建筑設(shè)計(jì)評(píng)職范文試論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題

　　摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的建筑業(yè)也得到了快速發(fā)展，取得了巨大的成就，但同時(shí)也存在一些問(wèn)題，本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題在此提出，與大家共勉。

　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì),問(wèn)題,策略

　　引言

　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作，直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟(jì)和合理性，但在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，常常發(fā)生建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的種種概念和方法上的差錯(cuò)，這些差錯(cuò)的產(chǎn)生，有的是由于設(shè)計(jì)人員沒(méi)有對(duì)一般住宅尤其是多層住宅設(shè)計(jì)引起高度重視，盲目參照或套用其他的設(shè)計(jì)的結(jié)果;有的則是由于設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法缺乏理解;還有的是由于設(shè)計(jì)者的力學(xué)概念模糊，不能建立正確的計(jì)算模式，對(duì)結(jié)構(gòu)電算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗(yàn)。

　　一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需遵循的基本原則

　　1取大舍小的原則

　　“強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”等是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理念，結(jié)構(gòu)由構(gòu)件組成，每個(gè)構(gòu)件發(fā)揮著不同的作用，按照重要性劃分也有應(yīng)所區(qū)別。一旦有不可預(yù)測(cè)的破壞力產(chǎn)生，每個(gè)構(gòu)件之間應(yīng)具備協(xié)作抵抗的能力，以保護(hù)結(jié)構(gòu)免受摧毀或者延長(zhǎng)被摧毀的時(shí)間，做到“大震不倒，中震可修，小震不壞”，保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。若設(shè)計(jì)中讓構(gòu)件處于平均用力的位置，那么會(huì)發(fā)生“玉石俱焚”的場(chǎng)面，造成巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失。因此，在建筑結(jié)構(gòu)中，為避免“房倒屋塌，人財(cái)兩失”的惡果，設(shè)計(jì)中分清主次，做到取大舍小。

　　2剛?cè)岵?jì)

　　“剛?cè)岵?jì)”是每一個(gè)合理的建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)遵循的原則之一。結(jié)構(gòu)剛度大的構(gòu)件變形能力就差，當(dāng)承受巨大的偶然荷載時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)剛度大的構(gòu)件承受的外力大，產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力就較大，容易造成局部嚴(yán)重受損而導(dǎo)致整體破壞;若結(jié)構(gòu)太柔，雖然能夠助于消減外力，但是容易引發(fā)大幅度的變形而最終整體傾覆。因此，雖然建筑結(jié)構(gòu)究竟是剛好還是柔好，目前尚未有明確的界定，但是剛?cè)岵?jì)是當(dāng)前設(shè)計(jì)者堅(jiān)持的原則。

　　3多道防線

　　在一個(gè)安全的建筑結(jié)構(gòu)體系中，應(yīng)該是按照多道防線設(shè)防的。當(dāng)災(zāi)難帶來(lái)的外力作用時(shí)，建筑中每一個(gè)構(gòu)件都應(yīng)共同抵抗外力。若將保障建筑安全的希望寄托在某一個(gè)單獨(dú)的構(gòu)件上，那是非常危險(xiǎn)的。單片墻不如多肢墻，純框架不如框架剪力墻等，這都是多道防線設(shè)計(jì)思路的表現(xiàn)形式。

　　4打通關(guān)節(jié)

　　在建筑結(jié)構(gòu)體系中，由于結(jié)構(gòu)體系是一種變化的統(tǒng)一，因此關(guān)節(jié)無(wú)處不在。從以往的災(zāi)害中可以看出，相當(dāng)大比例的建筑破壞是從節(jié)點(diǎn)開(kāi)始的。所以，合理的建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)該是渾然一體、沒(méi)有任何關(guān)節(jié)的，這樣有助于外力迅速地傳遞并消減。基于對(duì)此的分析，設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮將建筑結(jié)構(gòu)中的關(guān)節(jié)“打通”，讓力量在關(guān)節(jié)處的疏散暢通無(wú)阻。

