建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初探

袁保國

摘 要：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，這即帶動(dòng)了建筑業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也滿足了人民的生活需要和物質(zhì)需要。為了更好的完善城市的發(fā)展，人們的生活需要，應(yīng)該更好的加強(qiáng)先進(jìn)的技術(shù)，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)向更安全更可靠的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題；對(duì)策

前 言

完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是通過設(shè)計(jì)中的各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)因素，確保建筑功能的合理有序、結(jié)構(gòu)的可靠安全和外觀的美觀良好。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般在建筑設(shè)計(jì)之后，“受制”于建筑設(shè)計(jì)，但又“反制”于建筑設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能破壞建筑設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足、實(shí)現(xiàn)各種建筑要求，建筑設(shè)計(jì)不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力范圍，不能超出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定建筑設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)，從這個(gè)意義上講，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得更為重要，

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)階段及內(nèi)容

一般來說建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)施工資料的掌握程度大體分為以下幾個(gè)階段，結(jié)構(gòu)方案階段、結(jié)構(gòu)計(jì)算階段和施工圖設(shè)計(jì)階段，下面就一起不同階段的階段性特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1、結(jié)構(gòu)方案階段

結(jié)構(gòu)方案階段就是依據(jù)設(shè)計(jì)人員自身的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并綜合建筑方案中所提供的一些理論依據(jù)包括抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置位置、結(jié)構(gòu)的適用性、工程地質(zhì)勘察報(bào)告、建筑物的高度和層數(shù)以及建筑所在地的類別和抗震設(shè)防烈度等一系列理論依據(jù)進(jìn)行初步整理，以確定出主要的建筑結(jié)構(gòu)型式，在此之后就要求根據(jù)所確定的結(jié)構(gòu)型式的要求和特點(diǎn)來設(shè)定承重體系和受力構(gòu)件。其具體步驟如下：

1）要看懂圖紙，明確其所表達(dá)的功能要求、自身責(zé)任以及甲方要求。

2）要根據(jù)所提供的理論材料及現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)構(gòu)確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。

3）根據(jù)建筑高度對(duì)建筑物的承重結(jié)構(gòu)與抗側(cè)體系進(jìn)行定位，初步進(jìn)行承重體系和受力構(gòu)件的布置。

4）根據(jù)設(shè)計(jì)的不同戶型確定相應(yīng)的施工形式。

5）參照對(duì)已有技術(shù)的評(píng)定，適當(dāng)選擇新技術(shù)的選用。

6）確定以及檢驗(yàn)施工方案的正確性，并在施工過程中與其他單位分工合作，遇到問題協(xié)商處理。

7）最終確定所選結(jié)構(gòu)型式。

2、結(jié)構(gòu)計(jì)算階段

過程計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性直接決定建筑物是否符合規(guī)定要求和能否通過最終的核實(shí)審查。目前計(jì)算科目數(shù)量大、計(jì)算結(jié)果高要求的準(zhǔn)確性增加了設(shè)計(jì)人員的工作量，隨著越來越多的施工計(jì)算程序軟件的應(yīng)用，在很大程度上保證了正常的施工進(jìn)度，同時(shí)其方便快捷性也為施工質(zhì)量做出了保障。施工計(jì)算階段具體的內(nèi)容如下。

載荷的試算

載荷的計(jì)算包括外部載荷計(jì)算和內(nèi)部載荷計(jì)算。內(nèi)部載荷包括裝修載荷、自重載荷等，而外部載荷包括地震載荷、施工載荷、風(fēng)載荷等外部條件。對(duì)于上述的載荷計(jì)算要根據(jù)規(guī)范要求采用不同的組合值系數(shù)在不同的工作狀況下進(jìn)行相應(yīng)的組合計(jì)算。

構(gòu)件的計(jì)算

構(gòu)件的計(jì)算要求根據(jù)計(jì)算出來的載荷值以及構(gòu)造施工具體的措施要求，通過使用明確的規(guī)定要求和施工計(jì)算手冊(cè)所提供的計(jì)算方法確定構(gòu)件的截面。

內(nèi)力的計(jì)算

根據(jù)已確定的載荷值和構(gòu)件的截面來進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，包括剪力、扭矩、拉力、彎矩等一系列參數(shù)的計(jì)算，期計(jì)算結(jié)果要求較高。

