建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題與解決措施分析

余炳波（深圳市華優(yōu)建筑設(shè)計咨詢有限公司，廣東 深圳 518000）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國民的經(jīng)濟實力也在不斷地提高，人們對于建筑在安全、舒適度以及美觀性上都有了新的標準和要求，這就使得建筑的設(shè)計師們和房地產(chǎn)開發(fā)商對于建筑的外觀、造型和室內(nèi)的空間應(yīng)用上有了更高的要求，這在一定程度上提升了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度和復雜程度，這對建筑行業(yè)帶來考驗的同時，也促進了建筑行業(yè)的發(fā)展。因此，對于設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)當中出現(xiàn)的問題，設(shè)計師需科學有效的調(diào)整設(shè)計，解決相應(yīng)的問題，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的作用及遵循的基本原則

1.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，需對施工現(xiàn)場的水文情況和地質(zhì)情況進行詳細的科學分析，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作過程中，需要充分發(fā)揮自身的專業(yè)性，重視設(shè)計的質(zhì)量，根據(jù)建筑的功能需求對建筑基礎(chǔ)進行科學合理的設(shè)計，保障建筑工程的安全性和穩(wěn)定性[1]。目前，許多大型的建筑物其內(nèi)部的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計比較復雜，所以設(shè)計難度相對較高，對此為保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，相關(guān)設(shè)計人員必須以施工單位的技術(shù)水平和實際現(xiàn)場的地質(zhì)勘測信息為依據(jù)，進行科學的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。確保建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案科學、可行。

1.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循的基本原則

結(jié)構(gòu)功能要求主要體現(xiàn)在適用性、耐久性以及安全性三方面。適用性在正常使用階段，科學判斷其綜合性，無較大的裂縫和變形產(chǎn)生，在不出現(xiàn)震動與變形的情況下可以正常地進行使用；耐久性指在正常情況下對建筑物進行科學有效的維修養(yǎng)護，避免其發(fā)生風化和銹蝕，一定程度上延長其使用壽命；安全性是建筑自身所能承受的正常作用，同時對于建筑突然受到一些外力影響時，確保其只發(fā)生一些細微部位的損壞，而不會出現(xiàn)整體性的破壞。充分發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)的功能是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，在此基礎(chǔ)之上還要實現(xiàn)安全、經(jīng)濟、施工方便、美觀的高標準要求。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題

2.1 建筑結(jié)構(gòu)重點部位的設(shè)計問題

2.1.1 地下基礎(chǔ)梁體設(shè)計問題

要想保障建筑的穩(wěn)定性，地下基礎(chǔ)梁體是非常關(guān)鍵的，設(shè)計人員需要結(jié)合建筑實際因素對基礎(chǔ)的寬度以及深度進行科學的研究計算。要想確認一個建筑物地下的基礎(chǔ)梁體是否符合標準，需要對不均勻沉降進行檢測，根據(jù)不同地區(qū)的實際地質(zhì)情況科學分析出實際的沉降程度，不可通過主觀臆斷去判斷建筑地下基礎(chǔ)梁體的設(shè)計是否合理。

2.1.2 建筑主體承重柱設(shè)計問題

在保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面，主體承重柱也具有重要的作用，其主要功能是支撐建筑物的整體構(gòu)造?？茖W合理的布置承重柱是非常重要的，許多設(shè)計師過于追求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計整體的美觀性，沒有加強對于承重系數(shù)與安全性能的重視，沒有依據(jù)建筑物的實際情況，直接統(tǒng)一設(shè)置承重柱的尺寸和分布位置，這種設(shè)計方法是不具備合理性的。

2.1.3 外墻設(shè)計問題

建筑的外墻是建筑物內(nèi)外部分分界線，其為建筑劃分出不同的區(qū)域，滿足了人們對于建筑功能性的需求。就電子建筑行業(yè)的發(fā)展情況來說，人們對于外墻的主要要求體現(xiàn)在穩(wěn)固、厚度、隔冷、隔熱、美觀等方面[3]。然而在進行外墻的設(shè)計工作時，只考慮局部的美觀舒適，而忽視了基礎(chǔ)和承重墻的承受能力，這是非常不可取的。

