趙寧

摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是土木工程建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，隨著建筑高度的增加、建筑結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜性的增加和功能的多樣化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在實(shí)施過(guò)程中對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了越來(lái)越高的要求。在土木工程建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它包括很多內(nèi)容，一旦有問(wèn)題在某一環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)建筑的影響是全方位的，加強(qiáng)研究土木工程建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，以便持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展是非常重要的。本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題及解決方法進(jìn)行了分析和探討，以期對(duì)建筑師進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有所幫助。

關(guān)鍵詞：土木工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問(wèn)題

1 引言

在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)師在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通常更加注重控制側(cè)向位移。對(duì)造成側(cè)移因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其影響因素不僅有房屋高度、水平荷載大小、結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，且豎向構(gòu)件不均勻沉降也是不容小覷的因素，而這一分析則要求設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑基礎(chǔ)選型時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、荷載情況及地質(zhì)條件做出全面的考慮。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法

2.1 結(jié)構(gòu)平面圖

建筑結(jié)構(gòu)圖主要表示組成建筑的各個(gè)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、尺寸、配件情況、連接方式主要用于施工中。結(jié)構(gòu)平面圖是假想的，設(shè)計(jì)人員用專業(yè)知識(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察調(diào)研，沿著樓板面將房屋水平剖開(kāi)后，所作的樓層的水平投影，表示建筑物各構(gòu)件的平面布置的圖樣，結(jié)構(gòu)平面圖是表示房屋各層構(gòu)件布置的設(shè)置情況及相互關(guān)系的圖樣，是施工時(shí)布置和放隔層，承重構(gòu)件，制作圈梁和澆筑，現(xiàn)澆板的依據(jù)，原則上每層建筑都需要畫(huà)出它的結(jié)構(gòu)平面圖，但一般應(yīng)以第一層地面直接做地基，做法、材料等也已經(jīng)在建筑詳圖中表明，無(wú)需再畫(huà)地層結(jié)構(gòu)布置圖，因此一般民用建筑主要有樓層結(jié)構(gòu)平面圖和屋面結(jié)構(gòu)平面圖就可以。

2.2 屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖

建筑結(jié)構(gòu)平面圖在繪制的過(guò)程中，總要存在一些問(wèn)題，特別是在繪制布置圖件時(shí)，需要說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題，就是要不要輸入結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行建模的問(wèn)題，當(dāng)建筑是坡屋面時(shí)，要以建筑詳圖為基礎(chǔ)，并在這個(gè)基礎(chǔ)上可以直接繪制，同時(shí)，要做到不出現(xiàn)任何問(wèn)題和差錯(cuò)，也可以在以前做的詳圖的基礎(chǔ)上來(lái)局部改進(jìn)繪制，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的工作，需要繪制人員有扎實(shí)的基本功、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的責(zé)任心，做好每一個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作，各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣，對(duì)下一步具體施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 大樣詳圖

針對(duì)某個(gè)節(jié)點(diǎn)或部位進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，即放大圖，建筑結(jié)構(gòu)樓梯等均有大樣詳圖，做到建筑的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)保持一致并達(dá)到最佳比例，做到最標(biāo)準(zhǔn)化，以達(dá)到施工方便、快捷，并且保持簡(jiǎn)單易操作的原則。在尺寸和標(biāo)高的問(wèn)題上，一定要嚴(yán)格遵守規(guī)則，不可隨意變更，并應(yīng)當(dāng)保證兩個(gè)圖都有實(shí)際依據(jù)。也可以稍作修改完成設(shè)計(jì)。使建筑的外觀以及內(nèi)部的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到最優(yōu)配比，并且保持方便施工的原則，在尺寸和標(biāo)高的問(wèn)題上一定要嚴(yán)格遵守規(guī)則，不可隨意變更，但是，要注意結(jié)構(gòu)標(biāo)高與建筑標(biāo)高之間的差別，他們是不同的。

