土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題與解決策略

張海山

【摘 要】結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項既全面又系統(tǒng)的工作在對建筑外觀的要求進行合理協(xié)調(diào)的同時，還需要滿足相關(guān)的安全系數(shù)。文章分析其結(jié)構(gòu)設(shè)計問題探討其解決策略。

【關(guān)鍵詞】土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題；策略

引言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，找到最為有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量控制途徑，只有這樣才能全面提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點分析

（一）設(shè)計的主要因素是水平力

在低層房屋和多層房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般受以重力為代表的豎向荷載控制。但是對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響的盡管有豎向荷載，但起決定性作用的則是水平荷載。這主要是因為在豎向構(gòu)件中建筑自身的重量和樓面使用荷載所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比，但是水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及在豎向構(gòu)件中由此所引起的軸力，與建筑高度的兩次方成正比。同時，建筑具有一定的高度，在大體上其豎向荷載是定值，而地震作用和風(fēng)荷載，是水平荷載隨著不同的結(jié)構(gòu)動力性它的數(shù)值變化也較大。

（二）側(cè)移成為結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素

不同于較低的樓房，在高樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，側(cè)移成為控制指標(biāo)。在水平荷載下，結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形隨著樓房高度的增加而迅速增大，所以應(yīng)該在一限度之內(nèi)控制在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)移。

（三）具有更高的抗震設(shè)計要求

對于高層建筑進行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防設(shè)計，在考慮正常使用時的風(fēng)荷載和豎向荷載的同時，還必須保證結(jié)構(gòu)的抗震性能良好，確保在小震的情況下不損士不在大地震時不倒塌。

（四）不能忽視軸向變形

高層建筑具有很大的豎向荷載數(shù)值，在柱中能夠引起較大的軸向變形，從而影響連續(xù)梁彎矩，致使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大，還會影響預(yù)制構(gòu)件的下料長度，這就要求按照軸向變形計算值調(diào)整下料長度，此外，還會影響側(cè)移和構(gòu)件剪力相比于對于構(gòu)件豎向變形的考慮會得出偏于不安壘的結(jié)果。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

（一）將概念設(shè)計應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中

建筑構(gòu)造中所講述的觀點策劃不光是一種建筑策劃觀念，也是國內(nèi)建筑策劃中十分關(guān)鍵的一個步驟，并且觀念的策劃關(guān)鍵在于建筑構(gòu)造方法策劃過程中，由于建筑構(gòu)造的最初策劃階段是電腦所幫助不了的策劃階段。因此，就要求國內(nèi)的建筑構(gòu)造工程人員對掌握的建筑構(gòu)造學(xué)識進行綜合使用，使用有信心的建筑構(gòu)造策劃的觀念進而選擇出對建筑項目來講構(gòu)造最科學(xué)并且成本最合理的構(gòu)造策劃方法。而要做到這一點，那就是必須要求建筑設(shè)計的工程師不斷豐富以及總計自己的結(jié)構(gòu)概念，還有深入了解各類建筑結(jié)構(gòu)的基本性能，而做到有意識、靈活地運用來進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

（二）框支梁擱置在無翼墻框支剪力墻上的設(shè)計

和建筑構(gòu)造品質(zhì)有關(guān)的不光是在建筑前的準(zhǔn)備工作策劃階段中，還有建筑過程中的策劃。在建筑構(gòu)造中，框支梁的策劃是非常關(guān)鍵的。最佳的策劃方案就是把框支梁放置在框支柱抑或翼墻砼剪力墻上，當(dāng)然詳細策劃階段中，因為建筑運用性能的需求，一般框支梁放置的位置不能在翼墻抑或柱的位置，我們就需要在實際操作中就要使用我們自己的構(gòu)造思想與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)開展整治，我們要先按照有關(guān)的構(gòu)造策劃標(biāo)準(zhǔn)對建筑構(gòu)造的框支柱截面高度的制約需求與框支梁鋼筋水平位置的溫度要求先明確建筑構(gòu)造中剪力墻的厚度，之后使用構(gòu)造算計體系開展算計，保證框支柱的截面不僅能夠達到結(jié)構(gòu)的需要還能夠達到算計標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)造策劃階段中，策劃工作者一般重視的是按標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)需求明確框支柱的截面，沒有考慮到算計的需求，致使建筑圖紙策劃中，因為計算達不到要求，這就要求我們構(gòu)造策劃工作者，在真實操作中才能注重，才能夠策劃出一個最佳的科學(xué)的構(gòu)造策劃方法，進而確?？蛑Я赫w的策劃都是科學(xué)安全的。

