探析建筑結構設計中的技術要點和原則

文/崔海濤 北京維拓時代股份有限公司 北京 100123

1、建筑結構種類及設計要求

1.1 建筑結構種類

建筑結構組成結構較為復雜，需在設計期間注重梁板、屋架及墻體等結構之間關系，因此為切實提升結構設計效率，相關設計人員將建筑結構整體劃分為幾大部分。具體而言，依據材料不同，可將建筑結構劃分為混凝土結構、鋼結構及砌體結；依據建筑類型標準，如承載力等，可將結構劃分為剪力墻結構、簡體結構與排架結構。

1.2 建筑結構設計要求

在建筑結構設計期間，相關設計人員應明確以下要求：第一，在建筑結構設計期間，應結合具體施工案例及標準，對結構承載力等重要參數數據進行精密計算，確保結構設計方案的合理性及科學性[1]；第二，針對多種混合建筑結構，需事先對單一結構進行綜合分析，選擇出最佳結構組合，以切實提升建筑結構在后期使用期間的耐久性；第三，注重建筑結構防震設計環節。由于我國國土遼闊，部分地區處于地震多發地帶，因此需針對不同區域建筑項目，制定不同建筑結構抗震標準，確保結構最終防震性能可符合相關規定。

2、建筑結構設計原則

在建筑設計前期準備工作中，設計人員需對工程施工各環節進行細致調查，如施工場地地質條件、水體分布特征及周邊人文地理環境等，并將此些因素與結構設計方案進行有機融合，以提升建筑工程與周圍環境的協調性。同時，為更好的發揮出建筑結構設計的經濟效益、安全效益及社會效益，相關設計工作者也需注重以下原則：

2.1 協調性原則

建筑結構每一部分發揮出的作用具有極大差異性，有的結構需承載巨大變形壓力，而也有部分結構需具備一定韌性，因此在建筑結構設計期間，應切實提升不同結構之間的協調性，做到剛柔并濟，相互制衡[2]。同時，針對不同建筑結構發揮作用的大小，明確結構設計順序，即注重承重部位設計，而后再逐步完善其他小構件設計。

2.2 平衡性原則

建筑結構內各構件存在一定平衡性，需在結構設計期間打通各關節來維持結構之間平衡靜止狀態。具體而言，確保建筑結構所受得外力的通暢性，均衡各結構承受力，保持建筑結構整體的穩定性。

2.3 安全性原則

為切實提升建筑結構耐久性，降低建筑安全事故發生幾率，相關設計人員也應保障建筑結構的安全性，通過設置多層防線等手段，更好的抵御外力壓迫對結構造成的不利影響。同時，建筑結構也應在試用期間承受住各種荷載或變形等作用，在特殊以天氣狀況，如大風等也可始終保持整體性，保障建筑用戶的人身及財產安全。

2.4 經濟性原則

在保障建筑結構設計質量的前提下，提升建筑結構的實用性及耐久性。一方面，確保建筑正常使用期間具備良好的工作功能[3]；另一方面，注重建筑結構后期養護工作，延長結構全生命使用周期，以減少建筑后期維護期間所需成本，更好的實現工程經濟利益最大化目標。

3、建筑結構設計中存在問題

3.1 房屋高寬比缺乏規范性

在當前建筑結構設計期間，存在著房屋高寬比不符合現行標準等問題。具體而言，部分建設單位為提升自身經濟效益，使建筑結構高度及寬度遠超現行規定，不僅難以保障結構安全性，更使得建筑工程在施工及后期使用期間面臨極大風險。

3.2 異形柱結構設計發展緩慢

就目前來看，我國高層或小高層建筑結構設計中已開始使用異形柱結構，但由于實際積累經驗較小，使得異形柱結構設計不合理、體型不規范等問題頻發， 嚴重滯緩了建筑結構設計發展進程[4]。不僅如此，我國對異形柱節點承載力、結構延性等研究不夠深入，需在實際使用過程中嚴格遵守建筑結構設計安全性及平衡性原則。舉例而言，在對餐廳等公共服務場所進行設計時，可使用異形柱結構來提升空間整體的觀感，但由于異形柱結構承力點較為復雜，一旦使用不合理，就會使建筑結構存在大量安全隱患，因此需在設計期間結合國內外異形柱使用案例，對設計方案進行不斷完善及優化，確保異形柱結構設計可滿足相關標準。

