房屋建筑結構設計中的問題與對策分析

李云杰

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

建筑行業(yè)作為帶動中國整體經濟的行業(yè)之一，近年來其實際的施工技術也隨著時代的發(fā)展不斷進步，由于建筑工程結構在實際的施工過程中所涉及到的環(huán)節(jié)和領域相對復雜，因此需要相關工作人員結合實際情況合理地設計建筑結構保證其最終質量能夠符合市場需求。針對現(xiàn)階段相關工作人員在設計建筑工程結構時存在的主要問題進行全面分析并找出問題出現(xiàn)的原因，從根源上提出相應的解決措施對其進行針對性解決。

1 房屋建筑結構設計的原則及重要性

1.1 房屋建筑結構設計的原則

建筑結構的分類依據(jù)主要是組成構件的作用程度不同，主要在于不同的建筑構件在房屋建筑中有著不同的用途，所以在進行構建材料選擇時，需要滿足不同房屋建筑作用程度的材料需求。

房屋建筑結構設計的主要原則是層層設計原則，包括在進行房屋建筑安全設計時，必須遵守層層設計原則，有利于提高房屋建筑安全系數(shù)。

房屋建筑結構設計的次要原則是優(yōu)劣互補設計原則，需要建筑結構設計人員對建筑實體的情況進行詳細考察，尤其是各項房屋建筑參數(shù)，必須做到準確測量，保證房屋建筑結構的軟硬程度評估能夠與實際情況相符，否則在建筑結構過軟的情況下，容易受到外力的作用影響產生變形的問題，而在建筑結構過硬的情況下，建筑結構無法保持良好的彈性狀態(tài)，容易受到外力的作用影響從而產生破損的問題。

1.2 房屋建筑結構設計的重要性

中國的經濟市場和社會建設發(fā)展速度極快，推動了人們對建筑行業(yè)重視程度和標準要求的提高，形成了建筑行業(yè)不斷融入新技術和新方法的良性發(fā)展趨勢，尤其是與計算機技術的結合，使建設設計的發(fā)展空間更為開闊。

在多種先進技術手段的引導下，房屋建筑結構設計擁有了更加豐厚的設計資源，可以通過更加科學合理的配置優(yōu)化方式，提高空間的利用率，也是建筑結構之間、建筑構件和結構設計之間合理配置的關鍵，更是建筑結構設計人員必須重視的要點，可以直接反映出設計人員的設計能力和整體水平。

2 房屋建筑結構設計常見問題分析

2.1 地基問題

房屋建筑結構設計過程中常見的問題之一就是地基問題，關于地基的主要問題具體包括以下幾方面：①相關工作人員在設計建筑的主體結構之前需要對實際的施工環(huán)境進行地質勘查，但是多數(shù)施工單位在進行項目流程時都會將重點放在實際的施工過程和最終的施工質量上而忽略了前期的地質勘查，導致設計人員還沒有對施工現(xiàn)場的地質環(huán)境有全面詳細的了解時就進行設計，容易出現(xiàn)設計方案可行性低的問題；②在建筑結構的實際設計過程中，存在較多因素可能會對其造成影響，耐力容許值作為影響建筑結構整體安全性的主要因素之一，設計人員通常會將其取小，但事實上能對結構安全性造成影響的因素還有很多，需要設計人員綜合考慮；③因為換土墊層可以有效提高地基的承載能力，因此現(xiàn)階段中國設計人員在處理軟弱基時都會選擇通過換土墊層的方式，但是如果設計人員只是根據(jù)經驗選擇而沒有科學客觀的理論數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù)支持的話，則無法確定墊層的厚度和寬度，極易造成地基的不均勻沉降。

