于浩

【摘 要】 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建設(shè)項目進(jìn)行全面規(guī)劃和具體描述實施意圖的過程.是工程建設(shè)的靈魂，是科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶.是處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】 建筑結(jié)構(gòu)；原則；常見問題

【Abstract】 The architectural structure design is the process of comprehensive planning and concrete description of the implementation intention of the construction project. It is the soul of engineering construction and the link between science and technology to productivity. It is a key link in processing technology and economy.

【Key words】 Building Structure；Principles；Frequently Asked Questions

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

1.1 在建筑結(jié)構(gòu)計算當(dāng)中，選用適當(dāng)?shù)挠嬎愫喕Y(jié)構(gòu)計算式應(yīng)當(dāng)在計算簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行，否則計算簡圖選用不當(dāng)則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的鉸結(jié)點和剛結(jié)點，但與計算簡圖的誤差應(yīng)在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。

1.2 選擇合適的基礎(chǔ)方案?；A(chǔ)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案，設(shè)計時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時應(yīng)進(jìn)行地基變形驗算?；A(chǔ)設(shè)計應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報告，對一些缺少地質(zhì)報告的建筑應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場查看和參考臨近建筑資料。

1.3 正確分析計算結(jié)果。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍采用計算機(jī)技術(shù)，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導(dǎo)致不同的計算結(jié)果。因此設(shè)計師應(yīng)對程序的適用范圍、條件等進(jìn)行全面了解。在計算機(jī)輔助設(shè)計時，由于結(jié)構(gòu)實際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會導(dǎo)致錯誤的計算結(jié)果，因而要求結(jié)構(gòu)工程師在拿到電算結(jié)果時應(yīng)認(rèn)真分析，慎重校核，做出合理判斷。

1.4 打通關(guān)節(jié)。當(dāng)結(jié)構(gòu)體系中的力量傳遞不能暢通的時候，就會破壞各個構(gòu)件之間的靜態(tài)平衡，要想使得結(jié)構(gòu)體系永遠(yuǎn)的保持原始的靜態(tài)或者在需要的范圍內(nèi)保持，打通關(guān)節(jié)是我們不得不遵守的基礎(chǔ)性原則，其它的原則必須依賴于打通關(guān)節(jié)。而在建筑的結(jié)構(gòu)體系中關(guān)節(jié)是無處不在的，結(jié)構(gòu)工程師眼中的理想的結(jié)構(gòu)體系，在理論上應(yīng)該是一個整體，渾然天成的，不存在關(guān)節(jié)，依賴于這樣的理想的結(jié)構(gòu)體系，任何外力的傳遞和消減可以是十分迅速的。

2. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見問題

2.1 在當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計中，構(gòu)造柱經(jīng)常被作為承重柱使用，構(gòu)造柱作為承重柱使用后，使得構(gòu)造柱提前受力，有可能會降低構(gòu)造柱對砌體的拉結(jié)和約束作用，而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用時，在構(gòu)造柱位置必然形成應(yīng)力集中，首先破壞。這樣構(gòu)造柱不但起不到其應(yīng)有的作用，反而成為房屋結(jié)構(gòu)中的一個薄弱的部位。另外構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中，沒有另設(shè)基礎(chǔ)，構(gòu)造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎(chǔ)的抗沖切、以及局部承壓強(qiáng)度必然不能滿足要求。柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓被出現(xiàn)裂縫。本文建議承重大梁下的柱子應(yīng)按承重柱設(shè)計。若梁上荷載和跨度都比較小時，構(gòu)造柱也可布置于梁下，但此時必須按不考慮構(gòu)造柱作用來驗算下墻體的局部承壓和抗彎強(qiáng)度。經(jīng)驗算滿足，方可在梁下布置構(gòu)造柱。

