深入分析民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題與解決方法

文/李鐵鋼 石家莊徐志新工程設(shè)計(jì)咨詢事務(wù)所 河北石家莊 050000

近年來(lái)，高層建筑數(shù)量在不斷增加，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也更為多樣，使得基礎(chǔ)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜、設(shè)計(jì)難度增高。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量將直接影響建筑物施工質(zhì)量、施工效率，因此設(shè)計(jì)人員需重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，如此才可保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量、提升民用建筑穩(wěn)定性及安全性、延長(zhǎng)民用建筑使用壽命。

1、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是滿足建筑承載性能、防震性能要求，實(shí)現(xiàn)建筑物實(shí)用性要求。民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于綜合性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其包含多種設(shè)計(jì)工作，只有保證這些設(shè)計(jì)合理性及科學(xué)性，才可保證建筑物安全性及穩(wěn)定性。眾所周知，建筑結(jié)構(gòu)任何部分的抗震性能均將對(duì)整個(gè)建筑的抗震性能造成巨大影響。由于建筑物使用功能不同，其空間性能也存在一定差異，因而其空間分布也存在一定不同，設(shè)計(jì)人員需保證建筑空間結(jié)構(gòu)分布與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相符。

2、民用建筑設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2.1 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠科學(xué)

我國(guó)一些建筑企業(yè)為保證建筑物可滿足功能要求，加強(qiáng)地下空間的開(kāi)發(fā)，因此設(shè)置了地下室或地下車(chē)庫(kù)等設(shè)施，但是并未加強(qiáng)抗震墻設(shè)計(jì)；同時(shí)由于上部解耦股與下部抗震墻并未完全對(duì)齊，致使建筑結(jié)構(gòu)體系不夠科學(xué)，民用建筑抗震能力將降低。此外，荷載計(jì)算取值存在問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)民用建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，可能存在施工圖構(gòu)件配筋、承載力計(jì)算存在不符問(wèn)題，如此將導(dǎo)致部分建筑構(gòu)件不能正常使用，影響建筑物安全性及穩(wěn)定性。

2.2 設(shè)計(jì)深度較淺

部分設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑圖紙時(shí)，存在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單這一情況。部分設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)平面圖、大樣圖等施工圖時(shí)，存在部分不足之處；部分重要圖紙?jiān)O(shè)計(jì)并不詳細(xì)、全面，且并未進(jìn)行詳細(xì)分析及介紹，致使施工人員無(wú)法詳細(xì)了解建筑結(jié)構(gòu)。

2.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算不準(zhǔn)確

研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)、計(jì)算民用建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，可能出現(xiàn)以下問(wèn)題：首先，荷載取值存在不足。比如：部分民用多層框架建筑中，若基礎(chǔ)持力層不屬于黏性土層，并且建筑物為8層以下建筑物，設(shè)計(jì)人員大多將計(jì)算民用建筑地基抗震承載力。然而設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)并未重視風(fēng)荷載對(duì)建筑的影響，致使民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理；其次，未科學(xué)進(jìn)行底框砌體結(jié)構(gòu)計(jì)算。部分設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)薄弱層大多采用底部剪力法進(jìn)行計(jì)算，并未科學(xué)研究塑性變形對(duì)建筑造成的不良影響；最后，明確結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)方法存在不足?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中設(shè)置有填充墻，其剛度相較于計(jì)算剛度大，然而其周期小于計(jì)算周期，因而設(shè)計(jì)人員計(jì)算出的地震剪力較小，如此將給民用建筑埋下安全隱患。

