探究建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

沈芬 安徽省城建設(shè)計研究總院股份有限公司

1 建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

1.1 計算環(huán)節(jié)和分析環(huán)節(jié)存在問題分析

隨著現(xiàn)代信息化的不斷發(fā)展，計算機在各行各業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用，尤其是建筑行業(yè)。無論是建筑工程圖紙繪制、建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計還是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計都是通過專業(yè)計算機軟件完成的。計算機軟件所繪制出來的施工圖紙、結(jié)構(gòu)空間，不僅比例精準(zhǔn)度高，而且清晰度也很高。然而目前部分設(shè)計人員在制作圖紙時，并未根據(jù)建筑工程的真實需要以及施工現(xiàn)場的自然環(huán)境等進(jìn)行合理設(shè)計，這導(dǎo)致最后施工圖紙與該建筑工程的實際情況完全不符，再加之計算機軟件系統(tǒng)設(shè)計出的結(jié)果跟實際施工環(huán)節(jié)的應(yīng)用結(jié)果存在一定差異，這對建筑工程施工階段的順利有序開展帶來了極大阻礙。

計算與分析是建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計最開始的環(huán)節(jié)，也是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。建筑工程能夠成功正常建設(shè)必不可少的前提條件就是充分滿足施工需求、精準(zhǔn)度與可靠度較高的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計。在我國建筑行業(yè)中，與結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的專業(yè)計算機軟件種類很多，而且每個都有自己獨特的優(yōu)點，模型設(shè)計、計算精準(zhǔn)性都各有千秋。因此，計算機設(shè)計軟件選擇正確與否對結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量也有直接影響，如果軟件選擇不合理，計算的精準(zhǔn)度就無法得到充分保障，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計水平就會降低，從而降低建筑工程施工質(zhì)量。

1.2 地基環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)設(shè)計環(huán)節(jié)中存在的問題分析

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對建筑工程施工階段而言至關(guān)重要。對任何事物來說，只要基礎(chǔ)夯實，后期才能更加健康穩(wěn)定的發(fā)展成長，特別是建筑工程的施工階段?；炷两Y(jié)構(gòu)自身優(yōu)勢眾多，因此在各種建筑工程中被廣泛應(yīng)用，而混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定、是否夯實，都對建筑項目施工順利有序進(jìn)行起著決定性作用。

最為顯著的是混凝土自身特殊性質(zhì)問題，導(dǎo)致地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)時，沉降、裂縫等現(xiàn)象極為常見。倘若在實際設(shè)計環(huán)節(jié)未曾對混凝土自身特殊性質(zhì)以及現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行充分全面考慮，混凝土結(jié)構(gòu)沉降、裂縫等問題出現(xiàn)的幾率將會大幅度增加，而這些問題的產(chǎn)生對建筑工程的安全穩(wěn)定性能有著重大負(fù)面影響。

1.2.1 地基承載力問題

對建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計前，地基土層如何正確科學(xué)的選擇尤為關(guān)鍵，土層是建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)持力層，承擔(dān)著建筑物的全部重量，持力層自身所具備的承載能力大小對建筑工程基礎(chǔ)設(shè)計方案的制定方式、建筑地基范圍有著直接關(guān)系。通常情況下，地質(zhì)條件不一致，土層的承載性能也有較大區(qū)別。部分設(shè)計人員在設(shè)計施工圖紙、編制方案時，沒有根據(jù)具體地質(zhì)條件、持力層承載性能等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，這直接影響了建筑工程地基結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

1.2.2 基礎(chǔ)設(shè)計中存在的問題

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式不同，其出現(xiàn)的問題缺陷也有很大差異，比如：對建筑項目地下車庫基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時，為了確定基礎(chǔ)底范圍區(qū)域，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖA(chǔ)結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)章制度對計算柱下獨立基礎(chǔ)埋設(shè)深度的方法的規(guī)定進(jìn)行確定。

2 建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在問題對策分析

2.1 計算環(huán)節(jié)和分析環(huán)節(jié)的對策

第一，工程設(shè)計工作人員一定要對計算機中專業(yè)設(shè)計軟件系統(tǒng)進(jìn)行全面詳細(xì)的了解與認(rèn)知，對每一種軟件的優(yōu)勢、缺點進(jìn)行考慮分析，從而選擇最為科學(xué)合理的軟件系統(tǒng)，注意其必須要與建筑工程的施工需求相符。

