建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項淺析

李健

摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程的重要組成部分，是建筑安全應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此，設(shè)計人員要從一個個基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其他專業(yè)來進行設(shè)計。在工作中應(yīng)事無巨細，善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗和教訓(xùn)。只有這樣才能做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，促進建筑工程質(zhì)量的不斷提高。

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；注意事項

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容

1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計的流程

建筑物的設(shè)計包括建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通和電氣等專業(yè)設(shè)計。其中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個建筑物設(shè)計中的一個重要組成部分，建筑結(jié)構(gòu)是一個建筑物發(fā)揮其使用功能的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括以下四個過程：結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件設(shè)計、繪施工圖。

1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

在設(shè)計過程中，為保證建筑結(jié)構(gòu)的可靠度達到設(shè)計要求，必須遵循以下要求：（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)的計算和正常使用極限狀態(tài)的驗算，如直接承受動力荷載的構(gòu)件還應(yīng)進行疲勞強度驗算；（2）結(jié)構(gòu)上多種作用效應(yīng)同時發(fā)生時，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)分析分別求出每一種作用下的效應(yīng)后，考慮其最不利組合；（3）抗震設(shè)計：根據(jù)我國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于抗震設(shè)防烈度不低于6級的地區(qū)，要進行抗震的設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)所在地區(qū)的烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級。通常取該地區(qū)50年內(nèi)超越10%的地震烈度。對應(yīng)不同的抗震等級，有不同的計算和抗震構(gòu)造要求。（4）抗風(fēng)設(shè)計：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范，對于高層建筑物，風(fēng)載作用對其結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性有著較大影響，根據(jù)不同地區(qū)的基本風(fēng)壓大小以及要求的使用年限，隨著高度的上升，風(fēng)載系數(shù)取值也在逐漸增大?；撅L(fēng)壓的大小也可根據(jù)貝努利公式按照50年一遇的最大風(fēng)速進行計算。

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計堅持的原則

1.3.1重大輕小。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常常涉及到很多關(guān)鍵的概念，如：“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等，這些都是需要重視的問題。盡管結(jié)構(gòu)體系是由不同的構(gòu)件協(xié)調(diào)構(gòu)建起來，但由于不同的構(gòu)件都發(fā)揮著不同的作用，因此，在整個建筑物中構(gòu)件也有輕重之分。

1.3.2多道防線。安全的結(jié)構(gòu)體系必須設(shè)置多道防線，尤其是當(dāng)發(fā)生災(zāi)難時將會在抵抗外力破壞中發(fā)揮有效作用。若僅僅將抗風(fēng)險的希望都集中寄托在建筑物的某一個結(jié)構(gòu)構(gòu)件或者局部結(jié)構(gòu)上，這是很危險且不穩(wěn)定的。因此，我們要有成熟的設(shè)計概念，如多肢墻好于單片墻，框架剪力墻好于純框架好等等，這些都是多道防線的設(shè)計思路的重要表現(xiàn)。

1.3.3優(yōu)劣互補?？茖W(xué)合理的結(jié)構(gòu)體系需要堅持優(yōu)劣互補的原則。結(jié)構(gòu)體系剛度大，使其變形能力差，如果建筑物受到巨大的破壞作用力時，則其承受的力更大，進而會發(fā)生局部受損以至于全部毀壞，而太柔的結(jié)構(gòu)盡管能夠限制外力的破壞程度，但經(jīng)常因為變形過大而難以正常運用。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就是在努力追求這五個方面的最佳結(jié)合的過程中產(chǎn)生的，安全、適用、經(jīng)濟、美觀、便于施工是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員最終努力的目標(biāo)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳體現(xiàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計一般在建筑設(shè)計之后，“受制”于建筑設(shè)計，但又“反制”于建筑設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計不能破壞建筑設(shè)計，應(yīng)滿足、實現(xiàn)各種建筑要求；建筑設(shè)計不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力范圍，不能超出安全、經(jīng)濟、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則。結(jié)構(gòu)設(shè)計決定建筑設(shè)計能否實現(xiàn)，從這個意義上講，結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得更為重要，雖然一棟標(biāo)志性建筑物建成后，人們只知道建筑師的名字，但一個適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是工程師們的驕傲和成就。

3 合理設(shè)計

合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對整個工程的進度有著直接的關(guān)系，同時，對工程整體的施工質(zhì)量也有著舉足輕重的作用。那么在建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計上就需要注意一些問題。

3.1建筑結(jié)構(gòu)計算的注意事項

在結(jié)構(gòu)計算的過程中，首先，避免荷載計算錯誤。在整個建筑荷載計算的過程中，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合著建筑工程的實際用途及整體結(jié)構(gòu)，科學(xué)的計算出建筑的荷載范圍。在確保建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，也避免了后天的人為形成的破壞因素。

