土木工程建設(shè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題分析

馮雪光

（廣州市弘基市政建筑設(shè)計(jì)院有限公司大同分公司，山西大同 037000）

0 引言

在現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的背景下，人們的生活質(zhì)量也得到了極大提高，審美觀念也發(fā)生較大改變，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也變得越來越多元化、復(fù)雜化、奇異化。這一情況讓相關(guān)設(shè)計(jì)人員不得不對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)工藝、設(shè)計(jì)系統(tǒng)予以改革創(chuàng)新，雖然這些轉(zhuǎn)變讓設(shè)計(jì)水平有所提高，但通過觀察當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得知，部分房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)或多或少都存在一些缺陷與問題，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致無法施工，延長了施工周期的同時(shí)也降低了施工質(zhì)量。因此，對土木工程建設(shè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探究十分有必要。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

1.1 定義

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容是相關(guān)工作人員對房屋建筑進(jìn)行全方位的考量，包括排水系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)施等眾多方面，并將此次考量結(jié)果當(dāng)做參考數(shù)據(jù)展開設(shè)計(jì)。通常情況下，在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)當(dāng)對房屋的實(shí)用性、可靠性、穩(wěn)定性、美觀性予以充分考慮，最大限度保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全，并對其結(jié)構(gòu)成本予以合理控制。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本流程為：制定科學(xué)合理的施工設(shè)計(jì)方案；相關(guān)部門及人員共同對該設(shè)計(jì)方案予以審核分析；通過審核后，以此為基礎(chǔ)繪制施工圖紙，為今后的施工操作提供有力依據(jù)。

1.2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（1）主次分明。在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往會發(fā)生“強(qiáng)柱梁弱、強(qiáng)剪弱彎”等問題，所以，工作人員在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)對這些問題予以充分考慮。此外，在房屋建筑工程施工環(huán)節(jié)，體系構(gòu)建的差異化導(dǎo)致其功能用途大有不同，針對這一實(shí)際情況，設(shè)計(jì)人員在具體工作中一定要把握好輕重，對其進(jìn)行合理劃分，加強(qiáng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。

（2）優(yōu)勢互補(bǔ)。在設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)時(shí)，一定要遵循優(yōu)勢互補(bǔ)的基本原則。比如：建筑結(jié)構(gòu)偏柔和一些，那么即使該建筑對外的抵抗力有所加強(qiáng)，但是卻大大提高了建筑變形的發(fā)生率，從而對建筑的使用期限產(chǎn)生較大影響；反之，若是建筑結(jié)構(gòu)過于剛強(qiáng)，那么其在遭遇外力時(shí)，出現(xiàn)變形的概率會減小，但是建筑物極易在受到強(qiáng)大外力時(shí)受傷害[1]。因此，在設(shè)計(jì)過程中一定要對以上問題進(jìn)行全面的考慮分析，讓兩者之間進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，以此加強(qiáng)所建設(shè)房屋的穩(wěn)定性與可靠性。

（3）層層設(shè)置。安全問題對設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來說至關(guān)重要，而房屋建筑工程對安全的要求是，當(dāng)災(zāi)害來臨時(shí)，房屋建筑依然能穩(wěn)固如初。但是，如果結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為單一，那么在后期使用中就很容易出現(xiàn)問題，因此，可采取層層設(shè)置的結(jié)構(gòu)形式，加強(qiáng)預(yù)防。

2 現(xiàn)階段土木工程建設(shè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合質(zhì)量有直接重要影響。若是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)了偏差，會大大減低該房屋建筑工程中結(jié)構(gòu)框架的規(guī)范性與有效性，并為之后的正常使用埋下較大的安全隱患，嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)二次返工現(xiàn)象，從而產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失，減慢長施工進(jìn)度，降低施工效率。所以，設(shè)計(jì)工作人員一定要提高對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注重程度。比如地基設(shè)計(jì)，一般在正式設(shè)計(jì)之前，相關(guān)工作人員會深入施工現(xiàn)場對地質(zhì)條件展開嚴(yán)格勘測檢驗(yàn)，若是因?yàn)槌杀净蛘呖睖y工作不到位、不科學(xué)等因素，而使房屋建筑中地基相關(guān)數(shù)據(jù)信息缺乏，那么設(shè)計(jì)人員就無法精準(zhǔn)計(jì)算出房屋建筑對地基所產(chǎn)生的負(fù)荷參數(shù)值，從而極易引發(fā)沉降問題，對居住民眾的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來較大的威脅。