第二，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)充分明確建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的全部環(huán)節(jié)與內(nèi)容，結(jié)合項目施工技術(shù)、工藝、進(jìn)度等多個方面選擇高效、高專業(yè)、高精準(zhǔn)的計算機設(shè)計軟件，并對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范化、針對化的設(shè)計，為建筑項目的整體質(zhì)量奠定堅實基礎(chǔ)。

第三，設(shè)計人員要充分運用計算機系統(tǒng)的準(zhǔn)確度來核算混凝土結(jié)構(gòu)的規(guī)格，并通過相關(guān)設(shè)計技能對其予以妥善處理。

除此之外，在結(jié)構(gòu)建模計算時，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)采取單偏壓計算方法去設(shè)計矩形結(jié)構(gòu)；將雙偏壓計算方法應(yīng)用在異形柱結(jié)構(gòu)建模環(huán)節(jié)，針對兩個結(jié)構(gòu)完全不一致的柱形予以設(shè)計，反復(fù)多次對鋼筋配備具體狀況予以核查，為柱形結(jié)構(gòu)安穩(wěn)可靠奠定基礎(chǔ)。對次梁端支座結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計算時，可選取次梁端鉸接進(jìn)行計算，借此加強平面外的抗扭性能，提升次梁結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。

2.2 施工過程中的管理分析

結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是否具備科學(xué)性、合理性以及實際施工環(huán)節(jié)中的質(zhì)量管控工作是否規(guī)范有效都有著重大意義，建筑工程中管理人員一定要對施工結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙進(jìn)行核對校準(zhǔn)，保證其精準(zhǔn)性符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，方能將其應(yīng)用到具體施工過程中。同時，在正式開工之前，施工原材料的屬性、規(guī)格、型號以及品質(zhì)都必須要經(jīng)過反復(fù)審核檢查，直至確定其能夠充分滿足國家對建筑材料的嚴(yán)格規(guī)定方可將其投入施工中進(jìn)行應(yīng)用，可有效防止由于材料品質(zhì)不過關(guān)而影響建設(shè)質(zhì)量。而且施工材料品質(zhì)高低直接決定了混凝土結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性，因此，對施工材料品質(zhì)規(guī)格進(jìn)行嚴(yán)格管控也能有效提升混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

在具體施工環(huán)節(jié)，項目管理負(fù)責(zé)人也要對施工人員的技術(shù)、能力進(jìn)行合理管理，使其操作更加規(guī)范、更加標(biāo)準(zhǔn)，通過熟練的施工技術(shù)和豐富的實踐經(jīng)驗為建筑工程施工質(zhì)量提供強力保證。

最后，施工完畢之后，管理人員還要對混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測與準(zhǔn)確評價，注重混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)工作，尤其是養(yǎng)護(hù)時間、養(yǎng)護(hù)流程，可有效降低混凝土結(jié)構(gòu)開裂、沉降等問題的出現(xiàn)幾率，進(jìn)而顯著提升建筑項目中混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及穩(wěn)定性能。

2.3 地基與基礎(chǔ)設(shè)計環(huán)節(jié)

在對地基和基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計時，工作人員通常會根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的沉降程度來選擇處理方式。部分帶有地下室結(jié)構(gòu)的建筑工程，其底板結(jié)構(gòu)時常遭受地下水的干擾，主要是因為地下水屬于季節(jié)性變化，夏季、秋季降雨量相對較多，地下水位也會隨之不斷上升，因此，對地下水底板結(jié)構(gòu)建立防水保護(hù)措施對建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)而言也有很大積極作用。

隨著人們對現(xiàn)代建筑項目的需求不斷升高，地下室施工環(huán)節(jié)柱下承臺的結(jié)構(gòu)形式也越來越復(fù)雜，盡管這種復(fù)雜程度提高了建筑物美觀度，然而卻對防水技術(shù)施工增加了較大困難。因此，工程設(shè)計人員一定要對建筑工程所在地的地下水系分布等自然環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)勘察調(diào)研，對降水量、氣候以及防水等方面予以深入分析，以符合工程標(biāo)準(zhǔn)需求為前提，最大程度簡化建筑外在輪廓形狀，借此顯著提升建筑工程的防水能力。