3.3 結構布置合理性有待提升

在建筑結構設計期間，也存在著結構布置合理性有待提升等問題，需相關設計人員對建筑物平立面尺寸、結構布置及承載力等進行綜合分析。同時，在復雜建筑結構設計期間，需依據國家對建筑抗震性提出的要求，對整體設計方案進行嚴格審核[5]。同時，也有部分建筑結構在設計期間存在轉換層及首層開洞不合理等問題，需在實際設計期間避免使用不規則結構，以提升整體建筑工程的穩定性。

4、建筑結構設計問題的癥結所在

4.1 建筑結構軟件應用不善

現階段市面上存在的建筑結構設計軟件種類繁多，功能性更高，但由于部分設計人員對設計軟件操作技能 始終處于有待提升階段，導致實際設計期間存在著諸多誤區。不僅如此，還有部分設計人員缺乏嚴謹的工作態度，在使用設計軟件時沒有輸入或輸錯樓板自重等參數數值，導致后期生成的圖紙無法使用，嚴重影響到了建筑結構設計效率及質量。

4.2 建筑結構基礎選型不合理

建筑結構基礎選型可直接影響到工程后期施工，但由于設計人員專業水平參差不齊，導致建筑結構基礎選型不合理等問題頻繁發生。部分建筑基礎選型沒有考慮到施工場地地質條件等因素，使得計算模型及結構與實際施工情況相去甚遠，建筑結構的穩定性及安全性難以得到根本上的保障。

4.3 建筑結構圖紙不精準

建筑結構圖紙應包括結構類型、抗震等級及結構材料等諸多內容，但由于受到設計水平及施工進度等影響，導致部分建筑結構圖紙內容不精準，如梁、墻體等標號混亂，為后期施工帶來了嚴重不利影響。

5、提升建筑結構設計有效性的具體措施

5.1 注重設計軟件操作技能的培訓

注重對設計人員軟件操作技能及相關開發理論知識的培訓，避免過于依賴軟件計算結果而導致結構穩定性及安全性不達標等問題出現[6]。同時，在設計人員群體中強調應用結構概念的重要性，借助相關計算機軟件，分析及修正結構概念，以切實提升建筑結構設計方案的合理性。不僅如此，為有效培養設計人員嚴謹工作態度，相關管理部門也可采取業績考核與獎懲機制相結合的手段，細化結構設計責任制，力爭在結構設計期間營造出積極嚴謹的工作氛圍。

5.2 對建筑基礎選型及方案進行比較

注重建筑基礎選型工作，確保結構設計圖紙與施工場地等情況相符合。首先，收集及分析施工場地地質條件及類似工程地形特征的施工案例；其次，明確建筑結構設計及施工期間可能會存在的風險性，并結合工程施工需求制定出更加完善且科學的風險控制機制；此后，分析地質探測結果與建筑結構標準軸力計算結果的適應性；最后，明確建筑基礎結構類型，細化建筑結構設計圖紙及施工方案，并在經上級監管部門審核通過后再投入使用，以更好的保障建筑結構的安全性及穩定性。

5.3 加強建筑結構設計圖紙審核力度

建筑結構設計圖紙可對工程施工流程進行全面的指導與規范，因此為從根本上提升建筑結構設計有效性，相關管理部門也應從加強建筑結構設計圖紙審核力度等方面入手。依據建筑工程施工場地及需求，及時發現及解決建筑結構設計圖紙中存在的不合理之處，確保結構設計圖紙的完善及合理。同時，進一步完善結構設計圖紙細節，對圖紙中所涉及到的各類參數數據進行嚴格驗算，確保結構圖紙與工程實際情況相符。