2.2 承重柱截面高度設(shè)計過小。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計得誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防，不圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設(shè)計得過小，使梁柱的線剛度比加大。把梁簡化為鉸支梁，柱按軸心受壓計算。這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū)。這種做法雖然易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析，但卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患。因為這樣做往往會忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，加之以柱截面的配筋都較小，結(jié)構(gòu)一旦受力后，柱頂抗彎強(qiáng)度必然不足，從而柱子而梁底附近將會出現(xiàn)一條或多條水平裂縫，形成塑性餃。嚴(yán)重的是，這樣的結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用，即會倒塌。

3. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題

3.1 重視概念設(shè)計。

人們在實踐的基礎(chǔ)上，由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，從而形成概念，它反映了客觀事物的本質(zhì)特征。概念設(shè)計是結(jié)構(gòu)工程師一項不可或缺的基本功，正確的概念設(shè)計好比是選擇了一條正確的道路，是結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、安全、經(jīng)濟(jì)的前提，它貫穿于工程設(shè)計的全過程。概念設(shè)計必須通過深厚的基礎(chǔ)理論、對結(jié)構(gòu)原理和力學(xué)性質(zhì)的深刻理解和長期而豐富的工程經(jīng)驗積淀而成。結(jié)構(gòu)工程師只有具備高水平的概念設(shè)計，才能完成高水平的設(shè)計成果。

3.2 做好與相關(guān)專業(yè)人員的溝通。

結(jié)構(gòu)設(shè)計工作不能孤立獨行，需要與其他專業(yè)多溝通，多配合。因此要提高結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，不但要具備本專業(yè)的扎實的基本功，還要對相關(guān)專業(yè)有基本的了解并取得相關(guān)專業(yè)的支持和配合。涉及其他專業(yè)的技術(shù)問題，結(jié)構(gòu)工程師要積極組織和參加各專業(yè)的協(xié)調(diào)會議，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)成共識，最終確定設(shè)計原則，做到透徹把握建筑意圖、充分了解設(shè)備專業(yè)的功能和需要，避免在出圖后因各專業(yè)不協(xié)調(diào)而導(dǎo)致的變更和返工。

3.3 正確運(yùn)用計算機(jī)輔助設(shè)計。

當(dāng)前，計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)在建筑設(shè)計領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，工程師在計算機(jī)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析工作，用計算機(jī)輔助完成大部分的圖紙設(shè)計，因此了解計算機(jī)程序的功能、正確使用設(shè)計軟件直接影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平。中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部開發(fā)的PKPM系列微機(jī)建筑工程CAD系統(tǒng)、廣東省建筑設(shè)計研究院和深圳市廣廈科技有限公司聯(lián)合開發(fā)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)CAD等等都是比較優(yōu)秀的建筑設(shè)計軟件，涉及的內(nèi)容比較全面，與AUTOCAD兼容，可操作性強(qiáng)。需要指出的是設(shè)計軟件都是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范的要求結(jié)合不同的結(jié)構(gòu)體系的受力特點加以模擬簡化得來，因而設(shè)計軟件都有一個有效使用期限和合理適用范圍。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，形式也日趨復(fù)雜，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容增多，難度增大，這就要求設(shè)計人員了解所使用軟件的特點和適用范圍，熟悉和掌握各項參數(shù)的選取條件，真正做到計算機(jī)為人服務(wù)，為工程設(shè)計服務(wù)。

