基于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題及解決方法研究

龐 博（同圓設(shè)計集團(tuán)股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

在新時代大背景下，各行各業(yè)迎來新的發(fā)展良機(jī)，建筑結(jié)構(gòu)事業(yè)也不例外，促使房產(chǎn)變成市場的重要產(chǎn)業(yè)之一。為了滿足社會大眾的住房要求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要以安全耐用為基礎(chǔ)，還要注重設(shè)計的美觀性、獨特性等，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)生了巨大改變。但是不管如何變化，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中都以基本點為主，且經(jīng)常能遇到相同的問題，需要對這些問題進(jìn)行解決方法的探尋，才能確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則分析

1.1 安全性原則

無論哪種行業(yè)，安全都是最為重要的因素。建筑結(jié)構(gòu)在沒有成型前，都處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，容易受外力因素的影響而出現(xiàn)變形[1]，且其他因素也不容忽視，如風(fēng)暴、地震、洪水等不可抗力因素的影響。為此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需注重這些因素的考量，將安全性、穩(wěn)定性當(dāng)作基本要點，不能抱有一絲僥幸心理，而引發(fā)坍塌事故。

1.2 適用性原則

現(xiàn)如今，建筑作業(yè)愈發(fā)豐富，但是最為主要的就是滿足社會生產(chǎn)與大眾生活需求，為此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也要對建筑的功能性、適用性加以考量，才能提高建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果，延長建筑的使用壽命。

1.3 耐用性原則

想要有序完成建筑工程建設(shè)任務(wù)，往往要投入許多人力、物力與財力，為了提高建筑工程質(zhì)量，避免反復(fù)修正，使國家或個人經(jīng)濟(jì)損失慘重。為此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，也要全面考量耐用性原則，根據(jù)國家所提出的建筑應(yīng)用年限標(biāo)準(zhǔn)，做到建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

2.1 建筑設(shè)計圖紙不夠詳細(xì)

建筑設(shè)計圖紙作為建筑工程的重要一環(huán)，也是日后建筑工程的主要參考依據(jù)，有顯著的指導(dǎo)性、方向性。結(jié)合相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[2]，建筑結(jié)構(gòu)圖紙只有把建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中全部細(xì)節(jié)問題進(jìn)一步描述，才能確保建筑工程的整體質(zhì)量效果。但實際上，多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者沒有認(rèn)識到圖紙的指導(dǎo)性、參考性作用，也沒有進(jìn)一步明確建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的詳細(xì)問題，以至于忽略許多細(xì)節(jié)，導(dǎo)致建筑工程從一開始就存在一定偏差，影響整體建筑工程的質(zhì)量效果。

2.2 建筑工程地基選址不科學(xué)

多數(shù)工程在進(jìn)行建筑工程地基選取過程中，沒有注重勘察報告，盡管有勘察報告，但是其內(nèi)容也不十分詳細(xì)。建筑工程地基作為整個建筑的基礎(chǔ)，關(guān)乎于建筑的穩(wěn)定性與安全性[3]，所以在地基選取環(huán)節(jié)，需保持謹(jǐn)慎。但是在實際工作過程中，許多地基的選取難以承受一定的質(zhì)量，抗震承載力相對不足，容易影響建筑工程的質(zhì)量效果，縮短建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)施工材料質(zhì)量存在的問題

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑工程基地選址作為建筑工程的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，然而建設(shè)材料也是整個建筑工程的重要一環(huán)[4]，將會影響建筑質(zhì)量與使用壽命。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，建筑企業(yè)為了獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，常常會壓縮成本，應(yīng)用一些不符合質(zhì)量要求的材料，如應(yīng)用含鋼量比較低的材料，導(dǎo)致施工與建筑物的安全性能減弱，誘發(fā)一系列蝴蝶效益，對居住者的人身安全帶來風(fēng)險影響。

2.4 建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件超筋問題

在計算建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)建時，構(gòu)建超筋作為構(gòu)建計算中較為多見的現(xiàn)象。例如，建立墻體存在的連梁超筋，是因不同墻肢通過連梁形成整體，從而變成連肢墻，強(qiáng)化墻體的抗側(cè)剛度。存在此種現(xiàn)象的原因，是依托于連梁約束彎矩，導(dǎo)致連梁超筋受到連梁的剪扭能力較弱，連梁超筋通常存在整個房屋整體高度33%樓層位置。

2.5 建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較低

現(xiàn)階段，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，還面臨穩(wěn)定性較低的問題[5]，容易對居民的人身安全帶來影響。在對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，如若設(shè)計工作者沒有全面考量地質(zhì)條件，設(shè)計方案不完善，會對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性帶來不利影響。除此之外，在建筑結(jié)構(gòu)施工建設(shè)中，容易表現(xiàn)出施工建設(shè)者未能依照設(shè)計方案進(jìn)行施工建造，促使結(jié)構(gòu)銜接位置的質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低建筑工程施工質(zhì)量。