2.4 樓梯

樓梯板的設(shè)計(jì)要根據(jù)人流密謀、承載重力的不同進(jìn)行設(shè)計(jì)，不能千篇一律的都是一種規(guī)格，特別是樓梯梯度要根據(jù)實(shí)際需要做好控制，梯梁的位置要根據(jù)需要安排好，做到樓層上下位置統(tǒng)一，這樣做的目的兼顧了使用功能，又美觀大方，對(duì)以后進(jìn)行裝飾做好鋪墊。一些檢測(cè)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)和不合格的地方可以利用折板型樓梯解決問(wèn)題。注意梁的高度以及凈空之間的配合程度，并且要使用恰當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行操作，長(zhǎng)度和寬度也都要配比，沉降要保持均勻，不可偏移或者局部下沉，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)被破壞。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中問(wèn)題分析

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖太簡(jiǎn)單

實(shí)踐證實(shí)，合理而完善的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖必須將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及的每一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行充分的展現(xiàn)，并且給予盡可能詳盡的說(shuō)明。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖中主要涵蓋的設(shè)計(jì)指標(biāo)有：建筑結(jié)構(gòu)選用材料及裂縫控制等級(jí);建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)及活荷載限值;建筑結(jié)構(gòu)體系及基礎(chǔ)類型等。當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在諸多設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不規(guī)范的地方，例如采取的圖集沒(méi)有更新，為作廢圖集;設(shè)計(jì)圖中地下和地上結(jié)構(gòu)層高、標(biāo)高、梁柱編號(hào)等重要信息沒(méi)有做出明確標(biāo)識(shí)，結(jié)構(gòu)圖與建筑圖相互矛盾，造成建筑施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)活動(dòng)不規(guī)范，出現(xiàn)施工隨意，甚至混亂的局面，嚴(yán)重?fù)p害建筑項(xiàng)目的整體質(zhì)量。

3.2 不合理的基礎(chǔ)選型

建筑基礎(chǔ)選型的選取對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用性、安全性、合理性、科學(xué)性有著至關(guān)重要性的影響。當(dāng)前部分建筑工程在基礎(chǔ)選型方面不夠合理，其中表現(xiàn)最為突出的則是高層建筑，部分高層建筑中基礎(chǔ)選型存在地基承載力不足，地基承載力和建筑變形要求的地基承載力存在差距問(wèn)題。不合理建筑基礎(chǔ)選型會(huì)引起建筑工程選用地基地質(zhì)無(wú)法正常調(diào)節(jié)不均勻沉降，該問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致建筑工程整體安全系數(shù)下降，并可能面臨安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 盲目追求低含鋼率

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑工程的相關(guān)利益方越來(lái)越重視建筑工程的“可持續(xù)” 性，而部分建筑商為樹(shù)立自己口碑或追求更大經(jīng)濟(jì)效益，盲目追求建筑工程的低含鋼率，而這一做法具體則表現(xiàn)為在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盲目降低鋼材的使用，這一做法將導(dǎo)致建筑工程面臨安全隱患，從而最終影響到建筑工程相關(guān)利益方的最終利益。

4 優(yōu)化土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施

4.1 要求設(shè)計(jì)人員要重視細(xì)部的優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員在注重整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的同時(shí)，也經(jīng)過(guò)將細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重視起來(lái)。如在現(xiàn)澆板設(shè)計(jì)工作中，我們可以將異形板劃分為方形板，這樣就可以使得建筑物受力均勻，避免日后出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。如在建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該選取冷軋鋼筋作為材料，這樣既可以提高建筑的抗震性能，又可以有效的減少鋼筋使用數(shù)量，降低成本投入。

4.2 注重利用計(jì)算機(jī)技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，設(shè)計(jì)師利用計(jì)算機(jī)仿真的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多新的思路。建筑設(shè)計(jì)師能夠利用計(jì)算機(jī)軟件建立各種便于分析的模型，并通過(guò)計(jì)算機(jī)的優(yōu)化計(jì)算，為設(shè)計(jì)師提供精確的數(shù)據(jù)，最后達(dá)到建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化。計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用可以說(shuō)把建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)這樣一個(gè)工程的問(wèn)題轉(zhuǎn)變成一個(gè)數(shù)學(xué)的問(wèn)題。特別對(duì)于大型的復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)擁有人腦不可替代的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于一些超高建筑的抗震、抗風(fēng)等等設(shè)計(jì)問(wèn)題，計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理運(yùn)用能夠分析得到很多精確的數(shù)據(jù)，為建筑設(shè)計(jì)師在具體的設(shè)計(jì)中提供可靠的參考數(shù)據(jù)，可以大大提高建筑設(shè)計(jì)師的工作效率。