其次，在底框砌體結(jié)構(gòu)進行驗算的過程中，底部剪力法宜適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)。針對具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮塑性變形集中的影響。底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法計算，因為底框架結(jié)構(gòu)中只有底層框架抗震墻，應(yīng)采用雙保險的方法。由此可見，在整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)計算不僅關(guān)系著建筑工程的穩(wěn)定性和安全性，同時還關(guān)系著建筑工程今后投入使用后的一些相關(guān)事項。

3.2建筑構(gòu)造上的注意事項

首先是建筑構(gòu)件配置上的問題，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)確定整個工程所需要的鋼筋的配率范圍，特別是那些能夠在抗震設(shè)計中延長建筑穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，這樣在地震出現(xiàn)時，能夠?qū)⑷藛T的傷亡數(shù)目降低到最低。其次，是針對鋼筋的安裝問題，在安裝前要確保鋼筋的質(zhì)量，然后是確保鋼筋安裝到了制定的位置。再次是為了從根本上杜絕因溫度應(yīng)力引起的墻體開裂現(xiàn)象，就需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在從始至終的整個設(shè)計中，融入通風(fēng)暖熱的措施。最后是按抗震構(gòu)造要求設(shè)置的構(gòu)造柱，應(yīng)在整個建筑物高度內(nèi)上下對準(zhǔn)貫通，上至女兒墻壓頂，下至淺于500毫米基礎(chǔ)圈梁，或伸入室外地面以下500毫米，構(gòu)造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合要求。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的需要注意的其他相關(guān)問題

結(jié)構(gòu)設(shè)計中相當(dāng)部分構(gòu)件的設(shè)置，規(guī)范僅給出了最低限值或建議取值，在實際設(shè)計過程中由于結(jié)構(gòu)設(shè)計師的理解不同可能對整個設(shè)計帶來相當(dāng)大的區(qū)別。但在設(shè)計中，值得注意的幾個問題我們應(yīng)當(dāng)也加以重視：

4.1 結(jié)構(gòu)的超長問題

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第8.1.1條中規(guī)定鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距為55 m，而8.1.3條則規(guī)定當(dāng)采取后澆帶分段施工，專門的預(yù)加應(yīng)力措施或采取能減小混凝土溫度變化或收縮的措施且有充分依據(jù)的，伸縮縫間距可適當(dāng)增大。但這兩條規(guī)范往往在實際設(shè)計過程中較難把握。

4.2 關(guān)于樁筏基礎(chǔ)中筏板取值問題

樁筏基礎(chǔ)設(shè)計中對于筏板厚度的取值，一般是先按建筑層數(shù)估算筏板厚度，常規(guī)是按層數(shù)x50 mm來估算。一般情況均為角樁沖切來控制板厚。

4.3 關(guān)于強柱弱梁的設(shè)計理念

強柱弱梁的概念主要是針對小震不壞，中震可修，大震不倒的抗震設(shè)防目標(biāo)而提出的。柱破壞了建筑物整個都會傾覆，而梁破壞則僅是某個區(qū)域失效，因此柱較之梁破壞的損害更大，因此，我們必須要嚴(yán)格控制柱軸壓比，而且我們對柱斷面及配筋設(shè)置時應(yīng)分部位處理，建議邊柱，角柱應(yīng)適當(dāng)加強，特別是角柱，建議應(yīng)全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%，所有多層或高層框架柱，不包括小截面柱，筆者建議角筋均應(yīng)大于等于20，且柱筋品種不宜過多，矩形截面柱盡可能對稱配筋。

4.4 關(guān)于梁筏基礎(chǔ)板筋位置設(shè)定問題

彈性梁筏基礎(chǔ)，由于考慮水浮力下底板所受向上的反向力，設(shè)計人員會要求筏板面筋能置于地梁主筋以下，而地梁配筋有時較多甚至配置雙排筋，再加上梁箍筋則施工中引起板筋的彎折相當(dāng)困難，遇到人防工程則更難施工。從受力傳遞過程來說，板筋設(shè)置必須準(zhǔn)確，但考慮施工困難及相應(yīng)板保護層的損失，建議可以作適當(dāng)放松。

5 結(jié)語

鑒于整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜度和重要性，所以要求設(shè)計人員就要有扎實的理論知識功底和多年的設(shè)計經(jīng)驗，從最小的一個構(gòu)件到大的樓體，每一步都要經(jīng)過仔細的計算，事無巨細。

參考文獻

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（作者單位：江蘇筑森建筑設(shè)計有限公司南京分公司）