概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法探討

王少嶠

（陽泉市建筑設(shè)計(jì)院，山西陽泉 045000）

1 概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的區(qū)別

概念設(shè)計(jì)是在個(gè)人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對建筑結(jié)構(gòu)形式的宏觀把握的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)恰恰和概念設(shè)計(jì)相反，它是根據(jù)概念設(shè)計(jì)提出的要求，力學(xué)原理和數(shù)學(xué)計(jì)算結(jié)果，將定量計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為定性構(gòu)造要求。概念設(shè)計(jì)水平會影響到建筑結(jié)構(gòu)的投資金額和施工工期的長短，不合理的概念設(shè)計(jì)會導(dǎo)致整個(gè)建筑物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全隱患。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要對建筑結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，因計(jì)算方法不當(dāng)或者計(jì)算結(jié)果有誤，易造成建筑結(jié)構(gòu)局部安全隱患。過去我們過度依賴程序軟件結(jié)構(gòu)受力分析計(jì)算，然后按照計(jì)算結(jié)果開展設(shè)計(jì)，而沒有對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理的分析。概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)措施二者密不可分，缺一不可。

2 概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 工程概況

本文以某地上商住樓項(xiàng)目為分析對象，該項(xiàng)目擬建建筑物層數(shù)25層，其中地上23層、地下2層，建筑總計(jì)約2.9萬m2，地上2層為商業(yè)，其上21層為住宅，該建筑采用剪力墻結(jié)構(gòu)，場地土類別為III類，抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。

2.2 施工場地要求與地基基礎(chǔ)選型

本文案例項(xiàng)目在建筑工程的設(shè)計(jì)方案初步完成前，已經(jīng)對附近的地質(zhì)地貌進(jìn)行了詳細(xì)勘測，確認(rèn)本項(xiàng)目場地及場地附近無全新活動斷裂通過，亦未發(fā)現(xiàn)危及本工程安全及場地穩(wěn)定性的其他不良地質(zhì)作用，擬建場地可視為穩(wěn)定場地，可進(jìn)行本工程建設(shè)。依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，在擬建建筑物0.000以下，最大深度約7m范圍內(nèi)存在濕陷性黃土層，地基濕陷等級為II級。因此依據(jù)地質(zhì)情況以及綜合設(shè)備專業(yè)需求，選擇地下一層層高為3.3m，地下二層層高為3.0m，經(jīng)初步估算后選擇筏型基礎(chǔ)，基礎(chǔ)筏板厚1.4m，至此濕陷性土層全部挖除，規(guī)避了濕陷性土層對于基礎(chǔ)及地基處理的影響，基礎(chǔ)埋深也能滿足規(guī)范要求。

2.3 電梯間布置

建筑中，電梯間對樓板有一定削弱作用，此時(shí)在設(shè)計(jì)過程中需要防止在開洞以后把建筑分成兩個(gè)區(qū)段，當(dāng)建筑采用純框架結(jié)構(gòu)時(shí)，電梯井應(yīng)避免使用鋼混井筒，而對于框架與框剪結(jié)構(gòu)，需要注意框架不可設(shè)計(jì)剪力墻，而抗剪中剪力墻數(shù)量應(yīng)切實(shí)滿足相關(guān)要求。另外，在高層結(jié)構(gòu)中，應(yīng)減少錯(cuò)層，針對由于局部不采用梁板產(chǎn)生的聯(lián)層柱，需要對其高度進(jìn)行嚴(yán)格控制。防震縫和建筑之間也有十分緊密的關(guān)系，表現(xiàn)在對建筑整體立面效果有直接影響方面，對此不可采用分、連比較模糊的方案。

2.4 增大建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力

建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力是衡量建筑設(shè)計(jì)水平的重要指標(biāo)，若要更好地提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，建筑企業(yè)必須不斷提升自身的思想認(rèn)識水平。另外，在建筑工程建設(shè)和施工的過程中，還需按照工程設(shè)計(jì)的基本要求使用建筑材料。在工程施工前，考察工程的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)而選擇符合工程基本情況和建設(shè)要求的施工材料，維護(hù)建筑的安全性，保證建筑工程的質(zhì)量。如在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格控制剪力墻的材料，并且還要對剪力墻的各項(xiàng)參數(shù)予以嚴(yán)格控制，以此加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性。這里需要格外注意的是切不可采取減少施工材料的方式來降低成本投入，要全面維護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