2.1.4 屋面樓板設(shè)計問題

建筑樓板的主要功能就是用來分割上下兩層建筑，形成獨立的兩個使用空間。一個合格的建筑設(shè)計師，在進行屋面樓板的設(shè)計工作時，需要對設(shè)計建筑的使用性能進行充分的了解，這樣才能根據(jù)實際的建筑物情況，設(shè)計出合理的屋面樓板數(shù)據(jù)。就建筑物的整體穩(wěn)定性來講，在進行梁、柱、內(nèi)墻和外墻設(shè)計時，都應(yīng)該從建筑整體的角度出發(fā)，保障建筑物的整體性和穩(wěn)定性。

2.2 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

建筑結(jié)構(gòu)類型主要包括框架結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等，其中最為常見的建筑結(jié)構(gòu)類型是框架結(jié)構(gòu)。設(shè)計人員在進行建筑設(shè)計的工作過程中，需要對框架結(jié)構(gòu)的實際情況進行有效的把控，合理地設(shè)計框架的梁和柱。但是一部分設(shè)計人員在工作過程中對于框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要求沒有足夠的重視，致使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案出現(xiàn)嚴重的問題。除了以上情況，一些設(shè)計人員通過縮減框架柱設(shè)計尺寸的方式，來滿足在建筑功能上的要求，然后框架柱尺寸不合理的縮減必然會導致其抗彎能力減低，使得建筑物的抗震能力減弱。

2.3 結(jié)構(gòu)布局不合理

為了保障建筑設(shè)計的質(zhì)量，設(shè)計人員在工作過程中需要對影響施工的因素進行科學的分析，優(yōu)化整體建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，加強建筑整體的穩(wěn)定性。但是，在實際的調(diào)查研究過程中發(fā)現(xiàn)，一些設(shè)計人員在圖紙設(shè)計工作時，過度追求建筑的美觀性，輕視了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要性；更有一些設(shè)計人員一味追求建筑面積的擴大，縮減了承重墻的尺寸，這都導致了建筑的抗震等級不達標，影響了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的解決措施

3.1 重點部分的設(shè)計

3.1.1 科學計算主體承重柱分布

承重柱直接影響建筑結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，根據(jù)詳細建筑結(jié)構(gòu)的實際數(shù)據(jù)，科學地計算出主體承重柱的尺寸，結(jié)合建筑物的質(zhì)量分布情況，制定承重柱的具體分布數(shù)量。如：某高層或超高層寫字樓，對其進行技術(shù)分析，建議用平板式筏形的基礎(chǔ)架構(gòu)，建筑標準層建議設(shè)計為普通的框架梁結(jié)合現(xiàn)澆的空心板結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合框架與核心筒，其結(jié)構(gòu)簡單，一般采用的是立面和平面相結(jié)合的規(guī)則，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)多是立面和平面相結(jié)合的規(guī)則。而基礎(chǔ)多是天然的樁基。若發(fā)現(xiàn)建筑混凝土的折算厚度較大，會影響配筋量，且會加大自重，進而造成主樓板、筏板的基礎(chǔ)承載力不足等后果。若梁截面較大或者是板較厚，則沒有很好地落實經(jīng)濟效益，不利于墻柱弱梁功能的實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)自重也會受到影響，地震力受到加強，豎向構(gòu)件安全性較低。相對來說，核心筒剪力墻內(nèi)隔墻的受力偏小，則在設(shè)計上相應(yīng)的厚度也會偏大。在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計上，側(cè)重“以柔克剛”方式，但是需要保障各項指標滿足要求。自重增加的原因有很多，科學計算主體的承重分布顯得尤為重要。

