梁立暉

山西運(yùn)城建工集團(tuán)有限公司 山西 運(yùn)城 044000

引言

設(shè)計(jì)建筑工程的結(jié)構(gòu)構(gòu)造是建筑工程建設(shè)過(guò)程中最為基礎(chǔ)，也十分重要的一步。每一個(gè)精美的建筑工程都有一張十分優(yōu)秀的建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)圖紙，不僅影響建筑工程的具體施工步驟，還會(huì)對(duì)建筑工程后期的安全性以及美觀性產(chǎn)生不可忽視的影響。因此，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該嚴(yán)格要求自己的建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計(jì)成果，為后續(xù)的建筑工程施工打下良好基礎(chǔ)。

1 概念設(shè)計(jì)的重要性

概念設(shè)計(jì)既是一位工程設(shè)計(jì)師能力的反映，又是一個(gè)建筑工程后續(xù)大部分施工工作開(kāi)展的依據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計(jì)水平與其年齡和實(shí)踐能力成正比。一位好的結(jié)構(gòu)工程師，能夠借助自己工作經(jīng)歷的增加以及知識(shí)水平，對(duì)各種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一個(gè)總體的把握，并會(huì)通過(guò)自身所積累的經(jīng)驗(yàn)盡量避開(kāi)爛大街的建筑設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)自身對(duì)建筑理解的升華，設(shè)計(jì)出自身所追求的建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在如今的現(xiàn)代社會(huì)，建筑工程的甲方對(duì)建筑工程的要求更為嚴(yán)格，也更為復(fù)雜，工程師僅僅通過(guò)對(duì)圖紙的仔細(xì)檢查以及在工地上的實(shí)地考察往往會(huì)忽略掉一些不合客戶要求的細(xì)節(jié)，久而久之，不僅工程師的設(shè)計(jì)水平不能得到有效提高，而且在工程的最后交付期時(shí)，甲方與乙方還會(huì)出現(xiàn)一些本可以避免的沖突。這種情況既不利于建筑單位的可持續(xù)發(fā)展，也不利于行業(yè)建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)水平以及創(chuàng)新能力的提升。

概念設(shè)計(jì)之所以在現(xiàn)代建筑工程行業(yè)發(fā)展過(guò)程中被逐漸重視起來(lái)，是由于目前存在的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路與相關(guān)素材依然具有明顯的經(jīng)驗(yàn)主義特征，不僅不利于建筑工程施工前夕對(duì)施工標(biāo)準(zhǔn)的精準(zhǔn)規(guī)劃，還極有可能會(huì)出現(xiàn)由于建筑施工數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)而導(dǎo)致的建筑工程結(jié)構(gòu)不標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)建搭配混亂以及突發(fā)狀況頻出等情況。并且，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代國(guó)民對(duì)于建筑工程施工成果的要求也十分嚴(yán)格。例如：有些甲方在對(duì)房屋施工提出要求時(shí)，不僅要求外在框架的美觀，還會(huì)具體到對(duì)房屋承重能力的要求。這就需要建筑單位依靠現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)建筑工程材料受力情況與甲方要求進(jìn)行匹配，并詳細(xì)分析，最終才能使建筑的實(shí)際效果與客戶要求的符合程度達(dá)到高度一致的效果。因此，結(jié)構(gòu)工程師必須在結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的同時(shí)，通過(guò)自身建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)賦予的建筑工程的精確性，在結(jié)構(gòu)工程師所賦予建筑工程的人文性下發(fā)揮作用。如此這般，既能釋放結(jié)構(gòu)工程師自身對(duì)建筑工程產(chǎn)生的靈感，又能保證建筑工程自身具有足夠的嚴(yán)密性，確保后續(xù)建筑工程的安全性與穩(wěn)定性。

概念設(shè)計(jì)的重要性還可以通過(guò)其本身具有的人工性來(lái)體現(xiàn)。采用創(chuàng)新性的新科技固然可以被充分利用到建筑結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程中，但是對(duì)于建筑工程最初的概念設(shè)計(jì)、風(fēng)格設(shè)計(jì)方面，則不能使用現(xiàn)代科技手段來(lái)代替人工。這就要求結(jié)構(gòu)工程師必須要努力積累結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并清楚認(rèn)識(shí)到各種結(jié)構(gòu)的用途，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)出最符合甲方意愿的建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)方案[1]。

