建筑結構設計中的常見問題與解決措施

【摘要】人們對建筑質量要求的逐漸提高，也為建筑結構設計帶來了更高的要求。但是在目前，我國建筑結構設計中還存在著一定的問題，影響建筑的發(fā)展。本文先闡述建筑結構設計中存在的問題，然后提出一些有效的解決對策。

【關鍵詞】建筑結構；設計；質量；規(guī)范

【中圖分類號】TU318

【文獻標識碼】A

1、引言

建筑結構設計的合理性直接對建筑的整體產(chǎn)生影響，不僅影響其安全性能，同時也對居住的舒適程度產(chǎn)生影響。因此，相關設計人員必須要意識到現(xiàn)階段建筑結構設計中存在的不足，并利用現(xiàn)代化設計理念有效解決，加強不同環(huán)節(jié)的設計質量，促進建筑的穩(wěn)定發(fā)展。

2、建筑結構設計優(yōu)化的重要性

目前我國建筑多為多層或高層，建筑單位應充分考慮，從而選擇既能減少投入資金，也能保障整個建筑設計符合時代和社會發(fā)展的需求的方法，這也是整個建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在對房屋進行設計優(yōu)化的過程中，施工技術人員需充分考慮整個建筑工程的質量和安全，其中包括對材料和設備進行監(jiān)管和調控，依據(jù)規(guī)定對其規(guī)格和運行問題進行檢測，減少由于設備和材料的安全引發(fā)的質量問題。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過設計優(yōu)化的房屋建造可減少約15%的經(jīng)費。但在實際的操作過程中，由于受到自然和人為因素等各方面因素限制，許多建筑施工工程開展起來十分困難。一些企業(yè)過于追求施工進度，一些設計人員缺乏實際設計工作經(jīng)驗，甚至一些設計人員過于強求某一部分的設計規(guī)劃，而忽略了整體建筑效果。這些都是制約建筑設計方案實施的重要阻礙，影響了整個工程造價的進一步規(guī)劃。

3、建筑結構設計的基本要求

3.1 具有耐用性和安全性

建筑的耐用性和安全性是高層住宅結構最基本的要求。建筑在實行商品化后，逐漸成為人民的耐用消費品，其長久的使用壽命是與其他消費品不同之處，因此，建筑結構耐久性和安全性是住宅設計的最基本要求，在選擇建筑材料時，要選擇使用壽命長、防水、抗腐蝕、抗風抗震的建筑材料，從根本上保證建筑耐久性與安全性。

3.2 具有舒適性

建筑設計目的是為用戶提供舒適性居住環(huán)境，在建筑設計中可以將室內居住空間靈活分割，對人居住環(huán)境嚴格要求，采用剪力墻結構，大量開采空間的布置，充分考慮住戶入住后對建筑進項改裝的可能性，給居住人員創(chuàng)造一個舒適環(huán)境。

3.3 具有經(jīng)濟性

建筑要根據(jù)建筑實際特點、建筑層數(shù)多少、平面效果，在滿足耐用性、安全性、舒適性基礎上對經(jīng)濟性嚴格要求。嚴格遵循建筑要求，避免建筑浪費，設計經(jīng)濟可行的方案，在進行建筑結構設計時使用少量鋼鐵，在一定程度上降低了建筑成本。一方面對于開發(fā)投資商來說，高層建筑投資少、資金周轉方便，回報高等特點，相對于傳統(tǒng)樓房，開發(fā)投資商更愿意選擇高層建筑進項施工；另一方面對于購房者來說，高層建筑滿足了購房者居住和生活上的基本需求，為購房者提供了更舒適的生活空間。因此，高層建筑具有經(jīng)濟性，是開發(fā)商和房屋購買者都更青睞高層建筑。

4、建筑結構設計中存在的問題

4.1 設計圖紙不合理

設計圖紙是展開正常施工的保障，一份科學合理的建筑設計圖紙需要對建筑中的每一個環(huán)節(jié)進行細致的設計，如：結構類型選擇、抗震設計、建筑材料選擇等。但是在當前的建筑設計中，部分建筑設計十分不規(guī)范，不僅在平面配筋圖中采用不規(guī)范的圖集，同時對結構的標高、梁柱的編號等標注不清晰，導致在實際建筑施工過程中出現(xiàn)現(xiàn)場混亂的情況，甚至會引起一些不必要的建筑事故的發(fā)生。

4.2 建筑選型不合理

建筑的選型對建筑質量有著直接影響，但是在目前，部分高層建筑的選型呈現(xiàn)出不合理的狀態(tài)，一方面，其選擇的建筑地質不具有一定的地基承載力，不能達到相應的變形要求，同時其調節(jié)能力較差，不能對不均勻降沉問題進行適當調節(jié)，導致建筑的安全系數(shù)低下，為人們的人身安全帶來威脅。另一方面，狠毒建筑采用的筏基方式不盡合理，施工人員在施工過程中不能夠很好地區(qū)分平板式與梁板式筏基的區(qū)別，為整個建筑埋下安全隱患。

