建筑結構設計中存在的問題與對策

付剛

（貴州省建筑設計研究院貴州貴陽550002）

建筑結構設計中存在的問題與對策

付剛

（貴州省建筑設計研究院貴州貴陽550002）

對建筑項目而言，建筑結構設計無疑是非常重要的環節，是建筑能夠順利施工的基礎和前提。目前建筑功能出現了多元化發展，建筑結構的意義得到了更好的體現。在建筑設計方面，對建筑項目的特征進行體現主要是通過結構設計來進行實現，建筑結構在設計過程中經常會出現很多的問題，對建筑項目的安全性以及經濟性產生了很大的影響。為了能夠對建筑結構設計的質量和水平進行提高，針對出現的問題可以采取相應的措施，促進建筑項目設計得到更好的發展。本文主要分析建筑結構設計中存在的問題和解決對策。

建筑結構設計；問題；對策

引言

所謂建筑結構設計，即是指建筑設計師使用結構語言來表達自己的設計訴求和設計理念的過程。結構語言即結構師從設計圖紙中提取出已經經過簡化的諸多元素，例如，基礎、柱、樓梯、梁、墻以及大樣圖等。結構師通過對它們進行充分利用后形成建筑物結構體系，例如橫向與豎向的抗力與承重體系等，再將由于各種原因所產生的荷載向基礎傳遞。當前，在我國房屋結構設計中還存在諸多問題，阻礙其發展。

1　建筑結構設計現狀

目前，在建筑方面，人們對其舒適性和使用功能的要求越來越嚴格，這促使建筑設計師不斷完善建筑結構設計，以提高建筑的牢固性和安全性。在建筑技術發展的過程中，建筑結構處于不斷的變化中，而且越來越復雜，同時建筑類型和功能也開始向復雜化方向發展，這就給建筑結構工程的設計工作帶來了較大的難度。而且長期以來，在建筑結構設計時，較多的注意水平荷載的控制作用，在設計時對于側面位移的控制更為關注。而對側移影響最大的因素則是軸向變形，這就要求在結構選型時需要進行全方位的考慮。特別是當前建筑的高度不斷增加，在這種情況下，對柱、墻等提出了較高的要求，所以在設計時，對于豎向結構體系的控制則更為關鍵。特別是在高層建筑成為城市發展的主流方向的背景下，要求設計師不斷優化建筑建筑結構設計，改善以往設計理念帶來的一系列問題。

2　建筑結構設計中存在的問題

2.1建筑結構選型問題

在建筑結構設計過程中，結構選擇是保證建筑的安全性和穩定性的基礎，因此，結構選型問題是其首要關注的問題。但是在基礎的設計中，由于選型不夠合理，導致地基的承載能力與建筑的實際需求不符，在后期使用中容易出現不均勻沉降和側移的現象，對于建筑結構的安全系數有很大的影響，縮短了建筑的使用壽命，所以要高度重視建筑基礎結構選型的合理性。

2.2地下室、外墻設計問題

地下室以及外墻設計在建筑結構設計的重要性是毋庸置疑的，但是其也是非常容易出現問題的部分。地下室外墻設計對地下室建設有很大的影響，對整個建筑項目的承載能力也有很大的影響，因此，在設計方面比較嚴格。但是，地下室外墻設計在整個建筑結構設計中并沒有得到很多人員的重視，在施工中也出現了很多的問題，比較常見的問題就是地下水位的高低、地下層數、地上負載等因素，這些因素對建筑項目的安全系數都有很大的影響，對建筑項目的質量也有很大的影響。

2.3梁、柱設計問題

在梁、柱設計中，也存在一定的問題，以懸挑梁和承重柱的設計為例：

（1）當前在懸挑梁方面，主要存在的問題是梁高選用過小，直接導致梁截面承受過高的受壓區應力，基于正常使用情況下該受壓區會出現非線性徐變。在時間的作用下梁撓度會逐漸增加，挑梁一旦變形則會導致梁板開裂，且裂寬與挑梁變形之間存在正相關，即隨著挑梁變形增加裂縫也會逐漸變寬，導致房屋正常使用功能受到影響。支座附近存在剪彎作用，在此影響下豎裂縫會延伸為斜裂縫，梁此時已基本破壞，若為托墻挑梁則撓度會導致梁上墻體產生裂縫，且接近于梁支座。裂縫逐漸延伸至斜邊，越往上裂縫就越寬。此外，挑梁截面過小也不利于結構抗震，懸挑結構極度敏感于豎向地震作用。當梁高過小時，截面會有較高的受壓區，降低染延性，豎向地震影響下會出現脆性破壞，承載力被嚴重破壞。

（2）在建筑承重柱設計方面，存在的問題主要體現在截面高度設計方面，在以往的設計中截面高度過小，且多于Ⅵ度抗震設防區發生。部分設計人員由于專業知識匾乏，認為Ⅵ度設防等同于不設防，為簡化受力分析，在設計柱子截面高度時過小，增強了槳線剛度。同時還對梁予以簡化處理，使其變為鉸支梁，計算柱時則主要依據軸心受壓。此做法雖然有利于分析結構受力，但是會影響房屋結構的安全性，原因在于未重視梁柱間存在的剛結作用，即柱對梁的約束彎矩，加之柱截面有較小配筋，結構受力后會減弱柱頂抗彎強度，導致梁底周邊出現水平裂縫，產生塑性鉸。這樣一來，基于正常情況下柱子在工作時已經帶鉸，不僅會導致房屋耐久性受到影響，還會誘發使用者不安心理，而其最嚴重的后果在于一旦發生地震會極易倒塌。