2 框架結(jié)構(gòu)的主要類型

梁與柱是建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造的主要組成部分，這兩種結(jié)構(gòu)組成了建筑工程的大框架，并承受著建筑施工過(guò)程以及完工之后外部材料帶給建筑本身的壓力。不過(guò)，要想梁與柱能夠發(fā)揮出其最佳的承重與固定能力，二者就必須要相互銜接，互相配合梁與柱的銜接也有許多不同的方式。

2.1 按承重對(duì)象來(lái)分類

這種分類方式可以將建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)分為3類，分別為：全框架結(jié)構(gòu)、底層框架結(jié)構(gòu)以及內(nèi)框架結(jié)構(gòu)。這三類框架結(jié)構(gòu)各有各的用途。對(duì)于全框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其框架結(jié)構(gòu)相對(duì)較完整，支撐部件多，對(duì)建筑的支撐力強(qiáng)，整體抗震功能較為突出，適合被應(yīng)用于地質(zhì)條件不太好的地區(qū)。對(duì)于底層框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在一些占地面積比較大的建筑工程中會(huì)經(jīng)常用到此種架構(gòu)，采用這種構(gòu)造結(jié)構(gòu)，能夠靈活根據(jù)建筑的不同部分對(duì)建筑的構(gòu)造方式進(jìn)行調(diào)整，有效節(jié)省成本。最后一個(gè)就是內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)框架結(jié)構(gòu)需要由混合材料做支撐，即需要鋼筋混凝土與磚塊進(jìn)行混合，制造出一種另外的材料來(lái)對(duì)建筑工程進(jìn)行施工。

2.2 按施工方式來(lái)分類

如果按照這種分類方式對(duì)建筑工程中的結(jié)構(gòu)構(gòu)造進(jìn)行劃分，同樣可以把結(jié)構(gòu)類型分成四類，分別是：裝配整體式框架、全現(xiàn)澆式框架、半現(xiàn)澆式框架以及裝配式框架。首先，對(duì)于裝配整體式框架，其結(jié)合了另外兩種框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，并且對(duì)于現(xiàn)在建筑工程施工行業(yè)中，這種建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)架相較于其他兩種結(jié)構(gòu)來(lái)講更廣為使用。其次，對(duì)于全現(xiàn)澆式框架來(lái)說(shuō)，其要求施工人員在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)即將組成工程建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)架的各種材料板、裝修梁和柱子等，并且施工人員還需要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各個(gè)零部件之間的組裝工作進(jìn)行梳理，這樣的工作要求也使得這種結(jié)構(gòu)相較于其他兩種結(jié)構(gòu)具有較好的抗震功能，并且可以使后續(xù)的建筑工程施工工作顯得更加系統(tǒng)化、有序化。不過(guò)，這種結(jié)構(gòu)所要求的施工方式也使得使用該結(jié)構(gòu)構(gòu)造的建筑工程多耗費(fèi)的成本更多。因?yàn)橐话銇?lái)講，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)架習(xí)慣性用于規(guī)模龐大的工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，并且將組裝材料運(yùn)往施工地區(qū)就會(huì)消耗大量的時(shí)間成本與運(yùn)輸成本等。還有一個(gè)就是半現(xiàn)澆式框架，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)架與第二種結(jié)構(gòu)構(gòu)架有一個(gè)相似之處，那就是采用這兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)架的建筑工程所使用的梁和柱都需要在施工前進(jìn)行洗滌，并且在施工之前建筑單位還應(yīng)該提前準(zhǔn)備好施工模板。施工模板的準(zhǔn)備使建筑工程中所需要的鋼筋混凝土等材料的需求量大大降低，這就減少了建筑工程所需要的建筑材料成本，但是這種簡(jiǎn)單機(jī)械的施工方式也讓最終的施工成果顯得老套、不美觀。最后一個(gè)就是裝配式框架，裝配式構(gòu)架的結(jié)構(gòu)與第二種結(jié)構(gòu)構(gòu)架相去甚遠(yuǎn)，其不同之處就在于，這種建構(gòu)需要施工人員在現(xiàn)場(chǎng)將施工過(guò)程中所需要的施工零件進(jìn)行焊接，這樣做的好處就是能夠減少建筑過(guò)程中建材模板的使用，降低建筑材料的利用率，并且在施工前不需要專門去生產(chǎn)材料模板，也能縮短施工所需要的時(shí)間。這種結(jié)構(gòu)構(gòu)架的突出缺陷也是抗震性能不好，因此，建筑單位要注意，不要在地殼活動(dòng)較為劇烈的地區(qū)使用這種結(jié)構(gòu)構(gòu)架來(lái)進(jìn)行施工[2]。

