建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題與對策分析

劉思穎

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各行各業(yè)和人們生活水平提高帶來的需求都給建筑行業(yè)創(chuàng)造了巨大的發(fā)展機遇。在建筑業(yè)飛速發(fā)展的同時，很多暗藏的問題也慢慢暴露出來，結(jié)構(gòu)設(shè)計作為一項嚴謹?shù)墓ぷ鳎谠O(shè)計過程中出現(xiàn)的很多問題值得我們深入探討。本文從房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、實用性及美觀等方面展開討論，提出問題并給出應(yīng)對策略，希望能夠不斷完善結(jié)構(gòu)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計;對策;安全;經(jīng)濟

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點

在民用建筑中現(xiàn)在運用最多的結(jié)構(gòu)形式主要是混凝土結(jié)構(gòu)，包括框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式，框架結(jié)構(gòu)常用于多層商業(yè)、學(xué)校、辦公等建筑，而住宅中普遍采用剪力墻結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)的整體性能較好，且具有耐高溫、位移小、維護方便、成本低和剛度大等特點。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須充分考慮各方面因素，使其達到足夠的強度、適宜的剛度、良好的延性、合理的設(shè)計四大標準。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

（一）基礎(chǔ)在整個設(shè)計中至關(guān)重要，沒有穩(wěn)固的基礎(chǔ)，就無法建立起安全穩(wěn)定的建筑物。在追求速度與效益的今天，很多項目沒有考慮建筑之間的聯(lián)系，認為每個建筑都是獨立的不相關(guān)的，施工的時候僅以單體考慮，事實上，地上建筑主體分離的建筑物，很多在基礎(chǔ)上是相關(guān)或者相連的，例如我們近期參與的已部分施工的某住宅小區(qū)，前期設(shè)計單位只考慮住宅樓的設(shè)計，待住宅樓已經(jīng)施工一部分后，開始進行沿街商業(yè)、物業(yè)用房及門房的設(shè)計，但這些附屬用房僅與住宅樓相隔100mm的伸縮縫，基礎(chǔ)不可分割，應(yīng)同時進行設(shè)計及施工，這時就出現(xiàn)一些設(shè)計上的不完善及缺陷。

（二）除了需要有安全穩(wěn)固的基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計也不可忽視。上部結(jié)構(gòu)布局的合理性，在使用過程中得到最直接的體會。近年來為了充分利用空間，多層住宅不再采用框架結(jié)構(gòu)，而是同高層住宅一樣采用剪力墻結(jié)構(gòu)，避免框架柱外露，多層結(jié)構(gòu)由于層數(shù)不高，有些結(jié)構(gòu)設(shè)計便采用減小剪力墻墻長的方式以求做出更加經(jīng)濟的設(shè)計，但是當墻肢截面高度與厚度之比大于4但不大于8時，就會形成短肢剪力墻，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不宜采用短肢剪力墻。

（三） 為了追求外觀的美感，很多建筑物立面造型繁瑣復(fù)雜，尤其在高層建筑物的外墻外側(cè)，層次錯落的造型也帶來很多隱患。有些偏厚的造型僅使用粘貼保溫的形式來完成造型，在長久的使用中或遭遇大風(fēng)天氣的時候，有可能造成局部脫落而出現(xiàn)安全隱患。屋面偏高的女兒墻或局部凸出屋面的造型，在設(shè)計中也應(yīng)得到重視。

（四 ）隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，比較常見的有PKPM和盈建科建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。有些設(shè)計人員在使用軟件計算時對各個參數(shù)的理解及選取有誤，會導(dǎo)致得到的計算結(jié)果與實際中的結(jié)構(gòu)受力情況有偏差。

三、針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題進行對策分析

（一） 對建筑結(jié)構(gòu)形式、上部荷載、地質(zhì)地貌特征、水文情況、施工技術(shù)及相鄰建筑物影響等多種因素進行全方位分析，選取合理的基礎(chǔ)形式。在進行基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)對相鄰建筑的基礎(chǔ)同時進行設(shè)計，或考慮相連建筑基礎(chǔ)部分的鋼筋預(yù)留，或者采用一些方法對結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，例如將山墻處邊跨的柱子向建筑內(nèi)部方向移動，采用結(jié)構(gòu)梁外挑的形式完成整體結(jié)構(gòu)形式，柱下獨立基礎(chǔ)便可隨柱子向內(nèi)移動，可避免與相鄰建筑物基礎(chǔ)相互碰撞。

