談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化問題

楊 東

（山西省第二建筑設(shè)計院，山西 046000）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，會對建筑物的安全和質(zhì)量產(chǎn)生非常直接且重大的影響，因此，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，一定要嚴(yán)格遵守設(shè)計相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，通常狀況下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計二者互相影響，相互促進(jìn)且又相互制約，在完成建筑設(shè)計之后，再設(shè)計具體的建筑結(jié)構(gòu)。所以，在進(jìn)行建筑設(shè)計時，就應(yīng)全面考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)事項，同時，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，肯定要充分尊重建筑設(shè)計的內(nèi)容。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的含義

通常狀況下，結(jié)合相關(guān)設(shè)計思想，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分為3 方面具體的內(nèi)容：

1.1 設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的具體方案

在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，肯定是要嚴(yán)格遵循相應(yīng)的原則，綜合考慮建筑物的實情，比如說，建筑物的所在位置、抗震性能需求、建筑物功能等具體情況，合理甄選、確定建筑物的外在造型和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合外在形式和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體要求，再進(jìn)行建筑物內(nèi)部受力狀況以及承重體系的計算和設(shè)計。

1.2 計算設(shè)計

首先是計算建筑物的荷載問題，具體包括外部荷載和內(nèi)部荷載，在計算過程中，一定要嚴(yán)格遵守建筑物荷載的計算標(biāo)準(zhǔn)；其次是計算建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)合建筑物荷載值以及構(gòu)件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)試算，選用科學(xué)的計算方法計算，另外，預(yù)算構(gòu)件截面。

1.3 計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力

具體包括建筑物內(nèi)部的扭力、彎矩等數(shù)值的計算。

2 在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時會存在哪些問題

2.1 框架配筋問題

通常狀況下，建筑物配筋問題涉及兩個方面：一是框架柱配筋問題、二是框架梁配筋問題。我們知道，設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的工作量十分大，在設(shè)計鋼筋率的時候，大部分的設(shè)計師不會全面考慮建筑物實情以及相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，只是根據(jù)自己的主觀經(jīng)驗進(jìn)行判斷。例如，高層建筑的頂層，要承受的風(fēng)力荷載非常大，因此，在設(shè)計的時候，要科學(xué)提升高層建筑頂層的配筋率，但是，在設(shè)計實踐中，很多設(shè)計師不考慮這一因素，這無疑增加了建筑物的安全隱患。同時，設(shè)計師在進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模時，沒有充分考慮屋面梁的具體尺寸，導(dǎo)致計算出的配筋率不準(zhǔn)確且與實際狀況不符。

2.2 計算樓板變形度時遇到的問題

某些設(shè)計師，在計算樓板變形度的時候，產(chǎn)生的誤差大，準(zhǔn)確率非常低，設(shè)計師在弄不清建筑結(jié)構(gòu)的具體狀況以及具體的布局狀況的時候，就開始進(jìn)行樓板變形度的計算，雖然計算方法從理論上講是沒問題的，但是，我們知道外界有很多的客觀因素會對樓板變形度產(chǎn)生很大的影響，假設(shè)在計算樓板變形度時，對外界客觀因素考慮不周，那么計算結(jié)果和實際狀況之間的誤差肯定會很大，肯定會影響建筑物的安全問題。

2.3 抗震設(shè)計遇到的問題

近年來，我國地震發(fā)生頻率越來越高，給人們的生命、財產(chǎn)安全造成了非常大的損失。另外，我國社會經(jīng)濟在飛速發(fā)展，高層建筑建設(shè)速度也在加快。我國在高層建筑的抗震性能方面，要求是非常嚴(yán)的，然而，有的設(shè)計師，在設(shè)計建筑物結(jié)構(gòu)的時候，沒能嚴(yán)格遵守建筑物所在地的抗震要求，甚至還出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的照搬行為，這肯定會影響建筑物的安全和質(zhì)量。地震頻發(fā)致使全國各地都結(jié)合自己的實際情況，對高層建筑的抗震要求做出了調(diào)整，有些設(shè)計師沒能想到這一點，使得建筑物的安全性沒有保障。

3 問題解決方案

3.1 科學(xué)計算配筋率

配筋率小是在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)高層中，經(jīng)常遇到的問題之一。一般情況下，想要徹底解決這一問題，建議使用附加 筋的辦法。附加筋的使用通常包括以下幾種狀況：一是，在梁下作用力集中的地方，使用附加筋，結(jié)合實際狀況，來決定是否把附加筋加在截面高度內(nèi)；其次，如果主次梁的截面面積相差不大，那么，次梁的荷載肯定會增加，如果出現(xiàn)這種狀況，也要將附加筋使用在次梁上，這樣才能確保整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、提升建筑物的承載力和整體質(zhì)量。

