建筑結構設計常見的問題及措施分析

靳 永 恒

(山西中方森特建筑工程設計研究院,山西 太原 030002)

建筑結構設計常見的問題及措施分析

靳 永 恒

(山西中方森特建筑工程設計研究院,山西 太原 030002)

介紹了建筑結構設計的基本內容和總體原則，在對目前我國建筑結構設計存在主要問題分析的基礎上，探討了相應的解決方案，指出設計方案的科學性、合理性、可行性直接決定了建筑的施工水平和效果。

結構設計，建筑結構，設計方案

0 引言

隨著我國國民經濟的不斷發展，人們生活水平的不斷提高，建筑工程項目數量和質量都得到了很大提升，建筑行業迎來了蓬勃發展的時期。建筑工程的水平與經濟發展和人們生活水平都直接相關，因此對工程質量的要求也越來越高。建筑結構設計是建筑工程項目實施的重要環節，設計水平直接影響了項目的建設質量和建設水平。建筑結構設計水平的提高能夠保證建筑企業的長久、良好發展。

1 建筑結構設計的基本內容

建筑結構設計的主要內容包括結構設計、建筑設計、電氣設計、給排水設計、通風供暖設計等。在設計的過程中既要保證方案的科學性、合理性，還要充分考慮建筑的美觀、舒適、節能、環保等要求，同時還要滿足經濟方面的要求，要充分借鑒和利用建筑物對自身實用功能的要求。

在建筑設計過程中，可以根據不同的標準進行多種分類。從建筑物的高度和層數角度劃分，建筑結構可分為高層建筑、單層建筑、多層建筑以及超高層建筑；從建筑物的使用功能角度劃分，可以分為工業建筑和民用建筑；從使用的施工材料角度劃分，可分為鋼結構建筑、鋼筋混凝土結構建筑、木結構建筑、混合結構建筑以及砌體結構建筑等；從結構形式的角度，還可劃分為排架結構、剪力墻結構、框架結構以及筒體結構等。

2 建筑結構設計的總體原則

在進行建筑結構設計的過程中要遵循的總體原則是使建筑物具有較好的經濟、安全、美觀、適用以及便于施工的特性。在施工過程中通過有效選用材料、設備等可以提高施工經濟性；通過科學完善的設計方案以及對項目質量進行嚴格把控可以提高建筑的安全性，使居住者的人身安全有保證；對新型材料或設計方法的應用可以改善建筑的美觀度；通過對傳統設計方案的改革，減少浮夸的無用設計，提高建筑的適用性；通過對整體方案進行優化，可以保證施工的方便性。在結構設計方案中還可以充分借鑒美學的分析方法，提升建筑物的觀賞性。最后，還要充分考慮內外部的自然環境、政策及其他人為因素等的影響，保證設計方案的可行性。

3 建筑結構設計中存在的主要問題

1)設計隨意無章。

建筑結構設計的方案或設計圖紙是后續施工的依據和重要參考標準，因此設計的科學性、嚴格性和合理性至關重要，在方案和圖紙中的任何微小差錯，都可能會引起后期施工中的重大事故。因此在設計過程中要重視圖紙的繪制和參數的標示工作。目前，很多設計單位在進行設計的過程中都沒有在圖紙中明確標示施工的關鍵環節和參數，或是對施工環節缺乏深刻的研究和分析，對于一些參數的設置不夠合理，導致在施工環節中施工人員的隨意性很大，極易造成安全事故和隱患。

2)設計不合規定。

第一，建筑結構設計不合規定，一方面是指設計的材料不合規定，這主要是由于建筑施工企業為了追求較高的經營利潤，在設計方案中刻意降低含鋼量、調整建筑材料，從而達到降低施工成本的目的，提高其在市場中的競爭能力。這種行為長遠來看損害了企業的聲譽，給企業造成了惡劣的影響，另一方面也嚴重影響了人們的正常生產、生活。近年來，新聞中不斷報道的“樓歪歪”“樓脆脆”就大多是由于建筑含鋼量低引起的。圖1是典型的樓歪歪。第二，建筑結構的設計需要結合施工現場的環境進行系統的分析，一些設計人員閉門造車，僅憑經驗和書本知識進行設計，缺乏對整個項目的深入了解和分析，導致工程的剛度設計不合理，不能夠滿足居住的要求。第三，建筑的地基是整個工程的基礎，一旦地基設計出現問題會影響整個建筑的質量，導致地基不能夠承受整個建筑的重量，建筑出現歪斜、倒塌等問題，降低使用年限、增大了使用的風險性。

4 建筑結構設計

1)完善設計圖紙，培養嚴謹的工作態度。在建筑結構設計過程中要培養和樹立嚴謹的工作態度，對施工中的技術參數、細節、材料和信息等要充分調研、分析，并且將設計方案和參數在設計圖紙中清晰、明確的記錄下來，不能為了一時省事而略掉一些標注，例如單位等。任何不完整、不嚴謹的標注都可能給最終施工帶來巨大的安全隱患。設計完成后，要對圖紙進行反復的檢查和考證，從而保證圖紙中的方案、參數等的準確性，對于數據的錯誤或缺失立即修改。