（二）建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗、規(guī)范要求以及建筑不同的使用功能，進行合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置。例如剪力墻的布置，我們拿二級剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋率做比較，在進行抗震設(shè)計時，短肢剪力墻全截面的縱筋配筋率，在底部加強部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%;非短肢剪力墻在底部加強區(qū)縱向鋼筋配筋率不小于1.0%，當軸壓比控制在0.3以下時，底部加強部位不小于0.8%，其它部位不小于0.6%。因此根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011-2010（2016年版）表6.4.5-1中的構(gòu)造邊緣構(gòu)件的最大軸壓比來布置剪力墻并控制軸壓比，使底部加強區(qū)盡量以構(gòu)造邊緣構(gòu)件為主，并且盡可能少的采用或者不采用短肢剪力墻，這樣既經(jīng)濟又合理。在日益激烈的行業(yè)競爭下，細節(jié)設(shè)計也不容忽視。例如有些梁從房間中穿過，沒有從使用者的角度考慮，不僅影響美觀，還可能增加裝修成本，可以考慮取消樓面梁并采取加厚板厚、設(shè)置暗梁等加強措施，不斷完善結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（三） 應(yīng)在保證美觀的基礎(chǔ)上簡化造型，化繁為簡，并由結(jié)構(gòu)設(shè)計人員結(jié)合建筑造型的需求，采用在造型角部設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁、造型上下處設(shè)置挑板等相互拉結(jié)的方式，來穩(wěn)固造型，深入細化造型的結(jié)構(gòu)措施，由建筑與結(jié)構(gòu)相互配合來完善造型的設(shè)計。局部凸出屋面較高的造型也應(yīng)采取相應(yīng)的加強措施，例如將剪力墻伸至造型頂部，并在沒有剪力墻的位置設(shè)置構(gòu)造柱及壓頂梁等構(gòu)件來加強構(gòu)造措施，在滿足外立面造型美觀的同時，也增強了整體的安全性。

（四） 熟練運用結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件進行建模。將計算機軟件充分運用在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，這不僅大大提高了效率，也避免了人工計算中出現(xiàn)的錯漏。在使用軟件計算時，要嚴格按照規(guī)范中的要求選取參數(shù)，例如周期折減系數(shù)，計算中只考慮了梁、柱、剪力墻的剛度，沒有考慮填充墻的剛度，因此，在計算地震作用前必須考慮填充墻剛度對結(jié)構(gòu)周期的影響，對計算周期予以折減。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式及房間填充墻的多少，應(yīng)采用相應(yīng)的周期折減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)可取0.60～0.70，框架剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.70～0.80，剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.90～1.00。在運用計算機軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，根據(jù)經(jīng)驗及建筑需求，加強對現(xiàn)行規(guī)范的掌握，合理布置結(jié)構(gòu)模型，可以直觀的通過三維立體建模，得到接近實際的更加精準的計算結(jié)果，提高效率的同時，將經(jīng)驗和計算機技術(shù)完美結(jié)合，保證了結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

四、結(jié)語：

在建筑業(yè)高速發(fā)展的今天，結(jié)構(gòu)作為支撐起整個建筑的重要部分，具有不可忽視的地位，結(jié)構(gòu)設(shè)計是一件系統(tǒng)而全面的工作，需要從安全、實用、經(jīng)濟、美觀這四個方面出發(fā)，使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理、更加完善。當然，隨著社會的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計會遇到更多新的問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要正確運用專業(yè)知識，遵循國家規(guī)范標準，保持嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，采取有效的方法解決問題，不斷探索前行。

參考文獻：

[1]申秀琴. 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)探討[J]. 建材發(fā)展導(dǎo)向（下）， 2016（7） ：147.

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[3] GB 50011-2010（2016年版），《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》[S].