建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的幾個問題研究思路構(gòu)建

侯慶

摘要：本文針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的幾個問題展開分析，包括結(jié)構(gòu)選型問題、結(jié)構(gòu)參數(shù)選取問題、抗震概念設(shè)計(jì)問題、結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)問題、設(shè)計(jì)人員能力提升問題、圖紙細(xì)化程度不足等，通過研究提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完整性、加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖紙審查、加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員能力培訓(xùn)、深入研究建筑規(guī)范等措施，其目的在于提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果的可操作性，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少后期施工變更頻次。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)參數(shù);結(jié)構(gòu)選型;設(shè)計(jì)圖紙;基礎(chǔ)數(shù)據(jù);建筑規(guī)范

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的幾個問題分析

1.1 結(jié)構(gòu)選型問題

在結(jié)構(gòu)選型過程中，主要存在以下方面的設(shè)計(jì)問題：1）建筑平面凹凸不規(guī)則。對于這種情況，可以通過設(shè)置結(jié)構(gòu)縫來將結(jié)構(gòu)劃分成相對規(guī)則的單元;或者通過補(bǔ)充結(jié)構(gòu)板等措施來盡量消除平面中的局部應(yīng)力集中。2）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。如在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，橫向剪力墻布置過分集中或者僅布置在房屋的一端，使結(jié)構(gòu)剛度中心嚴(yán)重偏離質(zhì)量中心，在地震時引起較強(qiáng)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。因此，在布置結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件時，應(yīng)盡量做到“均勻、對稱、合理分散”，使得結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心偏移不大。3）樓板不連續(xù)問題。例如建筑中帶有較大范圍的錯層，或者在某些樓層板中開大洞，削弱了樓板的連續(xù)性，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量避免。4）在高層建筑結(jié)構(gòu)中，同時采用兩種以上的復(fù)雜結(jié)構(gòu)型式，如帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、錯層結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、多塔樓結(jié)構(gòu)等，使得結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜化，主要受力構(gòu)件傳力途徑增加，因此高層結(jié)構(gòu)不宜同時采用兩種以上的復(fù)雜結(jié)構(gòu)型式。5）高層結(jié)構(gòu)中帶有明顯的薄弱層，設(shè)計(jì)中需要有針對性地采取有效的抗震加強(qiáng)措施。例如在高層建筑中某些樓層的抗側(cè)剛度小于上部樓層的70%，屬于“剛度軟弱層”;又如某些樓層的層間受剪承載力小于上部樓層的80%，屬于“抗剪薄弱層”等，均應(yīng)在設(shè)計(jì)中優(yōu)化規(guī)避。

1.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)選取問題

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電算之前，需要做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)分析工作。一般情況下，首先需要對建筑結(jié)構(gòu)的類型進(jìn)行研究，以此為基礎(chǔ)來選定恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方法和計(jì)算軟件，來提高電算結(jié)果的可靠性。在選定好計(jì)算軟件后，就需要合理選擇正確的計(jì)算參數(shù)，使得計(jì)算模型符合實(shí)際結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得計(jì)算模型中的外加荷載滿足規(guī)范的要求以及可靠度指標(biāo)，避免荷載施加出現(xiàn)遺漏項(xiàng)、預(yù)期計(jì)算和實(shí)際受力不符等情況。目前常用的SATWE、盈建科等計(jì)算軟件，針對常規(guī)的桿系框架結(jié)果、剪力墻結(jié)構(gòu)等建筑結(jié)構(gòu)，計(jì)算結(jié)果符合工程精度要求;而對于膜結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)等空間結(jié)構(gòu)，則需要采用精度更高的SAP、ANSYS等有限元軟件作為計(jì)算工具，才能得出合理的計(jì)算結(jié)果。

1.3 抗震概念設(shè)計(jì)問題

在建筑高度逐漸增加的背景下，抗震概念設(shè)計(jì)的重要性日益顯著，“抗震概念設(shè)計(jì)”要求我們在設(shè)計(jì)前就結(jié)構(gòu)的總體布置與建筑、設(shè)備等其它專業(yè)做好充分溝通，既要確保建筑功能的完備，又要兼顧結(jié)構(gòu)選型合理、平面盡量規(guī)則、剛度協(xié)調(diào)均勻，以此為前提進(jìn)行細(xì)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自然會得到良好的效果。另一個重要的抗震概念設(shè)計(jì)內(nèi)容就是對重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、受力配筋進(jìn)行加強(qiáng)，如“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、若構(gòu)件”等延性要求。若違背了這些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，會降低了建筑結(jié)構(gòu)使用的安全性。

1.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)問題

進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)的核心思路在于，確保不同類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大配筋率、最小配筋率、鋼筋錨固長度、鋼筋搭接長度、混凝土保護(hù)層厚度、耐久性指標(biāo)等“非計(jì)算類控制項(xiàng)”處于規(guī)范限制范圍之內(nèi)。設(shè)計(jì)人員不應(yīng)只“沉迷”于計(jì)算分析，而要時刻對構(gòu)件的構(gòu)造要求保持高度重視，這些是基于長期工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出的要求，不是單次計(jì)算所能解決的。

