建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)過程中存在的問題及解決措施分析

曹亮良 鄭建燦

摘要：本文首先簡要分析了建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，其次就建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)過程中存在的問題進(jìn)行分析，最后就建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)中存在的問題提出相應(yīng)的解決措施，希望有所借鑒意義。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；主體設(shè)計(jì)；問題；解決措施

前言

目前，伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)建筑使用性能以及生活環(huán)境有了明顯提高，因此人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性提出了更多的要求。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的持續(xù)發(fā)展過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的形式越來越復(fù)雜，且逐步向多元化、多功能的方向發(fā)展，給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作帶來了一定的難度。而建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)是相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，需要在建筑設(shè)計(jì)的過程中將之置于首要位置，通過合理的總體布置、科學(xué)的材料選擇等方式來保證設(shè)計(jì)功能的全面性以及建筑主體結(jié)構(gòu)成本的合理性。因此，分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中存在的主要問題，并提出對(duì)應(yīng)的策略，對(duì)保證建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要意義。

一、建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

在實(shí)施建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要遵循的原則主要包括這樣兩個(gè)方面： 其一，在進(jìn)行混凝土建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須與建筑功能需求、施工設(shè)備以及施工方式等結(jié)合起來，保證建筑結(jié)構(gòu)安全、功能適用、經(jīng)濟(jì)合理和技術(shù)先進(jìn)，同時(shí)還應(yīng)該確保新的技術(shù)、工藝和材料等能夠得到充分應(yīng)用；其二，在實(shí)施建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，必須重視結(jié)構(gòu)選型以及結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造，通過選擇抗震和抗風(fēng)能力強(qiáng)的主體結(jié)構(gòu)體系、立面和平面結(jié)構(gòu)，并保證構(gòu)造件的相互連接。同時(shí)，在抗震設(shè)計(jì)工作中要重視建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震，使得整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的承載能力、剛度和延性等得到保證。

二、建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)過程中存在的典型問題

1.屋面梁與配筋問題

（1）屋面梁配筋較少。在建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，部分設(shè)計(jì)人員為了方便，直接將下層梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接復(fù)制至屋面梁。他們以為屋面梁在應(yīng)用過程中其載荷較小，計(jì)算得到的配筋數(shù)較少，采用下層梁的配筋是偏于安全的。實(shí)際上未考慮屋面溫度應(yīng)力作用，屋面梁在溫度應(yīng)力的作用下發(fā)生變形，從而使得混凝土結(jié)構(gòu)因?yàn)榕浣盥势投霈F(xiàn)裂縫等問題；（2）受扭屋面梁沒有設(shè)置腰筋。對(duì)于普通梁而言，為了確保整個(gè)鋼筋骨架的剛度，同時(shí)為了其能夠抵抗使用過程中出現(xiàn)的溫度應(yīng)力載荷以及收縮應(yīng)力，避免由此而帶來的梁腹裂縫較大的問題，通常需要在板下梁高超過450mm時(shí)設(shè)置腰筋，且保證腰筋的間距小于200mm之后通過拉筋勾連的方式提高腰筋的整體性，而部分設(shè)計(jì)人員并沒有關(guān)注這點(diǎn)。對(duì)于設(shè)置有懸挑檐口的屋面梁，部分設(shè)計(jì)人員在主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中直接將之等同于一般梁的設(shè)計(jì)，沒有進(jìn)行對(duì)應(yīng)的配筋設(shè)計(jì)。

2.樓層平面剛度問題

當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)工作多采用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)來完成，在沒有特別的要求情況下，可以將之設(shè)計(jì)成為剛性樓面層。這種設(shè)計(jì)方式的合理性在于其不但能夠?qū)?fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行簡化，而且能夠得到完整、真實(shí)的主體結(jié)構(gòu)受力數(shù)據(jù)，能夠有效的保證結(jié)構(gòu)的整體合理性和安全程度。但是，在對(duì)部分有特殊要求的樓層平面剛度設(shè)計(jì)時(shí)，例如變形樓板設(shè)計(jì)過程中，該種設(shè)計(jì)方式存在一定的問題。雖然從理論上講，該種設(shè)計(jì)方式也能夠滿足變形樓板的設(shè)計(jì)要求，但是在計(jì)算具體的變形程度時(shí)，卻難以得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。若以此不準(zhǔn)確的結(jié)果作為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)，則將得到不合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性較低的問題。