2.4 構(gòu)造設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

此類(lèi)問(wèn)題主要包含框架結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)方面存在的問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作時(shí)，可能出現(xiàn)部分不足，比如：針對(duì)高層民用建筑，基礎(chǔ)埋深深度存在不足之處，若未科學(xué)選擇樁基基礎(chǔ)，不僅將影響建筑施工質(zhì)量及安全性，還將對(duì)周?chē)h(huán)境造成不良影響。若樁基礎(chǔ)間距較小（未嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定樁基礎(chǔ)間距），將直接影響其作用；若樁基礎(chǔ)長(zhǎng)度較短，施工人員在進(jìn)行灌注樁施工時(shí)，將不能保證樁身穿過(guò)軟土層，如此將對(duì)建筑質(zhì)量造成不良影響，以上幾點(diǎn)均是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)時(shí)，可能出現(xiàn)不重視縱向型框架結(jié)構(gòu)的情況。設(shè)計(jì)人員在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，將依據(jù)兩個(gè)主軸方向進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。若未進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，一些設(shè)計(jì)人員將采用普通連續(xù)梁設(shè)計(jì)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，如此設(shè)計(jì)出的建筑結(jié)構(gòu)并不符合相關(guān)規(guī)定。

3、相應(yīng)解決措施

3.1 提升民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)民用建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，需詳細(xì)分析建筑物的防火及抗震性能要求。為提升民用建筑抗震性能，可采用設(shè)置構(gòu)造柱的方式。通常情況下，需由豎向方向加強(qiáng)層間墻體之間的連接。圈梁與構(gòu)造柱的應(yīng)用，將有效提升建筑物剛度及穩(wěn)定性。為保證構(gòu)造柱與墻體的連接效果，可將構(gòu)造柱與墻體連接部位砌為馬牙槎，同時(shí)設(shè)置拉結(jié)鋼筋（鋼筋需深入墻體1米以上）。

3.2 改善民用建筑結(jié)構(gòu)模型

民用建筑與人們的生活具有密切聯(lián)系，因而設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需改善民用建筑結(jié)構(gòu)模型，優(yōu)化民用建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)等，如此才可保證民用建筑結(jié)構(gòu)承載能力符合相關(guān)要求。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需詳細(xì)分析建筑物的經(jīng)濟(jì)性，如此才可保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

3.3 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)計(jì)算

首先，合理選取荷載值。民用多層框架建筑，若選用的是獨(dú)立基礎(chǔ)，且受力層不是黏土層（建筑物為8層以下建筑），設(shè)計(jì)過(guò)程中，并不需計(jì)算地基抗震能力及承載能力。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，需詳細(xì)考慮風(fēng)荷載對(duì)建筑物的影響；其次，為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員在計(jì)算底部框砌體結(jié)構(gòu)時(shí)，只有多層結(jié)構(gòu)（剛度均勻）才可使用底部剪力法進(jìn)行計(jì)算。針對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱層，需詳細(xì)分析其塑性變形對(duì)建筑物的影響；最后，明確周期折減系數(shù)。由于民用建筑框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置有填充墻，因此其剛度大于計(jì)算剛度、地震剪力偏小，因此設(shè)計(jì)人員需科學(xué)確定周期折減系數(shù)，如此才可保證剛度、周期、地震剪力計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度較高。

3.4 重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為保證建筑物穩(wěn)定性及安全性（避免出現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題），設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需由建筑結(jié)構(gòu)、地基與基礎(chǔ)等方面進(jìn)行預(yù)防及控制，比如：盡量保證建筑平面布置簡(jiǎn)單化；盡量保證建筑物立面體型變化較??；加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)剛度；在同一個(gè)民用建筑中，需使用相同類(lèi)型基礎(chǔ)。

此外，設(shè)計(jì)人員還需保證：高層民用建筑埋置深度符合相關(guān)規(guī)范，在保證建筑物建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，盡量選用施工成本較低的基礎(chǔ)（比如：樁箱）。若地基土層起伏較大，設(shè)計(jì)人員不僅需保證同一建筑結(jié)構(gòu)的樁端在同一土層當(dāng)中，且需考慮是否會(huì)出現(xiàn)液化情況。

結(jié)語(yǔ)：

總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)建筑物安全性、穩(wěn)定性具有重要影響，建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量將影響上層建筑穩(wěn)定性。因此，設(shè)計(jì)人員需重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)，并嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，控制建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，如此才可有效提升民用建筑建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。