康慶龍
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建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計簡而言之就是用建筑結(jié)構(gòu)語言來表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達的東西。結(jié)構(gòu)語言就是結(jié)構(gòu)師從建筑及其它專業(yè)圖紙中所提煉簡化出來的結(jié)構(gòu)元素。包括基礎(chǔ),墻,柱,梁,板,樓梯,大樣細部等等。然后用這些結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)體系,包括豎向和水平的承重及抗力體系。把各種情況產(chǎn)生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎(chǔ)。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容由上可簡單概括為:基礎(chǔ)的設(shè)計、上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計和細部設(shè)計。
要把地基與基礎(chǔ)的設(shè)計做到合理安全,設(shè)計人員就必須在進行地質(zhì)勘察后方可進行設(shè)計。但是目前很多建筑并沒有地質(zhì)勘測報告資料,僅有的只是建設(shè)單位的口頭數(shù)據(jù)以及周圍建筑物的部分參考資料,設(shè)計人員的施工圖僅憑盲目取小的地耐力數(shù)據(jù)進行設(shè)計;另外,在采用換土墊層進行軟弱地基處理時,設(shè)計人員并不進行相關(guān)換土墊層的設(shè)計,只憑經(jīng)驗處置,忽略了對換土墊層寬度和厚度的計算;另外,設(shè)計人員在計算基礎(chǔ)負荷時,并沒有按照現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范計算荷載值,這樣導致設(shè)計既不全面,又不安全,也不經(jīng)濟。
在懸挑梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計人員往往只驗算了懸挑梁的強度和剛度,對其梁撓度卻不加重視。懸挑梁的梁高常常因為選用過小,而導致懸挑梁截面的受壓相對過高,隨著梁撓度的不斷增大,懸挑梁截面的受壓區(qū)也隨之發(fā)生變形,引起建筑梁板裂縫的出現(xiàn),裂縫寬度也不斷加寬。同時,懸挑梁的截面選用過小也會導致懸挑梁的截面相對受壓區(qū)高度增加,致使懸挑梁的延性減小,一旦遇到豎向地震發(fā)生,極易受到破壞而失去承載力,不利于建筑的整體抗震性能。
一些建筑工程為了方便進行結(jié)構(gòu)受力分析,或者受到建筑尺寸的限制,或者出于建筑美觀的考慮,為避免墻體表面出殼過大,常常會把承重柱截面的高度設(shè)計過小,并按軸心受壓計算,同時,簡化梁為鉸支梁。這種做法忽略了梁柱間的剛結(jié)作用,由于柱截面的配筋很小,一旦受力,必然導致柱頂?shù)目箯潖姸炔蛔?,導致水平裂縫情況的出現(xiàn)。
在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中,縱向框架與橫向框架具有同等重要的地位。當前的建筑抗震設(shè)計規(guī)范中,明確規(guī)定要分別計算兩個主軸方向的水平地震作用。但是設(shè)計人員往往只重視橫向框架的設(shè)計而忽視縱向框架的設(shè)計。部分設(shè)計人員在對非抗震設(shè)計時將縱向梁按普通連續(xù)梁設(shè)計,致使無法符合框架對柱節(jié)點與縱筋、箍筋的配置要求。同時,梁柱在框架結(jié)構(gòu)的抗震作用中起著決定性的作用,設(shè)計人員若考慮不到縱向地震的作用,在實際設(shè)計中經(jīng)常會導致支座負筋、縱筋及箍筋配置均不足情況的出現(xiàn)。
在磚混結(jié)構(gòu)中,構(gòu)造柱與圈梁聯(lián)結(jié),共同形成對墻體的約束,可以防止墻體裂縫,保證承載力,增強抗震性能。但是在當前磚混結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計中,構(gòu)造柱經(jīng)常被兼作承重柱使用,使得構(gòu)造柱提前受力,造成構(gòu)造柱對墻體的拉結(jié)和約束作用降低,而且一旦遭遇地震,在構(gòu)造柱的位置上必然形成應力集中,首先遭到破壞。這樣不但起不到作用,反而成為薄弱部位。
樓板在建筑工程中主要承擔承重作用,樓板設(shè)計中出現(xiàn)的問題必將影響到梁、墻和柱等的安全性能,甚至會存在嚴重的質(zhì)量隱患。樓板設(shè)計中常見的問題有以下幾個方面:一是設(shè)計人員在設(shè)計時往往簡單地將雙向板按單向板進行計算,導致計算假定與實際受力不符,導致一方配筋過大,一方配筋不足,致使樓板出現(xiàn)裂縫;二是在民用建筑的樓板設(shè)計中,某些設(shè)計人員常常錯誤地將隔墻的總荷載附以該板塊的總面積,造成非承重隔墻配筋不足,也導致其它部分的配筋過大,造成隔墻處樓板出現(xiàn)裂縫;三是雙向板在兩個方向都會產(chǎn)生彎矩,計算時應用兩個方向的各自有效高度。但是有的設(shè)計者僅僅采取同樣的有效高度進行配筋計算,致使雙向板的有效高度偏大,配筋降低,導致開明縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。
施工圖結(jié)構(gòu)設(shè)計說明過于簡單。如有的工程施工圖無結(jié)構(gòu)設(shè)計說明或說明過于簡單,對采用的結(jié)構(gòu)類型、是否抗震設(shè)防及設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)抗震等級、墻體材料、鋼筋連接與錨固、沉降觀測要求等內(nèi)容未作任何說明。有的施工圖采用“平法”表示,但仍然采用標準圖集在各層梁、柱、墻“平法”平面配筋圖中,也沒有按圖集的規(guī)定標注地下和地上各層的結(jié)構(gòu)標高、結(jié)構(gòu)層高及相應的結(jié)構(gòu)層號,梁柱編號等,極易給現(xiàn)場施工帶來混亂,造成事故隱患。
在房屋建筑設(shè)計中要堅持經(jīng)濟合理原則,根據(jù)工程項目實際情況,不過度使用材料,杜絕材料的損失浪費。在有多種可選方案的前提下,優(yōu)先選擇經(jīng)濟合理的方案進行設(shè)計施工,不可貪大求全,造成不必要的浪費。
綜上所列問題,總結(jié)歸納起無外乎沒有嚴格按照規(guī)范、規(guī)程進設(shè)計作業(yè)。這是工程設(shè)計一大忌。設(shè)計人員在平時工作中應當認真學習會規(guī)范規(guī)程規(guī)定,熟記其中規(guī)則嚴格按照規(guī)則作業(yè),杜絕隨意性行為,以保障設(shè)計合符規(guī)范要求,防范質(zhì)量風險。
在施工圖說明制作時,要盡可能翔實、明確;在說明的書寫和標注上要用語規(guī)范準確,位置不可隨意;對樁基工程檢測的不能隨意變更,要嚴格按照工程實際采用合理的方法,檢測合格的數(shù)量,做出合符要求的檢測結(jié)果,以確保質(zhì)量。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑施工的前期規(guī)劃,直接影響到建筑的質(zhì)量和成本。因此,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要深刻領(lǐng)會國家相關(guān)規(guī)范中的實質(zhì)性內(nèi)容,在設(shè)計的過程中除了要嚴格按照規(guī)范規(guī)定作業(yè)外,還要多動腦筋,根據(jù)實際情況靈活運用,善于總結(jié)經(jīng)驗,對一些規(guī)范中規(guī)定不是很明確的問題,要多進行調(diào)查研究,絕對不能閉門造車,只有這樣我們才能設(shè)計出既美觀耐用又具有地方特色的建筑作品。