房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題與解決措施探究

安利軍

（中外建工程設(shè)計與顧問有限公司山西分公司，山西太原 030000）

0 引言

最近幾年，隨著我國經(jīng)濟的增長，促進了我國的建筑行業(yè)發(fā)展，人們的生活水平和生活質(zhì)量也得到了大幅的上升。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，決定了整個建筑工程的安全性、適用性與耐久性。然而，縱觀我國房屋建筑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)中還有很多問題存在，影響了整體建筑工程的質(zhì)量。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題分析

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

目前很多的房屋結(jié)構(gòu)存在設(shè)計不合理的問題，這主要是由于在前期的建筑施工過程中，很多施工人員本身不具備專業(yè)的施工能力，對工程建設(shè)的性質(zhì)和各方面施工細節(jié)都掌握不到位。而且，很多建筑工程在施工的過程中還很少有現(xiàn)場考察的習(xí)慣。很多技術(shù)人員只是對數(shù)據(jù)和理論進行研究，并不能夠結(jié)合建筑的實際建設(shè)環(huán)境和工程建設(shè)需要進行方案設(shè)計，這導(dǎo)致建筑的建設(shè)與實際應(yīng)用出現(xiàn)很大偏差。另外，施工人員和設(shè)計人員的交流和探討不是很全面，很多施工人員并沒有與設(shè)計師進行溝通，對圖紙設(shè)計的根本意圖和一些細節(jié)的地方是沒有把握到位的。在施工的過程中對施工技術(shù)的運用也不是很先進，這導(dǎo)致很多工程會由于一些細節(jié)的問題延誤工期，也降低工程建設(shè)的質(zhì)量，不但會影響施工進度，還會導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)質(zhì)量的降低。

1.2 地基基礎(chǔ)設(shè)計不合理

房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中地基基礎(chǔ)設(shè)計非常關(guān)鍵，地基的設(shè)計、基礎(chǔ)的選型直接影響著整個建筑結(jié)構(gòu)的安全性。這就要求在地基基礎(chǔ)設(shè)計時，除了仔細研究建設(shè)項目的《巖土工程勘察報告》外，還應(yīng)去工程項目的建設(shè)場地，仔細考察項目建設(shè)場地的地質(zhì)及周邊環(huán)境，為地基基礎(chǔ)設(shè)計提供依據(jù)。由于我國地質(zhì)情況比較復(fù)雜，對于濕陷性黃土、多年凍土、膨脹土等力學(xué)性能比較特殊的地基，選用土地的基承載力、基礎(chǔ)埋深、地基處理及相應(yīng)地基上的基礎(chǔ)選型除符合國家相關(guān)規(guī)范的規(guī)定外，還應(yīng)結(jié)合當?shù)毓こ探?jīng)驗來提高設(shè)計質(zhì)量。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

如今，鋼結(jié)構(gòu)在房屋建筑中的使用費最為廣泛的，換句話說，鋼結(jié)構(gòu)本身的特性決定著建筑施工的整體質(zhì)量。但是由于很多設(shè)計者并沒有專業(yè)的技術(shù)知識，導(dǎo)致他們本身對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的認知度也是相對欠缺的，對鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計中的合理使用認知度也不夠，這導(dǎo)致很多設(shè)計者在鋼材料使用和結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中出現(xiàn)不合理的問題，導(dǎo)致整個設(shè)計缺乏規(guī)范性和科學(xué)性。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題解決措施

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計運用

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼結(jié)構(gòu)模型設(shè)計作為設(shè)計難點，由于鋼結(jié)構(gòu)的裝配式基本特征，適合BIM運用Revit軟件展開鋼結(jié)構(gòu)模型建設(shè)時，考量方面也會更加系統(tǒng)全面。譬如，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計期間，梁柱鋼接、梁梁鉸接、梁梁鋼接、焊接等諸多連接形式，了解各個連接關(guān)鍵點的計算參數(shù)，也難以有序表達圖面內(nèi)容，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員借助BIM技術(shù)，即可優(yōu)化處理此種鋼結(jié)構(gòu)連接方式。同時，BIM技術(shù)還能優(yōu)化處理鋼結(jié)構(gòu)的連接部分，將鋼結(jié)構(gòu)所需螺栓數(shù)目、用鋼數(shù)量、各個連接點精準距離等相關(guān)信息計算出來，提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的準確度。

2.2 實施概念設(shè)計的措施

①在場地選擇中的應(yīng)用，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性與科學(xué)性不僅關(guān)系著建筑的整個質(zhì)量水平，同時和建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著密切的聯(lián)系。合理選擇施工場地，可以確保設(shè)計方案的順利實施。因此進行工程場地的選擇時，可使用概念設(shè)計的理念。利用概念設(shè)計理念考慮地形因素的影響。不同的建筑區(qū)域地形條件會存在較大差異。地形條件，會影響到建筑的穩(wěn)定和安全性，因此進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，需重點考慮地形因素的影響。根據(jù)實際情況制定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，以便降低地形對工程建設(shè)的影響，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保建設(shè)工程的質(zhì)量。利用概念設(shè)計理念考慮地質(zhì)因素的影響。房屋建筑工程的穩(wěn)定性容易受地質(zhì)因素的影響。為了避免地質(zhì)因素對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，工程設(shè)計人員應(yīng)在項目建設(shè)前對施工現(xiàn)場進行勘察，確保建設(shè)場地滿足項目建設(shè)的地質(zhì)條件。此外，還應(yīng)考慮抗震性因素的影響。建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震性會影響工程的安全等級。工程技術(shù)人員應(yīng)按建設(shè)等級確定抗震指標，確保建筑工程的安全性；②在平面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，房屋建筑的設(shè)計需考慮風(fēng)荷載對建筑結(jié)構(gòu)造成的影響。通常建筑物越高，受到的風(fēng)荷載影響越大。如果建筑物長期承受來自各水平方向力的作用，會使建筑物側(cè)面發(fā)生位移。所以，在分析建筑物遭受風(fēng)荷載影響的過程中，同時對于臨近的建筑物風(fēng)荷載影響因素要進行分析，將分析結(jié)論用于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中，提高建筑工程的抗風(fēng)能力。進行建筑物的整體平面設(shè)計時，可使用概念設(shè)計，對風(fēng)荷載影響下建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)移問題進行綜合分析。選擇抗風(fēng)性良好的平面類型，分析時也應(yīng)考慮建筑四周的高層建筑對風(fēng)壓造成的影響，根據(jù)建筑物需抵抗的豎向及水平荷載力，解決建筑平面設(shè)計中的工程問題，從而提升建筑平面的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2.3 房屋建筑結(jié)構(gòu)加固

