探討提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的方法及措施

肖 昕，王廷廷

（1.廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510630；2.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 511487）

0 引言

隨著我國(guó)城市建設(shè)工作的不斷發(fā)展，以及建筑工程的創(chuàng)新和進(jìn)步，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平也需要不斷提高。現(xiàn)階段的相關(guān)建筑工程造型以及內(nèi)部功能越來(lái)越豐富，所使用的建筑材料也越來(lái)越豐富。對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員來(lái)說，這是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。為了面對(duì)新時(shí)代的新要求，相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要不斷學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，提升自身的綜合素質(zhì)水平，從而進(jìn)一步提升我國(guó)的建筑工程質(zhì)量水平。而建筑工程現(xiàn)階段所涉及的領(lǐng)域更加廣泛，工作環(huán)節(jié)不斷細(xì)化，這都代表建筑工程的諸多環(huán)節(jié)不斷將復(fù)雜化?；诖?，本文對(duì)提高建筑工程當(dāng)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的相關(guān)措施進(jìn)行了研究[1]。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中的重點(diǎn)

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作最重要的環(huán)節(jié)。鋼筋混凝土是施工過程當(dāng)中主要的施工材料，由于鋼筋混凝土本身的承重能力相比于其他材料更好，而且性價(jià)比較高，其在建筑工程實(shí)際施工過程中得到了廣泛的應(yīng)用。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，如果設(shè)計(jì)不夠合理或者與實(shí)際工程標(biāo)準(zhǔn)有些許偏差，很可能導(dǎo)致后期的工程質(zhì)量出現(xiàn)較大問題，甚至引發(fā)更大的安全事故。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著最直接的影響。除此之外，在初期的設(shè)計(jì)工作過程當(dāng)中，需要確保混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型的合理性，這也是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的核心[2]。鋼筋混凝土如圖1 所示。

圖1 鋼筋混凝土

1.2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)實(shí)際工程的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析和地質(zhì)勘查，對(duì)收集到的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，對(duì)土質(zhì)狀況進(jìn)行合理研究，然后再制定出一整套基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，選擇一個(gè)符合實(shí)際工程的方案，為后續(xù)的建筑工程施工奠定良好的基礎(chǔ)。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作對(duì)建筑工程整體質(zhì)量水平有著十分關(guān)鍵的影響。在設(shè)計(jì)工作初期，需要根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告選擇合適的基礎(chǔ)類型。當(dāng)確定好基礎(chǔ)選型后，需要對(duì)地基基礎(chǔ)上部的荷載效應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和設(shè)計(jì)。除此之外，也需要充分考慮地基變形的相關(guān)因素，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)必須按照正常使用的極限狀態(tài)下的荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不能夠?qū)⑵錃w類到風(fēng)荷載和地震作用范圍之內(nèi)[3]?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)和基坑開挖分別如圖2、圖3 所示。

圖2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

圖3 基坑開挖

1.3 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際工程的不同，選擇不同的砌體結(jié)構(gòu)。由于砌體結(jié)構(gòu)在建筑工程當(dāng)中的種類繁多，針對(duì)不同的砌體，其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也有著一定程度的差異。通常情況下，對(duì)于混合承重的結(jié)構(gòu)，其砌體主要選擇底層框架結(jié)構(gòu)，這樣才能夠保證整體建筑的穩(wěn)定性，而且其組織體系動(dòng)力性能不同，抗震性能也有著較大的差異。如果將其應(yīng)用在橫墻承重中，就需要保證橫墻具有一定程度的剛度，才能夠確保與其相應(yīng)的抗震性能相吻合；如果應(yīng)用在縱墻承重中，就需要保證縱墻的抗彎能力。根據(jù)不同的建筑類型和不同的應(yīng)用場(chǎng)景，選擇對(duì)應(yīng)的砌體結(jié)構(gòu)，才能保證建筑結(jié)構(gòu)的安全[4]。砌體結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 砌體結(jié)構(gòu)

2 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的相關(guān)措施

2.1 加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)

加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的意義。通常情況下，概念設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，然后通過符合實(shí)際工程的客觀規(guī)律和本質(zhì)方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)所設(shè)計(jì)的相關(guān)工程的總體控制。從微觀角度上來(lái)講，概念設(shè)計(jì)實(shí)際上就是工程設(shè)計(jì)方案的確認(rèn)和制定。而這個(gè)方案包括整體工程，所有的體系以及分支的每一個(gè)環(huán)節(jié)布局、處理方法和原則。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際上是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師結(jié)合整體建筑工程的結(jié)構(gòu)體系、受力分析以及工程的實(shí)際相關(guān)資料，然后再根據(jù)實(shí)際工程的外部條件，綜合制定一個(gè)合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，其中包括結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)不良以及構(gòu)造預(yù)處理原則和相關(guān)計(jì)算方法等。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的分析，確定結(jié)構(gòu)的合理性之后再進(jìn)行總結(jié)，完成整體工程結(jié)構(gòu)的方案制定。概念設(shè)計(jì)決定了整體工程的方向，能夠保證工程在施工過程中不會(huì)出現(xiàn)原則性錯(cuò)誤，保證每一個(gè)工作環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性，為工程的質(zhì)量水平奠定了重要的基礎(chǔ)。之所以要強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)，主要原因是我國(guó)建筑工程行業(yè)發(fā)展迅速，人們生活質(zhì)量水平提升，對(duì)建筑工程的要求和標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，舒適性和安全性的需求在不斷提升。概念設(shè)計(jì)能夠在工程開展之前，將建筑工程的安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)制定，在這個(gè)基礎(chǔ)上，為后續(xù)工程安全標(biāo)準(zhǔn)的提升和個(gè)性化色彩的定制提供幫助。概念設(shè)計(jì)能夠從根源上提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量水平，在對(duì)實(shí)地環(huán)境進(jìn)行調(diào)查分析并將整理研究數(shù)據(jù)后，制定與環(huán)境相適宜的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并且可以利用建筑信息模型（building information modeling, BIM）技術(shù)將其模型化。我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平在不斷提升，在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以充分利用各種高新科技，例如，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)以及BIM 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行模擬和分析，能夠?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供幫助[5]。建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)如圖5 所示。

