建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問(wèn)題與解決策略研究

高 永 新

(博樂(lè)農(nóng)五師全新勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，新疆 博樂(lè) 833400)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問(wèn)題與解決策略研究

高 永 新

(博樂(lè)農(nóng)五師全新勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，新疆 博樂(lè) 833400)

對(duì)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的圖紙繪制粗糙、基礎(chǔ)選擇不合理、混凝土樓板質(zhì)量不過(guò)關(guān)、外墻設(shè)置不合理等問(wèn)題進(jìn)行了分析，并針對(duì)各問(wèn)題提出了具體的解決措施，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既美觀又安全。

建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)，抗震

如果把一個(gè)建筑體的存在看作一個(gè)活生生的生命，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑的“生命歷程”中可謂占據(jù)著重要的地位，關(guān)系著建筑外部面貌與內(nèi)部骨架的形成，同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑工程投資的一部分，能夠有效控制設(shè)計(jì)過(guò)程中的成本造價(jià)，也是一項(xiàng)成功建筑設(shè)計(jì)的一部分。總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮到建筑所在地的氣候、地形、水文、風(fēng)俗文化以及建筑造價(jià)的多方面因素，最大限度的滿足實(shí)際的需要。

1 當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問(wèn)題

1)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙繪制粗糙。一切建筑施工活動(dòng)的進(jìn)行都必須依據(jù)施工圖紙來(lái)進(jìn)行，因此，一份結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙是否合理、標(biāo)注詳盡對(duì)于建筑施工過(guò)程建筑質(zhì)量的控制具有非常大的影響，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括建筑的結(jié)構(gòu)類型、抗震設(shè)計(jì)等級(jí)以及房屋主體結(jié)構(gòu)的防裂度(抗震設(shè)防烈度)、所用的建筑材料等，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中標(biāo)注不明確甚至是設(shè)計(jì)不科學(xué)、不合理，那么在具體的施工過(guò)程中極易引起施工現(xiàn)場(chǎng)的混亂，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致建筑事故的發(fā)生。

2)建筑基礎(chǔ)選擇不合理。建筑的基礎(chǔ)包括獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)以及箱形基礎(chǔ)等，不同基礎(chǔ)所承受荷載的形式不同，使用的環(huán)境就不同，獨(dú)立基礎(chǔ)所承受荷載的形式為點(diǎn)荷載，適用于一般承載能力較好的土壤，箱形基礎(chǔ)承受荷載能力的形式為面荷載，適用于濕陷性土壤等比較惡劣的地表環(huán)境下，不同類別的基礎(chǔ)形式之間所存在的差別絕不只是一個(gè)名稱的不同那么簡(jiǎn)單。但是在目前的部分高層建筑基礎(chǔ)選型過(guò)程中，往往不是特別科學(xué)，導(dǎo)致了建筑體下層的地基土壤根本無(wú)法有效地承受基礎(chǔ)所傳來(lái)的上部建筑的荷載，基礎(chǔ)容易發(fā)生不均勻沉降，如果在這樣的地基上進(jìn)行建筑物的建造，但不采取有效的處理措施，基礎(chǔ)選型不合理，那么所成型的建筑質(zhì)量就會(huì)嚴(yán)重偏離安全標(biāo)準(zhǔn)，建筑的壽命會(huì)大大減小，同時(shí)對(duì)所居住的居民的生命安全也是一個(gè)威脅。

3)混凝土樓板質(zhì)量不過(guò)關(guān)。在高層建筑物的施工過(guò)程中，樓板作為承載人們?nèi)粘Ｉ畹闹饕顒?dòng)區(qū)域，人們走動(dòng)、跳躍等都在樓板上進(jìn)行，樓板承擔(dān)著上部傳來(lái)的不間斷的活荷載作用以及墻體、梁、柱等所傳下來(lái)的固定荷載作用，如果樓板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、配筋不符合規(guī)范要求，樓板就會(huì)發(fā)生過(guò)早開裂的現(xiàn)象，而這一情況的發(fā)生將會(huì)直接導(dǎo)致建筑使用壽命的減少，并且造成安全隱患，尤其是一些氣候溫差較大的北方地區(qū)，對(duì)樓板現(xiàn)澆混凝土的要求更為嚴(yán)格。