1.5 設(shè)計(jì)人員能力提升問題

在EPC模式推廣的背景下，建筑企業(yè)的競爭壓力也在不斷提升，為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益，會盡量壓縮前期準(zhǔn)備過程的時間成本，使得設(shè)計(jì)單位需要在較短時間內(nèi)提交出預(yù)定的設(shè)計(jì)方案，這也提高了設(shè)計(jì)方案內(nèi)容的容錯率，導(dǎo)致后續(xù)施工圖的“落地性”易出現(xiàn)問題。而且，設(shè)計(jì)人員由于工作強(qiáng)度較大，平時對于新規(guī)范、新要求的學(xué)習(xí)興趣較差，在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常沿用著以往的設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)習(xí)慣，這也造成設(shè)計(jì)方案不滿足實(shí)際作業(yè)環(huán)境或不滿足建筑施工要求的情況出現(xiàn)。

1.6 圖紙細(xì)化程度不足

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最終會以圖紙的形式對外輸出，設(shè)計(jì)圖紙的細(xì)化水平對于后續(xù)施工的可操作性意義重大。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，目前很多設(shè)計(jì)單位為了能夠在短時間內(nèi)完成設(shè)計(jì)圖紙的交付，對于設(shè)計(jì)圖紙的細(xì)化工作落實(shí)程度較差，很多重要節(jié)點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)信息都沒有進(jìn)行明確，一些大樣也進(jìn)行了簡化處理，或寄希望于后期施工階段補(bǔ)充，這就造成了許多設(shè)計(jì)問題在后續(xù)施工中集中涌現(xiàn)，不僅增加了施工變更情況導(dǎo)致的施工成本增加，而且有可能改變建筑結(jié)構(gòu)的既定形態(tài)，降低竣工后的驗(yàn)收通過率。

2 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的措施

2.1 提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完整性

通過提高設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完整性，可以為后續(xù)結(jié)構(gòu)參數(shù)選取提供可靠的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容的可靠性。從實(shí)踐應(yīng)用情況來看，需要提前制定合理的勘察計(jì)劃，對于作業(yè)區(qū)域的基本情況進(jìn)行了解，并借助BIM技術(shù)對采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，及時補(bǔ)測遺漏項(xiàng)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)信息的完整性。

2.2 加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖紙審查

通過加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖紙審查，能夠及時糾正設(shè)計(jì)圖紙中不合規(guī)的情況，降低施工變更的發(fā)生概率。建設(shè)單位在主導(dǎo)設(shè)計(jì)圖紙審查時，需要委托第三方審查機(jī)構(gòu)進(jìn)行審查，目前四川、重慶、湖南等省份已開始實(shí)施網(wǎng)上施工圖審查、推廣無紙化辦公，有利于施工圖圖紙及后續(xù)施工變更單在在審查平臺上存根留底，使得工程建設(shè)中的文件管理更為規(guī)范與高效。

2.3 加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員能力培訓(xùn)

通過加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的能力培養(yǎng)，定期進(jìn)行業(yè)務(wù)交流，積極參加建筑工程領(lǐng)域的專業(yè)講座與培訓(xùn)，是提高設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量最為有效的措施，也能相應(yīng)地提升審查時的通過率。設(shè)計(jì)單位在實(shí)際應(yīng)用過程中，一方面可以加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的培訓(xùn)工作，多聯(lián)系現(xiàn)場工地進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，做到理論聯(lián)系實(shí)際;另一方面還需要建立相關(guān)績效考核制度和綜合評價制度，使得綜合評價結(jié)果會與員工績效直接關(guān)聯(lián)，以此提高設(shè)計(jì)人員重視程度，為提高設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量提供保證。

2.4 深入研究建筑規(guī)范

通過深入研究建筑工程領(lǐng)域各專業(yè)的規(guī)范，可以提升設(shè)計(jì)人員的業(yè)務(wù)能力，提高其對規(guī)范的理解，為后續(xù)施工圖設(shè)計(jì)及配合施工操作的開展打下良好的基礎(chǔ)。在研究規(guī)范時，一方面要注意規(guī)范的時效性，隨時關(guān)注本專業(yè)內(nèi)新的行業(yè)動態(tài)、積極學(xué)習(xí)國家新頒布的規(guī)范，另一方面還需要跨專業(yè)了解其他專業(yè)的基本規(guī)范規(guī)定，為各專業(yè)之間進(jìn)行配合奠定基礎(chǔ)。規(guī)范是設(shè)計(jì)的依據(jù)，是“成熟經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)”，也是審查圖紙的標(biāo)桿，是一切設(shè)計(jì)活動的技術(shù)綱領(lǐng)，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員都應(yīng)熟讀規(guī)范，不但要熟悉規(guī)范的正文，還應(yīng)熟讀規(guī)范的條文說明，以加深對相應(yīng)規(guī)范條款的理解。

3 結(jié)語

綜上所述，提高設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性，可以為后續(xù)結(jié)構(gòu)參數(shù)選取提供可靠的數(shù)據(jù)支持;加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖紙審查，能夠及時糾正設(shè)計(jì)圖紙中不合規(guī)的情況;加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員能力培訓(xùn)，能夠提高設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量;深入研究建筑規(guī)范，可以為后續(xù)施工圖設(shè)計(jì)及配合施工操作的開展打下良好的基礎(chǔ)。做好房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作、提高出圖質(zhì)量，對于提升設(shè)計(jì)圖紙的“落地性”、提升施工過程的有序性、提高建筑工程施工質(zhì)量有著的積極作用和重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]石詠暉.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題與解決對策分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2020，47（03）：3-4.