殷琪祥　劉飛

（中聯(lián)西北工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西西安　710082）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中常見的問題及措施

殷琪祥劉飛

（中聯(lián)西北工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西西安710082）

自改革開放以來，我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展歷程，開始在建筑行業(yè)彰顯出重要的應(yīng)用價(jià)值。本文基于此，首先對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論進(jìn)行了簡要概述，然后對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中常見問題及相應(yīng)的解決措施做出了詳細(xì)探討。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；常見問題；解決措施

1　引言

隨著現(xiàn)代社會的不斷進(jìn)步，我國建筑行業(yè)的發(fā)展也達(dá)到了新的高度，相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法也逐漸滲透進(jìn)人們的日常生活當(dāng)中。但同樣，隨著人們對物質(zhì)文化的需求逐漸多樣化，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的需求也面臨了新的挑戰(zhàn)。相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)人員不僅需要在設(shè)計(jì)過程中對整個(gè)建筑物進(jìn)行全面規(guī)劃，所設(shè)計(jì)建筑物的結(jié)構(gòu)形式通過圖紙或文件的方式向施工人員和客戶進(jìn)行全面展示，更需要考慮到設(shè)計(jì)過程中存在的一系列問題，以確保在所設(shè)計(jì)的建筑滿足基礎(chǔ)使用功能的前提下，進(jìn)一步提升建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論概述

2.1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往需要考慮建筑的經(jīng)濟(jì)性、安全性、藝術(shù)性等多重因素，而優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)師不僅能夠把握住建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，更可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中合理融入美學(xué)原理，進(jìn)而反映出自身獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念和建筑的藝術(shù)效果?？傮w而言，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下三個(gè)基本原則：①整體性原則，建筑設(shè)計(jì)師在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要在把握整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)脈絡(luò)的基礎(chǔ)上，注重建筑物中整體結(jié)構(gòu)與部分結(jié)構(gòu)的相互依賴或制約，進(jìn)而對彼此聯(lián)系的不同方面進(jìn)一步加以完善，從而達(dá)到充分表現(xiàn)建筑的特征規(guī)律的重要效果。②最優(yōu)化原則，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)考慮到建筑物內(nèi)部不同區(qū)域的不同作用，進(jìn)而在考慮不同區(qū)域的發(fā)展趨勢、功能使用方向、活動方式等因素的基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中利用剪力墻將建筑內(nèi)部的不同區(qū)域劃分為不同的功能區(qū)，從而設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的建筑結(jié)構(gòu)。使得建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案不僅能夠滿足現(xiàn)階段建筑的多樣化需求，更能夠與時(shí)代發(fā)展緊密結(jié)合從而發(fā)揮更好的效果。③可行性原則，建筑設(shè)計(jì)師需要在保障所設(shè)計(jì)的建筑物具有一定觀賞性的基礎(chǔ)上，對建筑物采取的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行可行性分析，減少其中無用浮夸的成分，避免增加施工人員的施工難度，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)方案中進(jìn)一步貫徹落實(shí)科學(xué)化的設(shè)計(jì)方法，從成本控制的角度出發(fā)協(xié)調(diào)好工程成本與觀賞性的關(guān)系，最終使得所設(shè)計(jì)出的建筑結(jié)構(gòu)具有一定的可行性。

2.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常用方法

一份優(yōu)秀的設(shè)計(jì)圖是建造一座藝術(shù)感與安全性集一身的建筑物的前提，再優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，也無法僅僅通過想象來完成一座建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，最常用的方法為平面功能設(shè)計(jì)法，此外還有構(gòu)圖設(shè)計(jì)法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法、符號象征設(shè)計(jì)法等等。平面功能設(shè)計(jì)法需要建筑設(shè)計(jì)師從建筑使用者的宏觀角度出發(fā)，通過自身對建筑使用目的的理解與分析，進(jìn)一步完善建筑使用者的多樣化需求以及整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的平面功能設(shè)計(jì)。一般而言，流線分析模式是平面功能設(shè)計(jì)法中的常用分析模式，以公共性的建筑為例，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需要在設(shè)計(jì)的過程中，依據(jù)建筑使用人員的流線型關(guān)系，從個(gè)人私密性、密集人群安全設(shè)計(jì)、抗震性、防火性等不同角度出發(fā)，進(jìn)行不同功能平面的組合，從而設(shè)計(jì)出集安全、開放、穩(wěn)定為一身的公共建筑結(jié)構(gòu)。

表1　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用方法及側(cè)重點(diǎn)

3　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題及處理措施分析

建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑設(shè)計(jì)中的核心環(huán)節(jié)，對于建筑的整體功能有著至關(guān)重要的影響。但現(xiàn)階段，縱觀我國各地的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其或多或少在不同方面存在著一些問題，亟需取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決與處理。