2.2 樓板問題

樓板的受力與承載、墻面、梁以及柱等多方面因素相關，因此相關工作人員需要綜合考慮多方面因素對其進行設計，現(xiàn)階段多數(shù)施工單位在設計樓板時存在的問題主要有以下幾點：①樓板作為整個工程的重要環(huán)節(jié)之一，相關人員在對其進行設計時需要從整體出發(fā)，而多數(shù)設計人員都將重點放在了樓板本身的承載力上，忽略了其在全局中的重要作用，導致工程出現(xiàn)風險；②部分設計人員為減輕工作量選擇在計算樓板變形問題時對過程進行簡化，導致相關數(shù)據(jù)不夠全面精準；③不能從2個方向對雙向板進行高度有效的處理，甚至有時將其作為單向板計算，導致雙向板配筋不均勻[1]。

2.3 梁設計問題

梁設計問題包括梁高和連續(xù)梁問題，具體問題如下：①梁作為整個建筑結構的重要部分，設計人員在對整個方案進行設計時必須充分保證梁的強度和剛度能夠符合工程整體需求以保證工程的安全性，而事實上，除了梁的強度和剛度外，其撓度也對梁的整體質量造成直接影響。如果后期隨著梁的使用時間增長而出現(xiàn)撓度變形，梁會迅速產生裂紋并且裂紋會以極快的速度開始擴張，給房屋使用者帶來嚴重的威脅。梁的延性因為梁高過小而降低，當房屋發(fā)生震動時，會產生脆性斷裂，造成安全事故。②由于邊梁的負荷較小，所以設計人員為了簡化力學計算會忽略其他因素，負筋配筋量會減少。同時屋外的邊梁會直接受到如溫度變化、風吹日曬等外在因素影響，容易產生收縮和拉伸效應，能夠直接拉伸前裂紋。

2.4 框架設計問題

相關設計人員在進行抗震設計時，為了分散并減輕震動效果，會按照主軸的方向對其進行設計，因此，需要設計人員同時重視橫向框架和縱向框架，但是根據(jù)相關調查，發(fā)現(xiàn)多數(shù)設計者對縱向框架的重視程度遠不及橫向框架，導致房屋建筑的抗震性能降低。

2.5 構造柱與承受柱設計問題

設計者在設計構造柱和承受柱時，為了節(jié)省投入成本同時降低工作量，會選擇由構造柱同時承擔構造柱和承受柱的職能，具體問題如下：①如果將構造柱作為承重柱，那么在房屋發(fā)生震動時，構造柱就是外力的主要承擔結構，但構造柱本身的承受能力不如承重柱，因此會因為產生應力集中效應而出現(xiàn)崩壞，也就是說，構造柱將成為整個房屋結構的薄弱環(huán)節(jié)，無法充分發(fā)揮其約束拉結作用；②如果置于地圈梁中的構造柱沒有相應的輔助結構，那么其底部硬件將會因為其承擔了承受柱的功能而失去其抗剪切和抗彎性能，在房屋發(fā)生震動時出現(xiàn)墻體破裂和裂紋擴展等問題；③為通過將梁作為鉸支梁的方式簡化計算過程，設計者會選擇人為增大梁柱的線剛度比，承重柱的界面有效高度就會降低，同時，梁柱的剛結效果也會因此降低，導致承重柱在受到強烈沖擊時出現(xiàn)裂紋，無法滿足房間建筑結構的抗震需求。

2.6 房屋建筑結構搭配不合理

房屋建筑結構必須進行合理的劃分，但部分設計人員只會采用單一的設計方式，尤其是將建筑的最底層作為一個大空間的設計方式，導致建筑缺少抗震結構設置。部分設計中還存在建筑抗震墻上部與下部無法對齊的問題，無法建立起搭配合理的結構體系。部分設計對結構材料質量的重視不足，導致構件混凝土存在質量不達標的問題，甚至發(fā)生錯算或漏算負載取值的情況，不僅會造成設計與施工合同規(guī)定標準不符的問題，還會造成建筑結構強度和安全性下降的問題[2]。