　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及到的四個(gè)原則，其中“取大舍小”、“剛?cè)岵?jì)”以及“多道防線”是設(shè)計(jì)理念中的戰(zhàn)略問(wèn)題，但是實(shí)現(xiàn)這些戰(zhàn)略思想的根本保證則是“打通關(guān)節(jié)”這一原則。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終操作，全部歸于“打通關(guān)節(jié)”的落實(shí)與實(shí)施。在設(shè)計(jì)的原則中，若想打通關(guān)節(jié)，首先要解決的是外力在結(jié)構(gòu)體系中重新分配，以確保力量根據(jù)各構(gòu)件的剛度情況而合理分配，避免集中用力，最終目標(biāo)則是靜態(tài)的平衡。打通關(guān)節(jié)而保持平衡的最終目的就是原始靜態(tài)的永恒，若力量無(wú)法暢通疏散，各構(gòu)件之間的靜態(tài)平衡就會(huì)被破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變化。

　　二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題分析

　　1選擇建筑基礎(chǔ)的問(wèn)題

　　現(xiàn)代建筑越來(lái)越趨向于高層化，因此高層建筑應(yīng)該選擇整體性能好、能承受一定壓力、允許一定程度的變形且能夠調(diào)節(jié)不均勻沉降，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)與安全雙合理的目的。一般有筏板基礎(chǔ)、調(diào)性交叉梁基礎(chǔ)及箱形基礎(chǔ)等，應(yīng)按照上部結(jié)構(gòu)的類型、荷載力、地基承載力等選擇相應(yīng)的基礎(chǔ)形式。

　　2地下室設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題

　　地下室外墻混凝土的強(qiáng)度、厚度等，均要根據(jù)建筑現(xiàn)場(chǎng)的條件、地下水位狀況、上部結(jié)構(gòu)承載力等，與地下室的層數(shù)、埋深、水平荷載大小等進(jìn)行綜合考慮。高層建筑地下室的外墻厚度不能小于250mm，其混凝土強(qiáng)度應(yīng)選擇等級(jí)較低的，若混凝土強(qiáng)度的等級(jí)過(guò)高，會(huì)大量使用水泥造成收縮裂縫。地下室外墻配筋的選擇，主要考慮其受到垂直于墻面的水平荷載力的控制，這種水平荷載力包括室外地面荷載發(fā)生的側(cè)壓力、地下水壓力等。

　　3關(guān)于回彈再壓縮的問(wèn)題

　　當(dāng)開(kāi)始挖掘基坑時(shí)，處于摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基底土?xí)艿郊s束而不反彈，坑中心的地基土則會(huì)反彈，其回彈主要以彈性為主，回彈部分由人工清理。若基礎(chǔ)比較小，坑底受到的約束就會(huì)大，若是獨(dú)立基礎(chǔ)，可以忽略回彈現(xiàn)象，在計(jì)算其沉降時(shí)，要按照基底附加的應(yīng)力來(lái)計(jì)算;若基坑很大，受到的約束較小，在計(jì)算其沉降時(shí)應(yīng)按照基底的壓力來(lái)計(jì)算，將坑邊土被約束的部分作為安全儲(chǔ)備，這就是計(jì)算沉降常常大于實(shí)際情況的重要原因。

　　4連梁超筋的問(wèn)題

　　在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，連梁超筋也是一種常見(jiàn)問(wèn)題。某一段剪力墻的各墻肢通過(guò)連梁的方式形成了整體，成為壁式框架或者連肢墻，增強(qiáng)該墻段的抗側(cè)剛度，此現(xiàn)象的基礎(chǔ)則是倚靠連梁的約束彎矩。連梁超筋問(wèn)題實(shí)際是計(jì)算剪力無(wú)法滿足剪壓比的要求。一般連梁超筋的位置在剪力墻結(jié)構(gòu)中，豎向在總樓層的約1/3左右高度，平面中則是較長(zhǎng)墻段的中間部位易發(fā)生連梁超筋，若某個(gè)墻段中墻肢截面高度的大小懸殊不均，那么在大墻肢上的連梁容易超筋。

