建筑结构设计中的常见问题与解决措施

2018-02-11杜泽辉保定维民建筑设计院有限责任公司河北保定071051

中国房地产业 2018年1期

文/杜泽辉保定维民建筑设计院有限责任公司河北保定 071051

1、引言

建筑结构设计的合理性直接对建筑的整体产生影响，不仅影响其安全性能，同时也对居住的舒适程度产生影响。因此，相关设计人员必须要意识到现阶段建筑结构设计中存在的不足，并利用现代化设计理念有效解决，加强不同环节的设计质量，促进建筑的稳定发展。

2、建筑结构设计优化的重要性

目前我国建筑多为多层或高层，建筑单位应充分考虑，从而选择既能减少投入资金，也能保障整个建筑设计符合时代和社会发展的需求的方法，这也是整个建筑行业发展的必然趋势。在对房屋进行设计优化的过程中，施工技术人员需充分考虑整个建筑工程的质量和安全，其中包括对材料和设备进行监管和调控，依据规定对其规格和运行问题进行检测，减少由于设备和材料的安全引发的质量问题。根据相关数据显示，经过设计优化的房屋建造可减少约15%的经费。但在实际的操作过程中，由于受到自然和人为因素等各方面因素限制，许多建筑施工工程开展起来十分困难。一些企业过于追求施工进度，一些设计人员缺乏实际设计工作经验，甚至一些设计人员过于强求某一部分的设计规划，而忽略了整体建筑效果。这些都是制约建筑设计方案实施的重要阻碍，影响了整个工程造价的进一步规划。

3、建筑结构设计的基本要求

3.1 具有耐用性和安全性

建筑的耐用性和安全性是高层住宅结构最基本的要求。建筑在实行商品化后，逐渐成为人民的耐用消费品，其长久的使用寿命是与其他消费品不同之处，因此，建筑结构耐久性和安全性是住宅设计的最基本要求，在选择建筑材料时，要选择使用寿命长、防水、抗腐蚀、抗风抗震的建筑材料，从根本上保证建筑耐久性与安全性。

3.2 具有舒适性

建筑设计目的是为用户提供舒适性居住环境，在建筑设计中可以将室内居住空间灵活分割，对人居住环境严格要求，采用剪力墙结构，大量开采空间的布置，充分考虑住户入住后对建筑进项改装的可能性，给居住人员创造一个舒适环境。

3.3 具有经济性

建筑要根据建筑实际特点、建筑层数多少、平面效果，在满足耐用性、安全性、舒适性基础上对经济性严格要求。严格遵循建筑要求，避免建筑浪费，设计经济可行的方案，在进行建筑结构设计时使用少量钢铁，在一定程度上降低了建筑成本。一方面对于开发投资商来说，高层建筑投资少、资金周转方便，回报高等特点，相对于传统楼房，开发投资商更愿意选择高层建筑进项施工；另一方面对于购房者来说，高层建筑满足了购房者居住和生活上的基本需求，为购房者提供了更舒适的生活空间。因此，高层建筑具有经济性，是开发商和房屋购买者都更青睐高层建筑。

4、建筑结构设计中存在的问题

4.1 设计图纸不合理

设计图纸是展开正常施工的保障，一份科学合理的建筑设计图纸需要对建筑中的每一个环节进行细致的设计，如：结构类型选择、抗震设计、建筑材料选择等。但是在当前的建筑设计中，部分建筑设计十分不规范，不仅在平面配筋图中采用不规范的图集，同时对结构的标高、梁柱的编号等标注不清晰，导致在实际建筑施工过程中出现现场混乱的情况，甚至会引起一些不必要的建筑事故的发生。

4.2 建筑选型不合理

建筑的选型对建筑质量有着直接影响，但是在目前，部分高层建筑的选型呈现出不合理的状态，一方面，其选择的建筑地质不具有一定的地基承载力，不能达到相应的变形要求，同时其调节能力较差，不能对不均匀降沉问题进行适当调节，导致建筑的安全系数低下，为人们的人身安全带来威胁。另一方面，狠毒建筑采用的筏基方式不尽合理，施工人员在施工过程中不能够很好地区分平板式与梁板式筏基的区别，为整个建筑埋下安全隐患。