4.3 地下室、樓板等設計不合理

地下室、樓板設計不合理對建筑安全性有著直接的影響。地下室的外墻設計要求十分嚴格，墻的厚度、混凝土強度等都有著明確的指標，但是在實際施工過程中部分施工人員并沒有意識到上述內容的重要性，忽略施工場地的環(huán)境條件、水位高低、地上負載等內容，只是單純地壘墻，降低了建筑的安全系統(tǒng)。此外，澆混凝土樓板質量差也是表現(xiàn)較為明顯的一點，建筑出現(xiàn)干縮開裂、支座負鋼筋倒伏等現(xiàn)象。由于使用的混凝土是廠家直接提供的，廠家為了提高其可泵性和經(jīng)濟效益，加入大量的水，降低了混凝土的性質，使樓板開裂。

4.4 選材不合理

隨著建筑行業(yè)的競爭逐漸激烈，很多建筑商家為了提高經(jīng)濟效益而選擇降低成本。因此，目前最為常見的情況是在建筑結構設計中，對于材料的選取沒有給予極大重視，相反，在很大程度上降低了建筑材料中的含鋼量，為整個建筑的安全性帶來威脅，并會影響各方面的效益。

4.5 均衡條件關系不合理

在建筑的結構布局上，部分設計人員往往在沒有對建筑的地理位置進行深入考察就進行下一步設計，導致建筑整體結構與周邊的環(huán)境格格不入。此外，一些設計人員沒有對相關規(guī)范進行精細化研讀，使得設計方案與相關規(guī)定產(chǎn)生沖突，且沒有對施工現(xiàn)場進行實地考察，導致建筑結構設計與實際情況不符，在施工過程中容易出現(xiàn)不必要的問題。

5、提高建筑結構設計質量的對策

5.1 合理設計工程圖紙

在對建筑結構進行設計的過程中，應當注重工程圖紙的設計，不僅要使其能夠符合建筑地的實際情況，同時也要保證其合理性。因此，設計師可以參考一下建議：①需要設計師按照相關規(guī)范和標準進行工程圖紙的設計，對施工過程中的各個環(huán)節(jié)進行明顯標注，不能抱著“差不多”的心態(tài)對其進行簡單標注或是直接不標注，以免為工程的安全帶來威脅。②設計師應當抱著嚴謹?shù)膽B(tài)度進行工程圖紙的設計，對施工過程中可能設計到的每一個細小環(huán)節(jié)都進行詳細設計，并在圖紙初步完成后進行自主審核，以便及時發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的問題，通過科學的方式改正，防止不必要的經(jīng)濟損失。

5.2 合理進行建筑選型

建筑基礎選型是非常重要的環(huán)節(jié)，正確的選型對后續(xù)的設計工作產(chǎn)生直接影響。因此，當拿到提資圖時，設計師們不應當盲目建模計算，應當先考慮建筑地的地質問題以及建筑的外形情況，并在此基礎上對其進行全面分析，保證選型的合理性。此外，在建筑選型的過程中，還需要設計師們與相關工作人員協(xié)調工作，共同商討建筑方案，以商討出適合建筑地基本情況的建筑方案，促進建筑結構的合理性和可靠性。

5.3 合理設計地下室外墻、提高澆混凝土樓板質量

在對地下室的外墻進行設計的過程中，設計師們應當結合建筑物整體質量綜合考慮，如：地上負載、建筑地的水位等情況，并結合實際使用功能設計規(guī)范的墻體厚度、混凝土強度等，以便能夠保證地下室的外墻尺寸合理，同時也避免由于混凝土強度不符合相關規(guī)定而產(chǎn)生的開裂問題，影響建筑質量。此外，對于澆混凝土樓板的質量來說，應當適當提高其水灰比，或與供應商家商定好需要的水灰比，同時注重溫度差對樓板質量的影響，在溫差較大的時間內適當做好保溫措施。而對于一些已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的墻體，可以通過表面封閉法、樹脂灌注法等方式來進行補救，提高樓板的質量。

5.4 合理選材，加強剛度設計

合理的選材能夠提高建筑的質量，因此，要考慮到建筑材料的受力特征、建筑環(huán)境對材料的影響等，同時要對性能進行綜合考慮。建筑設計師們在材料的選取上應當結構建筑項目工程實際情況，設計多種選材方案，并深入市場調查，綜合對比，選擇性價比最高的材料，保證建筑工程質量的同時提高經(jīng)濟效益。此外，剛度設計是建筑結構中較為重要的環(huán)節(jié)，由于建筑結構抗震性受到抗側移剛度影響，因此，在地基穩(wěn)定性較好的地帶，剛度設計的標準值可以稍微降低一些，提高抗震性的同時減少共振，保證建筑的質量。

