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        關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問題分析

        2021-11-27 00:15:30劉紹鵬
        魅力中國 2021年20期

        劉紹鵬

        (沈陽新大陸建筑設(shè)計(jì)有限公司,遼寧 沈陽 110000)

        房屋的建筑設(shè)計(jì)不僅應(yīng)具有功能要求,還應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)和藝術(shù)要求。建筑物的結(jié)構(gòu)必須滿足強(qiáng)度、剛度和耐用性的要求。有必要為建筑項(xiàng)目制定合理的計(jì)劃,從而使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及耐久性方面得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

        一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重要性探析

        為保證建筑工程施工工作可順利進(jìn)行,還應(yīng)該對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。從原則上來看,凡是涉及設(shè)計(jì)內(nèi)容變更的問題,都需要經(jīng)過設(shè)計(jì)的單位的書面簽發(fā)、同意,不得以施工現(xiàn)場得實(shí)際情況為理由,對建筑設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行更改。但同時(shí)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),也要了解施工單位的施工流程和施工工藝,設(shè)計(jì)的圖紙要便于施工單位組織施工。要提前預(yù)算到可能出現(xiàn)的問題,針對此對設(shè)計(jì)方案予以改進(jìn)。為了使建筑工程施工的進(jìn)度及質(zhì)量可以得到保證,相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷跟進(jìn)項(xiàng)目的進(jìn)度,對設(shè)計(jì)進(jìn)行較低、提供設(shè)計(jì)答疑、審核設(shè)計(jì)變更,出具缺陷補(bǔ)救處理方案。這一切,都對推動(dòng)建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。

        二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題

        (一)不重視房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        住宅設(shè)計(jì)和施工圖是住宅建設(shè)的指導(dǎo)和基本文件。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工圖可以保證項(xiàng)目的質(zhì)量。房屋建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量對房屋建筑的整體質(zhì)量有最直接的影響。目前,有些單位不重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),或者對房屋結(jié)構(gòu)的重要性認(rèn)識不足,沒有現(xiàn)場進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),根據(jù)感覺經(jīng)驗(yàn)盲目復(fù)制和設(shè)計(jì),均存在質(zhì)量隱患和安全隱患。一些單位在越來越嚴(yán)峻的市場競爭中,一味看重效益,只強(qiáng)調(diào)房屋建筑設(shè)計(jì)快速出圖,沒有考慮到建筑工程的質(zhì)量與安全,導(dǎo)致房屋建筑工程存在嚴(yán)重問題。

        (二)高層建筑施工過程中帶來的垂向載荷問題

        高層建筑在建設(shè)施工過程中,會使用到大噸位的機(jī)械設(shè)備,這些設(shè)備有時(shí)需要在高層建筑不同的樓層使用,會使得高層建筑在施工過程中垂直方向上的荷載變大,如果在設(shè)計(jì)階段對這一問題重視程度不夠,沒有進(jìn)行科學(xué)地測算計(jì)算,也沒有采用合理的措施來增強(qiáng)施工階段高層建筑受力單元的承載力,可能會使得高層建筑承重構(gòu)件受到損傷,成為建筑安全使用的隱患。

        (三)高層建筑設(shè)計(jì)階段不夠重視基礎(chǔ)埋深

        在我國,對于不同的建筑高度設(shè)計(jì)都有嚴(yán)格的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)約束,尤其是對建筑的核心設(shè)計(jì)參數(shù),規(guī)定更加詳細(xì)。高層建筑地基埋深有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是埋置深度可為建筑總體高度的1/15-1/18,雖然在建筑設(shè)計(jì)過程中達(dá)到規(guī)范要求,但在實(shí)際建筑完工后,卻會出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的情況。出現(xiàn)這一問題主要因素是建筑的實(shí)際超高以及高層建筑地下部分不按設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行施工使用。建筑實(shí)際建設(shè)超高,而基礎(chǔ)埋深沒有變動(dòng)的情況下,實(shí)際埋深往往達(dá)不到建筑總體高度的1/15-1/18,另外高層建筑地下車庫、商場的設(shè)置,一方面減少了基礎(chǔ)埋深,另一方面還對建筑的抗震抗風(fēng)等安全性能造成了不利影響。

        三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的對策措施

        (一)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須嚴(yán)謹(jǐn)

