力量至灾害发生面,同时兼顾可能的蔓延面或影响面。 健全的应急管理体制能够最大程度弱化突发事件带来的后果。一旦发生风险预警后,由监控信息管理机构首先接受报警信息,立即通知应急管理中心和灾害现场监测指挥机构在最短事件内确定灾情,并赶往灾害现场,应急中心根据反馈信息启动应急预案,开展应急指挥与调度,并保持与现场应急救援联系,对现场实施必要的管制,同时将相关信息向上级主管部门和相关人员,从支持保障机构调动应急所需的人员、技术支持和物质投入到灾害现场救援工作,信息管理机构则同步为其它各机构提供信息服务,实现统一管理,分工协作,确保应急救援的快速、高效和有序。

(三)探索BIM技术和数字化管控技术应用,构建公共安全信息平台

BIM技术应用的意义是使建筑信息在规划、设计、建造和运营、维护各阶段各参与方中充分共享和无损传递,为建筑全寿命周期的管理决策提供可靠依据。借助BIM技术和数字化管控技术构建基于数字技术的公共建筑安全运营管理系统,与大数据、物联网相结合,形成公共安全信息平台,从而实现对大型公共建筑的智慧运维和管理,包括设施空间实时状态管理、实时构件健康监测信息反馈以及智能化运维预警。目前,有效的公共安全信息平台应包括以下几点功能:

1.公共安全信息平台必须实现各类灾害报警事件集中处理,历史事件管理及查询;预先设定各类事件联动接口,并记录所有枢纽运行紧急事件及处理过程。

2.通过公共安全信息平台实现对事件进行联动处理,用户可定义报警事件的级别、报警联动流程、报警事件处理流程、报警显示与提示信息等;当重要报警发生时,实现集中显示、报警定位、报警统一处理。