建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方案之我見

白婧

摘要：在社會經(jīng)濟發(fā)展的影響下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也隨之更新發(fā)展，而建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量優(yōu)劣對于民眾人身與財產(chǎn)安全具有至關(guān)重要的影響。對于建筑工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量而言，設(shè)計標準化是一個必要的前提，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計只有遵循既定規(guī)范與制度才能真正提高施工質(zhì)量水平。筆者就此探討了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方案，希望有所指導(dǎo)和幫助。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;原則;方案

自改革開放至今，我國經(jīng)濟建設(shè)取得了豐碩成果，城市化進程也由此持續(xù)推進，國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)掀起又一輪高潮。房屋建筑工程是基礎(chǔ)建設(shè)工作的重要構(gòu)成部分，并在建筑技術(shù)以及行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動下取得了顯著進步，但同樣出現(xiàn)了不少問題。例如過短的設(shè)計周期、設(shè)計工作人員技術(shù)水平差異較大、設(shè)計方法或者設(shè)計理念有失偏頗等等，都對建筑工程項目質(zhì)量造成不同程度影響。出現(xiàn)此類問題的原因包括多種，有的是因為設(shè)計人員未高度重視工程建筑設(shè)計工作，而對其他工程項目圖紙盲目套用或作為參照;有的設(shè)計工作人員未深入理解建筑設(shè)計規(guī)范與方法。因此針對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與設(shè)計方案展開論述，對于當下建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作具有極為重要的現(xiàn)實意義。

一、建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.抓大放小?！皬娭趿骸迸c“強剪弱彎”是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則中兩個極為重要的概念。我們可以將建筑結(jié)構(gòu)整體視為完整體系，其各部分組件經(jīng)過協(xié)調(diào)統(tǒng)一而構(gòu)成有機整體，不同構(gòu)件功用也各有不同。就其重要性來看，構(gòu)件的功用自然有高下之分。倘若在外部破壞力量影響下，各部分構(gòu)件均以均衡力量對抗，整個系統(tǒng)則可能因為某一部分受力不均損壞而瞬間崩塌。所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)善于分清主次，明確標示核心部位的建筑構(gòu)件并予以重點設(shè)計，確保建筑結(jié)構(gòu)整體協(xié)調(diào)性與抵抗力得到最大限度發(fā)揮，并視具體情況犧牲局部以有效保存整體，遵循抓大放小的原則，最大限度控制建筑物損失。

2.剛?cè)岵?。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，剛?cè)岵芍^是最合理、最科學的建構(gòu)體系。倘若建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過于剛硬而失于堅韌，一旦受到外部強大破壞力的沖擊，建筑物結(jié)構(gòu)無法有效緩沖沖擊力，則會出現(xiàn)全部毀壞或者大面積坍塌的問題，而具備一定形變能力的建筑物則可有效應(yīng)對外部驟然沖擊。當然，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過于偏重堅韌度而強度不足也是不合理的，這就需要我們設(shè)計人員吃透剛?cè)岵脑O(shè)計原則，在設(shè)計實踐工作中明確工程設(shè)計力度，在合理設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上最大化提升建筑物抵御外部影響因素的能力。

3.打通關(guān)節(jié)。眾所周知，細節(jié)影響整體。而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，任何一環(huán)出錯都會在一定程度上影響建筑物整體效能。從國內(nèi)自然災(zāi)害情況分析來看，大部分建筑事故均始于某一節(jié)點。因此設(shè)計人員在設(shè)計過程中應(yīng)將建筑結(jié)構(gòu)體系視為一個有機整體，不可使單一節(jié)點過于突出或孤立，以最大化降低外力對于某一局部的突發(fā)性沖擊。打通關(guān)節(jié)不僅應(yīng)對工程整體結(jié)構(gòu)均衡情況予以充分考慮，同時也應(yīng)盡量避免不合理情況的出現(xiàn)，以便于長期使建筑物處于原始靜止狀態(tài)。

4.多道防護。設(shè)計人員在規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)時應(yīng)首先明確安全防范體系，樹立安全意識，從而在設(shè)計工作中能夠始終著眼于建筑質(zhì)量安全問題，著眼于每一個細節(jié)以強化建筑物應(yīng)對災(zāi)難的能力，確保各環(huán)節(jié)均可有效發(fā)揮應(yīng)有功能，合理、均衡設(shè)置多道加固措施，而不可將單純著眼于某一環(huán)節(jié)或者某一特定部件來強固建筑物結(jié)構(gòu)，而應(yīng)對各部分、各環(huán)節(jié)加以充分利用，使之成為相互支撐、彼此聯(lián)系的整體，繼而形成合力，為建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性提供必要保障。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是否合理對于建筑工程施工能否順利完工具有較為直接的關(guān)系，同時也在很大程度上影響著建筑物整體質(zhì)量，因此在建筑工程設(shè)計環(huán)節(jié)，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計方案合理性是首要任務(wù)。筆者就此分析了建筑結(jié)構(gòu)項目設(shè)計方案的幾種主要方法如下。

