探究建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見問題與解決途徑

摘 要:建筑的結(jié)構(gòu)就是指:在建筑物內(nèi)部，有建筑材料制成的用來承受各種荷載或者作用，起到骨架作用的空間受力體系。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計由于所用的建材各不相同，可以分為:組合結(jié)構(gòu)設(shè)計、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計等。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項非常復雜的工作，它不僅需要有扎實的理論基礎(chǔ)，還要具備嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度以及靈活的創(chuàng)新思維，除此之外，要熟練掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的完美，還要善于汲取實際操作中的經(jīng)驗教訓。

關(guān)鍵詞:建筑工程 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 問題 解決方法

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0055-02建筑工程設(shè)計的關(guān)鍵在于建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學合理可以加強建筑工程的使用性能。建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計要盡可能做到經(jīng)濟、適用、可靠，使建筑工程在結(jié)構(gòu)上可以滿足各種預定的功能要求。在工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計中常常會出現(xiàn)一些問題，影響到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，下面就對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題以及解決途徑進行討論。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本過程

建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以分為:結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)計算、施工圖設(shè)計這三個部分

1.1 結(jié)構(gòu)計算

建筑工程的計算荷載有:外部荷載和內(nèi)部荷載，它們的計算要依照荷載規(guī)范的規(guī)定及要求使用不同的組合值系數(shù)及永久值系數(shù)等進行不同工況下的組合計算;對于構(gòu)件的試算，要依照計算出的荷載值、構(gòu)造措施的要求、使用要求和各種計算手冊上的試算方法來對構(gòu)件的截面進行初步的確定。

1.2 設(shè)計方案

根據(jù)工程地質(zhì)報告、建筑場地類別、建筑物高度和層數(shù)、建筑物的重要性、建筑所在地的抗震設(shè)防烈度等情況對建筑的結(jié)構(gòu)形式進行確定。在確定了建筑結(jié)構(gòu)的形式之后，要依據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點及要求來對建筑結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件和承重體系進行布置。

1.3 施工圖設(shè)計

對于建筑工程內(nèi)力的計算要依照已經(jīng)確定的構(gòu)件截面及荷載值來進行計算，它包括:拉力、彎矩、軸心壓力、扭矩、剪力等。根據(jù)最后計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和規(guī)范對構(gòu)件的要求及限制，對結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否滿足規(guī)范的要求進行復核。若不滿足，則要調(diào)整構(gòu)件的截面或者布置，直到滿足要求為止。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題

2.1 現(xiàn)澆砼樓板的干縮開裂和支座負鋼筋倒伏的問題

2.1.1 干縮開裂問題

在進行混凝土樓板澆筑時，澆筑完混凝土后，會在短時間內(nèi)出現(xiàn)樓面出現(xiàn)龜裂的現(xiàn)象，尤其在溫差較大的季節(jié)或地區(qū)這種現(xiàn)象非常明顯，而且這種現(xiàn)象多發(fā)于住宅樓，公用建筑和商用樓較為少見。這種龜裂多是由于混凝土的水灰比過大造成的，它降低了建筑結(jié)構(gòu)的剛度，增大了結(jié)構(gòu)的撓度，使整個結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性都明顯的降低。出現(xiàn)這種情況的原因是:由于現(xiàn)在的工程大多使用商品砼，混凝土是由預拌廠直接負責提供的，泵送混凝土要求混凝土的和易性要好，流動性要高具有較大的坍落度，商品砼為了達到這種效果就會加大水的配比，使混凝土的水灰比過大，嚴重的影響了混凝土的質(zhì)量。

2.1.2 支座負鋼筋倒伏的問題

當進行完樓板上的鋼筋綁扎后，隱蔽驗收后才可以進行混凝土的澆搗工作，但是在實際施工中，由于沒有注意保護好一家好的支座負鋼筋，使得鋼筋的倒伏隨處可見。剛進的倒伏會造成支座負彎矩沒有足夠的鋼筋來支撐，引起支座板面出現(xiàn)裂縫，加大了撓度，降低了剛度，是般的受力狀態(tài)逐漸趨向間支，造成板配筋偏于不安全。

2.2 柱體、墻體連接混亂

在對比較復雜的結(jié)構(gòu)平面進行布置時，往往會出現(xiàn)多方向柱網(wǎng)相連的地方。有的把每根柱和周圍各柱都用框架梁連接起來，形成多梁交匯于一柱，這給接點區(qū)的鋼筋錨固和混凝土的施工帶來了很大的不便嚴重的影響了施工的進度。

2.3 結(jié)構(gòu)電算或設(shè)計方法存在問題

2.3.1 實際施工圖紙和電算的計算簡圖不符

問題主要表現(xiàn)在剪力墻開洞的大小、剪力墻的長度、厚度、門窗洞口的位置、框架計算高度等和施工圖紙不相符。這大多是由于結(jié)構(gòu)專業(yè)的計算進行的過早，建筑平面經(jīng)過多次的調(diào)整，又沒有來得及發(fā)饋給結(jié)構(gòu)專業(yè)，使專業(yè)間相互脫節(jié)，等到了施工圖紙進入校審的階段，大多都只注意在圖面上，沒有核對建筑圖，進而造成了這類錯誤，這回事某些構(gòu)件的配筋失真，造成配筋不足的危險。

