王志慧

摘要：近年來(lái)，我國(guó)的建筑行業(yè)的發(fā)展迅速，在城市建設(shè)進(jìn)程的逐漸深入過(guò)程中，房屋建筑的建設(shè)速度非常快，規(guī)模也呈現(xiàn)出顯著的進(jìn)步，由于房屋建筑規(guī)模逐漸擴(kuò)大，建筑集群體量逐漸擴(kuò)大。房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：民用建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

引言

近年來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平突飛猛進(jìn)，人們的物質(zhì)生活水平得到了快速的提升，越來(lái)越多的人選擇進(jìn)入城市生活和發(fā)展，人們對(duì)于城市的住房條件無(wú)形中提出了更高的要求。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市的建筑物也越來(lái)越多，其中房建作為建筑形式中的主要部分，與人們的生活有著密切的聯(lián)系。房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面可以影響建筑物的安全性，另一方面還會(huì)對(duì)建筑的功能作用起到一定的影響。同時(shí)，人們?cè)谶x擇房屋的過(guò)程中考慮的因素更加全面，越來(lái)越高的擇房要求也促進(jìn)了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的發(fā)展。

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題

1.1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的隨意性

雖然每個(gè)建筑集群之間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)互為補(bǔ)充相互關(guān)聯(lián)，但是大量的建筑施工實(shí)踐中，很多設(shè)計(jì)師雖然以建筑結(jié)構(gòu)周圍的重要參照物和建筑本身的需求為設(shè)計(jì)依據(jù)，但卻難免忽略了實(shí)地考察及建筑周邊環(huán)境等問(wèn)題，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和工程施工中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)占據(jù)重要地位，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙出現(xiàn)的微小問(wèn)題卻常常被設(shè)計(jì)師所忽略。房屋建筑集群的設(shè)計(jì)圖紙非常復(fù)雜，其中所涉及內(nèi)容幾乎涵蓋了建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)方面，某一個(gè)管道設(shè)計(jì)的不合理或結(jié)構(gòu)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系不當(dāng)，就可能會(huì)在未來(lái)的建筑施工中以擴(kuò)大數(shù)倍的形式呈現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，考慮建筑結(jié)構(gòu)的防震性、抗裂等級(jí)等是尤為重要的，但是目前有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并未詳細(xì)規(guī)定房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)明相關(guān)信息，建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)容與設(shè)計(jì)圖紙之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也并不完善。如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在房屋建筑施工設(shè)計(jì)時(shí)過(guò)于隨意，或只是照搬同類建筑設(shè)計(jì)的既往經(jīng)驗(yàn)，那么很有可能在具體施工時(shí)出現(xiàn)大的問(wèn)題，甚至導(dǎo)致整個(gè)建筑工程的質(zhì)量隱患。

1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合乎有關(guān)規(guī)定

目前由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，與房地產(chǎn)相關(guān)的建筑施工常常會(huì)存在惡意搶占市場(chǎng)份額、為追求利潤(rùn)空間而犧牲質(zhì)量的情況。建筑工程的質(zhì)量和安全隱患導(dǎo)致危房的出現(xiàn)，而建筑結(jié)構(gòu)材料不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化要求也是常見(jiàn)的問(wèn)題。此外，如果忽視基礎(chǔ)等隱含結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，極有可能造成房屋出現(xiàn)嚴(yán)重地基不穩(wěn)等安全隱患，類似的安全事故將直接威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，出現(xiàn)坍塌、危樓等情況，不僅降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量，還會(huì)對(duì)建筑設(shè)計(jì)隊(duì)伍的發(fā)展和品牌建設(shè)產(chǎn)生重大影響。

2民用建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求

對(duì)于民房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是否符合要求、是否會(huì)對(duì)整個(gè)建筑設(shè)計(jì)造成較大的影響，是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處?；A(chǔ)設(shè)計(jì)一定程度上可以決定其建筑的質(zhì)量和施工的質(zhì)量，所以建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作是非常重要的。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中其設(shè)計(jì)方案應(yīng)該滿足以下5種功能：①設(shè)計(jì)方案的承受力應(yīng)該滿足其施工的正常需要和施工過(guò)程中產(chǎn)生的不同作用力;②確保其使用性能符合人們的要求;③可以保證長(zhǎng)期不會(huì)發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題;④當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等意外情況時(shí)，可以確保在一定的時(shí)間內(nèi)保持足夠的承載力;⑤當(dāng)發(fā)生爆炸、撞擊或者人為造成的危害時(shí)，結(jié)構(gòu)可以保持其必要的穩(wěn)定性和承載力，不能出現(xiàn)與起因不相符的問(wèn)題，最大程度上減少連續(xù)倒塌的可能性。為了確保設(shè)計(jì)方案可以滿足以上的5點(diǎn)要求，在地基的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該將以下因素考慮在內(nèi)：①在長(zhǎng)期荷載的影響下，地基會(huì)發(fā)生一定程度的變形，確保其變形程度不會(huì)對(duì)其承重結(jié)構(gòu)造成影響;②出現(xiàn)不利荷載的情況下，地基可以保持其穩(wěn)定性不受嚴(yán)重影響;③可以確保地基長(zhǎng)期穩(wěn)定的承載力。地基承載力的選擇一定要確保地基在長(zhǎng)期塑性變形中保持穩(wěn)定，另外還要考慮在其環(huán)境下存在的可能引起地基變形的特征和變形量。因?yàn)榈鼗恋淖冃纬潭群蜁r(shí)間有一定的關(guān)系，相對(duì)于鋼筋混凝土等，地基土更容易發(fā)生變形。根據(jù)調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)，目前大部分的建筑事故都是因?yàn)榈鼗冃屋^大或地基不均勻引起的。地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)該和上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限相一致。

