建筑结构设计质量评价方法的研究

吴迪，亓艳强

（山东省建筑设计研究院有限公司，山东 济南 250001）

0 引言

城市化进程不断加快背景下，我国房地产行业呈现出了迅猛发展的态势，在社会发展中发挥着支柱作用。不过也因此引发了激烈的市场竞争，原本粗放式的发展模式暴露出的问题越来越多，对建筑产品的质量提出了更高的要求。建筑结构设计的质量对于工程整体质量、建设成本等有着不容忽视的影响，而现阶段相关研究中，唐京华[1]在教育实用与效果的建筑结构设计优化方法中，从经济、安全、整体效果等角度进行了综合考虑，对建筑结构空间漏送优化进行了分析；李玉兰[2]等通过设计方案优化、地基处理优化等的研究，强调在符合国家规范的情况下，减少混凝土和钢筋等材料的用量，以获取最佳的设计效果。但是在这些研究中，对于建筑结构设计质量的评价方法相对单一，存在一定的问题，无法取得理想的效果。对此，需要采取更加有效的方法，对建筑结构设计质量进行评价，以确保能够及时找出建筑结构设计方案中存在的问题，做好方案的调整和优化。

1 建筑结构设计内容

1.1 整体设计

整体设计是从建筑工程所处的环境条件着眼，依照建筑功能、性质和高度等，确定最佳的建筑结构体系，如筒体结构、框架结构等，然后针对内部构件如梁体、柱体等的尺寸数据进行研究。在这个环节，需要切实做好内力计算。同时，应该结合建筑所处区域的地质水文环境，做好建筑基础设计，要求基础设计能够实现与上部结构条件的完全吻合[3]。整体设计包含的内容众多，如基础选型、结构确定、剪力墙分布等，能够为后续的部件设计奠定坚实基础。

1.2 部件设计

部件设计需要在整体结构设计完成后进行，包含了各个部件内力、配筋比的计算，以单向板为例，数据计算环节可以看作是同等宽度梁体，在完成单向板数据计算后，可以依照专业理论，对双向板数据进行明确。考虑到墙体、梁体以及柱体的计算方法并不适用于桩承台、深梁等结构的数据计算，因此需要设计人员选择更加科学的方法，以确保计算结果的精准性。

2 建筑结构设计常见问题

近年来，我国建筑行业呈现出了迅猛发展的态势，也因此促进了建筑设计产业的发展，以先进的计算机技术和计算机软件为支撑，建筑结构设计的质量得到了显著提升，不过不同设计单位在设计水平上存在参差不齐的情况。开发商为了抢占更大的市场份额，留给设计单位的设计时间较短，导致设计人员无法对结构设计方案进行充分论证，容易引发结构选择不合理、技术方案不成熟的问题，在后期施工建设中可能出现频繁的设计变更。建设部门颁布的审图规定存在着比较严重的教条化现象，只能判断建筑结构设计方案是否合格，并不能对设计质量进行合理区分，破坏了以往的施工图质量对比淘汰机制，也在一定程度上打击了设计单位提升设计质量的积极性[4]。

建筑结构设计存在的问题主要体现在两个方面：

从业主方面，一是过分关注建筑造型，忽视了结构的重要性，没有认识到结构对于建筑经济性、安全性、适用性等的影响。二是在设计招标环节，盲目选择设计费用最低的方案，没有对设计单位的实力进行考量，而实际上，设计费用在建筑全生命周期费用中的占比较少，但是设计质量却能够决定建筑成本75%以上的比重，如果结构设计质量较差，最终会得不偿失。三是部分业主并没有留出足够的设计时间，在任务过于紧迫的情况下，设计单位给出的设计方案并没有经过充分论证，结构设计的质量无法得到保障，容易引发项目建设环节设计反复变更的情况。

从设计人员方面，一是不重视设计质量，认为只需要满足国家规范的要求即可，很少会去考虑建筑施工功能满意度以及方案可持续性的提高，没有从业主需求的角度去对结构设计进行思考。二是在面对复杂结构设计需求时[5]，部分设计人员因为本身能力水平和经验的限制，无法保障计算结果的合理性，认为只要满足安全性和可靠性的要求即可，随意增加钢筋用量，引发了资源浪费的问题。三是认为构件尺寸越大越好，实际上，建筑结构构件的设计需要关注整体性，而不是只看单个构件的尺寸和强度，例如，在结构抗震设计中，需要满足“强柱弱梁”的基本原则，如果梁体强度过高，反而会导致结构抗震性的下降。

3 建筑结构设计质量评价

3.1 工程概况

某商务建筑整体占地面2269.56m2，高度30m，上部结构长宽分别为116m 和21m，属于超长结构，建筑抗震设防烈度为7 度，特征周期0.65s，设计使用年限50 年。建筑本身处于城市次中心区域，周边交通便利，气候环境和人文环境优越。建筑总体平面如图1 所示。

图1 建筑平面结构

3.2 评价原则

建筑结构设计质量评价应该坚持以下几个基本原则：（1）依照国家现行规范、标准的要求，对结构设计绩效评价，切实保障结构设计评价结果的合理性和客观性。（2）应该强化设计人员和业主对于结构设计质量的认识，通过对新技术新材料和新工艺的应用，推动结构设计与环节的协调发展。（3）结构设计应该分阶段进行，不同阶段有着不同的工作内容和不同的影响因素，在结构设计评价中，需要将每一个阶段的评价指标考虑在内，确保指标能够对结构设计质量进行正确反映[6]。（4）结构设计质量评价不单单是对结构设计质量的区分，还可以引导结构设计人员和业务形成对于结构设计重要性的合理认知，及时发现设计中存在的问题，采取有效的措施对问题进行解决，保障结构设计的合理性。（5）必须在确保结构使用安全的前提下，提升建筑工程项目的经济性。结构设计质量评价更加应该关注结构选型、先进技术应用、材料选择等，对经济性、适用性、耐久性和安全性进行综合考量，确定好最为科学的结构设计方案。