3 框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則依據(jù)

3.1 從框架柱和梁格兩方面考量結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計(jì)

建筑工程行業(yè)對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要提出了如下的要求：一是要以建筑物的用途方向?yàn)閷?dǎo)向?qū)ㄖ锏闹W(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。盡量使柱網(wǎng)的風(fēng)格與建筑的隔斷風(fēng)格相一致。二是要堅(jiān)持整齊劃一以及規(guī)律等原則，根據(jù)建筑物的梁跨對(duì)柱網(wǎng)的比例進(jìn)行設(shè)計(jì)。三是應(yīng)該盡量從后續(xù)的施工程序來(lái)對(duì)柱網(wǎng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行考量。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該在了解了施工需求之后對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選擇，在此之前，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)不僅要考慮對(duì)施工材料的節(jié)約，還應(yīng)該根據(jù)建筑工程的整體性對(duì)建筑本身的工程造價(jià)進(jìn)行規(guī)劃，這樣不僅能夠使整個(gè)施工時(shí)間的節(jié)奏控制松弛有度，提高建筑工程施工效率，還能對(duì)整個(gè)工程建筑的材料選取以及其他方面的技術(shù)要求進(jìn)行充分把握，從而提高該建筑工程的施工質(zhì)量。

建筑工程行業(yè)對(duì)于梁格的設(shè)計(jì)主要提出了如下的要求：一是針對(duì)橫向架構(gòu)的承重措施，也即該框架結(jié)構(gòu)主要用于承擔(dān)橫向梁柱的壓力。在整個(gè)建筑工程中，由于增加主要的梁柱預(yù)先設(shè)計(jì)的梁截面會(huì)使建筑物對(duì)其側(cè)面壓力的抵抗力與承受力不斷增加，因此，橫向構(gòu)架主要應(yīng)用于建筑工程的較窄區(qū)域。也正是這種設(shè)計(jì)模式使得該結(jié)構(gòu)構(gòu)架模式特別需要建設(shè)團(tuán)隊(duì)注意對(duì)其梁柱承壓的縱向設(shè)計(jì)。目前，應(yīng)用較好的一個(gè)方案就是增強(qiáng)縱向設(shè)計(jì)的梁柱的硬度，這種設(shè)計(jì)可以使該結(jié)構(gòu)構(gòu)造模式揚(yáng)長(zhǎng)避短，更為合理。二是針對(duì)縱向架構(gòu)的承重措施?？v向架構(gòu)的承重措施與橫向架構(gòu)的承重措施各不相同?？v向架構(gòu)主要通過(guò)增加縱向梁柱來(lái)對(duì)整個(gè)建筑工程進(jìn)行承重，并且通過(guò)系梁將縱向的承重梁與橫向梁柱進(jìn)行銜接。這種建構(gòu)方式雖然能使縱向的承梁柱的承重能力增強(qiáng)，但是其橫向承梁柱的承重能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。三是針對(duì)縱橫向架構(gòu)的承重措施。不論是針對(duì)縱向，抑或是針對(duì)橫向的承重措施，都難免會(huì)存在顧此失彼的問(wèn)題，因此，如若建筑工程沒(méi)有特殊情況，結(jié)構(gòu)工程師一般會(huì)采取縱橫向架構(gòu)的承重方式，將縱向梁與橫向梁結(jié)合起來(lái)構(gòu)建立體的承重框架。這種結(jié)構(gòu)相較于其他兩種來(lái)說(shuō)較為穩(wěn)妥，是目前建筑工程較為普遍采取的結(jié)構(gòu)模式。

3.2 從高度的方面考量結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計(jì)

