結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題與解決辦法

黃元元

（中石化中原石油工程設(shè)計(jì)有限公司　河南省南陽市　473000）

連綿不斷的工程事故，不僅使經(jīng)濟(jì)遭受了損失，也給人們的生命安全造成了無法挽回的損失。質(zhì)量終身制的實(shí)行，管理的加強(qiáng)，很大程度地降低了事故發(fā)生率。但有一部分設(shè)計(jì)者，由于自身的專業(yè)能力不夠，經(jīng)常造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在很大的浪費(fèi)，下文對(duì)其進(jìn)行了闡述。

1　土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的不足之處

經(jīng)過科學(xué)的調(diào)查研究資料顯示，通常建筑壽命的長短受到結(jié)構(gòu)整體的耐久性與安全性制約，主要集中表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：建筑的設(shè)計(jì)水平、施工水平以及質(zhì)量指標(biāo)。相對(duì)于我國的設(shè)計(jì)規(guī)范來說，國際規(guī)范的要求更高，事故發(fā)生的幾率更小，即使在天災(zāi)人禍的狀況下，發(fā)生的損失很微小。同樣都是八級(jí)地震，震源深度也差不多，可是我國的汶川遭受的卻是毀滅性的打擊，汶川周邊的大小城市幾乎夷為平地。而日本地震，即使在海嘯和地震的雙重影響下的損失卻很微小，更不用說人員傷亡情況了，這和我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范不無關(guān)系。

究其根本原因就在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的牢固性嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)且構(gòu)件承載力不足，它們大多借助于結(jié)構(gòu)的冗余度與延展性來抗壓，這是建筑安全的根本保障，要想避免出現(xiàn)由于地震爆炸等自然災(zāi)害而造成的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)確保建筑工程具備良好的質(zhì)量與較長的使用壽命，必須要始終將安全設(shè)計(jì)擺放在土木建筑工程結(jié)構(gòu)施工的首位，進(jìn)而科學(xué)有效的應(yīng)對(duì)因?yàn)榇竺娣e建筑連續(xù)破壞倒塌衍生的災(zāi)害損失，雖然近年來我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展與科學(xué)技術(shù)顯著提升的基礎(chǔ)上取得了巨大的突破成就，但是在具體的實(shí)際應(yīng)用中仍然存在許多缺陷，主要集中表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1　工程設(shè)計(jì)規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)不合格

總的來說，當(dāng)前我國整體上的土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)規(guī)范還不夠科學(xué)完善，其中許多潛在的安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)跟西方發(fā)達(dá)國家相差較為懸殊，例如結(jié)構(gòu)工程的宏觀耐久性、安全系數(shù)范圍的定位、構(gòu)件承載力等方面都還不夠成熟，不僅阻礙了建筑工程的順利施工，更直接造成施工質(zhì)量低且各種突發(fā)性的意外危險(xiǎn)事故頻發(fā)，其中工程設(shè)計(jì)規(guī)范安全設(shè)置水準(zhǔn)不合格突出體現(xiàn)在維護(hù)意識(shí)較差、牢固性差等方面。

（1）難以統(tǒng)籌兼顧好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中維護(hù)意識(shí)、使用情況與安全耐久性間的關(guān)系。

①混凝土結(jié)構(gòu)因腐蝕或鋼筋銹蝕等原因經(jīng)常會(huì)嚴(yán)重縮短土建結(jié)構(gòu)的生命周期，主要是因?yàn)榫S護(hù)意識(shí)不強(qiáng)造成的，許多施工者缺乏環(huán)保意識(shí)而導(dǎo)致在許多方面欠缺周到科學(xué)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，更甚至是使用方法不得當(dāng)造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)不高。②所謂的安全耐久性喪失主要是指受到環(huán)境因素的影響，例如難以經(jīng)受住土壤有害化學(xué)物質(zhì)侵蝕、工程周圍水漬、凍融及干濕大氣的侵害等，總之，希望相關(guān)的專業(yè)負(fù)責(zé)人對(duì)上述問題引起廣泛的關(guān)注與重視，并且采取及時(shí)有效的措施予以改善解決。

（2）工程設(shè)計(jì)規(guī)范的整體牢固性差。

經(jīng)過科學(xué)的調(diào)查研究資料顯示，所謂結(jié)構(gòu)的整體牢固性是任何建筑都應(yīng)具備的一項(xiàng)最基礎(chǔ)能力，一般情況下大多見于結(jié)構(gòu)局部破壞不會(huì)引發(fā)較廣面積的連續(xù)破壞倒塌等不良后果，要想起到良好的抗災(zāi)性能，結(jié)構(gòu)的整體牢固性必須要同時(shí)具備良好的冗余度與延性，往往在我國某些土質(zhì)承載能力較差、地質(zhì)條件惡劣的偏遠(yuǎn)地區(qū)會(huì)忽略設(shè)計(jì)與設(shè)置前的安全等級(jí)與論證，還望該缺陷在日后能予以避免。

