基于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個細節(jié)問題分析

何泉匯

摘要：隨著人們對建筑功能要求的多樣化，建筑類型和功能日益復雜，結(jié)構(gòu)體系也日益多樣化。在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中，不可避免地將面臨各種各樣的挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)工程師必須認真面對和解決，確定問題產(chǎn)生的原因，找到解決問題的具體措施，才能更好地完成設(shè)計工作，使結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙安全、經(jīng)濟、易于實施。本文概述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些常見問題。

關(guān)鍵詞：建筑工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計;常見問題

引言

設(shè)計如同房建筑的內(nèi)在靈魂一樣，以整體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，達到房屋質(zhì)量和安全要求。設(shè)計原則和后續(xù)材料都必須適合機械結(jié)構(gòu)，并綜合考慮周圍環(huán)境、地形等多個因素?，F(xiàn)階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計還伴隨著一定的問題，容易出現(xiàn)施工失誤。

1.建筑結(jié)構(gòu)特性分析

建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能與結(jié)構(gòu)的承載力之間存在不可避免的關(guān)系，在地震等外力作用下容易發(fā)生變形。選擇科學的建筑結(jié)構(gòu)，進一步加強建筑結(jié)構(gòu)的整體性。這在一定程度上改善了結(jié)構(gòu)的弱變形能力，使建筑結(jié)構(gòu)更具延展性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要分幾個階段進行思考，以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。隨著建筑物高度的不斷增加，橫向位移較大的建筑物的數(shù)量也在增加。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)從提高其強度和適用性入手，有效控制建筑的水平位置。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，側(cè)向力對結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性有很大的影響。同時，建筑物的重量和載荷將集中在建筑物結(jié)構(gòu)上，建筑物的位移會因受力的增加而不斷增加。水平荷載和地震力已成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中進行更嚴格的控制。在建造混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，需要分析多個層次的設(shè)計元素。建筑結(jié)構(gòu)直接影響建筑的質(zhì)量，同時建筑結(jié)構(gòu)又限制了建筑的后續(xù)應(yīng)用。建筑結(jié)構(gòu)通過其各組成部分的整合形成一個有機的整體。強調(diào)建筑的整體特征，豐富了建筑的整體功能和設(shè)計內(nèi)容。建筑混凝土結(jié)構(gòu)會有許多不同的組合，不同的結(jié)構(gòu)可以相互補充和支撐。通過合理的組合，有助于建筑結(jié)構(gòu)具有良好的性能。在建筑結(jié)構(gòu)形成的過程中，不同的部分必須靈活整合。充分利用結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢，并在實際的設(shè)計過程中給予更多的關(guān)注。

2.建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

2.1 只按規(guī)范和規(guī)定分步設(shè)計，不考慮建設(shè)項目的具體情況

現(xiàn)行規(guī)范和規(guī)定的條件是通用工程的規(guī)定和要求。但是，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，人們對家居建筑的使用要求也在不斷變化，建筑市場中新材料、新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)的出現(xiàn)越來越多。向建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師提出了新的挑戰(zhàn)和新的技術(shù)要求。因此，在一些工程設(shè)計中，設(shè)計師需要適應(yīng)新形勢的發(fā)展需要，有自己的想法，在已有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，或收集必要的相關(guān)數(shù)據(jù)或?qū)嶒炑芯?，及時更新國內(nèi)外新的設(shè)計規(guī)范。在現(xiàn)行規(guī)范和法規(guī)的條件下，無法完全掌握相關(guān)知識。此外，現(xiàn)行標準和法規(guī)的規(guī)定是工程設(shè)計的最低要求和通用和大型工程設(shè)計的要求。對于功能性或標準性高的項目，必須區(qū)分設(shè)計。應(yīng)針對建設(shè)項目的具體情況，采取適當?shù)募庸檀胧?，確保建筑結(jié)構(gòu)的安全。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在項目設(shè)計階段參與滯后

在實際工作中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師往往被動參與建設(shè)項目，較少參與項目的初步設(shè)計規(guī)劃。由于市場經(jīng)濟效應(yīng)和工期緊，總結(jié)構(gòu)設(shè)計師手中的施工方案必須由建筑師和業(yè)主最終確定，施工圖必須直接進入設(shè)計階段。然而，忽略了一個重要因素：建筑師的力學理論基礎(chǔ)普遍薄弱，缺乏結(jié)構(gòu)設(shè)計師專業(yè)知識的支持。建筑師不受約束的設(shè)計計劃可能無法安全有效地實施。只有創(chuàng)新和實踐經(jīng)驗豐富的結(jié)構(gòu)設(shè)計師才能幫助建筑師實現(xiàn)他們不受約束的想法并進一步發(fā)展?？v觀世界知名的建筑實例，業(yè)主的理想離不開結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師在建筑規(guī)劃階段以他的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念、判斷力和創(chuàng)造力參與構(gòu)思和開發(fā)。因此，在建筑設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師的參與是非常必要的。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計只注重具體計算，不注重概念設(shè)計

