試論提高建筑結構設計質量的措施

【摘要】隨著建設行業的日新月異，建筑造型和功能的多樣化，住宅設計變成一項繁重而又責任重大的工作。建筑物規模越來越大，形式越來越復雜，建筑結構設計的內容多了，難度也大了，這對建筑設計人員而言，是個巨大的挑戰。為了今后的建設有更好的質量和更高的水平，設計人員應不斷努力，銳意進取，以求精益求精。

【關鍵詞】高層建筑；結構設計；設計質量

1、建筑結構設計的基本內容

1.1建筑結構整體設計

其主要包括：結構體系選擇、基礎選型、柱網布置、剪力墻分布等。建筑結構的整體設計通常分為：主體與基礎兩部分進行。根據建筑物的性質、重要程度、層數、高度，以及當地的風力、抗震設防烈度等條件，合理選擇建筑結構體系，國內常見的建筑結構體系以框架結構、磚混結構、框支結構、框剪結構、筒體結構、巨型框架結構等為主。在建筑結構體系選定后，應確定柱、梁、剪力墻的分布與尺寸等。在主體結構設計中，應特別注意對于各種內力的分析與計算，以此作為各構件設計主要依據；在建筑基礎部分的設計中，主要是根據上部結構的相關計算結果，以及項目所在地的地質水文條件、抗震烈度等，確定基礎的形式。從而基本完成建筑結構的整體設計工作。

1.2建筑結構部件設計

建筑結構整體設計完成后，則要進行相關部件的設計。建筑結構部件設計主要是指梁、柱、板、墻、塊體等五種部件的內力與配筋計算，其中梁與柱通常被視為細長桿件，兩者的內力情況、計算體系基本相同；單向板一般簡化為單位寬度的梁進行計算，雙向板則要采取相應的專業計算理論，異型板的受力情況與計算相對復雜，應盡量避免；對于單片剪力墻的計算，一般是將其假設為薄壁柱進行近似至的計算，要考慮到翼緣的實際情況作用；在進行筒體結構中剪力墻的計算時，則要用充分利用空間力學的計算方法；塊體與梁、柱、板、墻的計算存在較大的差異，由于其三個方向的尺寸都相對較大，難以視為細長桿件或者簡化為平面體系進行計算，例如：樁的承臺、獨立基礎、深梁等是較為常見的塊體，其受力情況較為復雜，難以進行精確的分析與計算，所以，在塊體的計算中，一般是采取較高的安全系數，以保證結構的整體安全性。

2、建筑結構設計中存在的若干問題分析

2.1結構計算應注意的問題

（1）盡量避免荷載計算的錯誤。例如，在結構設計中出現獨立基礎設計荷載取值不當的情況：鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨立基礎，當地基主要受力層范圍內不存在軟弱黏性土層時，不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷載相當的多層框架廠房，可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。但這些房屋在基礎設計時應考慮風荷載的影響。

（2）底框砌體結構驗算問題。底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構，對具有薄弱層的底層框架混合結構，應考慮塑性變形集中的影響，通常對底層地震剪力乘以1.2～1.5的增大系數；底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底層框架結構中只有底層框架抗震墻，應采用雙保險的方法，抗震墻承擔全部剪力，框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20%～30%，應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。

（3）關于結構周期折減系數的確定。框架結構及框架―剪力墻等結構，由于填充墻的存在，使結構的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震剪力偏小，使結構偏于不安全，因而對結構的計算周期進行折減是必要的，但對框架結構的計算周期不折減或折減系數取得過大都是不妥當的。對框架結構，采用砌體填充墻時，周期折減系數可取0.6～0.7；砌體填充墻較少或采用輕質砌塊時，可取0.7～0.8；完全采用輕質墻體板材時，可取0.9。只有無墻的純框架，計算周期才可以不折減。

