李明明

（重慶市江津區(qū)建筑勘察設(shè)計院，重慶 402260）

0 引言

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作是整個建筑工程當中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，沒有良好的設(shè)計圖紙就很難有高質(zhì)量的建筑工程，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計也會直接影響到后期的建筑施工和整個項目工程的推進。與時代發(fā)展相適應(yīng)，建筑結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計也趨向多元化發(fā)展，同時，作為整個項目工程的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計也漸漸顯露出一些問題，行業(yè)也迎來了新的挑戰(zhàn)。目前，在整個建筑行業(yè)，能夠借助主動解決建筑設(shè)計與項目實際施工過程中的矛盾來進行一定調(diào)和，一定程度上能夠保證項目的推進和質(zhì)量水平。但在設(shè)計人員進行設(shè)計工作的過程中，必須實現(xiàn)考慮好結(jié)構(gòu)設(shè)計程序，嚴格遵照國家相應(yīng)的規(guī)范和科學要求來合理設(shè)計執(zhí)行每個工作步驟。必須嚴格遵照保護環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展、安全美觀等基本原則，確保設(shè)計階段能夠科學高效進行。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

（1）復(fù)雜性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性體現(xiàn)在兩個主要方面：①處理技術(shù)是經(jīng)濟和合理的，在結(jié)構(gòu)安全的條件下，同一設(shè)計任務(wù)可以包括多個結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。即使使用相同的組件，也可以使用不同的加固方案。因此，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面，一般沒有完全標準的方案，只有相較而言較優(yōu)的方案，對于一個優(yōu)秀的設(shè)計師而言，其重要的能力之一就在于能夠從諸多方案中選取最佳方案。②結(jié)構(gòu)設(shè)計中還會存在許多不確定因素，例如材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)載荷、部件應(yīng)力和應(yīng)變[1]。

（2）應(yīng)用性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的最終目的是要運用到實踐當中，是需要指導項目的實施與推進，因此要求具體、簡介與靈活。設(shè)計師在實際設(shè)計時可能難以直接獲得相關(guān)的計算結(jié)構(gòu)，但能夠結(jié)合實際需要進行及時有效的調(diào)整，然后選擇相類似且更佳的方案。

（3）創(chuàng)新性。對于任何設(shè)計人員來說，創(chuàng)新是他們工作的靈魂，當傳統(tǒng)的設(shè)計方法遇到瓶頸或者難以滿足現(xiàn)代社會的需求時，設(shè)計人員有責任進行改進與創(chuàng)新，同時不斷研發(fā)新的技術(shù)手段，推動該領(lǐng)域的進步與發(fā)展。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

（1）對于主導目標要參照相應(yīng)規(guī)范要求。

（2）對于設(shè)計過程中計算公式的運用，要遵循簡便、直接、常見且概念清晰的原則。此外，在整個設(shè)計過程中，對于傳力構(gòu)件的使用方面，要盡可能避免以抗扭作為主導的關(guān)鍵性傳力構(gòu)件的使用[2]。

（3）構(gòu)件的設(shè)計要均勻且連續(xù)，杜絕軟弱層、上下層彎曲剛度與軸壓剛度突變的現(xiàn)象

（4）要重視結(jié)構(gòu)相互作用的機理，在設(shè)計規(guī)劃過程中參照規(guī)范與相應(yīng)機理。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題

（1）基礎(chǔ)建模不合理?；A(chǔ)建模不合理不單單會造成施工現(xiàn)場的地質(zhì)下沉，還會進一步增加施工難度，極大了影響了建筑物的質(zhì)量、安全性和整個地基的承載力，使其更容易變形。

（2）結(jié)構(gòu)計算問題。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時也要關(guān)注結(jié)構(gòu)計算問題，主要包括以下方面：①下部框架的砌體結(jié)構(gòu)進行計算的過程中，針對層較弱的部位通常采用下部剪切法，而對剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)才能夠采用下部剪切法。②要注意負載值的取值。比如，在進行基礎(chǔ)設(shè)計時需要考慮風荷載。③要注意周期性的折減系數(shù)問題。