2.5 設(shè)置防震縫與后澆帶

在規(guī)范允許的條件下建筑應(yīng)盡可能不設(shè)縫，必須對設(shè)縫的位置進(jìn)行防水、保溫等多個(gè)系列的復(fù)雜作業(yè)，這在增加成本的同時(shí)，也會給施工進(jìn)度帶來不便，建筑物的整體美觀也會有所影響。如果必須設(shè)置如伸縮縫、防震縫、沉降縫等結(jié)構(gòu)縫，那就要根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范來對結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行設(shè)計(jì)。在允許的條件下，為利于作業(yè)常常用后澆帶來替代伸縮縫。本案例項(xiàng)目由于建筑體型為“十”字形連拼，經(jīng)初步試算后，根據(jù)我省有關(guān)規(guī)定，屬超限高層建筑，且全樓總長度已達(dá)80m。投資方接受設(shè)計(jì)方建議，采用設(shè)置結(jié)構(gòu)縫的措施，有效的減小了溫度應(yīng)力，控制了結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，規(guī)避了薄弱部位的產(chǎn)生。

2.6 調(diào)整系數(shù)的確定

實(shí)際的周期折減系數(shù)。由于結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際剛度會隨著填充墻體對建筑物總體剛度作用效果的增大而增大，使得周期折減系數(shù)遞減。而正常的周期折減系數(shù)為0.8~1.0，結(jié)合本項(xiàng)目的情況，可以得出合理的周期折減系數(shù)。

振型數(shù)與高寬比。考慮到結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解法計(jì)算，振型數(shù)不得少于15個(gè)；如果項(xiàng)目具有多塔結(jié)構(gòu)，那么其振型數(shù)必須至少是塔數(shù)的9倍，且在確定計(jì)算振型數(shù)時(shí)，必須保障振型參與總質(zhì)量的數(shù)量在90%以上才算合格，本項(xiàng)目應(yīng)依照此原則計(jì)算振型數(shù)。建筑物高度77.85m，等效寬度15.8m，建筑物高寬比4.93，滿足規(guī)范要求。

以荷載大小確定梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)。由于建筑結(jié)構(gòu)中的梁結(jié)構(gòu)在受到豎向荷載后，其塑性內(nèi)力會進(jìn)行重新分布，因此要以荷載大小確定梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)，同時(shí)增加相應(yīng)的跨中彎矩，確保梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可取0.8~0.9。

連梁剛度折減系數(shù)。本項(xiàng)目建筑物較高，且所屬地理位置抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度，這使得設(shè)計(jì)人員在建筑抗震設(shè)計(jì)中會出現(xiàn)連梁剛度相對墻體較小的問題（設(shè)計(jì)中會采用略長的墻段來保證墻體的抗剪承載力以及控制結(jié)構(gòu)位移），進(jìn)而導(dǎo)致連梁配筋困難。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在對其進(jìn)行計(jì)算的過程中，可以在連梁不受豎向荷載的基礎(chǔ)上適當(dāng)折減連梁剛度，同時(shí)確保最終得出的剛度折減系數(shù)數(shù)值在0.5~0.7的區(qū)間內(nèi)。

樓面梁剛度增大系數(shù)。本項(xiàng)目的樓板與梁整體在實(shí)際的施工中按照T形截面梁的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行施工，但是在計(jì)算時(shí)要按照矩形的計(jì)算方式來對梁截面進(jìn)行計(jì)算。通常情形下，邊框梁的取值為1.5，中間框架梁取值為2.0，可以以此作為判斷依據(jù)來對本項(xiàng)目的剛度增大系數(shù)進(jìn)行取值。

3 結(jié)束語

現(xiàn)階段，市場經(jīng)濟(jì)體制完善，改革開放進(jìn)入深水區(qū)，社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步讓人民對美好生活的需要日益增長，讓居民對居住水平和工作人員對工作環(huán)境的要求越來越高，那么這樣就需要建筑工程設(shè)計(jì)的與時(shí)俱進(jìn)，滿足廣大群眾的需要。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施是改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的重要方向。因此，作為一名建筑設(shè)計(jì)工程人員要創(chuàng)新建筑設(shè)計(jì)理念，提高自身的技術(shù)水平和專業(yè)能力，汲取國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，不能生搬硬套、按圖索驥，為中國的建筑設(shè)計(jì)水平提高增加作出新貢獻(xiàn)，推動建筑行業(yè)的又好又快發(fā)展。