建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工及關(guān)鍵問題

劉強

【摘 要】決定建筑質(zhì)量好壞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于人們來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性主要體現(xiàn)在能否為他們以后的居住或辦公環(huán)境提供既舒適安全，又經(jīng)濟實惠還有品味的設(shè)計方案，在這樣的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新以做到更好。所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師們不僅要滿足人們的需要，還要在現(xiàn)代化的進程下轉(zhuǎn)換自己的設(shè)計理念，開闊自己的視野，用自己精湛的理論和獨特的創(chuàng)新去解決建筑設(shè)計中存在的諸多問題，然而，這些問題中，想辦法提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量是重中之重。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；施工問題；措施

導(dǎo)言：

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是指將建筑設(shè)計師的構(gòu)想在具體的建設(shè)項目中進行全面的結(jié)構(gòu)設(shè)計和具體細致的實施過程。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是工程建設(shè)的關(guān)鍵所在，是承接設(shè)計師的構(gòu)想和項目施工的橋梁，是具體的建筑藝術(shù)實施的重要環(huán)節(jié)，也是確定和控制工程造價的重點階段。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)是保證結(jié)構(gòu)安全、保障項目建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴格遵守國家法律法規(guī)和相關(guān)設(shè)計規(guī)范，同時在設(shè)計過程中貫徹優(yōu)化設(shè)計的原則，減少項目工程中不必要的浪費。

一、建筑結(jié)構(gòu)的類型

建筑物中存在著各種不同的使用功能和要求，因此在應(yīng)用的過程中存在著居多的類型和分類方法，根據(jù)建筑物中的相關(guān)用途，可以分為工業(yè)建筑與民用建筑兩種。根據(jù)建筑物的層數(shù)，可以分為單層、多層、高層和超高層建筑。建筑物根據(jù)所使用的結(jié)構(gòu)材料可以分為：木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。建筑物根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式，可以分為排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和大路結(jié)構(gòu)等。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要遵循的原則

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循抓大放小的原則。

抓大放小指的是強柱弱梁的概念，建筑結(jié)構(gòu)的體系比較復(fù)雜，其是由不同的構(gòu)件共同組成的，而且不同的構(gòu)件其功能也不同。在設(shè)計時應(yīng)注重重點構(gòu)件的設(shè)計，這樣才能保證重點構(gòu)件功能的發(fā)揮。

2.巧用剛?cè)岵脑瓌t。

合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循剛?cè)岵脑瓌t。建筑的機構(gòu)剛度太大，會導(dǎo)致變形能力差，如果強大的破壞力瞬間襲來，建筑物需要承受的力量很大，容易造成建筑物局部嚴重受損。如果結(jié)構(gòu)太柔，雖然能夠很好地消解外力，但同時也容易造成建筑物本身變形過大而無法使繼續(xù)使用。

3.建筑多道防線原則。

安全的建筑結(jié)構(gòu)體系采取多道防線來進行設(shè)計，當災(zāi)難發(fā)生時，把生存的希望寄托在單一構(gòu)件上是十分危險的，生存的機會很小。但是，如果在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，能夠建筑起多道防線，就能夠獲得更多的求生機會，保證人身和財產(chǎn)安全。

4.打通重要關(guān)節(jié)原則。

在建筑結(jié)構(gòu)體系中，關(guān)節(jié)是無處不在的。理想的建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)是渾然一體的，不存在任何關(guān)節(jié)，這樣的結(jié)構(gòu)體系使得任何形式的外力都能夠迅速傳遞和消解。但是現(xiàn)實的建筑施工中，沒有關(guān)節(jié)是不可能的，這就需要打通關(guān)節(jié)。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)特別注意的問題

（一）地基與基礎(chǔ)方面

1.多層房屋建筑無地質(zhì)勘察報告，僅僅依據(jù)建設(shè)單位口頭或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計資料就進行施工圖設(shè)計。地基與基礎(chǔ)設(shè)計要做到合理，安全適用，設(shè)計人員必須依據(jù)地質(zhì)勘察資料，統(tǒng)一考慮多方面因素進行基礎(chǔ)類型選擇和設(shè)計，僅憑地耐力這一數(shù)據(jù)是不全面的，也是不安全的，更不能盲目的把地耐力容許值取得小一些就認為萬無一失了。

2.采用換土墊層進行軟弱地基處理，不進行換土墊層設(shè)計，只憑經(jīng)驗處置。有時設(shè)計者對軟弱地基的危害認識不足，只是簡單地憑借經(jīng)驗采用砂墊層加強一下承載力，沒有進行墊層寬度和厚度計算，既不安全，又不經(jīng)濟。民用建筑中柱、梁及基礎(chǔ)的負荷未按規(guī)范乘以折減系數(shù)。設(shè)計人員設(shè)計多層民用建筑時，在計算梁、柱和基礎(chǔ)的負荷時未按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范將荷載乘以折減系數(shù)計算其荷載值，因而采用荷載值偏大。

（二）關(guān)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(shè)計，在應(yīng)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(yīng)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(chǔ)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(yīng)取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才有問題。縱筋搭接長度為若干倍鋼筋直徑d，一般情況下，d取鋼筋直徑的較小值，這需要一個前提，即大直徑鋼筋強度并未充分利用。否則應(yīng)取鋼筋直徑的較大值。如框架結(jié)構(gòu)頂層的柱子縱筋有時比下層大，d應(yīng)取較大的鋼筋直徑，甚至縱筋應(yīng)向下延伸一層。

（三）關(guān)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(chǔ)較小，坑底受到很大約束，如獨立基礎(chǔ)，回彈可以忽略，在計算沉降時，應(yīng)按基底附加應(yīng)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(yīng)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。

另外，在設(shè)計各種弧形梁、板時，要注意在轉(zhuǎn)彎處放射鋼筋間距對內(nèi)弧邊和外弧邊是不同的，甚至相差很大；設(shè)計時要注意標注鋼筋間距所參照的位置，控制最大箍筋間距，一般可按外弧邊計算和控制放射鋼筋間距。當框架連續(xù)梁相鄰兩跨的梁跨度相差較大時，注意大小跨間的梁支座受力應(yīng)滿足彎矩平衡要求，對小跨支座縱向受拉鋼筋長度應(yīng)滿足相鄰長跨要求。

（四）高層建筑抗震設(shè)計時注意事項

（1）部分框支剪力墻的高層建筑，轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在3層及3層以上時，其框支柱、剪力墻底部加強部位的抗震等級宜提高一級采用，見混凝土高規(guī)第10.2.5條要求；（2）帶加強層的高層建筑，加強層及其相鄰層的框架柱和核心筒剪力墻的抗震等級應(yīng)提高一級，見混凝土高規(guī)第10.3.3條要求；（3）錯層高層建筑，錯層處的框架柱和剪力墻的抗震等級應(yīng)提高一級；（4）連體高層建筑，連接體及與連接體相鄰的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級應(yīng)提高一級；以上提高原則當抗震等級為特一級時則不再提高。

四、結(jié)語

總之，結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程的重要組成部分，是建筑安全應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此，設(shè)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，并密切配合其他專業(yè)來進行設(shè)計。在工作中應(yīng)事無巨細，善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗和教訓(xùn)。只有這樣才能做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，促進建筑工程質(zhì)量的不斷提高。

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