2.3.2 抗震概念設(shè)計不足

建筑抗震設(shè)防的三個目標可以用小震不壞、中震可修、大震不倒來進行總結(jié)，第一目標可以利用承載力的計算來保證;第二目標可以利用結(jié)構(gòu)可靠度標準分項系數(shù)來達到損壞可修的目標;但第三目標就要通過概念設(shè)計和各種抗震構(gòu)造措施來實現(xiàn)。這就要求結(jié)構(gòu)要具有良好的吸能、耗能能力，具有較高的靜不定次數(shù)、避免豎向承載力和剛度突變、結(jié)構(gòu)的構(gòu)件盡可能為延性構(gòu)件。

2.4 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計淡薄

概念設(shè)計通常是指不經(jīng)過數(shù)值的計算，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系和分體系間的力學關(guān)系、震害、試驗現(xiàn)象、工程經(jīng)驗等，來獲得基本設(shè)計的原則和思想。在現(xiàn)行的抗震規(guī)范中規(guī)定，一般結(jié)構(gòu)設(shè)計的彈性計算是以多余地震方面為出發(fā)點的，其超越概率為63.2%，比一般設(shè)防烈度低，規(guī)范要求設(shè)計不但要負荷概念設(shè)計的規(guī)定，還要加強抗震措施，這樣才能達到設(shè)防標準，但一些工程只注重計算結(jié)果，忽略了概念設(shè)計和對抗震的要求

3 解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的有效途徑

3.1 確定整體結(jié)構(gòu)的科學性以及合理性

3.1.1 結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之間的比被稱為剛重比

它影響著結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，也是影響重力二階效應(yīng)的重要參數(shù)。一般都會使用增大剛重比的方法來考慮重力的二階效應(yīng)。結(jié)構(gòu)的剛重比增大則二階效應(yīng)就會減小，二階效應(yīng)要控制在20%以內(nèi)如果改制不能達到要求，則可能引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導致坍塌。

3.1.2 剪重比是抗震設(shè)計中非常重要的參數(shù)

由于長時間的作用下，地震影響系數(shù)下降的會較快，根據(jù)這種情況計算出來的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能偏小。對于長周期的結(jié)構(gòu)，地震動態(tài)作用下的地面加速和位移會對結(jié)構(gòu)具有更大的破壞作用，如果剪重比＜0.02，結(jié)構(gòu)的剛度歲可以滿足水平位移限制的要求，但卻不能達到結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的條件，設(shè)計人員要在設(shè)計過程中綜合的考慮剛重比和剪重比的合理取值。

3.2 結(jié)構(gòu)體系選型的設(shè)計方案和優(yōu)化

結(jié)構(gòu)體系選型的優(yōu)化可以在項目建設(shè)方案確定的過程中引入，這樣可以避免建筑方案在結(jié)構(gòu)方面的不合理，首先是建筑物的體形，其次是柱網(wǎng)尺寸，層高以及主要的抗側(cè)力構(gòu)件所在的位置。

例如:延吉的某建筑工程的主次梁樓蓋的柱網(wǎng)不適合采用正方形的設(shè)計，而應(yīng)該采用矩形。以短跨為主梁，次梁為長跨，并且短跨和長跨的比例＜0.75，這樣相對比較經(jīng)濟。其采用的主次梁跨度比在0.65～ 0.70之間，根據(jù)這樣的設(shè)計計算，使其的主次梁的截面高度協(xié)調(diào)一致，使梁底達到齊平，保證了樓蓋的結(jié)構(gòu)高度最小。

3.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計方法和優(yōu)化

3.3.1 剪力墻下布樁

當建筑的結(jié)構(gòu)為剪力墻或框剪結(jié)構(gòu)時，剪力墻主要承受地震水平力，它也是承受豎向荷載的重要構(gòu)件，所以要沿著剪力墻全廠布樁，樁的中心線要和剪力墻的中心線重合，布置雙排樁時，樁的承臺要具有足夠的剛度，并應(yīng)作承臺的抗彎和沖剪驗算。

3.3.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計

當布樁僅按照豎向荷載作用進行時，要對彎矩作用下的承臺底部邊樁的反力進行驗算。尤其是框剪結(jié)構(gòu)的剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)核心筒底部彎矩及剪力對基礎(chǔ)承載力的影響較大，不能遺漏。對于水位較高的地下室和短肢剪力墻、大跨度結(jié)構(gòu)等彎矩較大的承臺底部樁基要驗算其是否存在向上的抗拔力。

4 結(jié)語

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項系統(tǒng)而復雜的工作，它需要深厚的理論基礎(chǔ)以及靈活的創(chuàng)新思維和嚴謹認真的工作態(tài)度。在進行設(shè)計時，既要考慮用戶對房屋使用效果的要求，還要兼顧建筑的質(zhì)量、安全性、穩(wěn)定性等多方面的內(nèi)容。這就要求從事設(shè)計的人員除了要具有豐富的設(shè)計理論和實踐經(jīng)驗外，還要具備能夠進行有效的統(tǒng)籌規(guī)劃、合理進行配置的能力，同時還要對整個工程建筑設(shè)計的規(guī)范熟練的掌握，這樣才能夠避免結(jié)構(gòu)設(shè)計中常出現(xiàn)的問題，確保建筑施工結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性能。

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