（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的設(shè)計水平存在問題。對于設(shè)計工作我們發(fā)現(xiàn)，存在相當一部分設(shè)計人員難以實時掌握新規(guī)范、新標準和新要求，自主學習能力差，總習慣使用原有或者已經(jīng)廢止的規(guī)范要求，這顯然也會直接影響他們進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時的思路，甚至是使設(shè)計不合標準，這實際上對于項目的質(zhì)量也有直接的影響。

（4）建筑框架結(jié)構(gòu)的不合理設(shè)計。對框架結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，如果承重柱的高度過小，那么柱頭的抗彎強度也會相應(yīng)降低，一旦出現(xiàn)地震，房屋安全問題就難以保障。針對建筑框架設(shè)計諸多不合理的地方，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時一般會忽略垂直框架的設(shè)計要求。對于豎向框架的設(shè)計來說，其主旨在于抗震，若忽略這方面的要求或者設(shè)計不科學，那么也會導致建筑物難以承受地震帶來的影響，進而造成配筋與胯中縱筋的分布不均。此外，對于剪刀墻的結(jié)構(gòu)來說，墻壁連接處的四個分支連接坡為單梁。這一設(shè)計中最為常見的例子是陽臺的設(shè)計，這是由于陽臺橫梁的負載較小，工作人員會將其設(shè)計為單梁，一方面能夠減少梁的承載能力，同時也會給房屋安全性帶來一定影響。

4 設(shè)計工作中的要點剖析

（1）基礎(chǔ)建模。建筑師在計算建筑基礎(chǔ)建模的工程數(shù)據(jù)時需要確保數(shù)據(jù)準確性，如果不符合要求，則需要先解決，除此之外，有必要進行重復(fù)的計算測試。在基礎(chǔ)建模時，有必要對建筑物的幾何形狀和地質(zhì)條件進行合理分析，并做出合理的選擇。

（2）結(jié)構(gòu)計算。首先，我們需要注意負載的適當值。在設(shè)計私人多層建筑物（少于8 層）時，使用獨立的基座可以消除通用基礎(chǔ)主要承重部分中的弱粘性土層，從而使其成為典型的私人建筑物，高度不超過35m，無須計算基礎(chǔ)的抗震性。但是，對于不在地震區(qū)或?qū)儆诘蛯咏ㄖ锏乃饺私ㄖ铮枰_保輸入風荷載。其次，確定建筑結(jié)構(gòu)的周期性折減系數(shù)，并且所計算的地震剪切力也較小，因此，我們要求要縮短計算過程中的周期。最后，對于下部框架的砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算，若使用下部剪切法進行計算，需要剛度較為均勻的多層建筑，單弱建筑層較弱，便要對結(jié)構(gòu)塑性變形的情況予以考量。

（3）屋面活荷載取值。對于框架荷載的有關(guān)參數(shù)研究已經(jīng)有了成熟且科學的體系，相關(guān)參數(shù)也得到多年實踐的驗證與考驗，目前仍取0.3kN/m2，在整個設(shè)計過程中不予以額外修改。但在屋面結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計方面，有檀條與屋面板，本文中將活荷載參數(shù)預(yù)設(shè)定為0.5kN/m2。參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的設(shè)計要求在無人登上的屋面荷載設(shè)計為0.5kN/m2，但對于荷載面積要求超過60m2的可以乘折減系數(shù)0.6[3]。

（4）屋脊垂度要控制?？蚣苄绷旱呢Q向撓度限值在通常情況下有一定限制，要求為1/180，除了要對坡面斜梁撓度進行有關(guān)驗算之外，對于是否需要進行跨中下垂度驗算的要求，在以往的相關(guān)規(guī)范中要求較為模糊。據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù)我們了解到，在美國，進行框架分析時一般需要將此類內(nèi)容納入考慮。美國的框架分析一般要求將對構(gòu)件實行分段，借助計算截面積的程序進行計算，同時在整個計算過程中要將每一段運算的結(jié)果納入下一個進行的水平和豎直位移的計算當中，每步關(guān)聯(lián)的運算均不能夠超過限定值，也就是說要求進行驗算跨中垂度。