2)加強對建筑的剛度設計。目前大量建筑物中降低含鋼量的設計給建筑的施工和使用帶來了安全隱患，直接影響了建筑物的牢固程度，因此，建筑結構設計要高度重視剛度的設計，保證整個建筑物的質量。同時要認識到不同的地質環境對于建筑的剛度要求也是不同的，在地質較為穩定的平原地區，建筑結構對剛度的要求較低，在這樣的條件下，可以在保證建筑質量的前提下適當降低含鋼量從而提高企業的經營利潤。而在山區、丘陵地區等地勢不平穩的地區，建筑的剛度要求非常嚴格，施工單位不能為了追求一時的經濟利益擅自降低建筑的含鋼量，而必須結合實際情況，設計滿足實用要求的建筑。

3)重視地基設計，保證建筑質量。在進行地基設計時，要對建筑施工現場進行認真勘查，要綜合考慮建筑的外觀特點、樓層高度等進行地基的設計。設計人員不能僅憑經驗或書本知識，或僅僅參考一些歷史數據或圖片等就完成地基設計，而必須進行實地勘察，具體問題具體分析。在設計過程中，要重視與地質部門、施工單位等的人員進行充分的溝通和討論，在對相關資料和數據進行充分分析的基礎上，確定地基的設計方案，從而保證建筑物的質量和安全。

5 其他需要重點注意的問題

1)重視耐高溫、防火性強的鋼材的使用。

近年來鋼結構建筑獲得了較好的推廣，然而鋼結構本身存在耐高溫、防火性能差的缺點。鋼材本身并不可燃，但是卻是導熱性能非常好的材料，極易傳播熱量。此外，當溫度達到300 ℃時，鋼材的強度急劇下降，達到600 ℃時強度幾乎下降為0。在真正的火災中，溫度一般可達800 ℃以上，也就是說在火災中鋼材結構的建筑會扭曲變形完全倒塌。因此在結構設計的過程中要重視耐高溫、防火性強的鋼材的使用。例如可以在鋼材表面涂抹阻燃涂料、防火涂料等，從而直接改變鋼材表面的燃燒特性，有效阻止高溫和火勢的蔓延及傳播，同時保證鋼材結構的強度。此外，可以在屋頂的位置設計鋪設防火磚或使用混凝土包裹，從而保證在火災發生時減少鋼材與高溫的基礎，通過防火磚或混凝土向外疏散熱量。在滿足防高溫、防火需求的同時，提高房屋建筑的日常保溫性能，提高建筑的居住舒適度。

2)重視房頂支撐系統的設計。

目前我國存在大量大跨度的鋼結構建筑，需要堅強的房頂支撐整個建筑物。在進行大跨度建筑的機構設計過程中要高度重視房頂支撐系統的設計，包括屋蓋結構、制動梁、柱、墻架以及各類支撐結構等。在支撐系統中，最重要的是橫向的框架，整個屋頂的框架都是由橫向框架即橫梁所組成的，科學、合理的橫梁位置設計能夠巧妙地將建筑物的重量引到地基的位置，從而更好的保證房屋的穩定性。其次是檁條的設計，檁條與橫梁相結合實現了對整個廠房建筑的支撐。在檁條的設計中要注意所有檁條都垂直于地面放立，從而幫助整個支撐系統支撐住屋頂。檁條的傾斜不但影響建筑物的美觀，還會給建筑物的安全性、穩定性帶來巨大問題。

3)注意溫度伸縮縫的使用。

溫度伸縮縫是指在鋼結構的建筑中為了防止隨著外界氣溫變化而引起的熱脹冷縮反應對建筑結構造成的損壞，而沿建筑物的施工方向在適當的位置敷設一條構造縫。其目的是保證在溫度變化時鋼結構建筑不會發生斷裂。在伸縮縫中會填入一些保溫材料，其作用是在溫度劇烈變化時起到中和的作用。

溫度伸縮縫的設置并不是盲目的，也不是越多越好，而應當結合建筑物的特點進行合理的設計。在建筑結構設計時要將整個建筑劃分為多個不同的溫度區域，在溫度區域中間敷設溫度伸縮縫。根據建筑結構的橫向、縱向構造，設計相應方向的溫度伸縮縫，從而實現對鋼材溫度的調解，減少熱脹冷縮產生的外力對鋼材結構的損害。

[1] 葉 鐘.試分析建筑結構設計常見的問題及措施[J].江西建材,2017(1):14.

[2] 董慶輝.試分析建筑結構設計常見的問題及措施[J].建材與裝飾,2016(51):102-103.

[3] 吳 涌.建筑結構設計常見問題及改善措施研究[J].低碳世界,2016(25):179-180.

[4] 宋志瑜.建筑結構設計中常見問題與解決措施分析[J].城市建筑,2014(4):66.

On common problems of architectural design and measures

Jin Yongheng

(ShanxiZhongfangsenteArchitecturalEngineeringDesignandResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

The paper introduces the basic content and general principle for the architectural structural design, analyzes the main problems of the current architectural structures in China, explores the respective solutions, and points out the design scheme is scientific, reasonable and feasible for the construction standard and effect of the buildings.

structural design, architectural structure, design scheme

1009-6825(2017)21-0035-02

2017-05-03

靳永恒(1963- ),男,高級工程師

TU318

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