3.1.2 提升剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，在考慮滿足室內(nèi)舒適性的同時，還要考慮外墻對于承重方面的影響，不能過度的追求舒適性而輕視建筑承重的極限。所以，在保證外墻尺寸合理的情況下，利用一些供暖以及制冷的方法提高建筑物的舒適性是非?？扇〉摹Ｈ纾焊邔咏ㄖ兗袅Y(jié)構(gòu)設(shè)計同樣也是允許的，剛度明顯大于剪力墻－框架結(jié)構(gòu)，在抗震性能上，要明顯地優(yōu)于框－剪結(jié)構(gòu)，但是結(jié)構(gòu)建設(shè)的成本要高于前者，若建設(shè)周期長或者是市場定位是高檔住宅小區(qū)等，優(yōu)先設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)，但是同時也應(yīng)避免大開式的剪力墻設(shè)計，墻體厚度為90mm，為增加用戶使用面積起到了作用。并且，剪力墻結(jié)構(gòu)需要適量地增加框架，在結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計上，需要圍繞剪力墻進行全方位的分析，采取包絡(luò)設(shè)計等，且結(jié)構(gòu)體系要清晰，框架柱按照EA實際情況確定數(shù)值，EI的取值要偏小等等。不僅如此，軸壓比前提下，板梁混凝土的強度等級可以參考C25。

3.2 優(yōu)化柱箍筋間距和框架梁

針對不同的抗震等級框架梁，柱箍筋的加密區(qū)最大和最小之間的距離需明確規(guī)定，按照規(guī)定標準，建筑工程施工取值上，梁和柱箍筋的加密區(qū)的間距是100mm，非加密區(qū)的柱箍筋最大間距是其二倍。相比較來說，電算程度規(guī)定的梁和柱箍筋的加密區(qū)間距是100mm，按照此項數(shù)據(jù)標準確定柱箍筋的面積。相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該按照標準規(guī)范來確定肢數(shù)和柱箍筋直徑。但是，需要強調(diào)的是，程序內(nèi)定，框架梁跨中存在次梁或者是荷載集中作用下，兩肢柱箍筋，適當?shù)卦黾又拷铋g距及其直徑?？蚣苤膬?nèi)定加密區(qū)柱箍筋是100mm，也可能存在非加密區(qū)的200mm也會造成配箍的不足問題。

3.3 優(yōu)化建筑地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

優(yōu)化設(shè)計建筑方案是關(guān)鍵，針對地基結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)為主則應(yīng)按照施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件確定樁基類型，遵循資源節(jié)約與環(huán)境友好原則。樁端持力層在灌注樁長方面具有較大影響。荷載取值是對于獨立的樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)而確定的。25m以下且不超過8層的建筑，一房可以選擇不進行地基抗震承載力的驗算，但是需要結(jié)合風荷載問題。對此，鋼筋混凝土的多層框架計算分析，風荷載因素不能忽略。尤其是獨立設(shè)計地基結(jié)構(gòu)，設(shè)計值沒有確定好，也會影響基礎(chǔ)設(shè)計尺寸，進而影響到建筑施工整體質(zhì)量，特別是建筑上部結(jié)構(gòu)?？梢哉f，整體計算與局部計算應(yīng)該相結(jié)合。

4 結(jié)語

一個建筑工程質(zhì)量的好與壞對人們的安全有著直接的影響。建筑設(shè)計是一種專業(yè)性極強、責任非常重大的工作，優(yōu)秀的建筑設(shè)計能夠有效提升建筑物的適用性、安全性、合理性與經(jīng)濟性，然而在實際的設(shè)計工作過程中，比較容易出現(xiàn)多種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與概念上的錯誤，這些錯誤的出現(xiàn)，第一，是因為設(shè)計人員沒有重視對于一般建筑的設(shè)計工作，沒有結(jié)合實際情況，盲目的套用以往的設(shè)計；第二，則是因為在設(shè)計方法與設(shè)計規(guī)范等職業(yè)素養(yǎng)上的不足；第三，一些設(shè)計人員對于力學的知識不明晰，無法對結(jié)構(gòu)的驗算結(jié)構(gòu)有著準確的判斷，無法建立出準確的計算模式，減少或者避免這些錯誤的出現(xiàn)，對提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量有重要的價值。