6、建筑結構設計要點

建筑各構件內部存在著必然聯系，需設計人員選擇合理設計方案，加強對基礎及樓板等結構設計重視度，為切實提升建筑結構總體質量奠定堅實的技術基礎。

6.1 預制板布置

預制板布置可直接影響到建筑結構整體穩定性，需設計人員在布置預制板結構工作中，遵守以下要點：第一，明確預制板規格，確保預制板材料符合施工要點[7]；第二，嚴謹計算出預制板板縫尺寸及配筋數量；第三，在節約工程成本的前提下，采用垂直或水平直線布置形式，以切實提升建筑結構整體的安全性。

6.2 現澆板配筋設計

當前建筑結構現澆板配筋存在板上配筋及板下配筋兩種方式，在進行配筋設計前必須明確配筋板的厚度及尺寸數值。通常情況下，現澆板配筋半寸尺寸為180、150、120及180、160、120等兩種類型。配筋期間需將一級鋼與吊鋼連接在一起，其他結構與二級鋼連接。同時，在現澆板配筋設計期間，還應依照結構整體承載力及最小配筋率明確板的配筋數量，切實提升建筑結構設計的經濟性及安全性。

6.3 梁柱配筋設計

受多層架梁計算影響，需對縱向配筋及計算裂縫寬度進行調整。同時，當屋面 影響小于樓面時，需基于裂縫控制配筋情況進行分析。不僅如此，箍筋大多由最小配筋率確定，框梁柱彎矩較大時，梁的縱筋增加，與軸力控制配筋情況無明顯差距，可使用二級鋼筋代替，以節約鋼材造價。

6.4 過梁及隔墻布置

在建筑結構設計期間，框架梁及框架柱所運用的混凝土等級差距較大。預制混凝土材料不可直接運用到梁體施工過程中，需結合結構設計圖紙細節，選用現澆混凝土[8]。如過梁存在較大的橫截面時，需驗算最小配筋量；如需使用偏梁的情況下，需對梁體變形情況進行驗算。而在隔墻布置過程中，可選用以框架為主的填充墻，降低墻體質量，確保其布置位置可滿足其他構件位置要求。

6.5 基礎平面設計

在對建筑結構基礎平面進行設計時，應依據國家針對建筑結構設計所頒布的防震標準等，在建筑工程處于平緩地帶時，直接進行結構設計；在建筑工程處于地震多發區情況時，將結構承載力等數值輸入到結構軟件模型中計算，確保建筑結構具備較高的穩定性。

6.6 屋頂結構設計

保障設計人員能夠掌握建筑結構圖紙中要素及要求，切實提升建筑結構中的安全性、實用性及合理性。同時，在進行屋頂結構設計時，需設計人員具備一定的空間感及設計感，更好的區分梁板式屋頂與折板式屋頂。

6.7 建筑地基結構設計

在進行建筑地基結構設計時，需依據地質勘測報告或周邊建筑形式繪制出的建筑設計圖紙。注重地基結構的安全性，綜合多種因素開展地基結構設計工作。同時，考慮到地基不均勻沉降等對結構整體帶來的風險，制定出多種軟土地基處理方案，如增設砂墊層等。最后，為更好的避免高層建筑結構導致地基荷載值過大，需在進行地基結構設計之前，對梁、柱等負荷值進行嚴格計算處理，確保其符合相關設計標準后再投入施工，以切實提升建筑結構的安全性及穩定性。

總結：

總而言之，為從根本上降低建筑結構質量風險，提升建筑結構的安全性及耐久性，建筑企業管理部門必須將建筑結構設計管理及規范擺放在重要地位，明確現存在建筑結構設計流程及方案中的諸多問題，嚴格遵照國家針對建筑結構設計頒布的系列法律法規，構建起更加長效科學的設計管理機制。同時，提升建筑設計人員專業技能及職業素養，使其在日常工作中能夠始終保持嚴謹態度，更好的掌握建筑結構設計技術要點及原則，以在保障建筑結構質量的同時，加強各類資源利用率，早日實現經濟利益最大化發展目標。