張志江

(甘肅省建筑科學研究院有限公司 蘭州 730070)

1 房屋建筑結構設計概述

建筑結構的設計主要是考慮建筑物的整體安全性，然后綜合考慮建筑外觀及造型、給排水設計、通風設計、電氣設計及整棟建筑的其他方面。在實際的結構設計過程中，通常必須遵循結構安全、設計經濟和造型美觀的原則，盡可能地提高結構的舒適性并在保證結構設計安全性的基礎上控制建筑的成本[1]。

2 工程建設中房屋建筑結構設計應該遵循的原則

2.1 主次有序原則

在土木工程房屋建筑結構設計的過程之中，往往會涉及注入強柱弱梁、強剪弱彎等重要理念，這就要求設計人員能夠對于這些理念進行高度的重視和全面的分析，在建筑結構設計之中，遵循主次有序的原則，提升建筑結構設計的合理性和科學性，使建筑的美觀性和結構的安全性能夠充分的結合，進而使建筑工程的整體布局能夠滿足使用者的實際需求。

2.2 優(yōu)劣互補原則

對于建筑結構設計而言，應該遵從優(yōu)劣互補的原則進行設計。比如說，如果建筑物的主體結構柔性過高，雖然其抵御外力的能力較強，但是容易發(fā)生變形破壞，導致建筑工程的使用性能下降；而如果建筑物的主體結構剛度過強，其變形能力就無法得到全面保障，一旦遭受到較大外力時就會導致建筑物主體結構斷裂的情況。這就要求了設計人員能夠根據(jù)優(yōu)劣互補原則將二者的優(yōu)勢與劣勢進行巧妙的互補，從而全面提升建筑結構的安全性與穩(wěn)定性。

3 土木工程建設中房屋建筑結構設計常見問題

3.1 結構體系的合理選擇

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2010)(2016年版)，工程中常見的結構形式分為以下幾種，如框架結構、框架-抗震墻結構、抗震墻、部分框支抗震墻、筒體、板柱-抗震墻結構等，但是很多情況下選用的結構形式與建筑物的高度、設防烈度等不相符，結構設計存在嚴重的安全隱患；因此在建筑物的結構設計中，如果建筑高度較高且工程建設地點為高烈度設防區(qū)，就需要考慮使用框架-核心筒結構、抗震墻結構、框架-抗震墻框架結構等結構體系而不宜選用單純的框架結構。

3.2 施工與設計銜接問題

在當前的實際工程建設中，往往會因為建筑設計與施工的問題導致施工質量的下降、工期拖延的情況出現(xiàn)。而我國目前建筑工程行業(yè)的現(xiàn)場施工人員文化水平有限、總體職業(yè)素養(yǎng)較低，往往對建筑設計施工圖紙的重要性不夠明確，對建筑設計施工圖中表達的內容理解不到位，導致建筑設計圖紙無法在施工過程之中發(fā)揮指導的作用，對設計中要求的細節(jié)問題在施工過程中無法全面落實，導致建筑工程的施工質量無法滿足用戶的實際需求。另外就我國目前實際情況下，設計圖紙在整個工程建設中發(fā)揮的作用有限，由于某些主觀、客觀因素的影響并不對設計圖紙中的內容進行實際操作，導致整個項目的質量得不到保證，為整個建筑工程設計埋下安全隱患。

3.3 結構設計與現(xiàn)場沖突的問題

作為整個施工的準備階段，設計圖紙是整個施工準備階段的最核心的一項內容。所以如果想使整個建筑設計在工程建設的過程中發(fā)揮指導施工的作用和保證建筑結構的安全性，就需要對施工圖進行一定的改善，目前情況下，我國的相關工程中設計圖一直存在著許多問題，由于設計人員對于工程建設的環(huán)境理解不充分、對現(xiàn)場實際情況不了解，導致設計圖中有許多與工程建設環(huán)境、現(xiàn)場實際不相符的設計理念，從而使整工程個建設過程中出現(xiàn)許多問題，對整個工程建設中工程質量產生了極壞的影響。

4 工程建設中房屋建筑結構設計優(yōu)化措施

4.1 注重結構體系的優(yōu)化

房屋建筑結構設計中結構選型要合理，我院曾設計(設防烈度為八度，地震加速度為0.3g，地震分組為第三組)一棟地下一層，地上五層云數(shù)據(jù)中心，該工程建筑抗震設防類別為乙類，柱網(wǎng)為7.2m×9.4m，層高5.1米，地下部分房間功能為停車位，地上部分房間主要功能為云數(shù)據(jù)機房(活荷載為10KN/m2)和電池室(活荷載為16KN/m2)，方案階段結構形式采用框架結構，經初步試算在滿足規(guī)范規(guī)定的框架結構指標的前提下，框架柱截面為900mm×1100mm，且主體結構梁很大[1]。后經過方案調整和優(yōu)化設計，發(fā)現(xiàn)本工程為大空間結構，布置部分剪力墻對建筑功能影響不大，所以將結構形式改為框架-抗震墻結構，經計算，在滿足規(guī)范規(guī)定的框架-抗震墻結構指標的前提下，剪力墻厚為350mm，框架柱截面為700mm×800mm，且梁、柱、墻配筋相比框架結構大大減小。

4.2 注重基礎選型的優(yōu)化

基礎作為主體結構的承重構件，對整棟建筑的安全性起著至關重要的作用，由于我國國土面積大，地質條件復雜，所以可供選擇的基礎形式也很多，但是選擇合理的基礎形式不僅對主體結構的安全和耐久性起著至關重要的作用，而且還可為建設單位帶來社會效益和經濟效益，我曾在銀川設計一地上九層地下一層醫(yī)院，該工程地質條件比較復雜，地下15m范圍內均為粉細砂，且地下12m范圍內砂層存在中等液化趨勢，根據(jù)地勘報告建議本工程設計以粉細砂作為樁端持力層，極限端阻力標準值qpk=3500kPa，樁基選用長螺旋鉆孔壓灌樁，經理論計算樁長約為15m，樁身直徑為500mm，單樁豎向承載力特征值為860kN，本工程樁基礎的選用及樁長均滿足《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94-2008)附錄A的樁型與成孔工藝的要求，圖紙審查完成后[2]，在施工準備階段，施工單位提出由于寧夏自治區(qū)范圍內打夯機夯錘重量不足，所以樁底標高無法達到設計深度，所以內夯沉管灌注樁無法實施。后經調查研究，決定采用新型成樁工藝-雙向螺旋擠土灌注樁，但目前雙向螺旋擠土灌注樁沒有相應的國家規(guī)范及寧夏回族自治區(qū)地方規(guī)范，建設單位組織專家論證后同意使用雙向螺旋擠土灌注樁，經理論計算論樁長約為14m，樁身直徑為500mm，單樁豎向承載力特征值為1033kN，本工程在樁基礎大面積施工前先進行了試樁,通過試樁核對了地質資料,檢驗了施工工藝及技術要求,確定單樁承載力能滿足設計要求。本次通過兩種樁型的對比可知，相同直徑的雙向螺旋擠土灌注樁樁長比長螺旋擠土灌注樁樁長減小1m，單樁豎向承載力特征值提高了1.2倍，而且技術合理，本工程基礎造價減少20%。

5 結語

隨著科技和建筑材料的不斷發(fā)展，人們對于房屋的質量和美觀的要求也是越來越高，而結構設計是保證建筑物質量的前提，因此我們應對結構設計中存在的問題要采取理合理的計算方法和切實有效的安全措施來保證建筑物的安全性和美觀性。