常见建筑结构设计的问题以及应对策略

2015-04-16杨元秀

建材与装饰 2015年15期

关键词：楼板结构设计基础

杨元秀

（中冶建工集团有限公司重庆市大渡口区　400080）

常见建筑结构设计的问题以及应对策略

杨元秀

（中冶建工集团有限公司重庆市大渡口区400080）

结构设计是现代房屋建筑设计中的核心内容，是确保建筑物整体结构稳定性及安全性的关键，设计师在结构设计时应注意一些常见设计通病，确保结构设计的科学性、合理性、经济性、安全性，避免后期出现设计变更或者其他质量安全问题，从而提高房屋建筑建设的效益。

建筑结构；设计问题；应对策略

引言

建筑结构设计可以说是一个与实际紧密结合的过程，决不能脱离实际而进行，在设计过程中，要综合考虑建筑工程所在地的地理环境、水文土质、抗震等级等，在参考规范的基础之上，通过借鉴其他成功案例的经验，合理安排建筑体从地下到地上，从主体到部分的结构，使建筑结构设计既符合外观的视觉享受，又达到主体的结构稳定性。

1　常见建筑结构设计的问题

1.1建筑基础选择不合理

建筑的基础包括独立基础、条形基础、筏形基础以及箱形基础等，不同基础所承受荷载的形式不同，使用的环境就不同，独立基础所承受荷载的形式为点荷载，适用于一般承载能力较好的土壤，箱形基础承受荷载能力的形式为面荷载，适用于湿陷性土壤等比较恶劣的地表环境下，不同类别的基础形式之间所存在的差别绝不只是一个名称的不同那么简单。但是在目前的部分高层建筑基础选型过程中，往往不是特别科学，导致了建筑体下层的地基土壤根本无法有效地承受基础所传来的上部建筑的荷载，基础容易发生不均匀沉降，如果在这样的地基上进行建筑物的建造，但不采取有效的处理措施，基础选型不合理，那么所成型的建筑质量就会严重偏离安全标准，建筑的寿命会大大减小，同时对所居住的居民的生命安全也是一个威胁。

1.2混凝土楼板质量不过关

在高层建筑物的施工过程中，楼板作为承载人们日常生活的主要活动区域，人们走动、跳跃等都在楼板上进行，楼板承担着上部传来的不间断的活荷载作用以及墙体、梁、柱等所传下来的固定荷载作用，如果楼板的结构设计不合理、配筋不符合规范要求，楼板就会发生过早开裂的现象，而这一情况的发生将会直接导致建筑使用寿命的减少，并且造成安全隐患，尤其是一些气候温差较大的北方地区，对楼板现浇混凝土的要求更为严格。

1.3地下室的外墙设计不合理

绝大多数的高层建筑都拥有地下室，用作设备用房或者商业用房，其中地下室外墙作为地平线下的建筑主体，容易受到地下水等因素的影响，必须区别于地上建筑墙体进行设计。墙体的厚度以及所使用混凝土的强度等级、防水性能等都必须按照规范要求以及实际情况综合确定，然而一些结构设计人员并没有意识到地下水位对于墙体的影响，仍旧按照地上墙体的做法进行地下室墙体的设计，带来了很大的安全隐患。

1.4对配筋的错误认识

建筑物楼板、柱、梁等内部的配筋都是经过严密的力学性能计算而确定的，并不是简单地配筋越多越好。如果这些结构主体中过多的配筋，则会造成其表面保护层厚度过小，钢筋外露，不仅影响了建筑的美观，而且钢筋外露发生锈蚀、弯曲，建筑混凝土结构进一步脱落，对建筑主体的结构承载力造成很大的影响。因此，决不能错误的认为配筋越多越好。

2　建筑结构设计问题的应对策略

2.1全面搜集工程资料

建筑工程的地理位置决定了建筑结构设计参数的差异性和特殊性，由于不同地区的土壤类别、地震强度、雪压和风压是不同的，因此在选取和计算建筑结构参数时，应全面考虑到这些因素。对于一些特殊的建筑项目，在建筑结构设计之前，还应进行结构设计试验，结合专家意见来确定建筑结构的相关参数。建筑工程资料的全面性在很大程度上决定了建筑结构设计质量，为了提高建筑结构设计的合理性和科学性，应尽量搜集详细的建筑工程资料，如建筑工程施工要求、设计规范、工程地质条件资料，仔细分析资料内容，确定准确的设计参数，避免由于结构设计参数不合理而影响整个建筑工程的施工质量。

