談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化問(wèn)題

楊 東

（山西省第二建筑設(shè)計(jì)院，山西 046000）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)建筑物的安全和質(zhì)量產(chǎn)生非常直接且重大的影響，因此，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，一定要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，通常狀況下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)二者互相影響，相互促進(jìn)且又相互制約，在完成建筑設(shè)計(jì)之后，再設(shè)計(jì)具體的建筑結(jié)構(gòu)。所以，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)全面考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)事項(xiàng)，同時(shí)，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，肯定要充分尊重建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的含義

通常狀況下，結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)思想，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為3 方面具體的內(nèi)容：

1.1 設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的具體方案

在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，肯定是要嚴(yán)格遵循相應(yīng)的原則，綜合考慮建筑物的實(shí)情，比如說(shuō)，建筑物的所在位置、抗震性能需求、建筑物功能等具體情況，合理甄選、確定建筑物的外在造型和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合外在形式和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體要求，再進(jìn)行建筑物內(nèi)部受力狀況以及承重體系的計(jì)算和設(shè)計(jì)。

1.2 計(jì)算設(shè)計(jì)

首先是計(jì)算建筑物的荷載問(wèn)題，具體包括外部荷載和內(nèi)部荷載，在計(jì)算過(guò)程中，一定要嚴(yán)格遵守建筑物荷載的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)；其次是計(jì)算建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)合建筑物荷載值以及構(gòu)件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)試算，選用科學(xué)的計(jì)算方法計(jì)算，另外，預(yù)算構(gòu)件截面。

1.3 計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力

具體包括建筑物內(nèi)部的扭力、彎矩等數(shù)值的計(jì)算。

2 在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)存在哪些問(wèn)題

2.1 框架配筋問(wèn)題

通常狀況下，建筑物配筋問(wèn)題涉及兩個(gè)方面：一是框架柱配筋問(wèn)題、二是框架梁配筋問(wèn)題。我們知道，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的工作量十分大，在設(shè)計(jì)鋼筋率的時(shí)候，大部分的設(shè)計(jì)師不會(huì)全面考慮建筑物實(shí)情以及相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，只是根據(jù)自己的主觀經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。例如，高層建筑的頂層，要承受的風(fēng)力荷載非常大，因此，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要科學(xué)提升高層建筑頂層的配筋率，但是，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，很多設(shè)計(jì)師不考慮這一因素，這無(wú)疑增加了建筑物的安全隱患。同時(shí)，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模時(shí)，沒(méi)有充分考慮屋面梁的具體尺寸，導(dǎo)致計(jì)算出的配筋率不準(zhǔn)確且與實(shí)際狀況不符。

2.2 計(jì)算樓板變形度時(shí)遇到的問(wèn)題

某些設(shè)計(jì)師，在計(jì)算樓板變形度的時(shí)候，產(chǎn)生的誤差大，準(zhǔn)確率非常低，設(shè)計(jì)師在弄不清建筑結(jié)構(gòu)的具體狀況以及具體的布局狀況的時(shí)候，就開(kāi)始進(jìn)行樓板變形度的計(jì)算，雖然計(jì)算方法從理論上講是沒(méi)問(wèn)題的，但是，我們知道外界有很多的客觀因素會(huì)對(duì)樓板變形度產(chǎn)生很大的影響，假設(shè)在計(jì)算樓板變形度時(shí)，對(duì)外界客觀因素考慮不周，那么計(jì)算結(jié)果和實(shí)際狀況之間的誤差肯定會(huì)很大，肯定會(huì)影響建筑物的安全問(wèn)題。

2.3 抗震設(shè)計(jì)遇到的問(wèn)題

近年來(lái)，我國(guó)地震發(fā)生頻率越來(lái)越高，給人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全造成了非常大的損失。另外，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)在飛速發(fā)展，高層建筑建設(shè)速度也在加快。我國(guó)在高層建筑的抗震性能方面，要求是非常嚴(yán)的，然而，有的設(shè)計(jì)師，在設(shè)計(jì)建筑物結(jié)構(gòu)的時(shí)候，沒(méi)能嚴(yán)格遵守建筑物所在地的抗震要求，甚至還出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的照搬行為，這肯定會(huì)影響建筑物的安全和質(zhì)量。地震頻發(fā)致使全國(guó)各地都結(jié)合自己的實(shí)際情況，對(duì)高層建筑的抗震要求做出了調(diào)整，有些設(shè)計(jì)師沒(méi)能想到這一點(diǎn)，使得建筑物的安全性沒(méi)有保障。

3 問(wèn)題解決方案

3.1 科學(xué)計(jì)算配筋率

配筋率小是在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)高層中，經(jīng)常遇到的問(wèn)題之一。一般情況下，想要徹底解決這一問(wèn)題，建議使用附加 筋的辦法。附加筋的使用通常包括以下幾種狀況：一是，在梁下作用力集中的地方，使用附加筋，結(jié)合實(shí)際狀況，來(lái)決定是否把附加筋加在截面高度內(nèi)；其次，如果主次梁的截面面積相差不大，那么，次梁的荷載肯定會(huì)增加，如果出現(xiàn)這種狀況，也要將附加筋使用在次梁上，這樣才能確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、提升建筑物的承載力和整體質(zhì)量。

