關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要問題分析

劉紹鵬

（沈陽新大陸建筑設(shè)計有限公司，遼寧 沈陽 110000）

房屋的建筑設(shè)計不僅應(yīng)具有功能要求，還應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)和藝術(shù)要求。建筑物的結(jié)構(gòu)必須滿足強(qiáng)度、剛度和耐用性的要求。有必要為建筑項目制定合理的計劃，從而使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及耐久性方面得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計重要性探析

為保證建筑工程施工工作可順利進(jìn)行，還應(yīng)該對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化。從原則上來看，凡是涉及設(shè)計內(nèi)容變更的問題，都需要經(jīng)過設(shè)計的單位的書面簽發(fā)、同意，不得以施工現(xiàn)場得實際情況為理由，對建筑設(shè)計的方案進(jìn)行更改。但同時設(shè)計人員在進(jìn)行建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計時，也要了解施工單位的施工流程和施工工藝，設(shè)計的圖紙要便于施工單位組織施工。要提前預(yù)算到可能出現(xiàn)的問題，針對此對設(shè)計方案予以改進(jìn)。為了使建筑工程施工的進(jìn)度及質(zhì)量可以得到保證，相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)不斷跟進(jìn)項目的進(jìn)度，對設(shè)計進(jìn)行較低、提供設(shè)計答疑、審核設(shè)計變更，出具缺陷補(bǔ)救處理方案。這一切，都對推動建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題

（一）不重視房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計

住宅設(shè)計和施工圖是住宅建設(shè)的指導(dǎo)和基本文件。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工圖可以保證項目的質(zhì)量。房屋建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量對房屋建筑的整體質(zhì)量有最直接的影響。目前，有些單位不重視結(jié)構(gòu)設(shè)計，或者對房屋結(jié)構(gòu)的重要性認(rèn)識不足，沒有現(xiàn)場進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)感覺經(jīng)驗盲目復(fù)制和設(shè)計，均存在質(zhì)量隱患和安全隱患。一些單位在越來越嚴(yán)峻的市場競爭中，一味看重效益，只強(qiáng)調(diào)房屋建筑設(shè)計快速出圖，沒有考慮到建筑工程的質(zhì)量與安全，導(dǎo)致房屋建筑工程存在嚴(yán)重問題。

（二）高層建筑施工過程中帶來的垂向載荷問題

高層建筑在建設(shè)施工過程中，會使用到大噸位的機(jī)械設(shè)備，這些設(shè)備有時需要在高層建筑不同的樓層使用，會使得高層建筑在施工過程中垂直方向上的荷載變大，如果在設(shè)計階段對這一問題重視程度不夠，沒有進(jìn)行科學(xué)地測算計算，也沒有采用合理的措施來增強(qiáng)施工階段高層建筑受力單元的承載力，可能會使得高層建筑承重構(gòu)件受到損傷，成為建筑安全使用的隱患。

（三）高層建筑設(shè)計階段不夠重視基礎(chǔ)埋深

在我國，對于不同的建筑高度設(shè)計都有嚴(yán)格的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)約束，尤其是對建筑的核心設(shè)計參數(shù)，規(guī)定更加詳細(xì)。高層建筑地基埋深有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是埋置深度可為建筑總體高度的1/15-1/18，雖然在建筑設(shè)計過程中達(dá)到規(guī)范要求，但在實際建筑完工后，卻會出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的情況。出現(xiàn)這一問題主要因素是建筑的實際超高以及高層建筑地下部分不按設(shè)計規(guī)定進(jìn)行施工使用。建筑實際建設(shè)超高，而基礎(chǔ)埋深沒有變動的情況下，實際埋深往往達(dá)不到建筑總體高度的1/15-1/18，另外高層建筑地下車庫、商場的設(shè)置，一方面減少了基礎(chǔ)埋深，另一方面還對建筑的抗震抗風(fēng)等安全性能造成了不利影響。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的對策措施

（一）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須嚴(yán)謹(jǐn)

