針對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題與解決途徑的闡述

秦篤星

摘要：建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工作，它需要深厚的理論基礎(chǔ)以及靈活的創(chuàng)新思雛和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度。在進(jìn)行設(shè)計時，既要考慮用戶對房屋使用效果的要求，還要兼顧建筑的質(zhì)量、安全性、穩(wěn)定性等多方面的內(nèi)容。這就要求從事設(shè)計的人員除了要具有豐富的設(shè)計理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還要具備能夠進(jìn)行有效的統(tǒng)籌規(guī)劃、合理進(jìn)行配置的能力.同時還要對整個工程建筑設(shè)計的規(guī)范熟練的掌握，這樣才能夠避免結(jié)構(gòu)設(shè)計中常出現(xiàn)的問題，確保建筑施工結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性能。

關(guān)鍵詞：建筑工程；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；問題；解決方法

前言

建筑工程設(shè)計的關(guān)鍵在于建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)合理可以加強(qiáng)建筑工程的使用性能。建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計要盡可能做到經(jīng)濟(jì)、適用、可靠，使建筑工程在結(jié)構(gòu)上可以滿足各種預(yù)定的功能要求。在工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計中常常會出現(xiàn)一些問題，影響到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，下面就對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題以及解決途徑進(jìn)行討論。

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本過程

建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以分為：結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)計算、施工圖設(shè)計這三個部分。

1.1結(jié)構(gòu)計算

建筑工程的計算荷載有：外部荷載和內(nèi)部荷載，它們的計算要依照荷載規(guī)范的規(guī)定及要求使用不同的組合值系數(shù)及永久值系數(shù)等進(jìn)行不同工況下的組合計算；對于構(gòu)件的試算，要依照計算出的荷載值、構(gòu)造措施的要求、使用要求和各種計算手冊上的試算方法來對構(gòu)件的截面進(jìn)行初步的確定。

1.2設(shè)計方案

根據(jù)工程地質(zhì)報告、建筑場地類別、建筑物高度和層數(shù)、建筑物的重要性、建筑所在地的抗震設(shè)防烈度等情況對建筑的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行確定。在確定了建筑結(jié)構(gòu)的形式之后，要依據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)及要求來對建筑結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件和承重體系進(jìn)行布置。

1.3施工圖設(shè)計

對于建筑工程內(nèi)力的計算要依照已經(jīng)確定的構(gòu)件截面及荷載值來進(jìn)行計算，它包括：拉力、彎矩、軸心壓力、扭矩、剪力等。根據(jù)最后計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和規(guī)范對構(gòu)件的要求及限制，對結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否滿足規(guī)范的要求進(jìn)行復(fù)核。若不滿足，則要調(diào)整構(gòu)件的截面或者布置，直到滿足要求為止。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題

2.1現(xiàn)澆砼樓板的干縮開裂和支座負(fù)鋼筋倒伏的問題

2.1.1干縮開裂問題

在進(jìn)行混凝土樓板澆筑時，澆筑完混凝土后，會在短時間內(nèi)出現(xiàn)樓面出現(xiàn)龜裂的現(xiàn)象，尤其在溫差較大的季節(jié)或地區(qū)這種現(xiàn)象非常明顯，而且這種現(xiàn)象多發(fā)于住宅樓，公用建筑和商用樓較為少見。這種龜裂多是由于混凝土的水灰比過大造成的，它降低了建筑結(jié)構(gòu)的剛度，增大了結(jié)構(gòu)的撓度，使整個結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性都明顯的降低。出現(xiàn)這種情況的原因是：由于現(xiàn)在的工程大多使用商品砼，混凝土是由預(yù)拌廠直接負(fù)責(zé)提供的，泵送混凝土要求混凝土的和易性要好，流動性要高具有較大的坍落度，商品砼為了達(dá)到這種效果就會加大水的配比，使混凝土的水灰比過大，嚴(yán)重的影響了混凝土的質(zhì)量。

2.1.2支座負(fù)鋼筋倒伏的問題

當(dāng)進(jìn)行完樓板上的鋼筋綁扎后，隱蔽驗(yàn)收后才可以進(jìn)行混凝土的澆搗工作，但是在實(shí)際施工中，由于沒有注意保護(hù)好一家好的支座負(fù)鋼筋，使得鋼筋的倒伏隨處可見。剛進(jìn)的倒伏會造成支座負(fù)彎矩沒有足夠的鋼筋來支撐，引起支座板面出現(xiàn)裂縫，加大了撓度，降低了剛度，是般的受力狀態(tài)逐漸趨向間支，造成板配筋偏于不安全。

2.2柱體、墻體連接混亂

在對比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)平面進(jìn)行布置時，往往會出現(xiàn)多方向柱網(wǎng)相連的地方。有的把每根柱和周圍各柱都用框架粱連接起來，形成多梁交匯于一柱，這給接點(diǎn)區(qū)的鋼筋錨固和混凝土的施工帶來了很大的不便嚴(yán)重的影響了施工的進(jìn)度。

2.3結(jié)構(gòu)電算或設(shè)計方法存在問題

2.3.1實(shí)際施工圖紙和電算的計算簡圖不符

問題主要表現(xiàn)在剪力墻開洞的大小、剪力墻的長度、厚度、門窗洞口的位置、框架計算高度等和施工圖紙不相符。這大多是由于結(jié)構(gòu)專業(yè)的計算進(jìn)行的過早，建筑平面經(jīng)過多次的調(diào)整，又沒有來得及發(fā)饋給結(jié)構(gòu)專業(yè)，使專業(yè)間相互脫節(jié)，等到了施工圖紙進(jìn)入校審的階段，大多都只注意在圖面上，沒有核對建筑圖，進(jìn)而造成了這類錯誤，這回事某些構(gòu)件的配筋失真，造成配筋不足的危險。