        建筑設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)師與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師密切配合,建筑設(shè)計(jì)是前提和基礎(chǔ),要為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件,要充分重視建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程。建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就像一枚硬幣的正反面,相互依存、缺一不可。雙方必須密切合作、相互配合。建筑的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性涉及結(jié)構(gòu)的安全,所以建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師經(jīng)過受力分析、計(jì)算,得到相關(guān)內(nèi)力數(shù)據(jù)(軸力、剪力、彎矩)并據(jù)此進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算,從而設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)施工圖。要高度重視結(jié)構(gòu)安全,尊重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師,尊重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的專業(yè)建議和勞動(dòng)成果。而不是忽視結(jié)構(gòu)工程師,把結(jié)構(gòu)工程師的工作看成可有可無。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn),以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),確保精準(zhǔn)性,對每一個(gè)部位都要有科學(xué)地設(shè)計(jì),對于重點(diǎn)部位,要強(qiáng)化設(shè)計(jì)管理。

        (二)有效地利用計(jì)算簡圖

        計(jì)算簡圖是根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以及科學(xué)計(jì)算原理方法完成的具有指導(dǎo)性的將構(gòu)件及支撐按結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行簡化,用點(diǎn)、線描述構(gòu)件受力情況和穩(wěn)定狀況的圖形。建設(shè)過程中涉及到的建筑高度、大部分建筑構(gòu)件尺寸、材料用量等都需要有定量的數(shù)據(jù)來指導(dǎo),定量的數(shù)據(jù)則是需要科學(xué)的計(jì)算方法來計(jì)算的。而計(jì)算相關(guān)的內(nèi)容,需要有效地選擇、利用計(jì)算簡圖,保證相關(guān)的計(jì)算模型,或者計(jì)算簡圖與工程實(shí)際情況相符。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)復(fù)雜,影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要素非常多,對于建筑的抗震參數(shù)和荷載承受力等參數(shù)有著嚴(yán)格的要求,這使得高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算成為一項(xiàng)大工程,對計(jì)算簡圖的利用也受到多種要素的相互影響,只有在計(jì)算人員具備足夠完備的專業(yè)知識,并正確使用計(jì)算簡圖的情況下,才能全方位、立體化地確保計(jì)算流程及數(shù)據(jù)結(jié)果的精度,使得計(jì)算簡圖成為高層建筑設(shè)計(jì)的有效工具。

        (三)從設(shè)計(jì)和工藝多角度保障高層建筑施工過程垂向載荷

        高層建筑設(shè)計(jì)方案確定階段,要對具體的地基承載力、各個(gè)樓層的承載力等進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,計(jì)算原始數(shù)據(jù)的收集不能忽略實(shí)際施工過程帶來的影響,例如大噸位機(jī)械設(shè)備的使用以及物料砂石堆放在不同樓層、不同施工進(jìn)度階段的對結(jié)構(gòu)承載構(gòu)件的影響。因此要想避免施工過程垂向載荷超標(biāo)問題的發(fā)生,除了設(shè)計(jì)階段進(jìn)行承重柱、承重墻等構(gòu)件質(zhì)量約束外,還要對施工工序和工藝進(jìn)行科學(xué)確定,在百分百落實(shí)要求的同時(shí),還能降低垂向載荷,保障高層建筑設(shè)計(jì)與施工一致性。

        (四)基礎(chǔ)埋深的處理

        在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中,基礎(chǔ)埋深不夠的問題因其隱蔽性較強(qiáng),往往會被人們忽略,但其對整個(gè)建筑的穩(wěn)定性是有影響的。根據(jù)上一節(jié)分析的基礎(chǔ)埋深問題原因,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在對基礎(chǔ)埋深設(shè)計(jì)確定時(shí),要將高層建筑的地下使用部分與地上部分看作一個(gè)整體來進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì),采用后澆施工,降低溫度應(yīng)力、沉降差異帶來的影響,把地下超高的、地下車庫的剛度折算成覆土厚土,依據(jù)國家有關(guān)規(guī)定對埋置深度進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算。

        (五)板結(jié)構(gòu)問題設(shè)計(jì)對策

        計(jì)算板中空洞面積,并將其與整個(gè)板塊面積予以對比,如果洞口面積超過了整個(gè)板塊的30.00%,此時(shí)設(shè)計(jì)中整個(gè)板塊均應(yīng)按照彈性膜設(shè)計(jì),當(dāng)然洞口邊緣節(jié)點(diǎn)也可以按照彈性節(jié)點(diǎn)計(jì)算與分析。使用PKPM 期間需要設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),如果整個(gè)屋面按照鋼網(wǎng)架計(jì)算,此時(shí)電算中應(yīng)輸入板的厚度,并將其定義為彈性膜,這種電算結(jié)果更加符合實(shí)際受力情況,保證設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)滿足實(shí)際要求。

        四、結(jié)束語

        當(dāng)前,高層建筑設(shè)計(jì)較之過去得到了較大的發(fā)展,但也存在較嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)體系不合理、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不科學(xué)、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷等問題,較大程度地影響了高層建筑物工程質(zhì)量。對此,筆者根據(jù)其中存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析,并提出了相關(guān)解決措施。

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