淺談建筑結(jié)構(gòu)設計的問題

王成朋

摘要：適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工是進行建筑結(jié)構(gòu)設計的原則。結(jié)構(gòu)設計一般在建筑設計之后，“受制”于建筑設計，但又“反制”建筑設計。結(jié)構(gòu)設計不能破壞建筑設計，建筑設計不能超出結(jié)構(gòu)設計的能力范圍。結(jié)構(gòu)設計決定建筑設計能否實現(xiàn)，在這個意義上，結(jié)構(gòu)設計就顯得尤為重要。本文結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設計的概念、原則及特點提出了在進行建筑結(jié)構(gòu)設計中應注意的相關問題。

關鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設計；問題

1結(jié)構(gòu)設計的概念及內(nèi)容

結(jié)構(gòu)設計簡而言之就是用結(jié)構(gòu)語言表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達的東西。結(jié)構(gòu)語言就是結(jié)構(gòu)師從建筑及其它專業(yè)圖紙中所提煉簡化出來的結(jié)構(gòu)元素，包括基礎、墻、柱、梁、板、樓梯、大樣細部等。然后用這些結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)體系，包括豎向和水平的承重及抗力體系，把各種情況產(chǎn)生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎。結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)容由上可知為：基礎的設計、上部結(jié)構(gòu)設計和細部設計。

2建筑結(jié)構(gòu)設計的原則

適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工是進行建筑結(jié)構(gòu)設計的原則。一個優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設計往往是這五個方面的最佳結(jié)合。完美的建筑結(jié)構(gòu)設計就是在努力追求這五個方面的最佳結(jié)合的過程中產(chǎn)生的，適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工是結(jié)構(gòu)設計人員最終努力的目標，是結(jié)構(gòu)設計的最佳體現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)設計一般在建筑設計之后，“受制”于建筑設計，但又“反制”于建筑設計。結(jié)構(gòu)設計不能破壞建筑設計，應滿足、實現(xiàn)各種建筑要求；建筑設計不能超出結(jié)構(gòu)設計的能力范圍，不能超出安全、經(jīng)濟、合理的結(jié)構(gòu)設計原則。結(jié)構(gòu)設計決定建筑設計能否實現(xiàn)，從這個意義上講，結(jié)構(gòu)設計顯得更為重要，雖然一棟標志性建筑物建成后，人們只知道建筑師的名字，但一個適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工的結(jié)構(gòu)設計也是工程師們的驕傲和成就。

3建筑結(jié)構(gòu)設計特點

3.1 科學性

建筑結(jié)構(gòu)設計是以數(shù)學、力學為理論基礎，借助現(xiàn)代計算機技術(shù)進行的一種應用性技術(shù)。一個結(jié)構(gòu)工程師應該善于抽象建筑結(jié)構(gòu)的理論模型，善于用數(shù)學和力學只是分析建筑結(jié)構(gòu)的工作機理，只有這樣才能具有較強的認識能力和適應能力。

3.2 應用性

建筑結(jié)構(gòu)設計必須講究經(jīng)濟效益，一個成功的建筑結(jié)構(gòu)設計，技術(shù)上先進合理，經(jīng)濟上效益顯著。

3.3 實踐性

建筑結(jié)構(gòu)設計是一種工程實踐活動，沒有一個工程師是直接從大學畢業(yè)生馬上變成一個成熟的工程師，而是必須經(jīng)過一個較長時間的工程設計鍛煉。

3.4 復雜性

建筑結(jié)構(gòu)設計的復雜性首先表現(xiàn)在設計中各種因素的不確定性，建筑結(jié)構(gòu)設計是一個具有多解而沒有標準答案的問題，作為一名結(jié)構(gòu)工程師，我們需要找到一個相對最優(yōu)的方案。

3.5 創(chuàng)新性

建筑結(jié)構(gòu)設計作為一種技術(shù)服務行業(yè)，在設計市場競爭激烈形勢下，要想獲得開發(fā)商的項目，必須提供比別人更加合理經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)方案，這就需要工程師的創(chuàng)新能力。

4進行建筑結(jié)構(gòu)設計中應注意的相關問題

4.1關于箱、筏基礎底板挑板的陽角問題。（1）陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角。（2）如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。

4.2關于箱、筏基礎底板的挑板問題從結(jié)構(gòu)角度來講，如果能出挑板，能調(diào)勻邊跨底板鋼筋，特別是當?shù)装邃摻钔ㄩL布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較節(jié)約；出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調(diào)整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然此問題并不絕對，當有數(shù)層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內(nèi)部墻體連通時，可靈活考慮；當?shù)叵滤缓芨?，出基礎挑板，有利于解決抗浮問題；從建筑角度講，取消挑板，可方便柔性防水做法。

4.3關于梁、板的計算跨度一般的手冊或教科書上所講的計算跨度，如凈跨的1.1倍等，這些規(guī)定和概念僅適用于常規(guī)的結(jié)構(gòu)設計，在應用日廣的寬扁梁中是不合適的。梁板結(jié)構(gòu)，簡單點講，可認為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統(tǒng)一認為是一變截面板。在扁梁結(jié)構(gòu)中，梁高比板厚大不了多少時，應將計算長度取至梁中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋取二者大值配筋。（借用臺階式獨立基礎變截面處的概念）柱子也可認為是超大截面梁，所以梁配筋時應取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才有問題。

4.4基坑開挖時，摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當做安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

4.5抗震縫應加大，經(jīng)統(tǒng)計，按規(guī)范要求設的防震縫在地震時有40%發(fā)生了碰撞，故應增大抗震縫間距。

4.6關于回彈再壓縮基坑開挖時，摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，如獨立基礎，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當做安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

4.7主梁有次梁處加附加筋：一般應優(yōu)先加箍筋，附加箍筋可認為是：主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺，在次梁兩側(cè)補上，象板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但不應絕對。規(guī)范說的清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。當主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大主梁也可不加附加筋?？偟脑瓌t，當主梁上次梁開裂后，從次梁的受壓區(qū)頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產(chǎn)生的剪力時，主梁可不加附加筋。梁上集中力，產(chǎn)生的剪力在整個梁范圍內(nèi)是一樣，所以抗剪滿足，集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時，也可滿足。

4.8一般情況下，懸挑梁宜做成等截面，尤其出挑長度較短時與挑板不同，挑梁的自重占總荷載的比例很小，作成變截面不能有效減輕自重。變截面挑梁的箍筋，每個都不一樣，加大施工難度。變截面梁的撓度也大于等截面梁。當然，外露的大挑梁，可適當變截面，使感官效果好些。

4.9當建筑大多數(shù)房間較小，而僅一兩處房間較大時，如按大房間確定基礎板厚會造成浪費，而按小房間確定則造成配筋困難，當承載力能滿足要求時，可在大房間中部墊聚苯卸載，按小房間確定基礎板厚。

5結(jié)束語

總之，結(jié)構(gòu)設計是個系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。千里之行，始于足下。設計人員要從一個個基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其它專業(yè)來進行設計，在工作中應事無巨細，善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗和教訓。

參考文獻：

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