淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問題

【摘 要】 隨著房地產(chǎn)市場日漸繁榮，建筑數(shù)量不斷增多，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中越來越多的問題突顯出來，引起了社會大眾高度重視。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否科學(xué)、合理，關(guān)系著建筑物的使用性能和質(zhì)量安全，為此，本文基于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的大量資料扼要分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則、內(nèi)容，及設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)注意的問題，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、科學(xué)的同時(shí)，有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

【關(guān)鍵詞】 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；基本原則；問題；抗震

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與建筑物使用性能、人們居住環(huán)境的舒適度有著密切聯(lián)系，只有確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和科學(xué)性和合理性，才能保證建筑物的施工質(zhì)量，建筑物結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定，滿足客戶對建筑設(shè)計(jì)所提出的諸多要求。隨著建筑物大量涌現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題越來越受人們重視，為此，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)熟悉掌握建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本內(nèi)容、基本原則及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題。因此，提出了本文研究論題，望為廣大同行工作者提供借鑒、建議。

一、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，顧名思義就是建筑設(shè)計(jì)師用結(jié)構(gòu)語言表達(dá)自身對建筑物所要表達(dá)的設(shè)計(jì)意圖。建筑結(jié)構(gòu)一般包括建筑基礎(chǔ)、墻、柱、梁、板、樓梯等，建筑設(shè)計(jì)師用這些結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物結(jié)構(gòu)體系，按照抗震、荷載等方面的要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容。由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及著方方面面，要求設(shè)計(jì)師們必須具備扎實(shí)的理論知識和業(yè)務(wù)技能，把各種情況產(chǎn)生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎(chǔ)，確保建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保護(hù)人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。

二、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工”是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，一個(gè)優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往是這幾個(gè)方面的最佳融合。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要目的是運(yùn)用各種結(jié)構(gòu)元素實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)意圖，所有的建筑設(shè)計(jì)師都在努力尋找這五個(gè)方面的最佳結(jié)合，而優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往都產(chǎn)生于這個(gè)追求過程。

通常建筑設(shè)計(jì)師在明確建筑設(shè)計(jì)意圖之后，開始建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狗狗做，因而，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受制于建筑設(shè)計(jì)，又反作用于建筑設(shè)計(jì)。在“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工”基本原則下，要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能破壞原有的建筑設(shè)計(jì)意圖，滿足、實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的各種要求。反過來，建筑設(shè)計(jì)意圖不能超過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力范圍，因?yàn)槌^了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力范圍的建筑設(shè)計(jì)意圖是不能實(shí)現(xiàn)的，由此可見，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)師必須遵守建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的建筑物。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問題

下面從基礎(chǔ)、墻、柱、梁、板、樓梯等建筑結(jié)構(gòu)入手，扼要分析了各個(gè)分項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問題。

（一）箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板問題

從箱、筏基礎(chǔ)底板的結(jié)構(gòu)角度來分析，如果能夠正常出挑撥的話，則可以將邊跨底板的鋼筋調(diào)整均勻。當(dāng)?shù)装邃摻钍峭ㄩL布置時(shí)，就不必加大整個(gè)底板的通長筋，既節(jié)約又便于操作；在箱、筏基礎(chǔ)底板位置出挑板后，利于降低基礎(chǔ)底板附加力。但是并不是一定要采取人工方式出挑板，如果基底建立在天然地基或其他人工地基上的話，挑板也可以采用天然地基，以達(dá)到節(jié)約、降低成本投入的效果；當(dāng)建筑荷載偏離建筑物中心位置的話，應(yīng)該在特定位置出挑板，既利于調(diào)整框架整體沉降差也利于調(diào)整建筑框架傾斜度；在地下水位比較高的情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮出跳板，設(shè)計(jì)挑板的話更利于解決抗浮問題。但是從建筑角度來講的話，不設(shè)計(jì)挑板，也利于實(shí)施柔性防水。具體如何做，則需要根據(jù)業(yè)主、施工現(xiàn)場地質(zhì)條件而定。