3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

3.1做好前期結(jié)構(gòu)優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須與建筑整體設(shè)計(jì)充分協(xié)調(diào)，在對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行確定的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要高度重視概念設(shè)計(jì)，從實(shí)際情況出發(fā)，提出對(duì)建筑功能的要求和建議，如平面布置、結(jié)構(gòu)布局、立面造型等，將建筑的高度、體量以及復(fù)雜程度等控制在相對(duì)合理的范圍內(nèi)，避免盲目追求新穎而忽視建筑結(jié)構(gòu)的安全。例如，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，需要考慮結(jié)構(gòu)整體的抗震性能，組織專家進(jìn)行論證，確保在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化后，建筑的抗震性能可以很好地滿足相關(guān)規(guī)范要求，保障建筑安全使用。

3.2重視結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化

1）應(yīng)該著眼于建筑本身的使用功能和高度，確定最為合理的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)體系。例如，相比異形柱框架體系，普通的框架體系用鋼量較低;相比短肢剪力墻，普通剪力墻的用鋼量較低，在條件允許的情況下，從節(jié)約成本的角度出發(fā)，應(yīng)該盡量選擇用鋼量較低的結(jié)構(gòu)。2）應(yīng)該采用比較規(guī)則的平面和立面方案。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，存在平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的情況，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合建筑功能，對(duì)平面的長(zhǎng)寬比和立面的高寬比進(jìn)行控制，盡可能保證建筑質(zhì)量中心與結(jié)構(gòu)中心重合。在豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該避免有較大的外挑或者內(nèi)收，規(guī)避薄弱層以及轉(zhuǎn)換層等不利因素，這樣才能更好地保證結(jié)構(gòu)水平抗剪承載力以及側(cè)向剛度的均勻分布。3）應(yīng)該對(duì)照建筑工程的實(shí)際情況，依照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行布置。在確定柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，必須強(qiáng)調(diào)其跨度合理均勻，保證結(jié)構(gòu)受力的合理性。以住宅小開(kāi)間結(jié)構(gòu)為例，此結(jié)構(gòu)會(huì)影響電梯井筒分隔墻以及柱墻本身作用的合理發(fā)揮，結(jié)構(gòu)剛度較差，在受到較大的振動(dòng)時(shí)，很容易倒塌。對(duì)此，應(yīng)該采用大開(kāi)間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離，在規(guī)避上述問(wèn)題的同時(shí)，也可以有效節(jié)約成本。4）應(yīng)該控制好樓蓋剛度。在建筑結(jié)構(gòu)體系和布局優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要確定好最佳的梁板截面尺寸，確保其布設(shè)合理，對(duì)樓蓋結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行合理控制。因?yàn)槿绻萆w結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致梁板截面增大以及建筑自重增加，在影響建筑正常使用的同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致建筑成本增加;如果屋蓋結(jié)構(gòu)剛度過(guò)小，則梁板容易產(chǎn)生較大的變形，影響結(jié)構(gòu)美觀性，也可能造成填充墻或者裝修材料的損壞。

3.3做好計(jì)算分析優(yōu)化

結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析可以采用手工計(jì)算，也可以借助計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行相應(yīng)的量化和驗(yàn)證，要求設(shè)計(jì)人員在選擇計(jì)算模型，設(shè)置邊界條件時(shí)，能夠充分考慮結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況。結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的部分指標(biāo)能夠反映建筑結(jié)構(gòu)的合理性。在國(guó)家相關(guān)規(guī)范中，能夠用于結(jié)構(gòu)整體控制的指標(biāo)包括周期比、剛度比、位移比以及剪重比等。設(shè)計(jì)人員需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，確保指標(biāo)數(shù)據(jù)滿足規(guī)范要求，才能保證結(jié)構(gòu)性能的合理性。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，才能完善整個(gè)工程施工和使用的各項(xiàng)要求，設(shè)計(jì)人員依托于團(tuán)隊(duì)的力量，對(duì)整個(gè)施工工程進(jìn)行預(yù)演，為滿足現(xiàn)代建筑對(duì)于安全性、適用性和可持續(xù)耐久性的要求，設(shè)計(jì)人員可反復(fù)模擬建筑設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的高質(zhì)量。為確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案能適應(yīng)現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展，設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷提升個(gè)人素養(yǎng)，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝更為先進(jìn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)建筑項(xiàng)目特殊的地質(zhì)情況，并配合勘察人員不斷復(fù)核，確保在所選位置能設(shè)計(jì)出符合業(yè)主要求的房屋建筑。

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