3 混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作

國家制定了各種建筑施工的規(guī)定和準(zhǔn)則，借以規(guī)范和提高建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程質(zhì)量。在混凝土建筑施工前進(jìn)行科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是保證施工進(jìn)度和質(zhì)量，滿足建筑要求的重要前提。

在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)前，相關(guān)工作人員一定要了解清楚需求方提供的工程資料，根據(jù)資料看需要采用什么樣的建筑結(jié)構(gòu)，然后考察和監(jiān)測影響建筑工程的一些外在因素。如建筑物所屬地區(qū)的風(fēng)壓和地基地質(zhì)問題，建立力學(xué)模型評估結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及的各項參數(shù)，通過反復(fù)校驗參數(shù)使之達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)的要求，并結(jié)合工程的成本預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)，考慮建筑工程交工使用中遇到的環(huán)境和病害因素的影響，以建設(shè)美觀實用的混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物為目的做好結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)備工作。

3.2 確定結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的大體框架

做好了結(jié)構(gòu)設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作后，已經(jīng)明確的了解了工程的建筑性質(zhì)，可以選擇確定適合的結(jié)構(gòu)體系?？梢源_定上部結(jié)構(gòu)使用梁、板結(jié)構(gòu)還是墻板結(jié)構(gòu)，選用肋梁、無梁還是井字樓蓋，打地基是用打樁還是其他幾種基礎(chǔ)形式。對上部結(jié)構(gòu)，樓蓋和基礎(chǔ)使用什么形式的材料已經(jīng)做到了心中有數(shù)，可以確定出結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的大概框架了。

3.3 進(jìn)行結(jié)構(gòu)布局和計算簡圖的設(shè)計

在確定好結(jié)構(gòu)設(shè)計的大體框架后，下一步的工作是進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)部購件的布置，對工程中的柱子和主、次梁等進(jìn)行布置。在框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，要考慮板和主次梁的經(jīng)濟(jì)跨度問題，在設(shè)計中使他們處在合理的長度范圍區(qū)間，完成這部分的布置后，根據(jù)自己的積累的經(jīng)驗，在不需要撓度驗算時估算一下構(gòu)件的截面尺寸，據(jù)此確定構(gòu)件的跨度和支座形式，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算簡圖。

3.4 進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和具體數(shù)據(jù)計算

繪制了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算簡圖，需要把整個結(jié)構(gòu)拆分進(jìn)行個體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算，在計算時充分考慮進(jìn)去各種可能產(chǎn)生影響的因素，經(jīng)過比較取最不利的內(nèi)力值，對有抗震要求的進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，設(shè)計各構(gòu)件的截面圖，考慮是否應(yīng)該在相應(yīng)部位配置鋼筋，以及選用鋼筋的品種和數(shù)量等設(shè)計項目的計算。

3.5 繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書和施工圖

完成混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算后，整理并繪制完善的設(shè)計圖紙，通過圖紙體現(xiàn)出工程師對工程的設(shè)計要求，為施工人員提供施工參考依據(jù)，做好保障施工質(zhì)量的前期結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

3.6 嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

建筑的防水性能和防滲性能是混凝土建筑質(zhì)量的一個重要要求。然而，當(dāng)前的建筑施工中結(jié)構(gòu)的防水和防滲性能不達(dá)標(biāo)，往往會給建筑物用戶帶來不好使用體驗，給他們的工作和生活帶來困擾，甚至可能給他們造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，施工單位必須在施工建設(shè)中重視這兩項結(jié)構(gòu)性能，加強施工中相關(guān)工作的監(jiān)管力度，使施工技術(shù)嚴(yán)格遵守各項建筑標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)束語

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量跟建筑工程的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性息息相關(guān)，同時對建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及未來發(fā)展也有重大影響，因此對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析探討，并提出科學(xué)有效的對策予以解決，為建筑項目施工質(zhì)量提供保障，從而進(jìn)一步推動建筑行業(yè)健康平穩(wěn)的發(fā)展。