建筑結構設計中存在的問題與解決對策分析

孫娜 劉芳 王文哲

中聯西北工程設計研究院有限公司 陜西 西安 710077

引言

建筑作人們居住的庇護所，也是人類最重要的發明之一[1]?，F階段，隨著現代化社會的不斷發展，人們對建筑的居住需求更多的轉向對建筑功能、美觀設計的追求，追求更高品質的生活、更加多元化的居住需要。在整個建筑設計過程中，最重要的便是結構部分，不同結構的建筑具有不同的結構功能，如果在建設過程中，對建筑結構的設計缺乏合理性，那么就很容易出現各種問題。建筑結構的設計是一個理論知識與現實情況相結合的過程，不能脫離實際空談設計。因此，需要設計人員重視建筑結構設計工作，綜合考慮建設場地所處的地理環境，總結其中不足之處，借鑒國內外的成功設計案例，結合建筑工程的建設要求，提高建筑設計的合理性。

1 建筑結構設計的重要性與原則

1.1 建筑結構設計的重要性

目前，我國的建筑數量不斷增加，建筑規模不斷擴大[2]。但是，在實際的建設中，受到各種因素的影響，有效、優質的結構設計工作實施起來難度較大，無法將設計優化的功能最大化，其優越性難以體現，因此，加強對建筑質量的管控就顯得尤為重要，而提高建筑質量的前提，便是需要做好對建筑結構的設計工作。現階段，我國的整體建筑設計的技術含量不斷提高，充分提示建筑結構的設計將會逐漸向復雜化的方向發展。在不斷提高的設計要求之下，設計人員需要在保證建筑質量、在滿足人們的居住需求的基礎上，提高建筑的功能性，與此同時，在建筑結構設計逐漸進步的過程中，設計人員需要解決的難題也越來越多，難度越來越大。因此，需要對結構設計方法進一步完善，找出設計方案中的不足之處，并采取措施進行解決，而結構設計的關鍵，是需要設計人員對整體設計和細節設計全面掌握，選擇合理的建筑材料，對結構設計中的重難點進行分析，保證最終設計圖紙的質量。

1.2 建筑結構設計的原則

在設計建筑結構時，為了充分發揮建筑結構的功能價值，就需要將合理性、準確性作為設計原則[3]。其中合理性是指設計人員在深入建筑工程施工現場的前提下，對實際的施工環境進行實地觀察、調查，對設計方案進一步優化，將施工現場的地理位置、自然條件、施工條件等充分納入設計考慮的范圍內。準確性是指設計人員應對建筑結構的設計圖進行準確的參數計算，保證最終的計算結果無誤，避免對建筑的安全性、使用性造成影響。在具體的設計過程中，設計人員需要做到有主有次，將設計重點進行突出，例如強柱弱梁，能夠提高結構的變形能力，防止在強烈地震作用下倒塌；強剪弱彎，能夠使結構在遭受強烈地震作用時出現延性破壞形式，使結構擁有良好的變形能力和耗能能力；強節點弱構件，要保證節點的承載力應高于連接構件，因節點失效意味著與之相連的梁與柱都失效。設計人員需要具有嚴謹的數學思維，熟知力學設計的原理，掌握計算機技術，保證最終的參數計算準確，為圖紙設計提供數據支持；注意與居民生活密切相關的采光、溫度、通風等方面的設計；隨著現代化的不斷發展，設計人員需要摒棄傳統建筑設計中的糟粕，融入創新思維，彰顯結構的特殊性，避免千篇一律。

2 建筑結構設計中存在的問題

2.1 設計圖紙不夠規范

設計圖紙是結構設計中最關鍵的前提工作，設計圖紙的合理性、科學性直接影響著最終作業成果的質量、建設企業的資金投入[3]。在實際的圖紙設計中，圖紙設計不規范的問題時有發生，例如，圖紙設計選用的規范不標準，建筑的地上、地下結構的參數信息不明確，結構圖紙與建筑圖紙互相矛盾，這些問題均有可能導致建筑工程的現場施工不規范，施工混亂。分析其原因主要為：圖紙設計本身是一項十分復雜的工作，其中涉及的工序和流程較多，因此在設計時，設計人員難以對全部環節進行掌握和考慮，最終降低了建筑工程的質量。例如，在地上結構的設計圖紙中，梁柱等的參數未按照設計標準進行標注，對梁柱配筋圖紙的設計較為混亂，未進行清晰的標明，或者在圖紙設計中使用到的結構符號不夠準確，以上因素均會影響建筑工程的最終質量，延長施工工期，甚至存在相應的安全隱患。

2.2 建筑選材不夠合理

設計人員為了滿足企業高層的要求，在實際的結構設計中，將建筑工程的安全性、穩定性與實用性拋之腦后，不僅降低了建筑工程的質量，還無法滿足人們多元化的居住需求，與現代化的發展不相符。此外，建筑材料的質量問題也是建筑選材方面最突出和最常見的問題，建設企業為了降低在建筑材料上的資金投入，往往選用價格低廉、品質低下的原材料，從而對成本進行控制，然而該類劣質材料中的含鐵量明顯較低，無法保障建筑工程的最終質量，適得其反。

2.3 結構式設計參數不準確

由于結構設計本身作為一項較為復雜的工作，其中涉及的內容較多。因此，為了確保建筑工程的實用性與安全性，就需要對其中的大量參數進行計算，保證計算結果的精確性，以為結構設計提供數據參考。但在實際的設計中，部分設計參數的準確率卻較低，比如，在設計樓板時，可能出現設計值過大、嵌固端布局不合理的現象，并且在設計中未將板上的線荷載、樓板的彎矩納入設計的考慮因素之內，施工安全隱患較大。