（二）梁、板跨度的計(jì)算問題

在相關(guān)的教科書或培訓(xùn)資料上，關(guān)于梁、板的計(jì)算跨度都有基本的說明，如凈跨1.1倍等，但是這些基本的說法僅僅適用于一般情況下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如果遇到特殊結(jié)構(gòu)的建筑有些書中的說法是不適用的，如寬扁梁特殊結(jié)構(gòu)。所謂的梁板結(jié)構(gòu)，可以簡單地理解為是在梁的中心線上架設(shè)一剛性支座，將梁與板看成是一個(gè)全新的變截面板，柱子則可以理解為是一種超大的橫截面，所以在計(jì)算梁配筋的時(shí)候可以忽視掉柱邊彎距。如果遇到寬扁梁這種特殊的梁板結(jié)構(gòu)，在梁板高度大出板厚度不多時(shí)，必須計(jì)算出梁板跨度，根據(jù)跨度得出梁厚與梁邊彎矩和板厚配筋，然后以二者之間最大值配筋為基準(zhǔn)。在這里要明確一個(gè)問題，進(jìn)行以上工作的時(shí)候要求削峰正常，如果不削峰則說明該設(shè)計(jì)存在一定問題，為此，要求設(shè)計(jì)人員對這個(gè)問題加以注意。

（三） 基坑的回填問題

開挖基坑后，基坑周圍的地基土層會受到一定程度的約束，不會反彈，但是基坑中心的地基土?xí)霈F(xiàn)反彈，回彈中產(chǎn)生的土層需要被及時(shí)處理掉，否者影響施工?；拥幕靥顔栴}主要涉及兩種情況。一是，在基坑很小的情況下，基坑中心的地基土?xí)艿胶艽蟮募s束，反彈情況不是很嚴(yán)重，可以忽略回填問題；二是，在基坑很大的情況下，基坑中心地基土受到的約束相對而言較小，這就不能忽視回填問題。由于回填問題關(guān)系著建筑的沉降問題。如果按照基底壓力計(jì)算箱基沉降值，基坑邊上被約束的土層則被看成安全儲備，使得計(jì)算沉降大于實(shí)際沉降。為此，在技術(shù)條件允許的條件下，應(yīng)采用更為科學(xué)的方法計(jì)算箱基沉降值。

（四） 挑梁問題

正常情況下我們要求懸挑梁做成等截面，尤其在出挑長度比較短的時(shí)候，之所以這樣要求主要原因在于挑梁自重在總荷載中占有很小的比例，如果采做成等截面，利于增加挑梁自重，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。如果是外露的大挑梁，適宜選用變截面，不僅利于降低自重，也能增加感官效果。采用變截面梁的時(shí)候，要為每一個(gè)變截面梁選用適當(dāng)?shù)墓拷?，如果選用不當(dāng)就會增加施工難度。

（五）抗震設(shè)計(jì)問題

為了增強(qiáng)建筑物的抗震性能，為建筑物設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)時(shí)通常采用鋼筋混凝土框支柱或框架柱，配筋設(shè)置除了要滿足相關(guān)規(guī)范中所規(guī)定的體積配箍率和其他要求外，同一截面內(nèi)涉及的箍筋肢距同樣要滿足鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的荷載、強(qiáng)度、剛性等要求。除此之外，在特殊情況下要求采用復(fù)合箍筋，以確保抗震設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。

（六） 多層、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，盡量避免選擇短柱

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求盡量避免使用短柱的主要目的是為了使同層各柱在同一水平線位移時(shí)，產(chǎn)生最大的承載能力，利于保持建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但是隨著多層、高層建筑日漸增多，底層柱截面受到的豎向和橫向荷載越來越大，為了有足夠的承載能力，底層結(jié)構(gòu)中開始大量使用短柱。針對這一問題，可以在大柱截面上開豎槽，變矩形柱為田形柱，可以減少短柱的使用量。

四、結(jié)論

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，為了實(shí)現(xiàn)建筑意圖，設(shè)計(jì)師需在堅(jiān)實(shí)的理論知識支持下，按照“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工”建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則，運(yùn)用基礎(chǔ)、墻、柱、梁、板、樓梯等結(jié)構(gòu)元素表達(dá)建筑設(shè)計(jì)意圖。同時(shí)，要求建筑設(shè)計(jì)師熟練掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問題，并針對問題采取合理的應(yīng)對措施。即使有些問題受技術(shù)水平限制，但我們相信在未來的某一天，這些問題定會得到有效解決，全面提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 李源新. 高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)與高層剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2012（15）

[2] 佟超博，郝強(qiáng). 對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題的分析[J]. 黑龍江科技信息. 2010（10）

[3] 楊海江. 淺論建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基本原則[J]. 科技信息. 2012（01）

[4] 李新磊，王志鐠. 關(guān)于高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合探討[J]. 民營科技. 2012（05）

[5] 劉志偉，張曉新. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與概念設(shè)計(jì)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2012（15）