2.7 變形縫設置不規(guī)范

變形縫設計是保障房屋建筑結構不會受到溫度變化或其他因素影響而產生問題，為了保障變形縫設計的合理性，必須嚴格遵守相關設計規(guī)范。但部分設計人員沒有重視變形縫設計的關鍵作用，采用后澆帶代替伸縮縫的設計方式，導致房屋建筑結構會隨著溫度變化產生相應的變化，降低了整體的穩(wěn)定性。

3 房屋建筑結構設計優(yōu)化措施

3.1 地基問題優(yōu)化

房屋結構在實際的建筑過程中涉及到多個環(huán)節(jié)，而地基是整個房屋結構的基礎，其質量能夠直接影響到房屋的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的地基設計方式中存在較多問題，為保證房屋結構的整體質量和穩(wěn)定性，相關工作人員需要結合實際情況全面勘察實際的作業(yè)地點，然后優(yōu)化地基設計，具體需要做到以下幾個方面：①在設計工作開始之前需要設計人員親自到實際的施工地點進行考察以加強自身對于施工環(huán)境的全面認知，通過準確客觀且全面的相關數(shù)據(jù)對地基進行設計，保障設計方案具有可行性和合理性；②在對施工環(huán)境進行勘察時，需要設計者結合實際情況選擇合適的勘察方法，同時需要保證相應勘察設備的質量能夠符合工程需求，針對不同類型的數(shù)據(jù)信息選擇不同的數(shù)據(jù)處理方式；③在設計房屋地基時不但需要考慮地基本身的質量，還需要綜合考慮施工環(huán)境周圍區(qū)塊的穩(wěn)定性和協(xié)調性。

3.2 樓板問題優(yōu)化

在整個房屋結構的施工過程當中，相關工作人員如果想要保證房屋建筑整體的穩(wěn)定性和安全性，就必須結合實際情況不斷優(yōu)化樓板問題，首先只有保證建筑及本身的狀態(tài)穩(wěn)定，相關的施工人員以及施工的應用設備才能夠順利地進行，具體需要做到以下幾個方面：①設計者在分析板結構的受力時，需要根據(jù)客觀全面的數(shù)據(jù)并依照行業(yè)標準和準則進行，避免傳統(tǒng)的依靠主觀意向進行設計的方式；②在設計板結構時，設計者需要對于其承載、徑向力、橫向力、彎矩、扭距等因素進行綜合考慮；③非承重部分對樓板會造成部分壓力，因此必要時需要提高樓板的配筋；④如果樓板承受力過大會導致出現(xiàn)裂紋，因此設計者可以選擇增加其厚度；⑤如果樓板剛性無法達標，可以考慮使用變形平面功能，但是需要優(yōu)先考慮樓板剛性。

3.3 梁問題優(yōu)化

梁體是房屋建筑結構的主要承壓結構，因此設計者需要結合實際情況，通過改善設計方案保證梁體應力合理分布以提高其負載力，具體需要做到以下幾個方面：①設計人員需要充分重視梁體結構，從整體出發(fā)，綜合考慮房屋建筑結構對梁體的要求，保證設計方案的可行性；②注重對撓度影響和時間的考慮，從建筑的使用壽命和周期出發(fā)，結合實際情況合理設計梁高；③屋外環(huán)境變化會對室內產生相應影響，需要設計人員對受力變化區(qū)域進行合理計算以確保建筑的安全性。

3.4 框架設計優(yōu)化

在設計框架時需要設計者同時考慮橫向框架和縱向框架，嚴格遵守行業(yè)抗震規(guī)范，具體需要做到以下幾個方面：①框架實際的設計過程中涉及到較多環(huán)節(jié)和節(jié)點，為保證建筑整體的穩(wěn)定性，設計人員需要綜合考慮多方面因素，嚴格按照規(guī)定標準執(zhí)行；②在設計橫梁和縱梁時，需要設計者從整體出發(fā)，保證共同建設的有效性；③在實際的設計過程中需要設計者考慮橫縱梁的結合效果，保證對其進行合理布局，通過對多種客觀因素的考慮保證梁體結構的安全性能符合工程需求，在此基礎上考慮建筑體的美觀效果。