（三）短肢剪力墻的設(shè)計

剪力墻結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的越來越普遍了，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來越廣泛，短肢剪力墻系指墻肢截面高度與厚度之比為5-8的剪力墻，它與筒體或一般剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系，短肢剪力墻的優(yōu)勢在于布置比較靈活，減輕結(jié)構(gòu)自重，最重要的是經(jīng)濟好，但短肢剪力墻抗震性能較差，所以規(guī)范上規(guī)定了短肢剪力墻的比例不能過多，短肢剪力墻和一般普通的剪力墻的所承載的特性不同，所以對剪力墻構(gòu)造的也有所不同。但是，不管怎樣的剪力墻，在設(shè)計時應(yīng)該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的具體的設(shè)計和具體的要求從構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)而進行設(shè)計。在基本的設(shè)計時應(yīng)該做到增大受力以及增強結(jié)構(gòu)抗震等級以及增大承載能力的原則而進行靈活的設(shè)計和運用，也只有這樣才能夠真正的設(shè)計出符合現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)所需要的剪力墻，也只有這樣才能設(shè)計出符合建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻。

三、提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的措施

（一）地基與基礎(chǔ)方面

對建筑工地以及周圍進行地質(zhì)勘查，根據(jù)詳細的地址勘察報告進行掃地機結(jié)構(gòu)設(shè)計，如建筑地基的土質(zhì)為軟弱性黏土，那么就需要使用夯實法夯實地基或采用換土墊層法進行處理，在對建筑地基進行換土墊層時，需要準(zhǔn)確計算墊層的厚度和寬度，并對抗震承載力進行驗算，只有這樣才能確保建筑物地基基礎(chǔ)的安全性和可靠性。

（二）不斷提高設(shè)計人員素質(zhì)和技術(shù)水平

一方面單位制定人才成長、科研規(guī)劃與措施，為設(shè)計人員提供良好的學(xué)習(xí)、設(shè)計、科研環(huán)境，促進他們成長、成材；另一方面，設(shè)計人員特別是年輕人，加強專業(yè)理論、先進技術(shù)的學(xué)習(xí)，注重先進理念與經(jīng)驗的吸取，在工程設(shè)計實踐中不斷攻克難題，推陳出新，不斷提高專業(yè)素質(zhì)和技術(shù)水平，以適應(yīng)越來越復(fù)雜的工程需要。同時還應(yīng)設(shè)獎勵機制，給予優(yōu)秀設(shè)計人員獎勵，從而提高設(shè)計人員的責(zé)任心，激發(fā)工作熱情。

（三）加強結(jié)構(gòu)圖設(shè)計

設(shè)計條件圖包括總圖、建筑圖和設(shè)備專業(yè)提出的設(shè)備用房、管道預(yù)留預(yù)埋資料圖。對設(shè)計條件圖的解讀理解是結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一步，是非常重要的一個環(huán)節(jié)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計之前花一定的時間對設(shè)計條件圖進行認真的理解，從整體上把握工程的概況和各部分之間的相互關(guān)系，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點和難點做到心中有數(shù)，這是一個良好的習(xí)慣，可以達到事半功倍的效果。條件圖中包含了不同的工程都具有的相同或相似的信息，設(shè)計中如果有心對這些具有規(guī)律性的信息進行總結(jié)，可以幫助設(shè)計人員避免犯一些常見或考慮不周的錯誤。對條件圖的解讀可從幾個方面入手：條件圖是否齊全，內(nèi)容和深度能否滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求；條件圖所表達的各部分之間的關(guān)系是否明白無誤；基于條件圖的結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)體系是否可行，是否經(jīng)濟，結(jié)構(gòu)布置是否合理，節(jié)點構(gòu)造和詳圖做法是否合理；設(shè)計的難點、重點是什么。

（四）后澆帶設(shè)計

在地基結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了防止混凝土出現(xiàn)變形，經(jīng)常會設(shè)計后澆帶的施工方式，防止因為不均勻沉降而導(dǎo)致的裂縫。根據(jù)施工現(xiàn)場的土質(zhì)結(jié)構(gòu)以及混凝土的性質(zhì)，合理的設(shè)計后澆帶的寬度。從地基的基礎(chǔ)層開始直至房屋頂板，都需要在相同的位置設(shè)置后澆帶，其中混凝土的等級要比兩側(cè)混凝土高。在后澆帶施工之后應(yīng)該做好支撐，在后澆帶完全封閉且混凝土的強度合格后再拆除支撐。在地基施工期間，因為結(jié)構(gòu)應(yīng)力的集中效果下降，在受到溫度變化的影響下會影響混凝土出現(xiàn)收縮裂縫，所以會設(shè)計后澆帶。在有些地基工程中是不允許設(shè)置后澆帶的，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該對后澆帶的斷面形式有明確的標(biāo)注，在地下水位較高的情況下，基礎(chǔ)后澆帶的下方應(yīng)該設(shè)置一層防水板。

結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作為建筑工程中的重要內(nèi)容，需要在設(shè)計中進行科學(xué)合理的規(guī)劃，要求建筑設(shè)計人員在設(shè)計過程中不斷吸取國內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的精華，優(yōu)化和創(chuàng)新我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能保證建筑結(jié)構(gòu)的合理性，安全性和可靠性。

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