3.2 科學(xué)計(jì)算板、梁的跨度

通常情況下，課本上等理論的跨度計(jì)算方法，僅適用于常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算，并不適用于實(shí)際建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，我們可以簡(jiǎn)單地把梁板理解為梁中間的剛性支撐，也可將其視為一個(gè)變截面板。當(dāng)扁梁結(jié)構(gòu)中的板厚、梁高差不多時(shí)，需在梁中間進(jìn)行長(zhǎng)度計(jì)算，在配筋時(shí)，要選用梁中間的彎矩和梁厚、梁邊彎矩和板厚配筋中數(shù)值較大的那個(gè)。結(jié)合獨(dú)立基礎(chǔ)變截面含義，可將柱子比做成超大的截面梁，所以，進(jìn)行梁配筋時(shí)，要使用柱邊彎矩。通常情況下，削峰是正常存在的。

3.3 科學(xué)計(jì)算沉降

挖開(kāi)地基后，摩擦角范圍內(nèi)坑邊底土?xí)芟耷也粫?huì)反彈，而基坑中間的土，是會(huì)反彈的，人工清理反彈土。基坑小時(shí)，坑底受到的約束力較大，此時(shí)，反彈是可以忽略的。計(jì)算沉降時(shí)，要結(jié)合坑底附加應(yīng)力進(jìn)行?；哟髸r(shí)，坑底不受任何約束，計(jì)算沉降時(shí)，必須結(jié)合基底壓力進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于坑邊基底土約束，我們可以將其視為安全儲(chǔ)備，這就是沉降實(shí)際值小于理論值的主要原因。

3.4 樓面的鋼性設(shè)計(jì)

計(jì)算程序時(shí)，要確保如實(shí)展示實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)受力狀況，因此，進(jìn)行樓面剛性設(shè)計(jì)是必須的，樓面剛性設(shè)計(jì)可以幫助我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差、控制誤差。通常狀況下，要通過(guò)幾個(gè)方面進(jìn)行樓面剛性設(shè)計(jì)：首先是在制定設(shè)計(jì)建筑方案時(shí)，要將可能地排除導(dǎo)致樓面變形的結(jié)構(gòu)，比如說(shuō)：有著過(guò)大缺口的凹槽；過(guò)大的樓層漏洞等等，這些結(jié)構(gòu)的存在都會(huì)增加樓板變形的程度；其次是合理布局建筑結(jié)構(gòu)的鋼性，另外，還要確保配筋率夠大，這些都是樓面剛性設(shè)計(jì)所必須的，假設(shè)建筑結(jié)構(gòu)達(dá)不到這一要求，那么，通常情況下是建議在洞口邊增設(shè)附加梁，或是合理提升暗梁、邊梁的配筋率，亦或是借助斜配筋，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.5 提升建筑物的抗震性能

提升建筑物的抗震性能，可從幾個(gè)方面著手：首先，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)之前，先是要深入調(diào)查、了解建筑工程所在地的具體情況（包括氣候、土壤、水土等各個(gè)方面）以及具體的抗震特殊性需求，結(jié)合提高建筑物抗震性能的具體要求，權(quán)衡建筑物建設(shè)的投入資成本，在確保建筑物質(zhì)量好的基礎(chǔ)上，盡可能地降低建設(shè)成本，同時(shí)還要使用最科學(xué)的的建筑技術(shù)和建筑工藝；其次，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，嚴(yán)守國(guó)家建筑物抗震性能相關(guān)的具體要求，例如：確保柱切面的尺寸符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是保證柱的抗震性能的基礎(chǔ)，假設(shè)柱的剪應(yīng)力太大會(huì)使柱受到損壞；當(dāng)平均應(yīng)力和相差較大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)混凝土壓碎現(xiàn)象。因此，要保證柱截面寬、高度均＞30cm且比例≤3，方能確保柱有較好的延性。配置縱向鋼筋時(shí)，一定要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保配筋率最低，設(shè)鋼筋時(shí)，一定要保持對(duì)稱，這也是讓柱的延性符合標(biāo)準(zhǔn)所必需的。

4 總結(jié)

總前文所講，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，一定要綜合考慮建筑物的建設(shè)要求、使用功能以及具體的位置，科學(xué)設(shè)計(jì)建筑物內(nèi)外形式、合理計(jì)算建筑物的配筋率，切實(shí)提升建筑物的抗震性能等等，從根本上保證建筑物的質(zhì)量。要想建筑設(shè)計(jì)地更安全、更經(jīng)濟(jì)，要有機(jī)融合先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要增加計(jì)算機(jī)的利用率，增加環(huán)保綠色、高效新興建材的應(yīng)用范圍，當(dāng)然，最重要的還是強(qiáng)化先進(jìn)設(shè)計(jì)理念的運(yùn)用。