概念設(shè)計是在眾多事故分析、國內(nèi)外地震破壞分析、模擬實驗定量定性分析、長期設(shè)計和使用經(jīng)驗分析、推導和總結(jié)的基礎(chǔ)上進行的。在設(shè)計中，具體分析計算是重點，概念設(shè)計是面，從某種意義上說，概念設(shè)計比具體計算更重要。概念設(shè)計主要在以下方面進行：結(jié)構(gòu)方案根據(jù)建筑條件、垂直荷載、水平荷載等受力特性選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。建筑結(jié)構(gòu)布置應(yīng)簡單、規(guī)則，剛度和承載力分布均勻，防止質(zhì)量、突變和應(yīng)力集中?？拐鸾Y(jié)構(gòu)必須有多道防線。各種結(jié)構(gòu)材料的性能及溫度變化對結(jié)構(gòu)的影響，埋墻施工等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)抗震性能的不利影響，基礎(chǔ)沉降對結(jié)構(gòu)的影響上層建筑，地基與上層建筑協(xié)調(diào)工作的可能性等。比如結(jié)構(gòu)設(shè)計師在對高層建筑的擴建進行計算時，不能顧此失彼，如果看到過度加固的梁，立即調(diào)整梁截面，不分析原因。即使問題解決了，損失也大于收益，因為另一個問題會再次發(fā)生。結(jié)構(gòu)設(shè)計師有時需要跳出思維，應(yīng)用概念設(shè)計，從整體上分析結(jié)構(gòu)布局的合理性，往往在處理問題時產(chǎn)生事半功倍的效果。較為合理的結(jié)構(gòu)，一般不應(yīng)有的超限或超配截面，基本滿足規(guī)范要求

3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對策分析

3.1 施工前需要針對房屋結(jié)構(gòu)做到嚴密設(shè)計

設(shè)計單位必須將結(jié)構(gòu)設(shè)計置于所有設(shè)計環(huán)節(jié)之上。結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅能有效地指導建筑施工，而且對建筑質(zhì)量的影響更大。因此，設(shè)計部門應(yīng)根據(jù)實際情況組建專業(yè)的設(shè)計團隊，在設(shè)計圖紙前做好周密的計劃。由于我國地質(zhì)條件非常復雜，設(shè)計團隊必須結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場勘察，明確自然環(huán)境，重點關(guān)注地質(zhì)災(zāi)害。結(jié)構(gòu)設(shè)計必須摒棄傳統(tǒng)的“體驗式”理念，房屋建造的各個環(huán)節(jié)都必須按照相關(guān)圖紙進行，避免可能出現(xiàn)的施工失誤。

3.2 施工工況受力性能綜合考慮

基礎(chǔ)設(shè)計對建筑物在使用過程中的質(zhì)量和安全起著關(guān)鍵作用，無論是建筑設(shè)計還是后續(xù)施工，都需要綜合考慮建筑環(huán)境，進行氣候、地質(zhì)等多方面的實地調(diào)查。由于建筑物的整個質(zhì)量必須由地基承載，因此設(shè)計人員必須匯總和整理有關(guān)建筑物重量的相關(guān)信息，并對受力性能進行綜合分析，以更好地分配重量。例如，對于薄弱的地基，可以借助換土墊進行設(shè)計。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循相關(guān)原則

結(jié)構(gòu)設(shè)計嚴謹性強，對設(shè)計師素質(zhì)要求高，必須具備良好的理論與創(chuàng)新思維。同時，設(shè)計師必須堅持以下原則：首先，設(shè)計師應(yīng)盡可能收集地形、施工理念、市場需求等信息，以確保房屋質(zhì)量。可以滿足多方的需求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的本質(zhì)是力學、美學等多方面結(jié)合的過程。其次，設(shè)計人員還應(yīng)明確適用的承重要求和各種建筑結(jié)構(gòu)的用途，了解建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料等對建筑質(zhì)量的影響。及時與有關(guān)建筑溝通、人員溝通。第三，設(shè)計人員必須考慮結(jié)構(gòu)之間相應(yīng)的力學效應(yīng)，不同類型和構(gòu)件具有不同的力學性能和要求。例如，設(shè)計時要考慮軸壓比、承重柱截面的設(shè)計等。最后，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須保持“剛?cè)岵钡睦砟?。一般來說，建筑結(jié)構(gòu)比較軟的時候，剛度不理想，難以承受較大的外力，容易變形;如果建筑結(jié)構(gòu)太硬，則缺乏彈性。承受更大的外力，但容易受到損壞。因此，設(shè)計師需要知道剛度和柔韌性之間的“度數(shù)”，根據(jù)建筑要求進行外力分析，合理設(shè)計結(jié)構(gòu)。設(shè)計單位為保證結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足多方需求，為后續(xù)施工和使用提供指導，必須遵循上述原則，合理增加投資。設(shè)計人員應(yīng)加強圖紙審核，督促施工人員嚴格按照設(shè)計圖紙為指導，避免隨意改動過多。

結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項復雜的工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計師必須具備扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的工程經(jīng)驗，才能使設(shè)計的建筑安全可靠、經(jīng)濟合理。結(jié)構(gòu)工程師必須運用設(shè)計概念和豐富的工程經(jīng)驗，在結(jié)構(gòu)的全局和局部方面正確判斷計算結(jié)果的合理性，并在用于工程設(shè)計之前檢查計算結(jié)果的可靠性。

參考文獻：

[1]初莎莎.高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計問題及對策[J].黑龍江科學，2019，10（6）：130-131.

[2]蔡偉.高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（6）：81.

[3]謝犇.探討高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計中的問題及對策[J].中國住宅設(shè)施，2019（1）：52-53.

大連市西崗區(qū)沈陽路205號 遼寧大連 116000