2.2構造設計應注意的問題

（1）地基基礎（包括樁基）設計中出現的常見問題。首先，高層建筑基礎有效埋置深度不足，如某高層建筑30層，H=106m，地下一層，設計采用樁筏基礎，筏板基礎埋深5.5m，小于JCJ6-99高層建筑箱形與筏形基礎技術規范中關于基礎埋深的要求。

（2）在框架結構設計中，設計人員一般只注意橫向框架的設計而忽視了縱向框架。現行建筑抗震設計規范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算，各方面的地震作用應由該方向的抗側力構件來承擔。在框架結構設計中，縱向框架橫向框架有同等的重要性。

3、提高建筑結構設計質量的有效途徑

3.1做好資料收集工作，認真確定計算參數

對于建筑工程來講，由于其所處的地理位置，決定了在進行結構設計時所涉及的具體參數會存在一定的特殊性。例如不同地區具有不同的風壓、雪壓、地震強度、土壤類別等，因此在進行參數的選取和計算時應充分考慮這些因素。另外對于比較特殊的建筑，還必須根據試驗和以往類似工程的一些經驗來確定有關參數的取值。

3.2合理運用結構設計軟件

隨著各種計算機結構計算分析軟件的普及，人們已經擺脫了過去復雜繁重的手工計算方法，但也導致人們對計算機計算結構軟件的過分依賴，作者認為在進行結構計算時，不能只是盲目的信任計算機的計算結果，而是應該對所有的結果進行充分的分析判斷，確認其合理有效后，才能用于工程設計當中。

3.3重視結構計算與地基基礎設計

建筑結構計算結果是施工圖設計的重要依據，并且計算結果是否正確直接關系到建筑結構設計的可靠性和安全性，所以必須引起設計人員的高度重視。例如在樓板計算中應選用正確的計算方法進行樓板計算，對于連續板不能選用單向板的計算方法，對于雙向板計算應考慮材料泊松比對其的影響，以避免由于未調整跨中彎矩而造成計算值不準確；基于科學技術的不斷發展，大多數結構計算均采用電腦程序進行計算，這種計算結果雖然精確度很高，但是缺少與必要的設計經驗相結合，所以必須對電算結果進行分析、評價，以此判斷其正確與否，可否作為建筑結構設計的依據。

3.4加強抗震設計的理念

由于地震的不可預見性，我們能做到的就只有最大限度的“抗震”而不是“防震”。我國是一個地震災害發生比較頻繁的國家，我們不斷地從地震后的房屋中汲取經驗教訓，我國的《建筑設計抗震規范》也在歷次大地震后做了修編和完善，從76年版到84年版，2001年版到2008年版，再到汶川、玉樹地震后的2010年版（2010年12月1日開始實施），結構工程師在進行設計工作時嚴格按照“抗規”中的抗震設計原則和抗震設計構造的要求進行抗震設計，只有做到了有效的抗震設計才能有效的降低地震突然發生所造成的人員傷亡和財產損失。

3.5重視概念設計存在的差異進而對結構進行優化設計

在概念設計過程中，應根據實際建筑所處的空間和地理條件，結合考慮建筑所要求必備的功能以及建筑結構的適用性、安全性、美觀性、經濟性等多方面因素，最終確定建筑結構設計的總體方案，并且能夠利用整體結構與基本桿件間的力學關系、結構設計準則以及施工現場賦予的資源條件，科學、合理地解決結構設計中存在的問題。同時在概念設計中應處理好總體布局與關鍵細節之間的關系，使兩者兼顧，從而全面提高建筑結構的可靠性。

4、結語

總而言之，建筑結構設計是一項十分復雜的工程，涉及到多方面因素，需要設計師在進行設計時從不同角度進行綜合考慮、分析，找到最為有效的結構設計質量控制途徑，只有這樣才能全面提高建筑結構設計的質量。

參考文獻：

[1]葉杰輝.探討建筑工程結構設計要點[J].城市建筑，2012.21.（33）

[2]鄭榮濤.如何加強建筑工程結構設計的質量措施[J].陜西建筑，2011.47.（12）