5.5 耐久性的優(yōu)化設計

在建筑結構優(yōu)化方案設計方案時，很多設計工作人員沒有將耐久性設計考慮在內，在建筑建成經(jīng)常出現(xiàn)遭受外力和環(huán)境因素影響等問題，致使建筑容易受到破壞，影響建筑整體結構安全性。因此，在建筑中，優(yōu)化建筑設計方案，充分考慮建筑結構優(yōu)化，保證建筑方案的耐久性、合理性、實用性，降低建筑結構優(yōu)化設計成本。根據(jù)情況設置合理的建筑優(yōu)化方案，首先，保證建筑結構的規(guī)則性和對稱性，保證建筑質量均勻分布，防止出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。其次，對建筑結構布局合理化設計，創(chuàng)新建筑結構設計，保證建筑具有耐用性。最后，設計方案要保證建筑美觀性，保證建筑與周圍環(huán)境相協(xié)調，避免出現(xiàn)建筑多面、錯層、與周圍環(huán)境不協(xié)調等現(xiàn)象，從根本上增強建筑的美觀性和耐久性。

5.6 優(yōu)化消防結構

為了防止消防結構不合理為建筑帶來的危害，就要在設計過程中不斷優(yōu)化消防設計結構：①合理設置防火間距，設計師們要按照相關規(guī)定進行操作，精確地測量出建筑物之間的實際距離，保證在意外發(fā)生時居民能夠有足夠的時間撤離，同時也能以最快速度救援現(xiàn)場。②因地制宜，設計師們應當根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，有效利用建筑周圍的環(huán)境資源設置消防結構。③合理設計安全疏散通道，通常情況下，垂直結構的安全疏散通道是較為常見的，在設計過程中，要在條件允許的情況下多設計一些安全疏散通道，在意外發(fā)生時便于居民撤離。此外，還要在安全疏散通道中設計防煙區(qū)，采用分隔式設計方式，更好地控制火勢以及煙霧蔓延，為救援提供方便。優(yōu)化扭轉問題

5.7 結構扭轉問題

結構扭轉實際上就是在設計過程中沒有做到“建筑三心”合而為一，進而在水平荷載的作用下發(fā)生扭轉震動的現(xiàn)象。為了保證建筑能夠在最大程度上的穩(wěn)固性，設計師們應當在結構設計的過程中選擇合適的結構形式以及建筑平面布局，在最大限度上讓“建筑三心”保持一致。需要注意的是，在很多情況下，由于城市的規(guī)劃布局、街道兩旁景觀的要求、建筑場地自身的限制等有緣，建筑往往不能直接采用平面布局的形式。在這種情況下，就需要采用不規(guī)則的平面形式，如T形、十字形等，此時，應當設計好突出部分的寬度和厚度，保證其在允許的范圍內，且盡可能使結構對稱，注重外形設計的美感。此外，剪力墻與框架共同構成剪力墻結構體系對扭轉問題產(chǎn)生直接影響，其承擔著豎向和水平方向的荷載。剪力墻的存在不僅能夠降低框架各個層梁以及柱彎矩值，同時也能夠減小各個層梁與柱彎在高度方向上的差異，使其在數(shù)值上能夠保持在均勻的狀態(tài)。由此可見，剪力墻結構系統(tǒng)的設計和使用非常重要，其間距通常設計在3～8m之間，距離過大會導致平面布局不靈活，使結構自身的重量過大，影響“建筑三心”，難以保持一致。

5.8 加強抗震設計

為了解決超高的現(xiàn)象，設計師們在設計的過程中必須要按照嚴格的規(guī)定進行設計，避免高層建筑超高的現(xiàn)象發(fā)生。此外，為了提高建筑的質量，就要加強建筑的抗震設計，使其能夠達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的終極狀態(tài)。因此，在設計的過程中，應當選擇“輕質高強”的設計方案，即：在強度滿足要求的同時減輕材料的自重，在充分運用“分合原則”的同時利用好抗震縫；在設計抗震結構時優(yōu)先使用現(xiàn)階段成熟的技術和新型產(chǎn)品，以便取得更好的而經(jīng)濟效益。除此之外，設計師們應當意識到通過建筑自身的抗震性來抵抗地震是非常被動的，一旦發(fā)生嚴重性破壞，將會對人身和財產(chǎn)造成嚴重損失。因此，在設計的過程匯總要注重減震結構的控制，在結構設計中添加控制裝置。控制裝置的作用不僅是對地震進行監(jiān)測，同時還要與建筑結構共同承擔地震作用，減輕地震對建筑造成的影響。在此過程中，基礎隔震是現(xiàn)階段相對較好的控制方式，其通過設置隔震層來延長結構的使用壽命和周期，使其處在“彈性工作”的狀態(tài)，加強結構的穩(wěn)固性，使其不易倒塌。而耗能減震則與基礎隔震不同，其主要通過設置耗能減震裝置來消耗或是直接吸收掉地震帶來的能量波，減小建筑結構的地震反映，以達到減震的目的。在實際設計過程中，兩種方式可以結合使用，設計師應當根據(jù)建筑實際需求選擇合適的方式進行設計，增強建筑的穩(wěn)固性。

結語：

總之，隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑結構設計受到越來越多的關注。設計師在對建筑結構設計的過程中，應當找到建筑結構設計中存在的主觀、客觀問題，在提高自身設計水平的同時從多個方面對設計問題加以改善，確保建筑的性能達到相關標準，同時也保證建筑質量。

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作者簡介：

杜澤輝（身份證：130525198601295132）。