4)地下室的外墻設(shè)計(jì)不合理。絕大多數(shù)的高層建筑都擁有地下室，用作設(shè)備用房或者商業(yè)用房，其中地下室外墻作為地平線下的建筑主體，容易受到地下水等因素的影響，必須區(qū)別于地上建筑墻體進(jìn)行設(shè)計(jì)。墻體的厚度以及所使用混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、防水性能等都必須按照規(guī)范要求以及實(shí)際情況綜合確定，然而一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員并沒有意識(shí)到地下水位對(duì)于墻體的影響，仍舊按照地上墻體的做法進(jìn)行地下室墻體的設(shè)計(jì)，帶來(lái)了很大的安全隱患。

5)對(duì)配筋的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。建筑物樓板、柱、梁等內(nèi)部的配筋都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的力學(xué)性能計(jì)算而確定的，并不是簡(jiǎn)單地配筋越多越好。如果這些結(jié)構(gòu)主體中過(guò)多的配筋，則會(huì)造成其表面保護(hù)層厚度過(guò)小，鋼筋外露，不僅影響了建筑的美觀，而且鋼筋外露發(fā)生銹蝕、彎曲，建筑混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)一步脫落，對(duì)建筑主體的結(jié)構(gòu)承載力造成很大的影響。因此，決不能錯(cuò)誤的認(rèn)為配筋越多越好。

2 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的解決策略

1)實(shí)現(xiàn)相關(guān)專業(yè)間的互通有無(wú)，進(jìn)行充分溝通。建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行一個(gè)建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，拿到建筑方案之后，不可急于下手，盲目的進(jìn)行建模以及計(jì)算，而應(yīng)該首先對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行一個(gè)全面總體的認(rèn)識(shí)，在與相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行充分溝通之后，對(duì)工程的地理環(huán)境、自然社會(huì)條件以及選型有一個(gè)整體的把握，對(duì)投資方的意圖進(jìn)行透徹的分析與理解，再進(jìn)行工程的設(shè)計(jì)。確保每一個(gè)步驟滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采取統(tǒng)一的規(guī)范做法與標(biāo)準(zhǔn)，確定總體的方案，極力避免后續(xù)不合適重新調(diào)整的無(wú)用功而耽誤工期。

2)建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)之前必須充分收集資料。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)并不是一個(gè)孤立的單獨(dú)工程，而應(yīng)該被放入建筑所在地的大環(huán)境中進(jìn)行考慮，外觀要與周圍的社會(huì)環(huán)境相適應(yīng)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)要滿足當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件需求，因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前必須充分的收集相關(guān)的資料，只有對(duì)建筑所在的大環(huán)境以及各方面相關(guān)情況有一個(gè)整體的了解，才能完成一項(xiàng)優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品。

3)提高建筑物抗震能力。對(duì)于建筑體來(lái)說(shuō)，地震所帶來(lái)的影響是非常巨大的，尤其是高層建筑。在汶川地震等多個(gè)地震發(fā)生以來(lái)，國(guó)家建筑行業(yè)更是將建筑物的抗震指標(biāo)作為一項(xiàng)重要的參數(shù)來(lái)對(duì)待。正確合理的抗震指標(biāo)不僅可以充分滿足建筑物的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，又不至于指標(biāo)過(guò)大而造成浪費(fèi)。在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，要時(shí)刻遵守這樣的一個(gè)原則“小震不壞，中震可修，大震不倒”，對(duì)于地下室的抗震等級(jí)確定與上部建筑主體結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)要區(qū)分開來(lái)，分別予以考慮，一般來(lái)說(shuō)，地下層的抗震等級(jí)要略低于地上結(jié)構(gòu)，而裙樓的抗震等級(jí)應(yīng)該不低于主樓的抗震等級(jí)。

