房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題與解決措施探究

安利軍

（中外建工程設(shè)計(jì)與顧問(wèn)有限公司山西分公司，山西太原 030000）

0 引言

最近幾年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，促進(jìn)了我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展，人們的生活水平和生活質(zhì)量也得到了大幅的上升。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，決定了整個(gè)建筑工程的安全性、適用性與耐久性。然而，縱觀我國(guó)房屋建筑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中還有很多問(wèn)題存在，影響了整體建筑工程的質(zhì)量。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題分析

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

目前很多的房屋結(jié)構(gòu)存在設(shè)計(jì)不合理的問(wèn)題，這主要是由于在前期的建筑施工過(guò)程中，很多施工人員本身不具備專業(yè)的施工能力，對(duì)工程建設(shè)的性質(zhì)和各方面施工細(xì)節(jié)都掌握不到位。而且，很多建筑工程在施工的過(guò)程中還很少有現(xiàn)場(chǎng)考察的習(xí)慣。很多技術(shù)人員只是對(duì)數(shù)據(jù)和理論進(jìn)行研究，并不能夠結(jié)合建筑的實(shí)際建設(shè)環(huán)境和工程建設(shè)需要進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致建筑的建設(shè)與實(shí)際應(yīng)用出現(xiàn)很大偏差。另外，施工人員和設(shè)計(jì)人員的交流和探討不是很全面，很多施工人員并沒(méi)有與設(shè)計(jì)師進(jìn)行溝通，對(duì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的根本意圖和一些細(xì)節(jié)的地方是沒(méi)有把握到位的。在施工的過(guò)程中對(duì)施工技術(shù)的運(yùn)用也不是很先進(jìn)，這導(dǎo)致很多工程會(huì)由于一些細(xì)節(jié)的問(wèn)題延誤工期，也降低工程建設(shè)的質(zhì)量，不但會(huì)影響施工進(jìn)度，還會(huì)導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)質(zhì)量的降低。

1.2 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理

房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，地基的設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)的選型直接影響著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。這就要求在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，除了仔細(xì)研究建設(shè)項(xiàng)目的《巖土工程勘察報(bào)告》外，還應(yīng)去工程項(xiàng)目的建設(shè)場(chǎng)地，仔細(xì)考察項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)及周邊環(huán)境，為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。由于我國(guó)地質(zhì)情況比較復(fù)雜，對(duì)于濕陷性黃土、多年凍土、膨脹土等力學(xué)性能比較特殊的地基，選用土地的基承載力、基礎(chǔ)埋深、地基處理及相應(yīng)地基上的基礎(chǔ)選型除符合國(guó)家相關(guān)規(guī)范的規(guī)定外，還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)來(lái)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

如今，鋼結(jié)構(gòu)在房屋建筑中的使用費(fèi)最為廣泛的，換句話說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)本身的特性決定著建筑施工的整體質(zhì)量。但是由于很多設(shè)計(jì)者并沒(méi)有專業(yè)的技術(shù)知識(shí)，導(dǎo)致他們本身對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)知度也是相對(duì)欠缺的，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中的合理使用認(rèn)知度也不夠，這導(dǎo)致很多設(shè)計(jì)者在鋼材料使用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中出現(xiàn)不合理的問(wèn)題，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范性和科學(xué)性。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題解決措施

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)運(yùn)用

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)難點(diǎn)，由于鋼結(jié)構(gòu)的裝配式基本特征，適合BIM運(yùn)用Revit軟件展開(kāi)鋼結(jié)構(gòu)模型建設(shè)時(shí)，考量方面也會(huì)更加系統(tǒng)全面。譬如，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)期間，梁柱鋼接、梁梁鉸接、梁梁鋼接、焊接等諸多連接形式，了解各個(gè)連接關(guān)鍵點(diǎn)的計(jì)算參數(shù)，也難以有序表達(dá)圖面內(nèi)容，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員借助BIM技術(shù)，即可優(yōu)化處理此種鋼結(jié)構(gòu)連接方式。同時(shí)，BIM技術(shù)還能優(yōu)化處理鋼結(jié)構(gòu)的連接部分，將鋼結(jié)構(gòu)所需螺栓數(shù)目、用鋼數(shù)量、各個(gè)連接點(diǎn)精準(zhǔn)距離等相關(guān)信息計(jì)算出來(lái)，提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。