3.2 科學(xué)計算板、梁的跨度

通常情況下，課本上等理論的跨度計算方法，僅適用于常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)的計算，并不適用于實際建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算，我們可以簡單地把梁板理解為梁中間的剛性支撐，也可將其視為一個變截面板。當(dāng)扁梁結(jié)構(gòu)中的板厚、梁高差不多時，需在梁中間進(jìn)行長度計算，在配筋時，要選用梁中間的彎矩和梁厚、梁邊彎矩和板厚配筋中數(shù)值較大的那個。結(jié)合獨立基礎(chǔ)變截面含義，可將柱子比做成超大的截面梁，所以，進(jìn)行梁配筋時，要使用柱邊彎矩。通常情況下，削峰是正常存在的。

3.3 科學(xué)計算沉降

挖開地基后，摩擦角范圍內(nèi)坑邊底土?xí)芟耷也粫磸棧又虚g的土，是會反彈的，人工清理反彈土。基坑小時，坑底受到的約束力較大，此時，反彈是可以忽略的。計算沉降時，要結(jié)合坑底附加應(yīng)力進(jìn)行。基坑大時，坑底不受任何約束，計算沉降時，必須結(jié)合基底壓力進(jìn)行計算。對于坑邊基底土約束，我們可以將其視為安全儲備，這就是沉降實際值小于理論值的主要原因。

3.4 樓面的鋼性設(shè)計

計算程序時，要確保如實展示實際的建筑結(jié)構(gòu)受力狀況，因此，進(jìn)行樓面剛性設(shè)計是必須的，樓面剛性設(shè)計可以幫助我們及時發(fā)現(xiàn)誤差、控制誤差。通常狀況下，要通過幾個方面進(jìn)行樓面剛性設(shè)計：首先是在制定設(shè)計建筑方案時，要將可能地排除導(dǎo)致樓面變形的結(jié)構(gòu)，比如說：有著過大缺口的凹槽；過大的樓層漏洞等等，這些結(jié)構(gòu)的存在都會增加樓板變形的程度；其次是合理布局建筑結(jié)構(gòu)的鋼性，另外，還要確保配筋率夠大，這些都是樓面剛性設(shè)計所必須的，假設(shè)建筑結(jié)構(gòu)達(dá)不到這一要求，那么，通常情況下是建議在洞口邊增設(shè)附加梁，或是合理提升暗梁、邊梁的配筋率，亦或是借助斜配筋，達(dá)到設(shè)計要求。

3.5 提升建筑物的抗震性能

提升建筑物的抗震性能，可從幾個方面著手：首先，設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)之前，先是要深入調(diào)查、了解建筑工程所在地的具體情況（包括氣候、土壤、水土等各個方面）以及具體的抗震特殊性需求，結(jié)合提高建筑物抗震性能的具體要求，權(quán)衡建筑物建設(shè)的投入資成本，在確保建筑物質(zhì)量好的基礎(chǔ)上，盡可能地降低建設(shè)成本，同時還要使用最科學(xué)的的建筑技術(shù)和建筑工藝；其次，設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，嚴(yán)守國家建筑物抗震性能相關(guān)的具體要求，例如：確保柱切面的尺寸符合國家標(biāo)準(zhǔn)是保證柱的抗震性能的基礎(chǔ)，假設(shè)柱的剪應(yīng)力太大會使柱受到損壞；當(dāng)平均應(yīng)力和相差較大時，就會出現(xiàn)混凝土壓碎現(xiàn)象。因此，要保證柱截面寬、高度均＞30cm且比例≤3，方能確保柱有較好的延性。配置縱向鋼筋時，一定要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保配筋率最低，設(shè)鋼筋時，一定要保持對稱，這也是讓柱的延性符合標(biāo)準(zhǔn)所必需的。

4 總結(jié)

總前文所講，設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，一定要綜合考慮建筑物的建設(shè)要求、使用功能以及具體的位置，科學(xué)設(shè)計建筑物內(nèi)外形式、合理計算建筑物的配筋率，切實提升建筑物的抗震性能等等，從根本上保證建筑物的質(zhì)量。要想建筑設(shè)計地更安全、更經(jīng)濟，要有機融合先進(jìn)的經(jīng)驗和技術(shù)，在具體的設(shè)計過程中，要增加計算機的利用率，增加環(huán)保綠色、高效新興建材的應(yīng)用范圍，當(dāng)然，最重要的還是強化先進(jìn)設(shè)計理念的運用。