2.2 墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題

在房屋建筑工程中，與房屋相關(guān)的負(fù)荷都是通過墻體支撐的，近些年我國對房屋建筑工程提出綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，因此，設(shè)計(jì)工作人員在對墻體結(jié)構(gòu)予以設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮到其結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與承載性能等問題之外，還要全面落實(shí)綠色環(huán)保的政策。而土木工程建設(shè)房屋建筑墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中最容易出現(xiàn)的問題就是，只注重墻體的承載性能，未曾對墻體保溫、供熱制冷等方面提高重視。該問題會導(dǎo)致后期使用環(huán)節(jié)該房屋缺乏應(yīng)有的保溫性能、隔熱性能以及傳熱性能等，對居住群眾的使用體驗(yàn)帶來較大的負(fù)面影響[2]。最后只能對墻體進(jìn)行二次施工改良，不僅增加了建設(shè)成本，同時(shí)也對建筑施工企業(yè)的聲譽(yù)、形象產(chǎn)生不良影響，降低了企業(yè)收益。

2.3 細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題

在土木工程建設(shè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，細(xì)節(jié)有排水、圍護(hù)、電路、通風(fēng)等。這些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)與房屋將來的使用過程息息相關(guān)，其所存在的缺陷問題為：細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中不同部分產(chǎn)生的沖突、矛盾引發(fā)的設(shè)計(jì)變更或者二次返工問題、圍護(hù)設(shè)計(jì)不合理致使房屋內(nèi)部采光效果差等。設(shè)計(jì)變更會增加不必要的經(jīng)濟(jì)損失，也會大大降低設(shè)計(jì)工作的效率，從而對后續(xù)施工環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行帶來較大的阻礙。二次返工會增加工程造價(jià)、拖延施工進(jìn)程。圍護(hù)設(shè)計(jì)不科學(xué)、不合理則會對施工進(jìn)度與施工周期造成影響。由此可見，細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的問題，對后續(xù)施工步驟有很大關(guān)聯(lián)。

2.4 橫挑梁的荷載設(shè)計(jì)過小

承重柱作為房屋建筑結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)成組織，幾乎承受了房屋的全部荷載，承重柱的承載性能強(qiáng)弱是由其截面面積大小確定的。然而，在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，有些設(shè)計(jì)工作人員往往會通過減小承重柱截面面積來削減工程成本，這增加了梁與柱之間的線剛度比，對后期房屋建筑結(jié)構(gòu)施工的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性造成了較大影響，極易出現(xiàn)因承重柱與施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需求不符而導(dǎo)致房屋坍塌的問題。

3 解決土木工程建設(shè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的有效策略

3.1 充分應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)建模

在正式對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，工作人員可借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，將該工程的全部情況輸入相關(guān)的軟件系統(tǒng)中，構(gòu)件數(shù)字化的3D 立體模型，然后根據(jù)該模型開展設(shè)計(jì)工作。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，針對電氣設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，經(jīng)常因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員溝通不到位，沒有達(dá)成一致，而出現(xiàn)各種沖突、矛盾等問題。3D 設(shè)計(jì)模型的應(yīng)用，讓設(shè)計(jì)人員、施工人員更清晰、更直觀、更明確地看到整個房建工程中每一個分項(xiàng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)情況，并在第一時(shí)間找出設(shè)計(jì)沖突點(diǎn)，對其進(jìn)行解決，或者是對這些分項(xiàng)工程設(shè)計(jì)予以規(guī)范合理的規(guī)劃，杜絕設(shè)計(jì)沖突問題出現(xiàn)。不僅如此，設(shè)計(jì)人員還能充分利用BIM 技術(shù)，完善優(yōu)化整體房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，防止在實(shí)際施工過程中出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更以及二次返工的情況，為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的有序開展提供有力保障。