2.2应用合适的结构设计软件

近年来，计算机设计软件逐渐普及，建筑结构设计人员越来越依赖计算机设计软件，但是这也导致建筑结构设计人员盲目的信任计算机结构设计结果，忽视手工计算的检验，没有充分分析和判断计算机结构设计结果的合理性和正确性，直接应用到建筑结构设计中，最终导致建筑结构设计不合理而返工。为了避免这个问题，建筑结构设计人员应采用合适的结构设计软件，科学分析计算机结构设计结果：①了解相关计算机设计软件的适用条件和范围，选择合适的建筑结构设计软件，提高建筑结构设计效率和质量；②确保所使用的计算机设计软件的计算程序严格符合建筑结构设计要求；③计算机结构设计软件输入的设计参数必须有准确依据[2]，确保设计参数的准确性和合理性；④计算机结构设计软件计算结果必须符合建筑结构设计要求，如建筑结构配筋、结构抗裂性能、刚度比、自振周期等。

2.3优化地基基础设计和结构计算

建筑结构计算结果的准确性和合理性直接关系着整个建筑工程施工设计，因此应根据建筑项目施工现场实际情况，优化地基基础设计和结果计算。例如，在计算建筑项目楼板时，应结合楼板的类型和结构，采用正确的计算方法，如果楼板是连续板，则不能使用单向板的计算方法，如果是双向板，在结构计算时应考虑建筑材料泊松比的影响，并且注意调整跨中弯矩，确保建筑结构计算的准确性。随着现代化科学技术的快速发展，建筑结构设计多采用计算机程序进行计算，虽然计算机程序计算结果精确度较高，但是有时不符合建筑结构的实际要求，因此应仔细分析计算机计算结果，全面评价设计结果的正确性和合理性。地基基础设计是整个建筑结构设计的关键环节，其设计质量的好坏直接关系到后期建筑结构设计工作能否顺利进行。

在进行建筑地基基础设计时，设计人员应全面了解我国的相关设计标准，结合建筑项目所在地的地质情况，明确建筑项目的地基基础特征，深入学习建筑地基基础设计规范，采用科学合理的地基基础设计方法，提高建筑结构地基基础设计的可靠性和安全性、在基础埋置时，基坑开挖过程中，基坑周边的基底土不会产生反弹作用，这是由于其处于摩擦角的范围内而受到一定的约束作用，因此，主要进行反弹的土层便是坑中心位置的地基土，为了避免这种反弹现象的发生，就需要人工对这部分回弹土层进行清理。当建筑物所选基础为较大的箱形基础类型时，其约束力相对来说比较小，在沉降计算时主要考虑基地的压力，而忽略坑边土的约束作用。但是当所选基础为较小的独立基础或者条形基础时，所受到的约束力相对来说就比较大了，这时的沉降计算主要考虑基地的附加应力而忽略回弹部分的应力作用。

2.4做好建筑结构抗震设计

一般情况下，设计人员在设计建筑框架结构时，多重视横向的建筑框架设计，而忽视纵向的框架设计，纵向框架结构设计水平对于整个建筑结构的稳定性和抗震性有着直接的影响。建筑结构抗震设计要求明确提出应按照建筑结构的两个主轴方向，分别计算水平地震作用力，由抗侧力构件来承担各个方向的地震作用。因此在设计建筑框架结构时，应认识到纵向框架和横向框架设计一样重要，遵循大震不倒、中震可修、小震不坏的抗震设计原则[3]，可将框架设计为延性结构，利用延性结构良好的变形能力，降低地震作用力的冲击性，提高建筑结构的抗震性。

2.5加强沟通配合

在建筑结构设计时，设计人员应避免盲目的利用计算机绘制图纸和进行建模计算，应全面仔细分析建筑项目整体设计要求，和建筑工程师进行沟通交流，了解整个建筑工程的相关情况，剖析建筑工程平面图纸的设计意图，必要时组织建设单位、施工单位、监理单位开展研讨会，明确各个专业之间的配合协作，避免设计方案和设计图纸出现矛盾或者不一致，提高建筑结构设计质量。