（5）鋼柱換混凝土柱。在現(xiàn)實生活中存在一部分的單位會在設(shè)計過程中采用門式剛架，此類鋼架的特點在于通常是由混凝土材質(zhì)的土柱與輕型鋼斜梁構(gòu)成，輕鋼材質(zhì)的斜梁通過混凝土柱中的預(yù)埋螺栓與豎放式的端板相接，二者之間進行剛性連接。通過這種連接，施工單位能夠有效減少鋼材的使用進而降低生產(chǎn)成本，增加利益。對于一些廠房的設(shè)計，雖然也會有使用混凝土柱和鋼桁架連接而成的結(jié)構(gòu)，但這時的梁柱只能采取鉸接的連接途徑，不能夠使用剛性連接的方式。對于樓層比較多的建筑物來說，鋼梁和墻的連接方式與上述方法一致。對于混凝土來說，其在建筑體中通常是一種脆性的材料狀態(tài)，雖然可以通過建筑構(gòu)件相互之間的配筋來進行剪力或者承受彎矩的分配，但實際上對于連接處的位置其抗拉性能與抗沖切能力較弱，在受到外界的作用力時非常容易產(chǎn)生松動或者損壞等問題。還有一些公司企業(yè)在設(shè)計好門式剛架之后，為了促使交易的成功，完全不理會國家對于有關(guān)事項的規(guī)范與要求，一味縱容業(yè)主需求，將鋼柱換成混凝土柱，但是卻對梁截面需要進行配套修正的規(guī)范不予理會。值得注意的是，如果將混凝土柱加鋼梁設(shè)計成排架這時是合乎標準要求的，但是若將鋼架上的鋼柱替換為混凝土柱，而鋼梁仍為原來的狀態(tài)，這一操作是不符合國家的安全規(guī)范標準與要求的。如果想對建筑體的結(jié)構(gòu)或者材質(zhì)進行更改，那么相對應(yīng)的，原有的連接方式也需要進行調(diào)整，這也會造成建筑物內(nèi)部構(gòu)件和各個部位的受力狀況發(fā)生變化[4]。建筑結(jié)構(gòu)與幾何結(jié)構(gòu)學密切相關(guān)，如果在設(shè)計和施工過程中不考慮力學規(guī)范和科學要求，隨意更改或變換，勢必會在日后造成不必要的安全隱患。這也提示我們，國家要在今后的工作中，對建筑行業(yè)的發(fā)展進一步的規(guī)范，對一些安全性要求較高的法規(guī)進行及時、廣泛的發(fā)布和宣傳。

（6）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖標記清楚。設(shè)計人員在進行圖紙設(shè)計的過程中必須要秉承著嚴格認真的工作態(tài)度，不能有絲毫的馬虎大意。在設(shè)計過程中，工作人員必須要進行事先檢查，并對項目施工過程中存在的一些細節(jié)與信息進行必要的標記與關(guān)注，圖紙信息標注要清晰有效便于查找，而實際施工過程中要求嚴格遵照設(shè)計人員的設(shè)計圖紙來推進項目的實施，因此，如果設(shè)計出的圖紙當中相關(guān)的數(shù)據(jù)信息含糊不清或者標記不明會直接影響到整個項目的實施與推進。圖紙的設(shè)計也需要工作人員進行多次檢查與驗證，以確保圖紙的準確性。工作人員要能夠及時發(fā)現(xiàn)圖紙當中存在的各種問題，并進行必要的修復(fù)或補償，確保整個工程項目的有序推進。

5 結(jié)語

簡而言之，受整個社會經(jīng)濟發(fā)展的變化與影響，人們的需求也在不斷地調(diào)整和變化，為了滿足社會日益增長的人口需要，建筑物的結(jié)構(gòu)在設(shè)計方面也開始進行相應(yīng)的調(diào)整，逐漸呈現(xiàn)出多樣化的設(shè)計特點。因此，在整個建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計趨向多元化發(fā)展的背景下，也對我們相關(guān)的設(shè)計人員提出了新的時代要求，設(shè)計人員要有高度的責任感，并在實踐過程中不斷提升自身的工作能力與綜合素質(zhì)，是自己能夠在工作過程中及時發(fā)現(xiàn)并改正建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的不足與缺陷，確保建筑結(jié)構(gòu)及今后施工的安全性、穩(wěn)定性與連貫性，進而為整個建筑行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展做出相應(yīng)的貢獻。