建筑設(shè)計需要設(shè)計師與結(jié)構(gòu)設(shè)計師密切配合，建筑設(shè)計是前提和基礎(chǔ)，要為結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)造條件，要充分重視建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程。建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計就像一枚硬幣的正反面，相互依存、缺一不可。雙方必須密切合作、相互配合。建筑的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性涉及結(jié)構(gòu)的安全，所以建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須由結(jié)構(gòu)設(shè)計師經(jīng)過受力分析、計算，得到相關(guān)內(nèi)力數(shù)據(jù)（軸力、剪力、彎矩）并據(jù)此進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度計算，從而設(shè)計出結(jié)構(gòu)施工圖。要高度重視結(jié)構(gòu)安全，尊重結(jié)構(gòu)設(shè)計師，尊重結(jié)構(gòu)設(shè)計師的專業(yè)建議和勞動成果。而不是忽視結(jié)構(gòu)工程師，把結(jié)構(gòu)工程師的工作看成可有可無。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，確保精準(zhǔn)性，對每一個部位都要有科學(xué)地設(shè)計，對于重點(diǎn)部位，要強(qiáng)化設(shè)計管理。

（二）有效地利用計算簡圖

計算簡圖是根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案以及科學(xué)計算原理方法完成的具有指導(dǎo)性的將構(gòu)件及支撐按結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行簡化，用點(diǎn)、線描述構(gòu)件受力情況和穩(wěn)定狀況的圖形。建設(shè)過程中涉及到的建筑高度、大部分建筑構(gòu)件尺寸、材料用量等都需要有定量的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)，定量的數(shù)據(jù)則是需要科學(xué)的計算方法來計算的。而計算相關(guān)的內(nèi)容，需要有效地選擇、利用計算簡圖，保證相關(guān)的計算模型，或者計算簡圖與工程實際情況相符。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)復(fù)雜，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要素非常多，對于建筑的抗震參數(shù)和荷載承受力等參數(shù)有著嚴(yán)格的要求，這使得高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算成為一項大工程，對計算簡圖的利用也受到多種要素的相互影響，只有在計算人員具備足夠完備的專業(yè)知識，并正確使用計算簡圖的情況下，才能全方位、立體化地確保計算流程及數(shù)據(jù)結(jié)果的精度，使得計算簡圖成為高層建筑設(shè)計的有效工具。

（三）從設(shè)計和工藝多角度保障高層建筑施工過程垂向載荷

高層建筑設(shè)計方案確定階段，要對具體的地基承載力、各個樓層的承載力等進(jìn)行詳細(xì)計算，計算原始數(shù)據(jù)的收集不能忽略實際施工過程帶來的影響，例如大噸位機(jī)械設(shè)備的使用以及物料砂石堆放在不同樓層、不同施工進(jìn)度階段的對結(jié)構(gòu)承載構(gòu)件的影響。因此要想避免施工過程垂向載荷超標(biāo)問題的發(fā)生，除了設(shè)計階段進(jìn)行承重柱、承重墻等構(gòu)件質(zhì)量約束外，還要對施工工序和工藝進(jìn)行科學(xué)確定，在百分百落實要求的同時，還能降低垂向載荷，保障高層建筑設(shè)計與施工一致性。

（四）基礎(chǔ)埋深的處理

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，基礎(chǔ)埋深不夠的問題因其隱蔽性較強(qiáng)，往往會被人們忽略，但其對整個建筑的穩(wěn)定性是有影響的。根據(jù)上一節(jié)分析的基礎(chǔ)埋深問題原因，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在對基礎(chǔ)埋深設(shè)計確定時，要將高層建筑的地下使用部分與地上部分看作一個整體來進(jìn)行規(guī)范設(shè)計，采用后澆施工，降低溫度應(yīng)力、沉降差異帶來的影響，把地下超高的、地下車庫的剛度折算成覆土厚土，依據(jù)國家有關(guān)規(guī)定對埋置深度進(jìn)行精準(zhǔn)計算。

（五）板結(jié)構(gòu)問題設(shè)計對策

計算板中空洞面積，并將其與整個板塊面積予以對比，如果洞口面積超過了整個板塊的30.00%，此時設(shè)計中整個板塊均應(yīng)按照彈性膜設(shè)計，當(dāng)然洞口邊緣節(jié)點(diǎn)也可以按照彈性節(jié)點(diǎn)計算與分析。使用PKPM 期間需要設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，如果整個屋面按照鋼網(wǎng)架計算，此時電算中應(yīng)輸入板的厚度，并將其定義為彈性膜，這種電算結(jié)果更加符合實際受力情況，保證設(shè)計結(jié)構(gòu)滿足實際要求。

四、結(jié)束語

當(dāng)前，高層建筑設(shè)計較之過去得到了較大的發(fā)展，但也存在較嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)體系不合理、地基與基礎(chǔ)設(shè)計不科學(xué)、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計存在缺陷等問題，較大程度地影響了高層建筑物工程質(zhì)量。對此，筆者根據(jù)其中存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了相關(guān)解決措施。