2.6 地下室外墻設(shè)計的問題

對于地下室外墻的厚度和混凝土強(qiáng)度等級以及防水要求，都要結(jié)合建筑場地的外部環(huán)境、地下水位高度、上部的結(jié)構(gòu)荷載、地下室層數(shù)、層高以及水平荷載情況等方面加以考量。在設(shè)計時，也要了解高層建筑地下室外墻厚度不能小于250mm，地下室外墻混凝土強(qiáng)度等級不能較高，如若混凝土強(qiáng)度等級較高，會導(dǎo)致水泥應(yīng)用量增加，容易出現(xiàn)收縮裂縫情況。針對有防水要求的地下室，地下室外墻抗?jié)B等級需根據(jù)最大水頭和墻厚之比加以明確，但在任何情況下都不能小于0.6MPa。地下室外墻配筋一般是由垂直于墻面的水平荷載加以控制，水平荷載主要以室外地面活荷載形成的側(cè)壓力、地基土的側(cè)壓力以及地下室壓力為主。地下室外墻一般都根據(jù)受彎構(gòu)件加以設(shè)計，地下室外墻在垂直于墻面地基土側(cè)壓力的影響下，通常不會出現(xiàn)整體側(cè)移現(xiàn)象。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中問題的解決策略

3.1 健全建筑設(shè)計圖紙

建筑設(shè)計圖紙盡可能要做到準(zhǔn)確詳細(xì)，需要對每個細(xì)小環(huán)節(jié)進(jìn)行考量，只有如此，才能確保后期建筑工程有序進(jìn)行。為此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計工作者不能由于工作復(fù)雜煩瑣等原因，忽視關(guān)鍵信息或者細(xì)小環(huán)節(jié)，需根據(jù)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[6]，對關(guān)鍵信息給予高度重視，當(dāng)設(shè)計工作者完成建筑結(jié)構(gòu)圖紙后，安排專業(yè)人員展開認(rèn)真核查，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，采取有效的應(yīng)對方法。后期在實施過程中，也要實時跟進(jìn)，調(diào)整好結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙，才能確保建筑工程有序展開。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者也要持續(xù)提高自身的設(shè)計能力，積累更多的實踐經(jīng)驗，借鑒與學(xué)習(xí)先進(jìn)的設(shè)計觀念，保障整體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。

3.2 科學(xué)選擇建筑工程地基

在建筑工程地基選取過程中，需要注重建筑工地與附近地質(zhì)的勘察，結(jié)合勘察報告，合理選取適用于建筑工程地基的方法，例如，對于地基的土地屬于軟弱性黏土的情況，需運用夯實方法進(jìn)行地基夯實，或者利用更換墊層方法，將軟弱性黏土有效處理；同時，在明確地基后，施工建設(shè)者也要和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者進(jìn)行互動交流，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙與實際情況相一致[7]，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙具有可行性與合理性；另外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者應(yīng)按照結(jié)果進(jìn)行設(shè)計方案的有效調(diào)整，對所選取地基的情況，設(shè)計出一致性較高的結(jié)構(gòu)圖紙，為后期施工建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)于建筑工程地基勘察選址工作，需要做到以下幾點：①采集建筑區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震與附近區(qū)域工程地質(zhì)資料和當(dāng)?shù)亟ㄖ畔ⅲ虎诓杉c分析現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，再經(jīng)過踏勘，了解建筑所選場地的地層、構(gòu)造、巖石與土的性質(zhì)、地下水等地質(zhì)條件；③對于工程地質(zhì)相對復(fù)雜的條件，現(xiàn)有資料不滿足實際要求，但其他方面條件良好，且傾向于選取的場地，應(yīng)根據(jù)實際情況，進(jìn)行工程地質(zhì)測繪與其他勘察工作。值得注意的是，選取場地一般情況下需避免工程地質(zhì)條件較為惡劣的區(qū)域，例如不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，場地穩(wěn)定性較弱，存在隱患的區(qū)域；地基土性質(zhì)不良的區(qū)域；影響建筑抗震的區(qū)域；地下存在沒有開采的有價值礦藏的地段等。

3.3 全面把握及控制施工材料

建設(shè)材料會對建筑工程質(zhì)量帶來不利影響。在建筑工程建設(shè)前，需要注重建設(shè)材料的審核，保障建設(shè)材料符合相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)材料的審核需要從以下兩個方面進(jìn)行考量：一方面，建設(shè)材料的承重能力與抗震能力；另一方面，建設(shè)材料是否和此建筑環(huán)境相適應(yīng)。另外，施工建設(shè)者還要進(jìn)一步規(guī)劃建設(shè)材料數(shù)量與類型，全面考量建設(shè)材料的應(yīng)用效率，合理控制成本，以免引起浪費。在建設(shè)材料采購過程中，采購工作者還要和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者、施工建設(shè)者進(jìn)行互動交流，合理規(guī)劃，在確保建設(shè)材料品質(zhì)的基礎(chǔ)上，盡可能選取成本低廉的材料，才能提高建設(shè)工程的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)建設(shè)材料的經(jīng)濟(jì)效益、應(yīng)用效率提高的要求。