　　三、改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題的措施

　　1注意收集資料

　　注意資料的收集與整理，利于準(zhǔn)確確定計(jì)算參數(shù)。由于建筑工程受到所處地理位置的制約，在設(shè)計(jì)中需涉及一些特殊性的參數(shù)。例如基本雪壓、基本風(fēng)壓、場(chǎng)地圖類別以及抗地震烈度等參數(shù)的選擇，可根據(jù)《全國(guó)基本雪壓分布圖》、《全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖》以及該工程的地質(zhì)報(bào)告來(lái)最終確定參數(shù)。

　　另外，墻體圍護(hù)的主材料會(huì)因地區(qū)差異而有所區(qū)別，因此要根據(jù)實(shí)際選用的材料來(lái)確定墻體荷載情況。而且一些特殊的重要建筑結(jié)構(gòu)，還要根據(jù)類似工程的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定如何取值各種參數(shù)。在設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，要充分收集在設(shè)計(jì)中所需的各種規(guī)范、資料等，根據(jù)不同的地區(qū)、工程類型等確保計(jì)算參數(shù)的準(zhǔn)確度，以此避免由參數(shù)不合理等問(wèn)題造成的資源浪費(fèi)或者返工。

　　2熟悉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輔助軟件

　　在進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模這一環(huán)節(jié)時(shí)，需對(duì)每一個(gè)參數(shù)的含義都有所了解，修改參數(shù)要有依據(jù)，不能隨意而行。要注意參數(shù)適用的范圍，同一個(gè)參數(shù)會(huì)有其自身的適用性，在磚混結(jié)構(gòu)中適用的準(zhǔn)確參數(shù)，但是未必能應(yīng)用到框架結(jié)構(gòu)中;在多層結(jié)構(gòu)中適用的準(zhǔn)確參數(shù)，在高層結(jié)構(gòu)中卻無(wú)法應(yīng)用，這種參數(shù)的適用性在軟件計(jì)算時(shí)要有所考慮，每一種計(jì)算的理論都有本身的假定條件，軟件的編制一般均符合這一種特定的技術(shù)，所以在軟件使用前要對(duì)其技術(shù)條件有充分的了解，否則無(wú)法解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際問(wèn)題，還會(huì)帶來(lái)錯(cuò)誤的判斷。因此，有些時(shí)候設(shè)計(jì)輔助軟件也需手算來(lái)復(fù)核，不能完全依賴軟件計(jì)算的結(jié)果，尤其是帶轉(zhuǎn)換的構(gòu)件。

　　3加強(qiáng)與其他專業(yè)的溝通與配合

　　首先，拿到提資圖后不要盲目開(kāi)始建模計(jì)算與上機(jī)繪圖，要先開(kāi)展全面的分析，同時(shí)與建筑設(shè)計(jì)人員及時(shí)溝通，對(duì)工程的各種情況如選型、功能等充分了解，對(duì)建筑圖的意圖及平立剖的關(guān)系要有透徹的理解。必要時(shí)要組織各專業(yè)之間開(kāi)展協(xié)調(diào)會(huì)議，明確每個(gè)專業(yè)之間需要配合并注意的地方，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及做法，確定出原則性的解決方案，讓各專業(yè)的條件圖發(fā)揮真正作用，避免已經(jīng)出圖后還需返工調(diào)整方案，推遲工期。

　　4做好建模前的處理工作

　　在開(kāi)始建模計(jì)算前要做好處理工作。例如對(duì)荷載能力要準(zhǔn)確計(jì)算、不能估算，要根據(jù)建筑做法或者使用要求來(lái)輸入懸挑構(gòu)件和轉(zhuǎn)換層構(gòu)件能否考慮施工活荷載的不利而影響到樓梯洞口的輸入局部開(kāi)澗的處理，以及飄窗部位倚載處理等，一些比較難處理的復(fù)雜地方，要運(yùn)用力學(xué)的知識(shí)來(lái)簡(jiǎn)化，進(jìn)行等效處理，以減少用于計(jì)算的工作時(shí)間。

