淺議建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀與發(fā)展

■周 敏 ■武漢佰思特建筑設(shè)計咨詢有限公司，湖北 武漢 430000

1 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀

1.1 國際現(xiàn)狀

國際上最早從80年代開始利用計算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計，也就是二維計算機(jī)輔助設(shè)計方法，這種建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的過程是采用程序化手法，使設(shè)計過程更加簡單，也促進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)化繪制的形成。但是隨著對結(jié)構(gòu)設(shè)計的高效性需求日益加大，出現(xiàn)了三維化的設(shè)計方法。當(dāng)前很多發(fā)達(dá)國家在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計上引入了建筑信息建模等理念，在相關(guān)技術(shù)的支持下通過建立三維模型的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，很大的提高了工作效率。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

隨著國內(nèi)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀是，一方面，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的信息化使得設(shè)計過程更加便捷，造成設(shè)計人員過于依賴于電腦，而不進(jìn)行專業(yè)理論知識的全面評估，這給建筑工程帶來很大的不利影響;另一方面，當(dāng)前的信息化結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)與發(fā)達(dá)國家存在較大的差距，雖然建筑信息建模等三維方式已經(jīng)在國內(nèi)的部分建筑設(shè)計上得到了應(yīng)用，但是實現(xiàn)先進(jìn)信息技術(shù)與實際設(shè)計工作的完美結(jié)合，仍需要在日常工作中進(jìn)行不斷的探索與優(yōu)化。

2 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

2.1 設(shè)計誤區(qū)

(1)忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計的實用性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該滿足使用性需求，結(jié)構(gòu)設(shè)計如果只是外在具有可觀賞性，無法真正應(yīng)用到建筑工程中去，或者結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用壽命過短，都是結(jié)構(gòu)設(shè)計不具實用價值的體現(xiàn)。部分建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計單一重視外觀，將極大的影響建筑工程的質(zhì)量。

(2)忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性。建筑的根本要求是安全，建筑的安全與否關(guān)乎用戶的生命財產(chǎn)安全。而建筑的安全由每一結(jié)構(gòu)中的小細(xì)節(jié)共同組成，結(jié)構(gòu)設(shè)計就是建筑整體安全的重要細(xì)節(jié)，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該充分重視安全性。

2.2 結(jié)構(gòu)問題

(1)異性結(jié)構(gòu)的不合理。當(dāng)前，異性結(jié)構(gòu)的高層建筑隨處可見，在追求建筑的個性化外在表現(xiàn)時，同樣不可以忽視了異性結(jié)構(gòu)存在的一系列問題。主流的異性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為不規(guī)則的形體以及過高的高度，這些特征使得建筑在結(jié)構(gòu)布局上存在較多的不合理性，也缺乏相應(yīng)的抗震設(shè)計。當(dāng)前我國尚沒有充分的技術(shù)對異性建筑都進(jìn)行全面的承載力檢驗，因此設(shè)計時在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一定要嚴(yán)格自律，充分考慮建筑的抗震性與結(jié)構(gòu)合理性。

(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合規(guī)。我國的相關(guān)法規(guī)制度都對建筑的高度與寬度設(shè)定了響應(yīng)的規(guī)范，有些高層建筑的高度超甚至超過了的最大的高度限制值。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果建筑的高度與寬度超過相關(guān)規(guī)定，則應(yīng)該采用超限標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計高度超高的弊端有很多，比如建筑物防震力不足、與施工地土質(zhì)構(gòu)成不相適應(yīng)等。

(3)結(jié)構(gòu)防護(hù)措施的缺乏。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該充分考慮外在的各種影響因素，比如伸縮縫的設(shè)計是為了應(yīng)對溫度對結(jié)構(gòu)的影響。后澆帶是一種可以替代伸縮縫的設(shè)計方法，但是后澆帶主要是縮小混凝土在溫度變化時的變化狀態(tài)，即使后澆帶很好的避免了溫度對混凝土的影響，但是當(dāng)溫度再次變化時，后澆帶已經(jīng)沒有了防護(hù)功能。因此，有些設(shè)計員在進(jìn)行長建筑物設(shè)計時，采用后澆帶的方法，不能解決溫度變化會對整體結(jié)構(gòu)造成影響的問題。應(yīng)該將后澆帶方法與其他的措施結(jié)合使用，屋頂保溫隔熱措施與溫度筋的使用都是有效的加強(qiáng)措施。

3 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求

設(shè)計人員應(yīng)該充分掌握專業(yè)知識與技能，在設(shè)計時，應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。隨著能源價格的不斷上漲，建筑的成本也隨之不斷上漲，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該不斷創(chuàng)新概念設(shè)計，滿足經(jīng)濟(jì)且安全的需求。設(shè)計圖在開工前應(yīng)該由相關(guān)專業(yè)負(fù)責(zé)人與審核人進(jìn)行審查，分析當(dāng)前的技術(shù)條件是否滿足設(shè)計的需求，即結(jié)構(gòu)設(shè)計必須具備良好的可行性。