3　建筑結構設計的改善對策

3.1合理進行基礎選型

在建筑基礎選型方面，應特別關注兩方面的問題，分別為建筑外形以及區域的地質情況。建筑結構設計人員在拿到提資圖以后，不能盲目開展建模計算工作，要對建筑項目的外形設計特征和建筑項目所在區域的地質情況進行全面的認知和分析。建筑基礎選型過程中，結構設計人員要和其他方面的工作人員進行充分的協調，設計出更加可行的方案。建筑結構設計的科學性和合理性得到保證，才能保證建筑項目施工的質量。例如：某建筑工程的主次梁樓蓋的柱網不適合采用正方形的設計，而應該采用矩形。以短跨為主梁，次梁為長跨，并且短跨和長跨的比例＜0.75，這樣相對比較經濟。其采用的主次梁跨度比在0.65～0.70之間，根據這樣的設計計算，使其的主次梁的截面高度協調一致，使梁底達到齊平，保證了樓蓋的結構高度最小。

3.2優化地下室、外墻設計

在現代建筑中，尤其是高層建筑，地下室和外墻起到重要的支撐作用。因此，若在建筑結構設計的過程中，對于地下室外墻的設計不夠科學與合理，則勢必會導致整個建筑物的穩定性受到嚴重的影響。結合實際工作經驗來看，在地下室外墻設計的過程當中，結構設計工作人員首先需要對整個建筑物的質量加以衡量，結合建筑項目所處區域的地質特征，完成對地下室外墻基本尺寸的設計工作。常規意義上來說，對于高層建筑項目而言，地下室外墻結構設計過程中的墻面厚度需要保持在250mm以上。同時，為了防止由水泥用量增大而導致地下室外墻墻面混凝土產生裂縫問題，應當避免將混凝土強度設計過高，但也應當在C30等級以上。

3.3加強梁柱合理性設計

首先，為有效控制梁截面受壓區應力，同時增強建筑結構的抗震性能，在進行懸挑梁設計時，應注意：在設計梁高時不宜過小，而是需與結構具體狀況相結合，對梁截面受壓區應力予以有效控制。懸挑梁的結構設計主要包括承載力計算抗傾覆驗算、撓度驗算和裂縫寬度驗算等幾個方面內容，根據設計經驗，懸挑梁的截面高度取梁計算跨度的1/8～1/6時，通常可不作撓度驗算，但設計過程中，構件的裂縫寬度驗算尚不能忽視。影響懸挑梁截面高度的因素主要有：懸挑梁承受的荷重、懸挑梁的計算跨度、懸挑梁受拉鋼筋的直徑。為了說明方便，引進兩個參數：荷載跨度比和跨高比。研究表明：對于不同的荷載跨度比和鋼筋直徑，懸挑梁的跨高比有其上限及下限跨高比的上限，當荷載跨度比值較小時，Eh撓度控制；當荷載跨度比值較大時，由抗彎承載力控制跨高比的下限，由裂縫寬度控制。為了不作撓度驗算，設計時減小跨高比，增大懸攜梁截面高度，如不滿足裂縫寬度的要求，結構構件將是不安全的。因此，對懸挑梁設計提出以下幾個建議：①重視正常使用極限狀態下結構構件的裂縫寬度驗算，不宜照搬某些手冊的條款。②選用輕型圍護結構，減少作用于懸挑梁自由端處縱向梁上的荷重。③不宜選用較大開間的結構形式，減少作用于懸挑梁自由端處縱向梁的截面高度。④選用懸挑梁的截面高度，可不作撓度及裂縫寬度驗算，僅需作抗彎及抗剪承載力計算。

針對承重柱存在的問題，需對承重柱截面高度予以合理設計。首先設計人員需強化自身專業知識，在房屋結構設計中掌握Ⅵ度設防的重要性，并結合當下抗震規范中“強柱弱梁”的具體原則，對柱截面高度予以合理設計，保證能夠將梁柱間剛結作用即約束彎矩充分發揮出來。此外，還需加大柱截面配筋，保證房屋受力后其柱頂抗彎強度足夠，防止柱梁底部產生水平裂縫。

4　結束語

在對房屋結構予以設計時具有復雜性與系統性，工程較大，且其設計水平與房屋建筑的穩定性、安全性、實用性以及可靠性緊密相關。因此，設計人員需對自身專業素質予以不斷強化，并積累工作經驗，發揮創新思維，掌握先進設計方法與理念，對基礎選型、地下室、外墻、梁柱等設計，應與工程實際情況相結合，不斷優化設計，以確保房屋結構設計的安全性。

[1]尚謙.淺談建筑結構設計中存在的問題[J].商品與質量·學術觀察，2012（11）：40.

[2]陳曉懷.建筑結構設計中存在的問題及措施[J].門窗，2013（12）：258.

[3]朱偉忠.建筑結構設計中存在的若干問題探討[J].建筑·建材·裝飾，2010，11（6）：56.

TU318

A

1673-0038（2015）14-0034-02

2015-1-24

付剛（1973-），男，漢族，湖南常德人，高級工程師，大學本科，主要從事工作方向為結構設計。