4.3 地下室、楼板等设计不合理

地下室、楼板设计不合理对建筑安全性有着直接的影响。地下室的外墙设计要求十分严格，墙的厚度、混凝土强度等都有着明确的指标，但是在实际施工过程中部分施工人员并没有意识到上述内容的重要性，忽略施工场地的环境条件、水位高低、地上负载等内容，只是单纯地垒墙，降低了建筑的安全系统。此外，浇混凝土楼板质量差也是表现较为明显的一点，建筑出现干缩开裂、支座负钢筋倒伏等现象。由于使用的混凝土是厂家直接提供的，厂家为了提高其可泵性和经济效益，加入大量的水，降低了混凝土的性质，使楼板开裂。

4.4 选材不合理

随着建筑行业的竞争逐渐激烈，很多建筑商家为了提高经济效益而选择降低成本。因此，目前最为常见的情况是在建筑结构设计中，对于材料的选取没有给予极大重视，相反，在很大程度上降低了建筑材料中的含钢量，为整个建筑的安全性带来威胁，并会影响各方面的效益。

4.5 均衡条件关系不合理

在建筑的结构布局上，部分设计人员往往在没有对建筑的地理位置进行深入考察就进行下一步设计，导致建筑整体结构与周边的环境格格不入。此外，一些设计人员没有对相关规范进行精细化研读，使得设计方案与相关规定产生冲突，且没有对施工现场进行实地考察，导致建筑结构设计与实际情况不符，在施工过程中容易出现不必要的问题。

5、提高建筑结构设计质量的对策

5.1 合理设计工程图纸

在对建筑结构进行设计的过程中，应当注重工程图纸的设计，不仅要使其能够符合建筑地的实际情况，同时也要保证其合理性。因此，设计师可以参考一下建议：①需要设计师按照相关规范和标准进行工程图纸的设计，对施工过程中的各个环节进行明显标注，不能抱着“差不多”的心态对其进行简单标注或是直接不标注，以免为工程的安全带来威胁。②设计师应当抱着严谨的态度进行工程图纸的设计，对施工过程中可能设计到的每一个细小环节都进行详细设计，并在图纸初步完成后进行自主审核，以便及时发现图纸中存在的问题，通过科学的方式改正，防止不必要的经济损失。

5.2 合理进行建筑选型

建筑基础选型是非常重要的环节，正确的选型对后续的设计工作产生直接影响。因此，当拿到提资图时，设计师们不应当盲目建模计算，应当先考虑建筑地的地质问题以及建筑的外形情况，并在此基础上对其进行全面分析，保证选型的合理性。此外，在建筑选型的过程中，还需要设计师们与相关工作人员协调工作，共同商讨建筑方案，以商讨出适合建筑地基本情况的建筑方案，促进建筑结构的合理性和可靠性。

5.3 合理设计地下室外墙、提高浇混凝土楼板质量

在对地下室的外墙进行设计的过程中，设计师们应当结合建筑物整体质量综合考虑，如：地上负载、建筑地的水位等情况，并结合实际使用功能设计规范的墙体厚度、混凝土强度等，以便能够保证地下室的外墙尺寸合理，同时也避免由于混凝土强度不符合相关规定而产生的开裂问题，影响建筑质量。此外，对于浇混凝土楼板的质量来说，应当适当提高其水灰比，或与供应商家商定好需要的水灰比，同时注重温度差对楼板质量的影响，在温差较大的时间内适当做好保温措施。而对于一些已经产生裂缝的墙体，可以通过表面封闭法、树脂灌注法等方式来进行补救，提高楼板的质量。

5.4 合理选材，加强刚度设计

合理的选材能够提高建筑的质量，因此，要考虑到建筑材料的受力特征、建筑环境对材料的影响等，同时要对性能进行综合考虑。建筑设计师们在材料的选取上应当结构建筑项目工程实际情况，设计多种选材方案，并深入市场调查，综合对比，选择性价比最高的材料，保证建筑工程质量的同时提高经济效益。此外，刚度设计是建筑结构中较为重要的环节，由于建筑结构抗震性受到抗侧移刚度影响，因此，在地基稳定性较好的地带，刚度设计的标准值可以稍微降低一些，提高抗震性的同时减少共振，保证建筑的质量。