1.屋面結(jié)構(gòu)圖。對于坡面式建筑屋面，設(shè)計人員可選擇折板式或者梁板式的處理方式，其中梁板式適用于板跨度相對較大且建筑平面參差不齊的建筑結(jié)構(gòu)，普通情況下屋脊線和屋面坡度相對復(fù)雜的坡屋面也同樣可選擇此種處理方法;與梁板式相比，折板式使用環(huán)境恰恰相反。二者所用板構(gòu)件均屬于偏心受拉，因此在板配筋時應(yīng)設(shè)置板負筋拉通，以有效應(yīng)對拉力。

2.結(jié)構(gòu)平面圖。對于防震烈度為六度區(qū)的建筑地域，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)嚴格遵循國家防震設(shè)計要求，可不選擇截面抗震驗算，但必須保證結(jié)構(gòu)設(shè)計符合相應(yīng)的抗震標準。因此對于軟件建模。砌體結(jié)構(gòu)建筑等環(huán)節(jié)可適當簡化或省略，設(shè)計工作中只需要充分考慮受壓問題，即可開始設(shè)計。當時間與實際條件允許的情況下，設(shè)計人員也可建模進行荷載導(dǎo)算。應(yīng)注意的是，對于地域防震烈度為七級的情況，設(shè)計人員必須通過建模來計算各項指標。

3.大樣詳圖。倘若建筑詳圖并無設(shè)計錯誤，即可以此為基礎(chǔ)繪制大樣詳圖，或者以以往詳圖為基礎(chǔ)做出相應(yīng)的改進?？傮w上應(yīng)確保建筑外形在整體上不發(fā)生改變，并對結(jié)構(gòu)受力能力以及施工便捷情況予以充分考慮，但應(yīng)注意設(shè)計標高以及外形尺寸指標與始終與建筑專業(yè)相互保持協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

1.結(jié)構(gòu)計算。結(jié)構(gòu)計算方面應(yīng)注意在驗算底框砌體結(jié)構(gòu)時，底部剪力法儀對于具有均勻剛度的多層結(jié)構(gòu)較為適用;而對于存在薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，則應(yīng)對塑性變形集中所產(chǎn)生的影響予以充分考慮，不可單純采用框架抗震墻來分配底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力，由于底框架結(jié)構(gòu)中只設(shè)置有底層框架抗震墻，因此可選擇雙保險的方案。對于具有均勻剛度的多層結(jié)構(gòu)，在驗算底層框架結(jié)構(gòu)時則以底部剪力法為首要選擇;而具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，則應(yīng)在砌體和底框驗算體系中納入塑性變形集中這一因素。而在計算連續(xù)板時則應(yīng)選擇雙向板查表，充分考慮材料泊松比產(chǎn)生的影響，而不可簡單采取單向板計算法，以免受到未調(diào)整跨中彎矩的影響而導(dǎo)致計算所得最終數(shù)值偏小。在計算建筑物整體荷載能力時也不可單純局限于建筑物內(nèi)部預(yù)期承受荷載以及自重荷載，還應(yīng)對建筑物用途、整體結(jié)構(gòu)形式和所處環(huán)境地域予以充分考慮。

2.構(gòu)造方面。設(shè)計人員應(yīng)著眼于構(gòu)造配置確定鋼筋配率范圍，注意強化有助于維持建筑物穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，為建筑物提供支撐效果。在抗震設(shè)計方面應(yīng)重視構(gòu)件配筋率，確保建筑結(jié)構(gòu)延性以及最小配筋率符合國家要求以及相關(guān)設(shè)計規(guī)范。一般情況下應(yīng)通過設(shè)置橫墻和縱墻的結(jié)構(gòu)來承擔壓力，并盡量設(shè)計規(guī)則結(jié)構(gòu)以及防震縫，強化建筑物抗震性能。此外還應(yīng)重視鋼筋安裝環(huán)節(jié)，嚴格控制鋼筋錨固、材質(zhì)、延伸長度以及搭接長度等各項指標，確保安裝質(zhì)量。

四、結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對于建筑物竣工交付使用后的質(zhì)量情況有著至關(guān)重要的影響，更與業(yè)主權(quán)益以及民眾日常生活甚至生命安全有著密切的關(guān)聯(lián)，所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須遵循國家標準以及行業(yè)規(guī)范，著眼于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平以及民眾居住需求，基于當前經(jīng)濟條件滿足民眾日常生活需要，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，從根本上推動國內(nèi)建筑行業(yè)設(shè)計不斷進步。

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