1.2　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人的專業(yè)概念理解欠佳

通常情況下，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)大多廣泛應(yīng)用于我國房屋建筑中的鋼筋混凝土多層框架中，《抗震規(guī)范》（GB500011-2010）第4.2.1條指出：

所謂的框架計(jì)算簡圖不合理主要是獨(dú)立基礎(chǔ)埋置較深，不僅在客觀上造成配筋偏少且基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸偏小，還會(huì)嚴(yán)重威脅到上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)本向的安全，通常第一種情況是作用在基礎(chǔ)頂面上的柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值沒有剪力設(shè)計(jì)值。另外一種情況是在鋼筋混凝土多層框架房屋的綜合計(jì)算分析中，必須要嚴(yán)格輸入建筑風(fēng)荷載，因?yàn)橥S多Ⅷ度地震區(qū)的部分鋼筋混凝土是無需進(jìn)行基礎(chǔ)與地基抗震承載力驗(yàn)算的，但是需要滿足地基主要受力范圍內(nèi)沒有軟弱土層，而且荷載相差不是太大的多層框架廠房，同時(shí)民用框架房屋的高度應(yīng)嚴(yán)格管控在24m以下且小于8層。

就乙類建筑而言，應(yīng)該按照各個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一級(jí)的要求來科學(xué)合理的確定抗震等級(jí)，如果Ⅷ度乙類建筑的高度在6.1.2要求的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)人員要始終秉持“實(shí)事求是、與時(shí)俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新”的原則理念來靈活修改設(shè)計(jì)計(jì)算，更要經(jīng)專門研究來積極采取比一級(jí)抗震等級(jí)更直觀有效的抗震措施。通常在建筑工程設(shè)計(jì)中，一般普通的工業(yè)建筑、辦公室與民用住宅等大多被劃分為丙類建筑，這主要是依據(jù)抗震設(shè)防來分類的，同時(shí)還包括各種大型零售商場、體育場館與有關(guān)消防能源、交通電訊等醫(yī)療建筑，必須要嚴(yán)格按照《房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》予以劃分。

《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震規(guī)范》中明確指出非加密區(qū)箍筋的最大間距為2dm，而工作習(xí)慣上常取梁的最大間距為1dm，更對(duì)不同抗震等級(jí)的框架梁等間距進(jìn)行了一目了然的規(guī)劃，在設(shè)計(jì)人員的幫助下確定箍筋肢數(shù)與直徑，進(jìn)而較為科學(xué)準(zhǔn)確的計(jì)算出加密區(qū)的箍筋面積。然而為了充分確保梁非加密區(qū)的抗剪承載力，建議非加密區(qū)箍筋間距采用2dm，在程序內(nèi)定的條件下來充分體現(xiàn)梁的強(qiáng)剪性能，進(jìn)而使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全有保障，從根本上維護(hù)好廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)健康安全，更好的促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)穩(wěn)定可持續(xù)快速發(fā)展進(jìn)步。

強(qiáng)剪弱彎的要求在某些情況下可以忽略，最常見的就是在柱箍筋與梁非加密區(qū)配箍驗(yàn)算過程中，如果要想在縱向鋼筋超筋情況下對(duì)結(jié)構(gòu)抗震具有積極作用，就必須要在梁端適當(dāng)增加抗剪承載力，剪力設(shè)計(jì)值取加密區(qū)終點(diǎn)處外側(cè)的組合剪力設(shè)計(jì)值。此外，《抗震規(guī)范》第3.6.6.4條明確指出，往往計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果會(huì)受到以下諸多因素的影響制約，例如：板和梁的配筋、振型參與質(zhì)量系數(shù)、樓層彈性層間位移、總地震傾覆力矩比值、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自振周期等，一切的計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果都應(yīng)該在經(jīng)過科學(xué)準(zhǔn)確的判斷后才能投入到工程設(shè)計(jì)中去。

總之，要想靈活自如的應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題，不僅要合理選取電算程序總信息中的參數(shù)，還要具備科學(xué)有條理的結(jié)構(gòu)方案與計(jì)算簡圖，避免計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果與期望值相差太過懸殊，同時(shí)還需要格外注意的就是確保填寫的場地類別與抗震設(shè)防烈度準(zhǔn)確無誤。

2　加強(qiáng)木工工程安全性和耐久性的對(duì)策

針對(duì)上述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題來講，要想從根本上全面提升我國土建結(jié)構(gòu)工程的綜合牢固耐久性與安全穩(wěn)定性，就必須要采取以下幾點(diǎn)建設(shè)性的有效措施，進(jìn)而促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的又好又快發(fā)展進(jìn)步：