3.樓板設(shè)計(jì)中存在的典型問題

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中為了便于計(jì)算或者對(duì)樓板的受力狀態(tài)認(rèn)識(shí)不足，簡單的將雙向板視作為單向板進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。導(dǎo)致計(jì)算假定與實(shí)際的承載工況不符，造成了在單一方向配筋過多，而在另一方向配筋不足的問題，使得樓板在使用過程中出現(xiàn)裂縫；（2）計(jì)算樓板承載線性載荷彎矩過程中的問題。民用建筑計(jì)算過程中，經(jīng)常需要在樓板上布置對(duì)應(yīng)的非承重隔墻，因此在樓板設(shè)計(jì)過程中通常會(huì)將該部分線性載荷換算稱為等效的均勻載荷分布在樓板上，然后進(jìn)行樓板的配筋計(jì)算。但是，部分設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中簡單的將隔墻的總在和直接除以樓板的總面積。而且在處理樓板板上隔墻頂部問題時(shí)，采取立磚斜砌的方式進(jìn)行上部樓、屋面板等的設(shè)計(jì)，使得樓板上部結(jié)構(gòu)增加了一個(gè)認(rèn)為的中間點(diǎn)，導(dǎo)致樓板設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮該問題，而使得樓板出現(xiàn)裂縫。（3）雙向板高度取值過大。雙向板在使用過程中兩個(gè)方向都會(huì)產(chǎn)生彎矩，因此雙向板的跨中正彎矩鋼筋通常采取縱橫疊放的配置方式，而短跨方向的跨中鋼筋則置于下層，長跨方向的跨中鋼筋則設(shè)置在短跨鋼筋的的上層，計(jì)算時(shí)應(yīng)該對(duì)兩個(gè)方向的有效高度進(jìn)行分別取值。通常，長向高度小于短向高度d（d為短向配筋直徑）。但是部分設(shè)計(jì)人員為了方便或者對(duì)受力情況不了解，導(dǎo)致兩個(gè)方向的有效高度取值一致，使得長向有效高度取值偏大，配筋過低，導(dǎo)致建筑主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全隱患，甚至在使用過程中出現(xiàn)裂縫。

三、建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)問題應(yīng)對(duì)策略分析

1.保證配筋合理性

在建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常存在與外墻垂直的鋼筋混凝土內(nèi)隔墻，在設(shè)計(jì)的過程中要將這些內(nèi)隔墻與外墻板連接起來，或者將具有相對(duì)較大面積的外墻扶壁柱采用雙向板的方式進(jìn)行配筋操作，其他的外墻則使用縱向單向板的方式進(jìn)行配筋，從而使得連接部位的承載性能得到明顯提升。對(duì)于承受較小縱向力的外墻扶壁柱而言，應(yīng)該適當(dāng)增強(qiáng)其外側(cè)的主筋。對(duì)外墻進(jìn)行橫向配筋布置時(shí)，要參考扶壁柱的實(shí)際截面面積，通過適當(dāng)增加短筋的方式來保證建筑主體結(jié)構(gòu)的配筋得到優(yōu)化。

2.合理提高地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平

地下室對(duì)于建筑主體結(jié)構(gòu)，尤其是高層建筑主體結(jié)構(gòu)而言具有十分重要的作用，能夠顯著提高建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。因此，必須在建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中予以重視。在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，依據(jù)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)規(guī)定完成對(duì)應(yīng)的詳細(xì)測算后，對(duì)建筑墻體等相關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如高層建筑地下室的外墻厚度應(yīng)該超過250mm。而對(duì)于普通建筑的地下室設(shè)計(jì)而言，其強(qiáng)度也應(yīng)該精準(zhǔn)把握，不能使用過高的混凝土等級(jí)，以免因?yàn)樗嗍褂眠^量而造成收縮裂縫問題，而高層建筑的混凝土等級(jí)可以適當(dāng)提高。在設(shè)計(jì)高層建筑地下室配筋過程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.保證變形樓板的整體抗變形能力

為了使得計(jì)算得到的結(jié)果能夠完全真實(shí)的反映建筑主體結(jié)構(gòu)的受力能力，縮小設(shè)計(jì)與實(shí)際使用誤差，應(yīng)該盡量保證變形樓板的抗變形能力。而這要求對(duì)樓面的剛性進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。這要求在建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初始階段就應(yīng)該盡量避免變形樓面層的出現(xiàn)，不會(huì)因?yàn)檫^分追求外觀而導(dǎo)致質(zhì)量隱患。其次，在進(jìn)行建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)布局以及配筋進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在提高建筑的功能實(shí)用性的同時(shí)，保證建筑的整體安全性。再次，在設(shè)計(jì)時(shí)可以近似采用剛性樓板作為變形樓板的設(shè)計(jì)參數(shù)，從而提高樓板的安全裕量，保證建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性。

結(jié)語

綜合上文，文中主要探究了建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)過程中存在的問題及解決對(duì)策?？傊瑸樘嵘ㄖ黧w結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者需要提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，對(duì)人們的生命安全負(fù)責(zé)。在進(jìn)行建設(shè)前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)考慮到工程的現(xiàn)實(shí)情況，選擇合適的設(shè)計(jì)形式，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，保證建筑主體結(jié)構(gòu)的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]梁阿彬.孟琳.建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題的應(yīng)對(duì)措施[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊.2013.

[2]高杰.建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）.2013.

[3]時(shí)偉敏.淺談建筑主體工程質(zhì)量通病的防治[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì).2014.