淺析建筑結構設計重要性與問題措施

王卓

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

1 建筑結構設計的重要性

衡量一個結構工程師是否合格的重要標準，就是在結構設計中能否展現出先進的設計思想，抓住設計的關鍵環節，在有限的特定空間內，完成一個完整性和實用性并存的方案設計。同時在細節處理方面，要有意識的捋順結構和構件、結構和結構之間的關系。

隨著計算機技術的迅猛發展，在建筑物的結構設計領域也逐漸擁有了自己的作用。與此同時，相應的問題也隨之而來，計算理論的不完善使得計算結果仍然存在很多缺陷和不可計算性。由于計算機結果具有高度準確的特點，往往會給設計工程師帶來對之前累計工作經驗的懷疑。這不僅是對結構工程師的結構概念培養提出了更高層次的要求，還從另一個方面強調了概念設計的重要性。

所謂概念設計，就是指在不依賴數值計算的情況下，尤其是在一些客觀條件影響下，不能用過精密計算、按常規難以解決時，依靠整體結構體系和分部機構體系之間的關系、根據結構破壞基本原理和震害情況，由結構工程師制定一整套符合設計原則和客觀條件的方案，從整體的角度來確定建筑物的整體布置和抗震結構安全方面的宏觀調控。概念是在頭腦中形成的對現象本質深刻認識的思維形式，它是將所能感知的事物的共同點抽象出來并加以概括總結而形成的。概念設計要求在設計過程中始終貫穿，是一種根據經驗和想象，而非定量的分析，是整體宏觀控制、基本設計原理和工程實踐經驗的結合體。合理有效的運用設計概念的設計方法，可以在結構設計的初級階段迅速有效的對整個設計有總體的構思，經過比較和選擇，使得方案的思路更加清晰明確，避免之后的設計階段出現一些瑣碎的運算，保證整個設計具有良好的經濟實用性。結構設計師的工作經驗，學歷閱歷、膽識包括對工程各個學科的掌握和運用都是工程實踐中合理運用概念設計的關鍵。提倡概念設計，也是強調以人為本，強化了人本身在設計過程中發揮的主導作用。

一個工程設計想通過計算機全面合理的完成目前來看還不現實，所以簡單的認為結構設計時規范加計算的模式是極其錯誤的。對于錯誤的計算結果，往往通過概念設計就是很快發現，甚至有的錯誤只能用概念近似計算才能做出正確判斷。所以，機構設計的使用者在確保基礎數據輸入無誤的情況下，對設計理論的適用范圍要完全吃透，特別是邊緣假定和實際受力情況一定要相符合。掌握好概念設計不僅可以保證審計的正確性，還可以通過它來解決設計中出現的誤差和問題，提高整個設計的技術水平。

結構設計的重要性還體現在整個設計方案初期階段，基礎的設計過程是不能借助計算機來實現的。所以結構工程師還要對整個設計有效果和造價方面的宏觀概念，運用已經掌握的結構概念和資料，不斷豐富自己的結構概念，有思想有靈魂的運用好它們。

2 結構設計的優化方法

基于結構設計對建筑物的重要性，結構設計的優化也不能被忽略。一座成功的建筑，應該是外表美觀和結構設計相互緊密協調的結果。設計的優化主要存在于兩個方面，一是房屋工程分部的機構優化，另一方面則是建筑物結構總體的優化設計量。工程分部結構優化還分為基礎結構優化設計、屋蓋系統方案設計、圍護結構方案設計和細部結構方案設計等。以上幾個方面要從總體布置，受力分析，造價分析等方向出發，在實施工程中，圍繞實際情況對建筑物的綜合經濟適用效益進行考量，最終達到優化結構設計的目的。進行結構設計過程中，應該在達到設計要求的同時，盡量使得平面的布置規則協調，減小剛度和質量中心的差異，這樣水平方向的荷載就不會對結構造成過大的扭曲。豎向荷載方面應主動避開使用轉換層，避免荷載應力過渡集中造成結構破壞。

3 結構設計的常見問題和措施

3.1 關于箱、筏基礎底板挑板問題。一是挑板陽角的面積在整個基礎面積中所占的比例很小，可視為直角或者斜角。二是底板鋼筋如果按照雙向雙排布置，陽角無需做加筋處理。從結構的角度出發，能出挑板、特別是底板的鋼筋通長布置的情況下，不應該因為邊跨鋼筋而加大整個地板通長筋的用量，避免不必要的材料浪費。當地下水位高時，應設計基礎挑板，有利于解決抗浮問題。從建筑的整體角度來看，若能取消挑板，則能很大程度上方便柔性防水的施工工藝。

3.2 混凝土結構設計中常遇到的問題。近幾年來，由于人們對建筑物審美觀的不斷提升，許多建筑設計開始只追求自身的建筑特點，卻忽略了設計結構的重要性，出現了許多形狀不規則、布置不合理的情況。與此同時，很多結構設計工作者過分強調設計的個性，不注意抗震設防方面，面對這種情況，設計者應該按照《建筑抗震設計規范》的要求對設計中存在的不規則混凝土構件進行模型計算，對相關的計算參數進行有效的校正。另外還有一些計算構件實際所采用的模型和程序設計不合理，應多次計算，獲得有效嚴謹的數據。

3.3 縱向框架和橫向框架的問題。很多設計者在設計過程中容易忽視縱向框架結構，只考慮橫向框架結構。按照當前的建筑抗震設計規范，兩個主軸方向都應該分別計算水平地震作用，所有的地震作用力和一些相應的應力都應該由該方向的抗側力構建承受。換句話說，在地震作用下，一個建筑物的縱向框架結構和橫向框架結構一樣有著重要的作用。有時候一些設計工作者僅僅按照縱向連續梁進行建筑設計，卻忽略了縱向的柱梁節點和框架中的縱筋、箍筋的配置。這就直接導致了再設計過程中，梁支座輔筋、跨中縱筋的配筋量出現不足。

3.4 樓板設計過程中存在的問題。樓板設計常見的問題主要有兩個方面，第一，雙向樓板的有效高度取值存在一定的誤差。雙向樓板會在各個方向產生彎矩，因此雙向樓板中的彎矩鋼筋是縱向疊放的，短跨的應該放在下面，長跨的跨中鋼筋應該放在短跨的上面，計算時要取雙方向的有效高度。不能因為貪圖省事，或對板受力認識不足，對有效高度進行配筋計算不準確，直接導致長跨的高度偏大，使得結構構件的質量保證大大降低。第二，對樓板的受力狀態認識不足。有的設計工作者在設計過程中計算方便，就簡單地將雙向板按照單項板的計算方法計算。這就導致計算結果和受力狀態不符，出現一個方向配筋過大，進而使樓板出現裂縫現象，影響質量安全。

結語

建筑物和結構兩者之間存在著密不可分的關系，隨著當今社會經濟體制的發展，越來越多新、奇、特的建筑應運而生，隨之而來的，就是對結構設計的重大挑戰。而基于對建筑物整體安全性能的考慮，對建筑物的結構設計形成了一定的約束和限制，若想使兩全其美，建筑和結構兩者相互協調發展，就要設計工作者的想象力，工作力，執行力得到質的變化。只有設計工作者的能力提升了，才能使建筑和結構兩者相得益彰，彼此滲透，創造出更多建筑領域的奇跡。

[1]高立人，王躍.結構設計的新思路-概念設計[J].工業建筑，2004（3）.

[2]李明.建筑結構設計的思考[J].建筑結構，2004（5）.