4.3 調(diào)整或進(jìn)一步完善建筑設(shè)計(jì)圖

建筑設(shè)計(jì)圖對(duì)建筑結(jié)構(gòu)而言起到表現(xiàn)載體的重要作用，也是建筑工程的施工基礎(chǔ)和前提所在。簡(jiǎn)言之，建筑設(shè)計(jì)圖中出現(xiàn)的問(wèn)題，將會(huì)在建筑工程施工中清晰的反應(yīng)出來(lái)，甚至在某種或多種因素的共同作用下產(chǎn)生幾何效應(yīng)，將看似細(xì)小的問(wèn)題放大數(shù)倍。因此建筑設(shè)計(jì)圖存在問(wèn)題將會(huì)給建筑工程施工造成嚴(yán)重的不良后果，并且這種后果影響深遠(yuǎn)，往往具有不可逆性。故而在建筑工程施工前期，反復(fù)調(diào)研核對(duì)建筑工程的相關(guān)信息，不斷調(diào)整和優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，是建筑工程施工安全和經(jīng)濟(jì)價(jià)值實(shí)現(xiàn)的必然要求。進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師必須嚴(yán)格依循設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、科學(xué)的方法和務(wù)實(shí)的作風(fēng)對(duì)建筑工程的相關(guān)信息進(jìn)行核實(shí)歸納，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)相關(guān)細(xì)節(jié)和關(guān)鍵步驟在建筑設(shè)計(jì)圖上做出明確的標(biāo)注，切忌不可缺漏標(biāo)注信息。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖出來(lái)之后，除了邀請(qǐng)資深專家進(jìn)行技術(shù)論證之外，還需要征求建筑、水電設(shè)計(jì)人員和相關(guān)施工人員的意見(jiàn)，從而確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身具有合理性、科學(xué)性和實(shí)踐性，在進(jìn)行系統(tǒng)而精確的設(shè)計(jì)圖調(diào)整和優(yōu)化后方可對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖送審交付使用，而相關(guān)設(shè)計(jì)人員還需要隨時(shí)接受施工人員的信息反饋，做好隨時(shí)微調(diào)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖的準(zhǔn)備，從而避免圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和施工實(shí)踐出現(xiàn)較大偏差。

4.4 確保建筑基礎(chǔ)選型的科學(xué)性和合理性

建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型中要特別重視的指標(biāo)主要是建筑項(xiàng)目所處區(qū)域地質(zhì)相關(guān)情況和建筑外形設(shè)計(jì)情況。相關(guān)工作人員拿到設(shè)計(jì)圖后，要先進(jìn)行合理的建模計(jì)算，對(duì)設(shè)計(jì)圖中涉及到的建筑外形設(shè)計(jì)特征、建筑工程所在地理位置的地質(zhì)狀況等做出全面分析。選擇建筑基礎(chǔ)選型時(shí)，設(shè)計(jì)師要和相關(guān)技術(shù)人員與有關(guān)專家做深入溝通，充分論證和協(xié)調(diào)好各方面意見(jiàn)，從而確保建筑基礎(chǔ)選型不僅在理論上具有科學(xué)性及經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)在施工實(shí)踐中具有合理性和可操作性。

5結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程的開(kāi)端，其需要設(shè)計(jì)師具有扎實(shí)理論功底和創(chuàng)新思維，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)工作態(tài)度。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全面考慮到各種因素，結(jié)合建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況和所在地地質(zhì)條件、環(huán)境特點(diǎn)，采用科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)而理性，不斷提高土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保土木工程建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]溫啟平，殷欣.基于防震考慮的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析[J].建筑知識(shí)（學(xué)術(shù)刊），2017（02）.

[2]吳毅寬.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則及合理設(shè)計(jì)方案分析[J].建材與裝飾（上旬刊），2016（01）.

[3]曹軍.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中平面不規(guī)則問(wèn)題的分析與抗震措施[J].中華建設(shè)，2018（12）.

（作者單位：中聯(lián)西北工程設(shè)計(jì)研究院有限公司）