3.5 構造柱與承重柱設計優(yōu)化

在進行設計工作時需要區(qū)分構造柱和承重柱，不管是高層、平層還是低層，都需要設計相應的承重柱，具體需要做到以下幾個方面：①設計者需要摒棄傳統(tǒng)“構造柱可以完全承擔承重柱的職能”的理念，明確承重柱的不可替代性；②可以選擇通過削弱構造柱承重能力的方式使其充分發(fā)揮整體加固功能，將構造柱僅僅作為構造柱應用在房屋建筑當中；③需要保證承重柱的截面有效高度能夠達到標準要求，甚至提高承重柱的界值，否則其極易造成嚴重的質量問題。只有保證承重柱截面有效高度，才能夠使承重柱在房屋建筑結構中充分發(fā)揮出其作用，提高建筑整體的穩(wěn)定性和安全性。

3.6 對建筑結構進行合理的結構配制

建筑結構的延展性是抗震性設計中的主要指標，需要嚴格按照相關要求選擇最小配筋，還需要嚴格按照強度標準要求選擇結構材料。為了防止建筑內墻體裂縫的問題發(fā)生，可以采用一定的隔熱通風措施達到理想效果。在進行抗震造柱的設計時，必須保證上下對準貫通的設計標準，并根據(jù)設計規(guī)范嚴格要求構造柱和樓板、圈梁和墻體等部分的拉結情況。

3.7 規(guī)范變形縫設置

房屋出現(xiàn)開裂、變形或其他破壞等問題的風險較高，主要是受到溫度變化、房屋相鄰部分結構類型差異和荷載變化等因素影響而造成的。針對這種情況可以采用變形縫設置的方式，包括伸縮縫、防震縫和沉降縫等，使房屋建筑內部結構更加獨立，不會受到其他關聯(lián)性的影響，更有利于房屋建筑結構穩(wěn)定性的提高。

首先，要在設置房屋建筑伸縮縫的過程中，按照GB/T 50353—2013《建筑工程建筑面積計算規(guī)范》的規(guī)定要求，對房屋在溫度變化影響下產生的熱脹冷縮和房屋長度間緊密聯(lián)系等情況進行詳細觀測，為伸縮縫設置提供充分的科學依據(jù)。通?？梢栽诮ㄖ镩L度超過50 m的位置，設置20.0～30.0 mm寬的伸縮縫，能夠使建筑的屋頂、墻體和樓板等構件處于全部斷開的狀態(tài)[3]。

其次，要根據(jù)防震縫不規(guī)則的平立面和較高的體型復雜程度等特點，對建筑結構進行若干規(guī)則的抗側力結構單位的合理劃分。通常需要在建筑混凝土結構中保證70.0 mm以上的防震縫寬度，在砌體結構中保持50.0 mm以上的防震縫寬度。

最后，要根據(jù)豎向變形體的沉降縫特點，充分利用其對基地不均勻沉降的限制性作用，保證房屋建筑結構的穩(wěn)定性。設計人員可以在設計方案中選擇平面轉折位置、分期建造房屋交接位置和基礎類型變化位置等環(huán)節(jié)時，在基礎到屋頂版的位置中設置沉降縫，通常要保持15.0～25.0 mm的沉降縫間距。

4 結語

綜上所述可以得知，房屋建筑是現(xiàn)階段中國經濟發(fā)展的主要環(huán)節(jié)之一，相關工作人員需要結合實際情況不斷完善各個環(huán)節(jié)，因為房屋建筑工程在實際的施工過程當中涉及到較多的環(huán)節(jié)和領域，相對來說具有一定的復雜性，因此目前中國建筑施工單位在對房屋建筑結構進行設計的過程中存在諸多問題。為提高房屋建筑結構設計的效率，需要全面分析存在的主要問題并結合實際情況提出有效的解決措施，保證設計者能夠對整個項目有全面清晰的認識并且在設計過程中能夠嚴格按照相關標準執(zhí)行。