2.2 實(shí)施概念設(shè)計(jì)的措施

①在場(chǎng)地選擇中的應(yīng)用，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性與科學(xué)性不僅關(guān)系著建筑的整個(gè)質(zhì)量水平，同時(shí)和建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著密切的聯(lián)系。合理選擇施工場(chǎng)地，可以確保設(shè)計(jì)方案的順利實(shí)施。因此進(jìn)行工程場(chǎng)地的選擇時(shí)，可使用概念設(shè)計(jì)的理念。利用概念設(shè)計(jì)理念考慮地形因素的影響。不同的建筑區(qū)域地形條件會(huì)存在較大差異。地形條件，會(huì)影響到建筑的穩(wěn)定和安全性，因此進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需重點(diǎn)考慮地形因素的影響。根據(jù)實(shí)際情況制定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以便降低地形對(duì)工程建設(shè)的影響，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保建設(shè)工程的質(zhì)量。利用概念設(shè)計(jì)理念考慮地質(zhì)因素的影響。房屋建筑工程的穩(wěn)定性容易受地質(zhì)因素的影響。為了避免地質(zhì)因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)在項(xiàng)目建設(shè)前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，確保建設(shè)場(chǎng)地滿足項(xiàng)目建設(shè)的地質(zhì)條件。此外，還應(yīng)考慮抗震性因素的影響。建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震性會(huì)影響工程的安全等級(jí)。工程技術(shù)人員應(yīng)按建設(shè)等級(jí)確定抗震指標(biāo)，確保建筑工程的安全性；②在平面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，房屋建筑的設(shè)計(jì)需考慮風(fēng)荷載對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成的影響。通常建筑物越高，受到的風(fēng)荷載影響越大。如果建筑物長(zhǎng)期承受來(lái)自各水平方向力的作用，會(huì)使建筑物側(cè)面發(fā)生位移。所以，在分析建筑物遭受風(fēng)荷載影響的過(guò)程中，同時(shí)對(duì)于臨近的建筑物風(fēng)荷載影響因素要進(jìn)行分析，將分析結(jié)論用于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，提高建筑工程的抗風(fēng)能力。進(jìn)行建筑物的整體平面設(shè)計(jì)時(shí)，可使用概念設(shè)計(jì)，對(duì)風(fēng)荷載影響下建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)移問(wèn)題進(jìn)行綜合分析。選擇抗風(fēng)性良好的平面類型，分析時(shí)也應(yīng)考慮建筑四周的高層建筑對(duì)風(fēng)壓造成的影響，根據(jù)建筑物需抵抗的豎向及水平荷載力，解決建筑平面設(shè)計(jì)中的工程問(wèn)題，從而提升建筑平面的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2.3 房屋建筑結(jié)構(gòu)加固

首先，采用截面加固法。加固施工中，大多數(shù)被運(yùn)用到的是加大界面加固法，它尤其對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的施工適用。加大截面加固方法本身具有工藝簡(jiǎn)單、使用范圍不受限制的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)不斷地運(yùn)用更新，技術(shù)本身已經(jīng)得到成熟的發(fā)展。但是，此施工方法依然存在一些不足：①施工維持時(shí)間較長(zhǎng)，其他部分的建筑功能會(huì)受到影響；②此技術(shù)限制了建筑內(nèi)部施工的空間，也給施工帶來(lái)很大的不便利。其次，外包型鋼加固法。外包型鋼加固法的使用主要遵循了減少增加原建筑結(jié)構(gòu)界面的特點(diǎn)，可以大大提升建筑的承載能力。現(xiàn)階段，外包型鋼加固法主要有兩種方式，一種是濕式外包，另外一種是干式外包。