3.3 评价方法

3.3.1 设计阶段评价方法

建筑结构设计阶段，设计人员并不需要给出专门的图纸，但是需要依照建筑形式、抗震需求等，从整体层面把握方案的有效性，依照不同结构形式的特点和适用性，选择最佳的结构形式。结构选型方面，应该注意，高层建筑应该采用尽可能简单的结构，避免出现规则性差的问题，不规则结构需要通过结构布置或者设置接缝的方式，降低结构的不规则效应[7]。同时，在结构选型时应该综合考虑结构的经济性、安全性和效益性，通过方案比选的方式确定最佳方案。设计阶段的质量评价需要建立起相应的评价标准，重要的评价指标是包括受力合理性（刚度适应性、高度合理性、场地适应性、空间整体性）、功能适应性（建筑实用空间适用性、使用功能需求适应性）、经济有效性（材料与劳动力成本的节约、工程造价、缩短工期带来的效益、日常维护及改造费用等）以及施工便捷性（施工质量控制难度、施工方便性、施工技术水平）等。方案设计阶段在建筑结构设计中发挥着决定性作用，如果方案设计工作没有做好，结构设计质量想要提高难度巨大。

3.3.2 计算阶段评价方法

在结构计算阶段，设计人员需要结合结构受力特征，将其转化为计算模型，确定模型和实际结构存在的误差，在后续工作中做出相应调整，以保证计算结果的准确度[8]。结构设计阶段，可以对照方案设计得到的成果，做好调整和细化，选择恰当的计算软件，同时也需要对计算参数进行合理选择，以保障计算结果的可靠性，确定好建筑的基本结构形式以及构件尺寸。结构计算阶段同样需要确定相应的质量评价标准，针对计算参数合理性进行研究，包括混凝土容重、周期折减系数、计算振型个数、中梁刚度增大系数等，同时也需要做好计算结构分析，关注层间位移角、结构扭转周期比、位移比、质量比、风振加速度等计算结果的合理性，确保其能够满足建筑结构设计相关规范的要求[9]。

3.3.3 项目综合评价方法

结合上文提到的评价指标，由行业专家对指标进行评分，最终评价结果取平均值。对于一些可以量化的评价指标，可以采用1～5 分打分机制，5 分为优秀，2 分为合格；对于措施类评价指标，同样需要对应相应的等级，分别为不合格、合格、中等、良好、优秀，子项评价指标可以采用加权平均法确定分数。本文中的建筑结构设计质量评价强调分阶段进行，若前一个阶段的评价结果不合格，不管后面阶段的评价结果如何，都认定整体结构设计质量不合格。

3.4 评价结果分析

3.4.1 方案设计阶段评价

（1）结构体系。总体分值为3.87 分，高度合理性得分为5分，其余各项参数的得分均为4分，最终得分取平均值4.2分[10]。

（2）功能适应性。总体得分为4 分，建筑结构形式对使用空间高度及大小的适应性指标得分为4 分，结构对于空间及布局调整的适应性指标得分同样为4 分。

（3）经济有效性。总体得分2.75 分，材料与劳动力节约指标得分为3 分，工期缩短带来的效益指标得分为3 分，基础和上部结构的建造成本得分较低，只有2分，刚刚达到合格标准。

（4）施工便捷性。总体得分为3.5 分，施工质量控制难度指标得分最低，为3 分，施工便捷性指标得分为3.5，技术水平指标得分为4。

3.4.2 结构计算阶段评价

（1）模型建立和计算。总体得分为3.88 分，其中，计算模型合理性以及计算简图合理性指标的得分分别为3.5 和4 分，模型与简图误差调整指标得分为4分，计算方法合理性得分4分。

（2）计算采纳数合理性。总体得分4.63 分，混凝土容重指标的取值采用的是框剪结构的参考值27，设计人员在结合建筑工程实际的情况下，沿用了这一指标，得分中等（3 分），周期折减系数、计算振型个数等都是直接参考相关标准给出的最佳值，指标得分均为5 分[11]。

（3）计算结果分析。总体得分为3.38 分，层间位移角的计算结果为X=1/717，Y=1/663，达到及格标准，得分为2 分，层间受剪承载力计算结果为X 向1.00，Y 向1.00，得分为4 分，剪重比、刚重比和轴压比等参照相关规范提供的数值，计算结果可以达到优秀的标准，得分为5 分。

3.4.3 最终评价结果分析

建筑结构设计质量评价结果如表1 所示。

表1 结构设计质量评价得分

由表1 可知，方案设计阶段结构设计的评价得分为3.93 分，结构计算阶段的得分为3.95 分，除去可持续性的得分相对较低（2.67 分），区域三级指标的得分均比较高，工程结构设计质量的最终得分为3.80，属于良好的范畴[12]。

4 结论

总而言之，为了能够更好地适应市场发展需求，建设设计人员在建筑结构设计中，需要考虑各方面的影响因素，也导致了建筑设计方案变得越发复杂化，需要借助科学的方法对结构设计质量进行分析评价。本文结合具体工程案例，从方案设计和结构计算两个阶段，提出了一种有效的建筑结构设计质量评价的方法，实践结果表明，借助该方法可以实现对建筑结构设计质量的合理评价，在提高建筑结构设计整体效果方面，能够发挥出理想的作用。