首先，采用截面加固法。加固施工中，大多數(shù)被運用到的是加大界面加固法，它尤其對混凝土結(jié)構(gòu)的施工適用。加大截面加固方法本身具有工藝簡單、使用范圍不受限制的特點，經(jīng)過不斷地運用更新，技術(shù)本身已經(jīng)得到成熟的發(fā)展。但是，此施工方法依然存在一些不足：①施工維持時間較長，其他部分的建筑功能會受到影響；②此技術(shù)限制了建筑內(nèi)部施工的空間，也給施工帶來很大的不便利。其次，外包型鋼加固法。外包型鋼加固法的使用主要遵循了減少增加原建筑結(jié)構(gòu)界面的特點，可以大大提升建筑的承載能力?，F(xiàn)階段，外包型鋼加固法主要有兩種方式，一種是濕式外包，另外一種是干式外包。

濕式外包型鋼技術(shù)操作簡單，而且加固效果較為明顯。但是在施工過程中鋼材的使用量較大，會無形中增加加固施工的成本造價。采用該技術(shù)，主要是可以大大提高結(jié)構(gòu)的強度，同時加固的面積不會有所擴大，例如，建筑物的梁以及柱。

2.4 嚴格遵循結(jié)構(gòu)選型設(shè)計原則

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要遵循一般建筑設(shè)計的相關(guān)要求，同時也要滿足如下原則，具體如下：①實際性原則，首先應(yīng)基于當前的大數(shù)據(jù)總結(jié)當前工程實際情況，然后根據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗來制定符合該工程的各項指標，以此從根本上保證整個建筑結(jié)構(gòu)選型設(shè)計的實際性；②安全與使用原則，這兩項原則是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基本原則；③個性化原則，應(yīng)將整個建筑中的重點部分具有特別之處體現(xiàn)出來，在這個過程中，還要做好對重要環(huán)節(jié)的管控工作，以此從根本上保證該部分符合工程設(shè)計規(guī)范標準中要求；④設(shè)計工作的開展要考慮到經(jīng)濟性，從施工材料、機械設(shè)備、施工工藝等多個角度來進行綜合分析，刪減不必要的內(nèi)容。

2.5 優(yōu)化地基基礎(chǔ)設(shè)計

對于天然地基上的基礎(chǔ)設(shè)計，應(yīng)充分利用天然的地質(zhì)條件；對于地基處理后的基礎(chǔ)設(shè)計，應(yīng)確保處理后的地基承載力滿足基礎(chǔ)設(shè)計的要求。一般要求，對于處理后的地基須做地基承載力試驗；對于濕陷黃土地區(qū)上的樁基，其單樁豎向抗壓承載力特征值計算時，應(yīng)考慮樁側(cè)濕陷性土層的負摩阻力引起的下拉荷載，并在樁基施工前，在場地內(nèi)進行試樁，并通過靜載試驗，測得單根樁的豎向抗壓承載力極限值，待測得的單樁承載力滿足設(shè)計要求時，方可大面積施工。

2.6 活荷載折減精細化處理在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

①按照房間活荷類型來將樓面梁活荷折減系數(shù)確定，同時考慮樓面梁周邊房間用途的不同，二者當中取大值；②依據(jù)柱、墻其截面以上房間活荷載類型確定活荷折減，并綜合考慮折減系數(shù)；③提供單獨設(shè)置參數(shù)，控制消防車活荷載折減，按照房間是單向板還是雙向板確定樓面梁折減，用戶指定全樓全局參數(shù)進行柱、墻折減。全新的荷載精細化折減方式，不僅能夠有效解決舊版軟件荷載折減方法不全面、荷載折減過多的問題，減少用戶使用成本，同時對于程序自動計算得到的構(gòu)件活荷折減系數(shù)，用戶也可在前處理特殊構(gòu)件定義中進行修改。

2.7 合理設(shè)置嵌固端

很多尚未設(shè)置地下室的建筑結(jié)構(gòu)，要明確出結(jié)構(gòu)的嵌固端位置；對于設(shè)置有地下室的建筑結(jié)構(gòu)來說，地下室的結(jié)構(gòu)剛度要符合施工規(guī)定，其中受剪承載力要高，地下室的頂板可以是嵌固端；如果是地下室建筑結(jié)構(gòu)，上下部頂板如果有落差，要控制在合理的范圍內(nèi)，但需采取加強措施；若該高差不小于首層層高的1/3時，地下室頂板不能作為嵌固端，還需對高差位置處的梁或墻采取豎向加腋或斜撐等處理措施。

3 結(jié)語

綜上所述，加強房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是當前提高房屋整體質(zhì)量的最為有效地方法，它對房屋建筑工程整體穩(wěn)定性和抗壓力的提高是非常有效的。在施工的過程中，必須做好各種資源的配置，保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理有效地進行。