3.4 綜合考慮優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要考慮優(yōu)化設(shè)計，綜合考慮各方面因素，盡量采用最為經(jīng)濟(jì)和合理的方案。全面考慮各個受力構(gòu)件的可能承受的各種荷載，豎向承重構(gòu)件把豎向荷載傳遞到基礎(chǔ)上，還承受風(fēng)和地震等水平荷載，以及溫度應(yīng)力，這些都要考慮到，布置時要把承重構(gòu)件放在有利于承受水平荷載和溫度應(yīng)力的位置。要限制剪力墻的間距，確定樓板剛度滿足整體工作的要求。水平承重構(gòu)件的布置，也要綜合考慮多方面因素，力爭做到傳力路徑簡短，以最快的方式將樓面上的荷載傳遞到主梁上，再由柱和剪力墻傳遞到基礎(chǔ)和地基。在設(shè)計地基基礎(chǔ)時，要根據(jù)基本理論知識，結(jié)合豐富的實際經(jīng)驗，預(yù)見可能出現(xiàn)的各種問題，并分析出合理的解決方案。計算過程要牢記“強(qiáng)柱弱粱、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”的原則，不可隨意加大配筋量，要考慮構(gòu)件的延性性能，對薄弱部位注意加強(qiáng)。對于鋼筋的錨固長度尤其是直線段錨固長度，要注意溫度應(yīng)力的影響。平面和立面的布置，要按照均勻、對稱和規(guī)整原則進(jìn)行，考慮多道防線，力爭避免出現(xiàn)薄弱層。結(jié)構(gòu)的選型和布置及計算的整個設(shè)計過程，要綜合考慮各方面因素，并進(jìn)行極限狀態(tài)的驗算，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案安全合理。

3.5 加強(qiáng)抗震設(shè)計的理念。

由于地震的不可預(yù)見性，我們能做到的就只有最大限度的“抗震”而不是“防震”。我國是一個地震災(zāi)害發(fā)生比較頻繁的國家，我們不斷地從地震后的房屋中汲取經(jīng)驗教訓(xùn)，我國的《建筑設(shè)計抗震規(guī)范》也在歷次大地震后做了修編和完善，從84年版到76年版，2001年版到2008年版，再到汶川、玉樹地震后的2010年版（2010年12月1日開始實施），結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行設(shè)計工作時嚴(yán)格按照“抗規(guī)”中的抗震設(shè)計原則和抗震設(shè)計構(gòu)造的要求進(jìn)行抗震設(shè)計，只有做到了有效的抗震設(shè)計才能有效的降低地震突然發(fā)生的造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。2010年發(fā)生的青海玉樹7.1級地震造成大量人員傷亡，大量砌體結(jié)構(gòu)發(fā)生整體倒塌，倒塌的主要原因有建筑材料質(zhì)量低劣、結(jié)構(gòu)不合理、結(jié)構(gòu)傳力途徑不明確和抗震構(gòu)造不規(guī)范，而且大多沒有經(jīng)過專業(yè)設(shè)計人員的合理設(shè)計，抗震能力極差，地震來時極易倒塌。而智利發(fā)生的里氏8.8級特大地震造成的死亡人數(shù)卻較少，原因就是智力很多公共及民用建筑都采用了抗震性能較好的鋼結(jié)構(gòu)（鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，具有很好的延展性，發(fā)生強(qiáng)烈地震時，鋼結(jié)構(gòu)只會變形，而不會崩塌和斷裂）?？傊?，結(jié)構(gòu)工程師要重視概念設(shè)計，做好與相關(guān)專業(yè)人員的溝通，正確運(yùn)用計算機(jī)輔助設(shè)計，綜合優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，加強(qiáng)抗震設(shè)計的理念，切實保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

4. 結(jié)語

結(jié)構(gòu)設(shè)計是樓層建設(shè)的重要組成部分，是一項系統(tǒng)、全面的工作，牽扯的知識面較廣，需要扎實的理論基礎(chǔ)、靈活的創(chuàng)新思維和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，更需要我們具有理論聯(lián)系實際的能力。這就要求設(shè)計師在遵循設(shè)計規(guī)范的條件下，對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行有效地創(chuàng)新和完善，從而設(shè)計出高質(zhì)量的建筑作品。

參考文獻(xiàn)

[1] 毛俊玲. 淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題 [J]. 山西建筑，2010 （ 32 ）.

[2] 吳建，于峰. 試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震措施[J]. 黑龍江科技信息，2011 （ 6 ）.

[文章編號] 1619-2737（2018）01-25-676