由于我國(guó)國(guó)內(nèi)的建筑大多樓層都比較高，而且樓層的高度對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)影響較大，因此我國(guó)結(jié)構(gòu)工程師在對(duì)建筑工程進(jìn)行概念設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)師，不能忽視對(duì)建筑物樓層高度的考量。對(duì)于樓層數(shù)較多或者是處于較高樓層的建筑，避免使用鋼筋混凝土進(jìn)行修建。因?yàn)楦呖罩薪ㄖ锼哂械闹亓艽螅绻藭r(shí)建筑物的建筑材料選用了鋼筋混凝土這類自身重量較大的材料，就很容易會(huì)造成整體構(gòu)架的變化。建筑物會(huì)受到氣壓的影響，一般來(lái)講，越高的樓層的建筑物，其結(jié)構(gòu)構(gòu)架就會(huì)越偏離原先的設(shè)計(jì)構(gòu)架[3]。

4 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要注意的問(wèn)題

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要追求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，否則，稍有不慎，就會(huì)誤導(dǎo)建筑施工工程走入錯(cuò)誤的道路，最終很有可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。因此，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該尤其注意以下幾個(gè)較為突出的問(wèn)題。

4.1 確定框架計(jì)算簡(jiǎn)圖

對(duì)于各種不同類型的建筑，在進(jìn)行房屋框架設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該確定房屋的大致形態(tài)。例如：對(duì)于較為常規(guī)的，地面上的房子一般會(huì)通過(guò)將地基打入地下，從而確定底層基礎(chǔ)的空間形態(tài)。在獲得底層基礎(chǔ)基本形態(tài)之后，根據(jù)情況，按照埋深越大，位移越少的原則，對(duì)房屋整體的穩(wěn)定性進(jìn)行加固。更重要的是，在這時(shí)，應(yīng)該把地下一層當(dāng)成第一層進(jìn)行結(jié)構(gòu)規(guī)劃，這樣能夠增強(qiáng)建筑概念設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性，防止脫節(jié)。

4.2 計(jì)算基礎(chǔ)寬度與面積

由于我國(guó)國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)許多單位的力學(xué)模型不夠先進(jìn)，往往會(huì)導(dǎo)致建筑工程前期數(shù)據(jù)的獲取不夠詳細(xì)與準(zhǔn)確，這就會(huì)造成建筑工程實(shí)際中的寬度和面積與資料不符的情況。這時(shí)，通常會(huì)采用較為集中的力量向墻體的下部發(fā)力，減少墻面受損傷的范圍，不僅能夠提高建筑單位對(duì)于建筑工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及施工水平，還能順便獲取該建筑的一些較為基本的承重能力。

4.3 確定建筑工程使用的混凝土保護(hù)層的厚度

鋼筋混凝土中的鋼筋一旦受到氧化作用的侵蝕，就會(huì)開(kāi)始腐朽，降低混凝土對(duì)于整個(gè)建筑工程結(jié)構(gòu)的支撐力?；炷帘Ｗo(hù)層就很好地避開(kāi)了這樣的麻煩。這種保護(hù)層不僅很好地減少了鋼筋混凝土與空氣的接觸，而且還能增強(qiáng)鋼筋混凝土的耐力性能。不過(guò)在確定建筑工程使用的混凝土保護(hù)層的厚度時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。例如：在水泥梁與水泥柱中，工作人員往往貪圖省心，一味增強(qiáng)主筋的耐力性能，而忽略掉了其他箍筋的耐受力，這會(huì)造成主筋壓力過(guò)大，從而使建筑工程有倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。這就表明了結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該兼顧主筋與箍筋的作用，讓二者共同支撐建筑結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)架的完整性與完美性[4]。

5 結(jié)束語(yǔ)

建筑工程的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)構(gòu)造的應(yīng)用模式多種多樣，然而面向?qū)τ诮ㄖこ绦袠I(yè)要求愈高的人民大眾，建筑單位應(yīng)該使用敢于創(chuàng)新、考慮周全的結(jié)構(gòu)工程師，以提高自身工作素養(yǎng)與行業(yè)整體工作水平為目標(biāo)，踏踏實(shí)實(shí)地做好建筑工程的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)的工作。