3.2 精確核算房屋建筑結(jié)構(gòu)地基承載能力

在設(shè)計(jì)房屋建筑結(jié)構(gòu)中的地基部分時(shí)，為了提高房屋的安全性與可靠性，設(shè)計(jì)工作人員一定要對地基承載力進(jìn)行精準(zhǔn)核算。首先，施工前，業(yè)主會對地質(zhì)勘查機(jī)構(gòu)提出嚴(yán)格遵守相關(guān)準(zhǔn)則予以勘查的要求，保證勘測結(jié)果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。其次，設(shè)計(jì)工作人員針對勘測結(jié)果選取最為合適的核算方式對地基承載力予以計(jì)算。最后，地基承載力計(jì)算完畢之后，梁、柱等基礎(chǔ)合閘也要予以精準(zhǔn)計(jì)算，再驗(yàn)算荷載折減系數(shù)，為房屋建筑工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全奠定良好基礎(chǔ)。

3.3 健全房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

房屋建筑工程質(zhì)量是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的核心重點(diǎn)，因此，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)當(dāng)在保證工程質(zhì)量完全達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，對項(xiàng)目施工成本予以合理控制，使其在建設(shè)單位能夠接受的區(qū)間內(nèi)。土木工程建筑投資負(fù)責(zé)人需要對經(jīng)濟(jì)效益和施工質(zhì)量兩者之間的關(guān)聯(lián)有正確的認(rèn)知，并知曉企業(yè)利益和建筑工程質(zhì)量的相互作用，督促設(shè)計(jì)工作人員不斷健全優(yōu)化施工設(shè)計(jì)圖紙，讓房屋建筑工程質(zhì)量充分滿足設(shè)計(jì)需求的同時(shí)，還能將施工成本降至最低。

3.4 改革創(chuàng)新設(shè)計(jì)構(gòu)思與思想

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與科技共同高速發(fā)展的今天，土木工程建設(shè)行業(yè)也獲得了重大改革更新，即以確保工程質(zhì)量為基礎(chǔ)，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取綠色環(huán)保、節(jié)能降耗等方案，讓該房屋建筑工程不僅要具備較強(qiáng)的安全性，還要讓居住民眾感受到良好的使用體驗(yàn)。比如，在對房屋內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，可加大窗戶尺寸，可有效提高房屋中的通風(fēng)力度，也能讓房間更明亮，還能擁有自動降溫、節(jié)能減排的作用。要想實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)維度上的改革創(chuàng)新，設(shè)計(jì)工作人員除卻要具備高專業(yè)、高技能之外，其個人素養(yǎng)也要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)不斷學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)成功的建筑設(shè)計(jì)理念，并結(jié)合工程實(shí)際情況加以合理應(yīng)用，從根本上轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)人員的理念與思想。

3.5 對挑梁的荷載進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)

針對以上所述挑梁荷載問題，只需要對其展開科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，對受壓部位產(chǎn)生的應(yīng)力予以有效控制，從而加強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性、均衡性。在設(shè)計(jì)挑梁時(shí)，盡可能提升其受壓的能力。從挑梁的角度來看，正是由于其較小，所以其受壓部位面積也較小，承載性能也較小[3]。然而挑梁所具備的自重較輕優(yōu)勢，加強(qiáng)了其延伸性能，在其遭受縱向受力的干擾時(shí)，豈會自主提高抗脆能力。因此，在計(jì)算挑梁荷載時(shí)，一定要根據(jù)真實(shí)情況，對受壓部位展開合理準(zhǔn)確的選擇。

3.6 選擇科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式

如今房屋建筑結(jié)構(gòu)形式越來越多元化，對此，設(shè)計(jì)者在選取結(jié)構(gòu)形式時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)該建筑工程的用途、安全性、穩(wěn)定性、美觀性等要素進(jìn)行選擇。比如剪力墻結(jié)構(gòu)，可改善優(yōu)化連梁設(shè)計(jì)，借此提升結(jié)構(gòu)的抗震性能，即加強(qiáng)連梁界面的剛度，讓彎矩?cái)U(kuò)大，如此方能增加構(gòu)建的配筋量，其抗震性能也會由此提升。

4 結(jié)束語

總而言之，土木工程房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中依然存在很多問題，對此，只有加強(qiáng)對設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的管理與控制，并對工程中各項(xiàng)目予以全面考慮，不斷提升設(shè)計(jì)人員的職業(yè)素養(yǎng)與專業(yè)能力，方能對這些問題予以妥善解決，從而提高房屋建筑工程的綜合質(zhì)量。