4)沉降計(jì)算。在基礎(chǔ)埋置時(shí)，基坑開挖過(guò)程中，基坑周邊的基底土不會(huì)產(chǎn)生反彈作用，這是由于其處于摩擦角的范圍內(nèi)而受到一定的約束作用，因此，主要進(jìn)行反彈的土層便是坑中心位置的地基土，為了避免這種反彈現(xiàn)象的發(fā)生，就需要人工對(duì)這部分回彈土層進(jìn)行清理。當(dāng)建筑物所選基礎(chǔ)為較大的箱形基礎(chǔ)類型時(shí)，其約束力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，在沉降計(jì)算時(shí)主要考慮基地的壓力，而忽略坑邊土的約束作用。但是當(dāng)所選基礎(chǔ)為較小的獨(dú)立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)時(shí)，所受到的約束力相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較大了，這時(shí)的沉降計(jì)算主要考慮基地的附加應(yīng)力而忽略回彈部分的應(yīng)力作用。

5)做好建模前的準(zhǔn)備。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般采用PKPM等軟件，進(jìn)行建模前，首先要確定樓面、墻體、梁、柱等各處的荷載值，這個(gè)值不應(yīng)該是個(gè)大概值，而應(yīng)該是經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算確定的值，對(duì)各種建筑部位要從建筑做法以及實(shí)際的使用情況來(lái)綜合確定固定荷載以及活荷載的取值，保證結(jié)構(gòu)的安全性。對(duì)于一些復(fù)雜部位的荷載計(jì)算，應(yīng)該使用力學(xué)模型盡量進(jìn)行簡(jiǎn)化，使工作量減少。

6)明確各種參數(shù)的含義。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，無(wú)論是荷載的計(jì)算取值還是建筑構(gòu)件尺寸的計(jì)算，都要涉及一系列的公式，這些公式都是專家在經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)之后所歸納出來(lái)的，中間含有大量的參數(shù)，如折算系數(shù)等，這些系數(shù)通過(guò)專門的表格進(jìn)行查詢確定。在設(shè)計(jì)時(shí)，要充分理解各個(gè)參數(shù)所代表的含義，找到所對(duì)應(yīng)的表格嚴(yán)格選取數(shù)值，絕對(duì)不能照搬照抄以往設(shè)計(jì)案例，系數(shù)的取值也是照貓畫虎，這樣是對(duì)自己工作的不負(fù)責(zé)任，也是對(duì)人生命安全的褻瀆，建筑體與人類的活動(dòng)是密切相關(guān)的，因此每一個(gè)小小的步驟都應(yīng)該引起足夠的重視，尤其是計(jì)算過(guò)程中隨處可見的參數(shù)的選取。

3 結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以說(shuō)是一個(gè)與實(shí)際緊密結(jié)合的過(guò)程，決不能脫離實(shí)際而進(jìn)行，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要綜合考慮建筑工程所在地的地理環(huán)境、水文土質(zhì)、抗震等級(jí)等，在參考規(guī)范的基礎(chǔ)之上，通過(guò)借鑒其他成功案例的經(jīng)驗(yàn)，合理安排建筑體從地下到地上，從主體到部分的結(jié)構(gòu)，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既符合外觀的視覺享受，又達(dá)到主體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

[1] 宋志瑜.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問(wèn)題與解決措施分析[J].城市建筑，2014(4)：80-81.

[2] 王 健.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問(wèn)題及解決措施[J].中外企業(yè)家，2013(35)：65-67.

[3] 楊宏剛.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問(wèn)題[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2013(23)：59-60.

Study on common architectural structure design problems and solving strategies

Gao Yongxin

(BoleNongwushiQuanxinSurveyDesignCo.,Ltd,Bole833400,China)

The paper analyzes current architectural structure design problems, such as coarse drawing, irrational foundation selection, concrete floor quality defects and irrational exterior wall setting and so on, and puts forward specific solving measures, so as to make architectural structure design beautiful and safe.

architectural structure, design, foundation, anti-seismic

1009-6825(2015)05-0019-02

2014-12-09

高永新(1980- )，男，工程師

TU318

A