3.1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的混凝土收縮縫問題及處理措施

混凝土結(jié)構(gòu)工程作為我國建筑工程中同樣普遍運(yùn)用的一種結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量的優(yōu)劣往往與整個(gè)工程的實(shí)用性和安全性密不可分。但由于混凝土凝結(jié)初期或硬化過程中，可能會因溫度變化出現(xiàn)收縮情況，使得相關(guān)設(shè)計(jì)人員無法按照彈性結(jié)構(gòu)計(jì)算得出相應(yīng)的施工參數(shù)，進(jìn)而造成施工過程中混凝土結(jié)構(gòu)中墻面產(chǎn)生豎直和水平方向的嚴(yán)重變形。因此，相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的混凝土收縮縫問題加以重視。相關(guān)的解決措施如下：

（1）依據(jù)材料檢測選用高質(zhì)量的混凝土。由于混凝土是一種由多種材料合成而制作出的非均質(zhì)材料，從物理的角度來看，非均質(zhì)材料對于超聲脈沖的吸收和散射的表現(xiàn)效果十分優(yōu)越。相關(guān)人員可以利用超聲波檢測技術(shù)，根據(jù)混凝土自身的質(zhì)量參數(shù)與超聲波在混凝土中傳播的聲學(xué)參數(shù)的差異性以及信號頻率的變化，篩選出更高質(zhì)量的混凝土，從根本上避免混凝土收縮現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（2）利用不同方法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測，再根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行墻面的受力分析，從而在建筑結(jié)構(gòu)中布置一定長度的后澆帶，避免混凝土收縮縫影響建筑結(jié)構(gòu)。對混凝土強(qiáng)度檢測的方法主要有超聲法、回彈法、鉆芯法等等。其中超聲法與材料檢測中的超聲法檢測方式，回彈法則是利用回彈儀對混凝土表面硬度進(jìn)行測量從而推算其內(nèi)部的強(qiáng)度（見圖1）。此外，對于部分因美觀原因不可設(shè)置后澆帶的建筑結(jié)構(gòu)，施工人員則可以在混凝土中添加一定量的膨脹劑，用以彌補(bǔ)混凝土因溫度變化產(chǎn)生的收縮應(yīng)力。

圖1　利用回彈法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測時(shí)的測試方法

3.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的地梁問題及處理措施

地梁作為建筑結(jié)構(gòu)的支撐部分，其對建筑的整體結(jié)構(gòu)有著重要影響。一方面，地梁是與建筑基礎(chǔ)直接相連的，其起到的拉結(jié)作用能夠有效調(diào)整建筑基礎(chǔ)的不均勻沉降。另一方面，地梁還起到了支撐底層墻體的作用，通過將負(fù)載傳給地基和框架柱，避免底層墻體的受力構(gòu)件受到其它介質(zhì)的約束。但在施工過程中，對于基礎(chǔ)埋得較深的建筑，地梁就會降低框架柱的計(jì)算高度，影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析。其負(fù)載傳遞的效果也使得土反力的和梁側(cè)土摩擦阻力的計(jì)算精確度大幅度降低?；诖?，有效處理建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的地梁問題值得相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步思考，筆者根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，提出兩點(diǎn)解決方法。

①假設(shè)地量負(fù)載全部傳遞給框架柱，忽略地基土的影響，將地梁按一層框架梁進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算；②在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算時(shí)，將地梁當(dāng)作簡支梁且忽視地梁彎距的影響，按照其剪力全部傳遞框架柱進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際施工過程中，兩種方法可結(jié)合運(yùn)用，以起到提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精度的作用。

3.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻連梁設(shè)計(jì)的問題及處理措施

隨著人們對建筑要求越來越高，剪力墻連梁設(shè)計(jì)也由于其能夠保證結(jié)構(gòu)的剛度和減小建筑側(cè)移的優(yōu)點(diǎn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中彰顯出重要價(jià)值。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，連梁的設(shè)計(jì)常受多因素制約，一方面梁的內(nèi)力和結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度需要考慮相連的剪力墻的墻肢剛度，如果在設(shè)計(jì)過程中，連梁跨高比過小，其往往會在反復(fù)荷載作用下產(chǎn)生斜裂縫，進(jìn)而發(fā)生剪切破壞。因此，相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需要對剪力墻連梁問題進(jìn)行詳盡處理?？煽紤]采用跨高比偏大的連梁（見表2），使其不過早地發(fā)生剪切破壞，保障連梁的可延性。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行內(nèi)力分析，并對連梁剛力進(jìn)行折減計(jì)算，從而降低連梁發(fā)生剪切破壞的概率。

表2　

4　結(jié)束語

要使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到鞏固，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師不僅需要采用一系列科學(xué)方法提高施工設(shè)計(jì)水平，更需要具備靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，從而進(jìn)一步保障建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，更好地推動建筑行業(yè)不斷向前發(fā)展。

[1]王斯新.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中常見問題探討[J].江蘇建筑科技學(xué)院院報(bào)，2012，6（31）：53～54.

[2]宋緒梅.淺談在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題的分析[J].建筑科學(xué)方法探究，2011，5（7）：12～14.

[3]陳淑卿.淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題分析[J].科教文匯，2012，8（11）：22～26.

TU318

A

1673-0038（2015）20-0022-02

2015-5-4

殷琪祥（1983-），男，工程師，碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工作。

劉飛（1986-），男，工程師，碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工作。