建筑结构主体设计过程中存在的问题及应对策略

■阮祥炬 ■中南建筑设计院股份有限公司，湖北 武汉 430071

随着人们生活水平的不断提高，人们对建筑使用性能以及生活环境有了明显提高，因此人们对建筑结构设计的合理性提出了更多的要求。在建筑结构设计的持续发展过程中，建筑结构设计的形式越来越复杂，且逐步向多元化、多功能的方向发展，给建筑结构设计工作带来了一定的难度。而建筑结构主体设计是相关结构设计的基础，需要在建筑设计的过程中将之置于首要位置，通过合理的总体布置、科学的材料选择等方式来保证设计功能的全面性以及建筑主体结构成本的合理性。因此，分析建筑结构设计过程中存在的主要问题，并提出对应的策略，对保证建筑结构主体设计质量具有重要意义。

1 建筑主体结构设计的基本原则

在实施建筑主体结构设计过程中，需要遵循的原则主要包括这样两个方面:其一，在进行混凝土建筑主体结构设计过程中，必须与建筑功能需求、施工设备以及施工方式等结合起来，保证建筑结构安全、功能适用、经济合理和技术先进，同时还应该确保新的技术、工艺和材料等能够得到充分应用;其二，在实施建筑主体结构设计的过程中，必须重视结构选型以及结构的基本构造，通过选择抗震和抗风能力强的主体结构体系、立面和平面结构，并保证构造件的相互连接。同时，在抗震设计工作中要重视建筑结构整体的抗震，使得整个建筑结构的承载能力、刚度和延性等得到保证。

2 建筑结构主体设计过程中存在的典型问题

2.1 屋面梁与配筋问题

(1)屋面梁配筋较少。在建筑主体结构设计过程中，部分设计人员为了方便，直接将下层梁的结构设计直接复制至屋面梁。他们以为屋面梁在应用过程中其载荷较小，计算得到的配筋数较少，采用下层梁的配筋是偏于安全的。实际上未考虑屋面温度应力作用，屋面梁在温度应力的作用下发生变形，从而使得混凝土结构因为配筋率偏低而出现裂缝等问题。(2)受扭屋面梁没有设置腰筋。对于普通梁而言，为了确保整个钢筋骨架的刚度，同时为了其能够抵抗使用过程中出现的温度应力载荷以及收缩应力，避免由此而带来的梁腹裂缝较大的问题，通常需要在板下梁高超过450mm 时设置腰筋，且保证腰筋的间距小于200mm 之后通过拉筋勾连的方式提高腰筋的整体性，而部分设计人员并没有关注这点。对于设置有悬挑檐口的屋面梁，部分设计人员在主体结构的设计过程中直接将之等同于一般梁的设计，没有进行对应的配筋设计。

2.2 楼层平面刚度问题

当前建筑结构主体设计工作多采用计算机程序设计来完成，在没有特别的要求情况下，可以将之设计成为刚性楼面层。这种设计方式的合理性在于其不但能够将复杂的结构设计计算进行简化，而且能够得到完整、真实的主体结构受力数据，能够有效的保证结构的整体合理性和安全程度。但是，在对部分有特殊要求的楼层平面刚度设计时，例如变形楼板设计过程中，该种设计方式存在一定的问题。虽然从理论上讲，该种设计方式也能够满足变形楼板的设计要求，但是在计算具体的变形程度时，却难以得到准确的计算结果。若以此不准确的结果作为后续结构设计计算的依据，则将得到不合理的设计结构，导致出现结构安全性和稳定性较低的问题。

2.3 楼板设计中存在的典型问题

(1)结构设计过程中为了便于计算或者对楼板的受力状态认识不足，简单的将双向板视作为单向板进行设计计算。导致计算假定与实际的承载工况不符，造成了在单一方向配筋过多，而在另一方向配筋不足的问题，使得楼板在使用过程中出现裂缝;(2)计算楼板承载线性载荷弯矩过程中的问题。民用建筑计算过程中，经常需要在楼板上布置对应的非承重隔墙，因此在楼板设计过程中通常会将该部分线性载荷换算称为等效的均匀载荷分布在楼板上，然后进行楼板的配筋计算。但是，部分设计人员在设计过程中简单的将隔墙的总在和直接除以楼板的总面积。而且在处理楼板板上隔墙顶部问题时，采取立砖斜砌的方式进行上部楼、屋面板等的设计，使得楼板上部结构增加了一个认为的中间点，导致楼板设计时没有考虑该问题，而使得楼板出现裂缝。(3)双向板高度取值过大。双向板在使用过程中两个方向都会产生弯矩，因此双向板的跨中正弯矩钢筋通常采取纵横叠放的配置方式，而短跨方向的跨中钢筋则置于下层，长跨方向的跨中钢筋则设置在短跨钢筋的的上层，计算时应该对两个方向的有效高度进行分别取值。通常，长向高度小于短向高度d(d 为短向配筋直径)。但是部分设计人员为了方便或者对受力情况不了解，导致两个方向的有效高度取值一致，使得长向有效高度取值偏大，配筋过低，导致建筑主体结构出现安全隐患，甚至在使用过程中出现裂缝。

3 建筑结构主体设计问题应对策略分析

3.1 保证配筋合理性

在建筑主体结构设计过程中，经常存在与外墙垂直的钢筋混凝土内隔墙，在设计的过程中要将这些内隔墙与外墙板连接起来，或者将具有相对较大面积的外墙扶壁柱采用双向板的方式进行配筋操作，其他的外墙则使用纵向单向板的方式进行配筋，从而使得连接部位的承载性能得到明显提升。对于承受较小纵向力的外墙扶壁柱而言，应该适当增强其外侧的主筋。对外墙进行横向配筋布置时，要参考扶壁柱的实际截面面积，通过适当增加短筋的方式来保证建筑主体结构的配筋得到优化。

3.2 合理提高地下室结构设计的水平

地下室对于建筑主体结构，尤其是高层建筑主体结构而言具有十分重要的作用，能够显著提高建筑结构的整体稳定性。因此，必须在建筑主体结构设计过程中予以重视。在主体结构设计过程中，依据当地相关规定完成对应的详细测算后，对建筑墙体等相关细节进行设计，例如高层建筑地下室的外墙厚度应该超过250mm。而对于普通建筑的地下室设计而言，其强度也应该精准把握，不能使用过高的混凝土等级，以免因为水泥使用过量而造成收缩裂缝问题，而高层建筑的混凝土等级可以适当提高。在设计高层建筑地下室配筋过程中，应该根据实际的情况进行设计。

3.3 保证变形楼板的整体抗变形能力

为了使得计算得到的结果能够完全真实的反映建筑主体结构的受力能力，缩小设计与实际使用误差，应该尽量保证变形楼板的抗变形能力。而这要求对楼面的刚性进行合理设计。

这要求在建筑主体结构设计的初始阶段就应该尽量避免变形楼面层的出现，不会因为过分追求外观而导致质量隐患。其次，在进行建筑主体结构设计过程中，必须对建筑的结构布局以及配筋进行合理设计，在提高建筑的功能实用性的同时，保证建筑的整体安全性。再次，在设计时可以近似采用刚性楼板作为变形楼板的设计参数，从而提高楼板的安全裕量，保证建筑结构的整体安全性。

［1］梁阿彬，孟琳.建筑主体结构设计常见问题的应对措施［J］.房地产导刊，2013(26).

［2］高杰.建筑主体结构设计常见问题分析［J］.城市建设理论研究(电子版)，2013(13).

［3］时伟敏.浅谈建筑主体工程质量通病的防治［J］.建筑工程技术与设计，2014(10).