結(jié)構(gòu)設(shè)計的個性化需求也是當(dāng)前的發(fā)展趨勢，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計也必須有良好的審美，且在室內(nèi)布局上有利于業(yè)主的空間規(guī)劃。設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該嚴(yán)格避免違規(guī)設(shè)計，不能隨意滿足業(yè)主的不合理要求;設(shè)計時要有對建筑工程設(shè)計終生負(fù)責(zé)的意識。在利用信息技術(shù)與計算機(jī)軟件時不能盲目，計算機(jī)技術(shù)對結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是輔助功能，設(shè)計的合理與否必須用自身的專業(yè)知識進(jìn)行科學(xué)評判。

4 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展方向

4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計向總體設(shè)計的發(fā)展

總體設(shè)計是通過對不可預(yù)知的安全隱患等多方面的考量后提出的一種可行性設(shè)計方法，列入考量的不可控因素包括社會與自然兩個方面，總體設(shè)計方式能有效的從整體上規(guī)避風(fēng)險事故的發(fā)生。通過合理優(yōu)化細(xì)節(jié)組成，以實現(xiàn)建筑的總體安全是結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展方向。

4.2 設(shè)計人員綜合素質(zhì)的發(fā)展

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與與社會的不斷進(jìn)步，人們從基本的物質(zhì)需求逐漸發(fā)展至高水平的精神需求，人們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的審美要求也越來越高，設(shè)計人員應(yīng)該不斷的提升自己的審美理念，高水平審美需求正是順應(yīng)人們需求的一大發(fā)展方向。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在完善結(jié)構(gòu)外部美感的同時，也應(yīng)該充分注重建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，不斷的強(qiáng)化自身的專業(yè)水平，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的高品質(zhì)發(fā)展。

4.3 建筑材料的創(chuàng)新發(fā)展

建筑材料對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，是一個實際運(yùn)用與建筑工程中的東西;另一個角度來看，建筑材料的升級必然帶動結(jié)構(gòu)設(shè)計的革新。不同的時期由于使用的建筑材料不同，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計也不會一樣。當(dāng)前所使用的建筑材料要求是輕便且無污染，新型材料的創(chuàng)新發(fā)展也必然會促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計革新與發(fā)展。

4.4 新技術(shù)的發(fā)展

4.4.1 三維技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計所采用的傳統(tǒng)二維計算機(jī)設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的建筑需求，愈來愈多的建筑工程對高技術(shù)的應(yīng)用需求日益增長，這也促使結(jié)構(gòu)設(shè)計不斷進(jìn)行革新，三維技術(shù)應(yīng)用探究將是未來的發(fā)展所趨。

建筑信息建模是一種創(chuàng)新的三維設(shè)計方法，它通過創(chuàng)建或者采集可用于計算的建筑信息，進(jìn)行數(shù)字化建模，并據(jù)以向設(shè)計方案與施工布局提供可靠的信息，一定程度上還可以進(jìn)行性能預(yù)測。建筑信息建模的運(yùn)用將是未來建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展趨勢，越來越多的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計都將通過對建筑信息建模技術(shù)的運(yùn)用，實現(xiàn)建筑工程的質(zhì)量優(yōu)化。

它能保障所提供信息的準(zhǔn)確性并能根據(jù)環(huán)境的變化及時更新，建筑工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計師、施工者以及業(yè)主都能全面了解整個建筑工程項目的運(yùn)行情況，有利于保障多方的協(xié)同工作，建筑信息模型采用全數(shù)字化管理，有利于提高建筑效率，減少風(fēng)險發(fā)生的可能，并能有效保障建筑結(jié)構(gòu)的的質(zhì)量。

4.4.2 預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)技術(shù)

原理是在兩柱之間布置明梁:樓板結(jié)構(gòu)使用預(yù)應(yīng)力大板，再在預(yù)應(yīng)力大板上進(jìn)行隔墻布置。將這種大板于預(yù)應(yīng)力寬扁梁配合使用，能最大限度使樓層凈高得到提升。假設(shè)預(yù)應(yīng)力寬扁梁為9m 跨，那么相較于普通的預(yù)應(yīng)力梁來說，高度會減少200mm;相較于普通的混凝土梁來說，高度會減少350mm。多數(shù)的多功能商業(yè)住宅樓常需要設(shè)置底部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，用于大柱網(wǎng)建設(shè)以保留足夠大的空間，這一技術(shù)能有效的滿足這種需求。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在運(yùn)用過程中得到了不斷的優(yōu)化，技術(shù)已趨于成熟，且其相關(guān)的材料費(fèi)與及施工費(fèi)較為合理，在我國的高層建筑中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)置越來越多的將會采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)技術(shù)有利于減少室內(nèi)次梁數(shù)量，在保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的同時，使住宅的平面設(shè)計與布置更為方便靈活，也有利于平面布局的第二次改造。

5 結(jié)束語

建筑工程的質(zhì)量是人們安全生活的基礎(chǔ)，在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，整個建筑行業(yè)與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方法都在不斷的革新與發(fā)展。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程的重要組成部分，是建筑工程項目順利開展前的重要準(zhǔn)備工作。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不斷發(fā)展的過程中，既要求設(shè)計人員不斷深化專業(yè)知識的學(xué)習(xí)、實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計方法，也要求與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的技術(shù)不斷得到優(yōu)化。

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