　　5注重結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

　　在計(jì)算時(shí)，既要考慮滿足技術(shù)條件，又要顧及經(jīng)濟(jì)性。不能“少動(dòng)腦筋，多加鋼筋”，盲目加大配筋量或構(gòu)件截面，導(dǎo)致粗梁、胖柱、深基礎(chǔ)，一些設(shè)計(jì)人員計(jì)算不準(zhǔn)，加鋼筋及層層附加保險(xiǎn)性“，而造成超筋梁柱，將延性構(gòu)件設(shè)計(jì)成脆性構(gòu)件。在設(shè)計(jì)中，要始終遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)壓弱拉、強(qiáng)剪弱彎”的原則，同時(shí)注意構(gòu)件延性的性能，關(guān)注薄弱部位，關(guān)注鋼筋的錨固長(zhǎng)度尤其是直線段錨固，考慮到溫度應(yīng)力產(chǎn)生的影響。

　　5.1 從結(jié)構(gòu)計(jì)算角度，看結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)注意的問(wèn)題：

　　避免荷載計(jì)算的錯(cuò)誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當(dāng)、建筑物用料與實(shí)際計(jì)算不符，基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。

　　底框砌體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)就應(yīng)注意：底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對(duì)具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮塑性變形集中的影響，通常對(duì)底層地震剪力乘以1.2-1.5的增大系數(shù);底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡(jiǎn)單地按框架抗震墻的方法。因?yàn)榈卓蚣芙Y(jié)構(gòu)中只有底層框架抗震墻，應(yīng)采用雙保險(xiǎn)的方法，抗震墻承擔(dān)全部剪力，框架按剛度比例承擔(dān)剪力。剛度計(jì)算時(shí)，框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20%-30%;應(yīng)考慮底層框架柱中地震作用產(chǎn)生傾覆力矩所引起的附加軸力。

　　避免樓板計(jì)算中不正確方法。連續(xù)板計(jì)算不能簡(jiǎn)單地用單向板計(jì)算方法代替;雙向板查表計(jì)算時(shí)，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨中彎矩未進(jìn)行調(diào)整，將使計(jì)算值偏小。

　　對(duì)電算結(jié)果的正確性進(jìn)行正確評(píng)價(jià)。目前結(jié)構(gòu)計(jì)算大多采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算，如何對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，是一個(gè)非常重要的方面。必須根據(jù)工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，根據(jù)其正確與否，決定能否作為施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。

　　5.2 從構(gòu)造角度看應(yīng)注意的問(wèn)題：

　　注意構(gòu)件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設(shè)計(jì)中既要保證建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)具有一定的延性，又必須滿足最小配筋的要求。

　　嚴(yán)格按照規(guī)范要求，保證鋼筋在各個(gè)部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長(zhǎng)度，材料選用也必須滿足強(qiáng)度要求。

　　為了防止屋面溫度應(yīng)力引起的墻體開(kāi)裂，必須采取有效的通風(fēng)散熱措施。

　　按抗震構(gòu)造要求設(shè)置的構(gòu)造柱，應(yīng)在整個(gè)建筑物高度內(nèi)上下對(duì)準(zhǔn)貫通，上至女兒墻壓頂，下伸入基礎(chǔ)圈梁，或伸入室外地面以下500毫米，構(gòu)造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規(guī)范要求。

　　另外，還要注意按照對(duì)稱、均勻、規(guī)整的原則來(lái)考慮平面及立面的布置，綜合考慮多道防線抗震等，以避免薄弱層的存在。這些都可作為設(shè)計(jì)理念來(lái)重視。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，從結(jié)構(gòu)的選型、分析計(jì)算、布置到截面設(shè)計(jì)等細(xì)節(jié)的處理，在整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中均要考慮到各方面的綜合因素，最終達(dá)成合理分析、科學(xué)處理，力求經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為一個(gè)系統(tǒng)性、全面性的工作，需要設(shè)計(jì)人員具備扎實(shí)的理論知識(shí)基本功及靈活創(chuàng)新的思維與能力，同時(shí)還需認(rèn)真謹(jǐn)慎的工作態(tài)度。設(shè)計(jì)人員在工作中應(yīng)做到反復(fù)思考、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)，以保障建筑的實(shí)用性及安全性。

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