濕式外包型鋼技術(shù)操作簡(jiǎn)單，而且加固效果較為明顯。但是在施工過(guò)程中鋼材的使用量較大，會(huì)無(wú)形中增加加固施工的成本造價(jià)。采用該技術(shù)，主要是可以大大提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，同時(shí)加固的面積不會(huì)有所擴(kuò)大，例如，建筑物的梁以及柱。

2.4 嚴(yán)格遵循結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)原則

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要遵循一般建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，同時(shí)也要滿足如下原則，具體如下：①實(shí)際性原則，首先應(yīng)基于當(dāng)前的大數(shù)據(jù)總結(jié)當(dāng)前工程實(shí)際情況，然后根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定符合該工程的各項(xiàng)指標(biāo)，以此從根本上保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)的實(shí)際性；②安全與使用原則，這兩項(xiàng)原則是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本原則；③個(gè)性化原則，應(yīng)將整個(gè)建筑中的重點(diǎn)部分具有特別之處體現(xiàn)出來(lái)，在這個(gè)過(guò)程中，還要做好對(duì)重要環(huán)節(jié)的管控工作，以此從根本上保證該部分符合工程設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中要求；④設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展要考慮到經(jīng)濟(jì)性，從施工材料、機(jī)械設(shè)備、施工工藝等多個(gè)角度來(lái)進(jìn)行綜合分析，刪減不必要的內(nèi)容。

2.5 優(yōu)化地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

對(duì)于天然地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，應(yīng)充分利用天然的地質(zhì)條件；對(duì)于地基處理后的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，應(yīng)確保處理后的地基承載力滿足基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求。一般要求，對(duì)于處理后的地基須做地基承載力試驗(yàn)；對(duì)于濕陷黃土地區(qū)上的樁基，其單樁豎向抗壓承載力特征值計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮樁側(cè)濕陷性土層的負(fù)摩阻力引起的下拉荷載，并在樁基施工前，在場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行試樁，并通過(guò)靜載試驗(yàn)，測(cè)得單根樁的豎向抗壓承載力極限值，待測(cè)得的單樁承載力滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，方可大面積施工。

2.6 活荷載折減精細(xì)化處理在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

①按照房間活荷類型來(lái)將樓面梁活荷折減系數(shù)確定，同時(shí)考慮樓面梁周邊房間用途的不同，二者當(dāng)中取大值；②依據(jù)柱、墻其截面以上房間活荷載類型確定活荷折減，并綜合考慮折減系數(shù)；③提供單獨(dú)設(shè)置參數(shù)，控制消防車(chē)活荷載折減，按照房間是單向板還是雙向板確定樓面梁折減，用戶指定全樓全局參數(shù)進(jìn)行柱、墻折減。全新的荷載精細(xì)化折減方式，不僅能夠有效解決舊版軟件荷載折減方法不全面、荷載折減過(guò)多的問(wèn)題，減少用戶使用成本，同時(shí)對(duì)于程序自動(dòng)計(jì)算得到的構(gòu)件活荷折減系數(shù)，用戶也可在前處理特殊構(gòu)件定義中進(jìn)行修改。

2.7 合理設(shè)置嵌固端

很多尚未設(shè)置地下室的建筑結(jié)構(gòu)，要明確出結(jié)構(gòu)的嵌固端位置；對(duì)于設(shè)置有地下室的建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，地下室的結(jié)構(gòu)剛度要符合施工規(guī)定，其中受剪承載力要高，地下室的頂板可以是嵌固端；如果是地下室建筑結(jié)構(gòu)，上下部頂板如果有落差，要控制在合理的范圍內(nèi)，但需采取加強(qiáng)措施；若該高差不小于首層層高的1/3時(shí)，地下室頂板不能作為嵌固端，還需對(duì)高差位置處的梁或墻采取豎向加腋或斜撐等處理措施。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是當(dāng)前提高房屋整體質(zhì)量的最為有效地方法，它對(duì)房屋建筑工程整體穩(wěn)定性和抗壓力的提高是非常有效的。在施工的過(guò)程中，必須做好各種資源的配置，保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理有效地進(jìn)行。