2.1　安全設(shè)計(jì)

①不斷深化加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，始終以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)與落腳點(diǎn)，全面提升設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)與思想道德水準(zhǔn)，不斷的改革創(chuàng)新與優(yōu)化升級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算模式與方法；②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全與否還要從管理層面上予以加強(qiáng)，充分利用高精尖且先進(jìn)發(fā)達(dá)的現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備來推動(dòng)建筑施工的順利運(yùn)營，優(yōu)先篩選出那些管理理念超前且人性化、實(shí)力雄厚且資質(zhì)等級(jí)高的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位；③良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要逐步加強(qiáng)過程監(jiān)管發(fā)現(xiàn)問題并在短時(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)的修改設(shè)計(jì)，充分調(diào)動(dòng)起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的主觀能動(dòng)性與積極創(chuàng)造性，針對(duì)施工人員存在的理解誤區(qū)要進(jìn)行詳細(xì)的講解，設(shè)計(jì)單位在文件審核實(shí)施后與施工單位保持緊密的聯(lián)系；④結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖紙必須要一目了然，堅(jiān)決避免繁瑣復(fù)雜且常識(shí)性基礎(chǔ)錯(cuò)誤連篇，設(shè)計(jì)者要對(duì)圖紙內(nèi)容非常熟悉，始終秉持嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工，針對(duì)施工人員提出的建議要進(jìn)行及時(shí)的反饋總結(jié)；⑤最為重要的一點(diǎn)就是設(shè)計(jì)計(jì)算不漏項(xiàng)，在設(shè)計(jì)時(shí)要做到對(duì)每一部分的數(shù)據(jù)仔細(xì)校對(duì)，避免由于設(shè)計(jì)者的粗心大意而導(dǎo)致各種工程質(zhì)量事故。

2.2　設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性

在現(xiàn)代社會(huì)中，經(jīng)濟(jì)性對(duì)設(shè)計(jì)單位、設(shè)計(jì)者尤其重要。不能保證經(jīng)濟(jì)性，項(xiàng)目投資超出預(yù)算，甲方會(huì)追究設(shè)計(jì)單位的責(zé)任，設(shè)計(jì)單位會(huì)追究設(shè)計(jì)者的責(zé)任。不能保證經(jīng)濟(jì)性，成本增加，勢必會(huì)造成增加的成本疊加于住戶的身上，造成房價(jià)的攀升，對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定會(huì)產(chǎn)生很大的影響。因此，需做到以下幾點(diǎn)：①對(duì)于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)，不注意哪些是超限工程，只認(rèn)為超過“高規(guī)”A類或者B類是超限工程，其實(shí)不然。如高層混凝土結(jié)構(gòu)的層間最大位移與平均位移比超過了1.4，其一項(xiàng)就是超限工程。所以應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)、掌握建設(shè)部文件建質(zhì)[2006]220號(hào)，客觀地講，能不做超限工程的盡量改變建筑，結(jié)構(gòu)方案，使其不超限，以節(jié)約造價(jià)；②注重統(tǒng)籌兼顧好鋼筋用量、材料選擇、合理布置、截面尺寸形狀等因素之間的關(guān)系，同時(shí)格外關(guān)注降低多參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)的安全積累；③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備最基本的吃苦耐勞精神，優(yōu)先使用標(biāo)準(zhǔn)圖來提升工作效率與減少資金成本損耗，還極大的有利于提高精準(zhǔn)度；④結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案應(yīng)該始終倡導(dǎo)為國家節(jié)約開支的環(huán)保經(jīng)濟(jì)理念，著重考察美觀性與性價(jià)比，條件允許的情況下可以將眾多設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)中選優(yōu)，因此，對(duì)于同一荷載，設(shè)計(jì)結(jié)果并不惟一，但必須滿足構(gòu)造和強(qiáng)度要求。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)該使構(gòu)件美觀經(jīng)濟(jì)。一個(gè)工程通常由多個(gè)部門組成，各部門之間應(yīng)該多協(xié)調(diào)、溝通，進(jìn)而將工程成本降到最低。

3　結(jié)論

綜上所述，本文對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題與解決辦法進(jìn)行探究分析具有重要的現(xiàn)實(shí)性意義，土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不僅關(guān)乎著建筑整體的安全穩(wěn)固性，還關(guān)系著廣大住戶的生命財(cái)產(chǎn)健康安全，這對(duì)于構(gòu)建社會(huì)主義和諧文明社會(huì)具有深刻的作用，因此，施工者從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段就要引起高度重視，在充分保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上不斷致力于提高建筑的使用壽命年限，使住戶能夠住的舒心，住的放心。

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[2]王純合，劉宏.針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題提出幾點(diǎn)解決辦法[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（下），2017（26）：273～275.