5.5 耐久性的优化设计

在建筑结构优化方案设计方案时，很多设计工作人员没有将耐久性设计考虑在内，在建筑建成经常出现遭受外力和环境因素影响等问题，致使建筑容易受到破坏，影响建筑整体结构安全性。因此，在建筑中，优化建筑设计方案，充分考虑建筑结构优化，保证建筑方案的耐久性、合理性、实用性，降低建筑结构优化设计成本。根据情况设置合理的建筑优化方案，首先，保证建筑结构的规则性和对称性，保证建筑质量均匀分布，防止出现倒塌现象。其次，对建筑结构布局合理化设计，创新建筑结构设计，保证建筑具有耐用性。最后，设计方案要保证建筑美观性，保证建筑与周围环境相协调，避免出现建筑多面、错层、与周围环境不协调等现象，从根本上增强建筑的美观性和耐久性。

5.6 优化消防结构

为了防止消防结构不合理为建筑带来的危害，就要在设计过程中不断优化消防设计结构：①合理设置防火间距，设计师们要按照相关规定进行操作，精确地测量出建筑物之间的实际距离，保证在意外发生时居民能够有足够的时间撤离，同时也能以最快速度救援现场。②因地制宜，设计师们应当根据当地的实际情况，有效利用建筑周围的环境资源设置消防结构。③合理设计安全疏散通道，通常情况下，垂直结构的安全疏散通道是较为常见的，在设计过程中，要在条件允许的情况下多设计一些安全疏散通道，在意外发生时便于居民撤离。此外，还要在安全疏散通道中设计防烟区，采用分隔式设计方式，更好地控制火势以及烟雾蔓延，为救援提供方便。优化扭转问题

5.7 结构扭转问题

结构扭转实际上就是在设计过程中没有做到“建筑三心”合而为一，进而在水平荷载的作用下发生扭转震动的现象。为了保证建筑能够在最大程度上的稳固性，设计师们应当在结构设计的过程中选择合适的结构形式以及建筑平面布局，在最大限度上让“建筑三心”保持一致。需要注意的是，在很多情况下，由于城市的规划布局、街道两旁景观的要求、建筑场地自身的限制等有缘，建筑往往不能直接采用平面布局的形式。在这种情况下，就需要采用不规则的平面形式，如T形、十字形等，此时，应当设计好突出部分的宽度和厚度，保证其在允许的范围内，且尽可能使结构对称，注重外形设计的美感。此外，剪力墙与框架共同构成剪力墙结构体系对扭转问题产生直接影响，其承担着竖向和水平方向的荷载。剪力墙的存在不仅能够降低框架各个层梁以及柱弯矩值，同时也能够减小各个层梁与柱弯在高度方向上的差异，使其在数值上能够保持在均匀的状态。由此可见，剪力墙结构系统的设计和使用非常重要，其间距通常设计在3～8m之间，距离过大会导致平面布局不灵活，使结构自身的重量过大，影响“建筑三心”，难以保持一致。

5.8 加强抗震设计

为了解决超高的现象，设计师们在设计的过程中必须要按照严格的规定进行设计，避免高层建筑超高的现象发生。此外，为了提高建筑的质量，就要加强建筑的抗震设计，使其能够达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的终极状态。因此，在设计的过程中，应当选择“轻质高强”的设计方案，即：在强度满足要求的同时减轻材料的自重，在充分运用“分合原则”的同时利用好抗震缝；在设计抗震结构时优先使用现阶段成熟的技术和新型产品，以便取得更好的而经济效益。除此之外，设计师们应当意识到通过建筑自身的抗震性来抵抗地震是非常被动的，一旦发生严重性破坏，将会对人身和财产造成严重损失。因此，在设计的过程汇总要注重减震结构的控制，在结构设计中添加控制装置。控制装置的作用不仅是对地震进行监测，同时还要与建筑结构共同承担地震作用，减轻地震对建筑造成的影响。在此过程中，基础隔震是现阶段相对较好的控制方式，其通过设置隔震层来延长结构的使用寿命和周期，使其处在“弹性工作”的状态，加强结构的稳固性，使其不易倒塌。而耗能减震则与基础隔震不同，其主要通过设置耗能减震装置来消耗或是直接吸收掉地震带来的能量波，减小建筑结构的地震反映，以达到减震的目的。在实际设计过程中，两种方式可以结合使用，设计师应当根据建筑实际需求选择合适的方式进行设计，增强建筑的稳固性。