建筑結構主體設計過程中存在的問題及應對策略

■阮祥炬 ■中南建筑設計院股份有限公司，湖北 武漢 430071

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對建筑使用性能以及生活環境有了明顯提高，因此人們對建筑結構設計的合理性提出了更多的要求。在建筑結構設計的持續發展過程中，建筑結構設計的形式越來越復雜，且逐步向多元化、多功能的方向發展，給建筑結構設計工作帶來了一定的難度。而建筑結構主體設計是相關結構設計的基礎，需要在建筑設計的過程中將之置于首要位置，通過合理的總體布置、科學的材料選擇等方式來保證設計功能的全面性以及建筑主體結構成本的合理性。因此，分析建筑結構設計過程中存在的主要問題，并提出對應的策略，對保證建筑結構主體設計質量具有重要意義。

1 建筑主體結構設計的基本原則

在實施建筑主體結構設計過程中，需要遵循的原則主要包括這樣兩個方面:其一，在進行混凝土建筑主體結構設計過程中，必須與建筑功能需求、施工設備以及施工方式等結合起來，保證建筑結構安全、功能適用、經濟合理和技術先進，同時還應該確保新的技術、工藝和材料等能夠得到充分應用;其二，在實施建筑主體結構設計的過程中，必須重視結構選型以及結構的基本構造，通過選擇抗震和抗風能力強的主體結構體系、立面和平面結構，并保證構造件的相互連接。同時，在抗震設計工作中要重視建筑結構整體的抗震，使得整個建筑結構的承載能力、剛度和延性等得到保證。

2 建筑結構主體設計過程中存在的典型問題

2.1 屋面梁與配筋問題

(1)屋面梁配筋較少。在建筑主體結構設計過程中，部分設計人員為了方便，直接將下層梁的結構設計直接復制至屋面梁。他們以為屋面梁在應用過程中其載荷較小，計算得到的配筋數較少，采用下層梁的配筋是偏于安全的。實際上未考慮屋面溫度應力作用，屋面梁在溫度應力的作用下發生變形，從而使得混凝土結構因為配筋率偏低而出現裂縫等問題。(2)受扭屋面梁沒有設置腰筋。對于普通梁而言，為了確保整個鋼筋骨架的剛度，同時為了其能夠抵抗使用過程中出現的溫度應力載荷以及收縮應力，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 時設置腰筋，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，而部分設計人員并沒有關注這點。對于設置有懸挑檐口的屋面梁，部分設計人員在主體結構的設計過程中直接將之等同于一般梁的設計，沒有進行對應的配筋設計。

2.2 樓層平面剛度問題

當前建筑結構主體設計工作多采用計算機程序設計來完成，在沒有特別的要求情況下，可以將之設計成為剛性樓面層。這種設計方式的合理性在于其不但能夠將復雜的結構設計計算進行簡化，而且能夠得到完整、真實的主體結構受力數據，能夠有效的保證結構的整體合理性和安全程度。但是，在對部分有特殊要求的樓層平面剛度設計時，例如變形樓板設計過程中，該種設計方式存在一定的問題。雖然從理論上講，該種設計方式也能夠滿足變形樓板的設計要求，但是在計算具體的變形程度時，卻難以得到準確的計算結果。若以此不準確的結果作為后續結構設計計算的依據，則將得到不合理的設計結構，導致出現結構安全性和穩定性較低的問題。

2.3 樓板設計中存在的典型問題

(1)結構設計過程中為了便于計算或者對樓板的受力狀態認識不足，簡單的將雙向板視作為單向板進行設計計算。導致計算假定與實際的承載工況不符，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裂縫;(2)計算樓板承載線性載荷彎矩過程中的問題。民用建筑計算過程中，經常需要在樓板上布置對應的非承重隔墻，因此在樓板設計過程中通常會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，然后進行樓板的配筋計算。但是，部分設計人員在設計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，采取立磚斜砌的方式進行上部樓、屋面板等的設計，使得樓板上部結構增加了一個認為的中間點，導致樓板設計時沒有考慮該問題，而使得樓板出現裂縫。(3)雙向板高度取值過大。雙向板在使用過程中兩個方向都會產生彎矩，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置在短跨鋼筋的的上層，計算時應該對兩個方向的有效高度進行分別取值。通常，長向高度小于短向高度d(d 為短向配筋直徑)。但是部分設計人員為了方便或者對受力情況不了解，導致兩個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，導致建筑主體結構出現安全隱患，甚至在使用過程中出現裂縫。

3 建筑結構主體設計問題應對策略分析

3.1 保證配筋合理性

在建筑主體結構設計過程中，經常存在與外墻垂直的鋼筋混凝土內隔墻，在設計的過程中要將這些內隔墻與外墻板連接起來，或者將具有相對較大面積的外墻扶壁柱采用雙向板的方式進行配筋操作，其他的外墻則使用縱向單向板的方式進行配筋，從而使得連接部位的承載性能得到明顯提升。對于承受較小縱向力的外墻扶壁柱而言，應該適當增強其外側的主筋。對外墻進行橫向配筋布置時，要參考扶壁柱的實際截面面積，通過適當增加短筋的方式來保證建筑主體結構的配筋得到優化。

3.2 合理提高地下室結構設計的水平

地下室對于建筑主體結構，尤其是高層建筑主體結構而言具有十分重要的作用，能夠顯著提高建筑結構的整體穩定性。因此，必須在建筑主體結構設計過程中予以重視。在主體結構設計過程中，依據當地相關規定完成對應的詳細測算后，對建筑墻體等相關細節進行設計，例如高層建筑地下室的外墻厚度應該超過250mm。而對于普通建筑的地下室設計而言，其強度也應該精準把握，不能使用過高的混凝土等級，以免因為水泥使用過量而造成收縮裂縫問題，而高層建筑的混凝土等級可以適當提高。在設計高層建筑地下室配筋過程中，應該根據實際的情況進行設計。

3.3 保證變形樓板的整體抗變形能力

為了使得計算得到的結果能夠完全真實的反映建筑主體結構的受力能力，縮小設計與實際使用誤差，應該盡量保證變形樓板的抗變形能力。而這要求對樓面的剛性進行合理設計。

這要求在建筑主體結構設計的初始階段就應該盡量避免變形樓面層的出現，不會因為過分追求外觀而導致質量隱患。其次，在進行建筑主體結構設計過程中，必須對建筑的結構布局以及配筋進行合理設計，在提高建筑的功能實用性的同時，保證建筑的整體安全性。再次，在設計時可以近似采用剛性樓板作為變形樓板的設計參數，從而提高樓板的安全裕量，保證建筑結構的整體安全性。

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［2］高杰.建筑主體結構設計常見問題分析［J］.城市建設理論研究(電子版)，2013(13).

［3］時偉敏.淺談建筑主體工程質量通病的防治［J］.建筑工程技術與設計，2014(10).