3.4 全面了解參數(shù)的實際意義

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計前，需要設(shè)計者進(jìn)一步了解所應(yīng)用的不同輔助軟件與相應(yīng)參數(shù)內(nèi)容[8]，且考量不同參數(shù)的適用范圍。在特殊情況下，相同參數(shù)在一種設(shè)計結(jié)構(gòu)中相互適用，但是另一種結(jié)構(gòu)就難以適用，利用軟件進(jìn)行計算時，需全面考量這一因素。在軟件選取前，設(shè)計工作者也要將其應(yīng)用條件、技術(shù)原理深入了解，能夠熟練應(yīng)用不同軟件。如若未能全面理解，不能抱有僥幸心理，對于相應(yīng)問題，采取有效的解決方案。例如，部分對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有明確概念的工作者一般會依托于輔助軟件，使其設(shè)計出現(xiàn)嚴(yán)重偏差。為此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者需要做到反復(fù)核算，以免出現(xiàn)計算偏差。

除此之外，在建筑工程建設(shè)中，往往要面對許多建筑符號和專業(yè)術(shù)語。這些符號如若在設(shè)計圖紙上標(biāo)注不清，容易會使工作者在視覺方面出現(xiàn)操作或者專業(yè)術(shù)語混淆，如若參數(shù)數(shù)據(jù)存在錯誤，就會對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來不利影響，產(chǎn)生較大的誤差，給建筑質(zhì)量埋下風(fēng)險隱患。為此，在建筑結(jié)構(gòu)圖紙設(shè)計中，需注重每個細(xì)節(jié)，把重要關(guān)注點標(biāo)注清楚。例如，在防震縫設(shè)計過程中，需準(zhǔn)確標(biāo)注框架結(jié)構(gòu)房屋高度小于15m，防震縫寬度70mm；高度超過15m，其防震縫寬度應(yīng)進(jìn)一步加大；如若抗震墻結(jié)構(gòu)房屋建筑防震縫寬度超過70mm，需運用規(guī)定數(shù)值50%或者70%。與此同時，在設(shè)計過程中，針對無法確定的參數(shù)需及時查詢，盡量應(yīng)用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行圖紙繪制，以便為設(shè)計提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。如若需要修改圖紙上的相關(guān)參數(shù)，應(yīng)基于整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)考量，使其修改調(diào)整不會對整體帶來不利影響，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性、合理性。

3.5 注重結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，不但要對建設(shè)過程的技術(shù)性加以考量，還要注重經(jīng)濟(jì)性。各個環(huán)節(jié)的建設(shè)材料配比要恰到好處，不能出現(xiàn)不必要的浪費。另外，還要注重結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化。在選址、選型、計算等方面，展開全方位、多角度的細(xì)致考量，反復(fù)思考，明確可行的計算方法，盡可能凸顯建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的實用性、經(jīng)濟(jì)性、可行性特點。尤其針對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，需了解高層建筑與低層建筑的區(qū)別本質(zhì)，不能只考量垂直方向的荷載，還有水平荷載等。

3.6 強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的抗震性

地震作為影響建筑結(jié)構(gòu)的主要因素，尤其對高層建筑、超高層建筑而言影響巨大。建筑結(jié)構(gòu)需要符合相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)，建筑抗地震設(shè)計也要留出足夠的安全余量，以免余量較大，使設(shè)計過度浪費?？拐鹪O(shè)計需要符合以下幾點原則：①對于等級比較低的地震，不會對建筑結(jié)構(gòu)帶來損害影響；②對于中等級別的地震，容易對建筑結(jié)構(gòu)帶來影響，需進(jìn)行合理修復(fù)；③對于高等級的地震，需確保建筑結(jié)構(gòu)不易出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。為此，地下室和地上部分建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級有明顯不同，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間需要加強(qiáng)重視，群部結(jié)構(gòu)的抗震等級應(yīng)超過建筑主體抗震級別，強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。

4 結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計屬于一項復(fù)雜且煩瑣的工程，有著顯著的實踐性、綜合性特點，不但要求設(shè)計工作者擁有豐富的理論基礎(chǔ)，還要具備較高的審美意識與創(chuàng)造精神，除此之外，謹(jǐn)慎的工作態(tài)度也非常關(guān)鍵。為此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者需著手于細(xì)微之處，做到既知其然，也知其所以然，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計流程，積極配合其他專業(yè)、其他部門工作者，在設(shè)計過程中注重經(jīng)驗的積累，才能不斷提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性。