2.3.2抗震概念設(shè)計不足

建筑抗震設(shè)防的三個目標(biāo)可以用小震不壞、中震可修、大震不倒來進(jìn)行總結(jié)，第一目標(biāo)可以利用承載力的計算來保證；第二目標(biāo)可以利用結(jié)構(gòu)可靠度標(biāo)準(zhǔn)分項(xiàng)系數(shù)來達(dá)到損壞可修的目標(biāo)；但第三目標(biāo)就要通過概念設(shè)計和各種抗震構(gòu)造措施來實(shí)現(xiàn)。這就要求結(jié)構(gòu)要具有良好的吸能、耗能能力，具有較高的靜不定次數(shù)、避免豎向承載力和剛度突變、結(jié)構(gòu)的構(gòu)件盡可能為延性構(gòu)件。

2.4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計淡薄

概念設(shè)計通常是指不經(jīng)過數(shù)值的計算，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系和分體系間的力學(xué)關(guān)系、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象、工程經(jīng)驗(yàn)等，來獲得基本設(shè)計的原則和思想。在現(xiàn)行的抗震規(guī)范中規(guī)定，一般結(jié)構(gòu)設(shè)計的彈性計算是以多余地震方面為出發(fā)點(diǎn)的，其超越概率為63.2%，比一般設(shè)防烈度低，規(guī)范要求設(shè)計不但要負(fù)荷概念設(shè)計的規(guī)定，還要加強(qiáng)抗震措施，這樣才能達(dá)到設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，但一些工程只注重計算結(jié)果，忽略了概念設(shè)計和對抗震的要求。

3解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的有效途徑

3.1確定整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性以及合理性

3.1.1結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之間的比被稱為剛重比

它影響著結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，也是影響重力二階效應(yīng)的重要參數(shù)。一般都會使用增大剛重比的方法來考慮重力的二階效應(yīng)。結(jié)構(gòu)的剛重比增大則二階效應(yīng)就會減小，二階效應(yīng)要控制在20%以內(nèi)如果改制不能達(dá)到要求，則可能引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導(dǎo)致坍塌。

3.1.2剪重比是抗震設(shè)計中非常重要的參數(shù)

由于長時間的作用下，地震影響系數(shù)下降的會較快，根據(jù)這種情況計算出來的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能偏小。對于長周期的結(jié)構(gòu)，地震動態(tài)作用下的地面加速和位移會對結(jié)構(gòu)具有更大的破壞作用，如果剪重比<0.02，結(jié)構(gòu)的剛度歲可以滿足水平位移限制的要求，但卻不能達(dá)到結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的條件，設(shè)計人員要在設(shè)計過程中綜合的考慮剛重比和剪重比的合理取值。

3.2結(jié)構(gòu)體系選型的設(shè)計方案和優(yōu)化

結(jié)構(gòu)體系選型的優(yōu)化可以在項(xiàng)目建設(shè)方案確定的過程中引入，這樣可以避免建筑方案在結(jié)構(gòu)方面的不合理，首先是建筑物的體形，其次是柱網(wǎng)尺寸，層高以及主要的抗側(cè)力構(gòu)件所在的位置。例如：延吉的某建筑工程的主次梁樓蓋的柱網(wǎng)不適合采用正方形的設(shè)計，而應(yīng)該采用矩形。以短跨為主梁，次梁為長跨，并且短跨和長跨的比例<0.75，這樣相對比較經(jīng)濟(jì)。其采用的主次粱跨度比在0.65～0.70之間，根據(jù)這樣的設(shè)計計算，使其的主次梁的截面高度協(xié)調(diào)一致，使梁底達(dá)到齊平，保證了樓蓋的結(jié)構(gòu)高度最小。

3.3結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計方法和優(yōu)化

3.3.1剪力墻下布樁

當(dāng)建筑的結(jié)構(gòu)為剪力墻或框剪結(jié)構(gòu)時，剪力墻主要承受地震水平力，它也是承受豎向荷載的重要構(gòu)件，所以要沿著剪力墻全廠布樁，樁的中心線要和剪力墻的中心線重合，布置雙排樁時，樁的承臺要具有足夠的剛度，并應(yīng)作承臺的抗彎和沖剪驗(yàn)算。

3.3.2樁基礎(chǔ)設(shè)計

當(dāng)布樁僅按照豎向荷載作用進(jìn)行時，要對彎矩作用下的承臺底部邊樁的反力進(jìn)行驗(yàn)算。尤其是框剪結(jié)構(gòu)的剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)核心筒底部彎矩及剪力對基礎(chǔ)承載力的影響較大，不能遺漏。對于水位較高的地下室和短肢剪力墻、大跨度結(jié)構(gòu)等彎矩較大的承臺底部樁基要驗(yàn)算其是否存在向上的抗拔力。

4結(jié)語

建筑的結(jié)構(gòu)就是指：在建筑物內(nèi)部，有建筑材料制成的用來承受各種荷載或者作用，起到骨架作用的空間受力體系。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計由于所用的建材各不相同，可以分為：組合結(jié)構(gòu)設(shè)計、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計等。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，它不僅需要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度以及靈活的創(chuàng)新思維，除此之外，要熟練掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的完美，還要善于汲取實(shí)際操作中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。