3、施工圖設(shè)計(jì)階段

施工圖紙的設(shè)計(jì)是對(duì)以上兩個(gè)階段成果的一個(gè)集中展示，對(duì)已確定的結(jié)構(gòu)類型根據(jù)相關(guān)規(guī)定以及對(duì)所計(jì)算出來的結(jié)果在圖紙上進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)布置安排，同時(shí)要對(duì)不符合施工要求的構(gòu)件尺寸進(jìn)行調(diào)整替換，在計(jì)算階段無法體現(xiàn)的要進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算，所有的一切包括地下構(gòu)造、水池、預(yù)埋件、各種地下管道、管道井閥門等都要在圖紙上顯示出來，這就要求圖紙?jiān)O(shè)計(jì)人員具有較高的職業(yè)操作水平。設(shè)計(jì)圖紙工作要盡可能的要求完善，不然無法對(duì)施工起到一個(gè)好的指引作用；圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作要盡可能準(zhǔn)確，避免施工過程中出現(xiàn)施工沖撞。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1、關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板挑板的陽角問題。一是陽角面積在整個(gè)基礎(chǔ)底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角；二是如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。

2、 關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板問題。從結(jié)構(gòu)角度來講，如果能出挑板，能調(diào)勻邊跨底板鋼筋，特別是當(dāng)?shù)装邃摻钔ㄩL布置時(shí)，不會(huì)因邊跨鋼筋而加大整個(gè)底板的通長筋，較為節(jié)約；出挑板后，能降低基底附加應(yīng)力，當(dāng)基礎(chǔ)形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時(shí)，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當(dāng)荷載偏心時(shí)，在特定部位設(shè)挑板，還可調(diào)整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認(rèn)為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計(jì)算時(shí)此處板并不應(yīng)按挑板計(jì)算。當(dāng)然，此問題也并不是絕對(duì)的，當(dāng)有數(shù)層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內(nèi)部墻體連通時(shí)，可靈活考慮；當(dāng)?shù)叵滤惠^高，出基礎(chǔ)挑板，有利于解決抗浮問題；從建筑角度講，取消挑板，可方便柔性防水做法。

3、關(guān)于梁、板的計(jì)算跨度。一般的手冊(cè)或教科書上所講的計(jì)算跨度，如凈跨的1.1倍等，這些規(guī)定和概念僅適用于常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而在應(yīng)用的寬扁梁中卻是不適用的。梁板結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單點(diǎn)講，可認(rèn)為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統(tǒng)一認(rèn)為是一變截面板。在扁梁結(jié)構(gòu)中，梁高比板厚大不了多少時(shí)，應(yīng)將計(jì)算長度取至梁中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋，取二者大值配筋。（借用臺(tái)階式獨(dú)立基礎(chǔ)變截面處的概念）柱子也可認(rèn)為是超大截面梁，所以梁配筋時(shí)應(yīng)取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才時(shí)有問題的。

4、 基坑開挖時(shí)，摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當(dāng)基礎(chǔ)較小，坑底受到很大約束，回彈可以忽略，在計(jì)算沉降時(shí)，應(yīng)按基底附加應(yīng)力計(jì)算。當(dāng)基坑很大時(shí)，相對(duì)受到較小約束，如箱基，計(jì)算沉降時(shí)應(yīng)按基底壓力計(jì)算，被坑邊土約束的部分可以作為安全儲(chǔ)備，這也是計(jì)算沉降大于實(shí)際沉降的原因之一。

5、主梁有次梁處加附加筋。規(guī)范中說的比較清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應(yīng)全部由附加橫向鋼筋承擔(dān)。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應(yīng)加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當(dāng)主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時(shí)，應(yīng)加附加筋。當(dāng)主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時(shí)，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當(dāng)主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對(duì)不大，主梁也可不加附加筋。

6、通常情況，懸挑梁宜做成等截面，尤其出挑長度較短時(shí)。與挑板不同，挑梁的自重占總荷載的比例很小，作成變截面不能有效減輕自重。變截面挑梁的箍筋，每個(gè)都不一樣，加大施工難度。變截面梁的撓度也大于等截面梁。當(dāng)然，外露的大挑梁，可適當(dāng)變截面，使感官效果更好些。

7、平面剛度

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如缺乏基本結(jié)構(gòu)觀念或者結(jié)構(gòu)布置措施不合理，采用樓板變形計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算，雖然數(shù)學(xué)力學(xué)模型上是合理的，但很難確保樓板變形程度準(zhǔn)確無誤。為確保程序的計(jì)算結(jié)果能夠反映出結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力情況，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量將樓層設(shè)計(jì)成為剛性的。因此，在方案階段就應(yīng)注意避免采用存在變形的平面，同時(shí)，確保結(jié)構(gòu)布置以及配筋構(gòu)造的合理性。如平面設(shè)計(jì)無法滿足剛性樓板的假定情況，則可在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中利用增設(shè)連系梁板、洞口邊增加暗梁邊梁、提高連系梁板、暗梁以及邊粱的配筋量等。

三、結(jié)束語

在建筑行業(yè)快速持續(xù)發(fā)展的今天，人們的精神生活與物質(zhì)生活水平的提升使得各方對(duì)于建筑功能的要求變得越來越高。在這樣一種形勢(shì)下其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的要求性更高，這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)施工秉著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，努力實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完美成型。