圖5 建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

2.2 加強(qiáng)創(chuàng)新，引進(jìn)高新科技和優(yōu)質(zhì)建筑材料

隨著我國(guó)步入互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代，國(guó)家的科學(xué)技術(shù)水平也在不斷地發(fā)展和提升，通過引進(jìn)高新科技并堅(jiān)持不斷創(chuàng)新，能夠使傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到快速的發(fā)展。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，就是要讓現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)方案在之前的基礎(chǔ)上水準(zhǔn)和合理性，實(shí)現(xiàn)成本更加節(jié)約和更高的性價(jià)比。達(dá)到最高的創(chuàng)新能夠使傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)新的方向，為建筑工程行業(yè)注入新鮮血液。但是就現(xiàn)階段的建筑工程來(lái)看，要想在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作上得到較大程度的創(chuàng)新，仍然存在諸多困難。通過相關(guān)建筑工程管理部門大力推行新材料、新技術(shù)以及新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以及相關(guān)的科研人員不斷的試驗(yàn)和實(shí)踐，得到了更多能夠提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的方案和相關(guān)建筑材料。在實(shí)際建筑工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師大膽和積極地采用這些新的設(shè)計(jì)方案及建筑材料，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平在新時(shí)代環(huán)境背景下、在保證符合當(dāng)?shù)貙?shí)際地理?xiàng)l件的基礎(chǔ)上，得到了明顯的提升。通過科研和創(chuàng)新，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工具和材料得到了不斷改善和優(yōu)化，建筑工程整體得到最大程度的改進(jìn)。另外，設(shè)計(jì)工作人員需要不斷提升自身專業(yè)素養(yǎng)，借助各種機(jī)會(huì)和方法不斷提高自身的能力，不斷豐富自己的專業(yè)知識(shí)，夯實(shí)理論基礎(chǔ)，才能夠在日后的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中發(fā)揮得更好，提升設(shè)計(jì)的水平，推動(dòng)我國(guó)建筑工程行業(yè)的發(fā)展。在輔助相關(guān)工作人員進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作方面，還需要結(jié)合我國(guó)相關(guān)的設(shè)計(jì)軟件，利用高新科技不斷加強(qiáng)虛擬化技術(shù)，帶動(dòng)我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的發(fā)展。高新科技在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用如圖6 所示。

圖6 高新科技在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

2.3 結(jié)合當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況對(duì)工程的質(zhì)量水平影響很大，所以需要對(duì)環(huán)境因素給予足夠的重視，并且對(duì)當(dāng)?shù)貙?shí)際地理情況進(jìn)行仔細(xì)的勘察和數(shù)據(jù)分析。在考慮環(huán)境因素的過程中，需要相關(guān)人員對(duì)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)氣象等多個(gè)情況進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)收集和分析，并對(duì)其進(jìn)行總結(jié)和評(píng)估，在環(huán)境因素基礎(chǔ)之上進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保每一項(xiàng)工程都能夠在符合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況的基礎(chǔ)上有序順利地進(jìn)行，而這也是提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的重點(diǎn)所在。水文地質(zhì)分析需要具體的工程勘察。但是現(xiàn)階段我國(guó)的建筑工程實(shí)際方案設(shè)計(jì)容易忽略水文地質(zhì)問題，水文地質(zhì)的主要關(guān)鍵點(diǎn)在于其地下水，它不僅是土壤地質(zhì)的組成成分，而且對(duì)巖土工程有著最為直接的影響。除此之外，在基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)工作開展過程中，水文地質(zhì)條件也是其主要的考慮因素，會(huì)直接影響建筑物的穩(wěn)定性以及耐久性，因此需要對(duì)水文地質(zhì)問題給予足夠的重視[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

近些年，我國(guó)建筑工程不斷發(fā)展和進(jìn)步，想要得到進(jìn)一步的提升，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完善十分關(guān)鍵。在建筑工程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)建筑的安全性以及穩(wěn)定性有著極大程度的影響。為了保證我國(guó)建筑工程能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)性發(fā)展，需要不斷提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平，相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程人員需要不斷學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，面對(duì)新時(shí)代的挑戰(zhàn)，不斷提升自我，在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作過程中持續(xù)進(jìn)步，才能夠有效地提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。