3 建筑結構設計中問題的解決對策

3.1 確保圖紙設計的合理性

在進行工程施工前，建設企業必須結合現場的現實情況，對圖紙進行嚴格、詳細的審查與核對，確保圖紙符合施工要求和相關規定后，才可以開展建設[4]。為了保證圖紙設計的合理性，需要設計人員深入現場，進行實地考察，打好設計基礎；設計人員需要對施工周圍的客觀因素進行分析，如地質結構、建筑布局等；工程建設管理者，必須具備良好的專業素養的工作能力，具有較高的識圖能力，能夠對施工圖紙進行完全的理解，同時，還需要掌握施工圖紙中容易出現問題的重要環節，把控相關的技術要點。如果圖紙存在問題，對其中問題存在的不合理性進行探討，對其進行復核。另外，設計人員需要對建筑結構設計中產生的各項參數進行多次核算，保證數據的正確性，對結果進行科學論證，保證數據的科學性，以提高房屋建筑的整體安全系數。

3.2 優化結構體系的選型設計

設計人員需要根據建筑設計的要求、地質環境、施工水平等，對選型設計進行綜合性的考察，提前做好準備工作，最大程度保持結構設計的協調、配合、緊密，保證建筑物的造型美觀，結構合理，符合實際的使用情況[5]。例如，設計人員需要充分掌握建筑外觀的設計要求，了解建設場地周圍的地質條件，在不脫離設計圖紙設計內容的基礎上，探討其中不足之處，以提高建筑的穩定性，保證居民的居住安全。在設計墻體等時，需要考慮對剪力墻的結構設計工作，結合建筑的實際情況，盡量保持和建筑的功能統一，簡潔大方。

3.3 加強信息化建設設計

在設計優化中，可以充分利用現代化科學技術的發展成果，引進先進的技術設備，例如BIM技術，通過搭建信息化的結構，運用先進的設計優化理論知識，利用自動化的軟件，以提高建筑結構設計優化的最終效果，與此同時還能將安全、質量、成本等納入優化范圍，綜合優化，確保最終建筑設計優化方案具有建筑質量高、建設成本低的特點。例如，現階段，BIM技術的研發與運用，能夠彌補常規的CAD等二維圖紙設計軟件的缺點，建模更加立體，直觀性更強，能夠將現場施工的情況與建模充分結合，構建起直觀、形象的三維模型，使得設計人員能夠更好的建筑模型進行設計，方便高效，避免因忽略部分設計要素而引起的設計缺陷，保證建筑結構設計的最終質量。

3.4 結構規則性設計

在結構設計中，設計人員需要著重考慮建筑結構的中心、幾何形心、剛度中心這三個方面的因素。在后續的圖紙設計中，需要保持結構中心、幾何形心、剛度中心三者相統一，避免建筑結構發生扭轉，著重關注結構在受力下的安全保障。如果建筑發生了扭轉現象，在受到水平荷載的影響時，便會產生震動效應，進一步對建筑結構造成破壞[6]。在高層建筑的結構設計中，應盡量保持建筑受到的水平力均勻分布，從而降低發生結構扭轉的可能。在進行轉換結構的設計時，首先需要加強轉換層結構的抗震水平，作為整個建筑結構設計中的關鍵，抗震性能是保證建安全性的重要指標，在汶川地震發生后，為建設單位敲響了警鐘，國家更是將建筑的抗震性能作為建設過程中的一項重要建設參數。為了保證建筑物具有良好的抗震性能，抗震功能穩定、可靠，就需要設計人員在相關規定和標準的基礎上，展開設計，嚴格遵守“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設計原則，將建筑物地下與地上結構的抗震性能進行區分，區別考慮，一般情況下，地上結構的抗震性能需要高于地下結構[7]。例如，對剪力墻的轉換設計，一般是設置在固定的層數上，因此就需要該剪力墻下部結構進行抗震性能升級。

3.5 合理選擇建筑材料，統籌分配

在建設施工中，建筑材料的質量與利用程度對整個建設項目的影響較大。設計人員在選擇建筑材料時，需要全面考慮，選擇符合設計要求的建筑材料，選用抗震性能良好的建筑材料，確保建筑在投入時候后長時間內建筑材料的指標不會急劇衰減，影響建筑的質量[8]。因此，為了提高建筑的抗震性能，就需要設計人員科學觀察建筑所處的自然環境，分析建筑材料需要具備的特點，選擇適宜的建筑材料。同時，還需要建筑材料需要達到的國家標準充分納入考慮范圍內，如溫度、濕度等，保證建筑材料的選取建筑設計的要求。最后，建設企業在實際的建設中所使用的材料需要嚴格按照國家規范規定的要求，以保證結構的安全性和使用性。

4 結束語

現階段，人們的生活需求更多的是轉向對物質生活和精神文明的需要，需求逐漸多元化，人們對住宅的需求逐漸向建筑的多功能化、安全性與舒適性發展。作為建筑工程中的關鍵環節，結構設計在其中發揮著重要作用。在實際的建筑結構設計中，常會出現較多問題，因此，建設單位需要提高對建筑結構式設計的重視，正面面對其中存在的問題，并采取積極、有效的措施進行解決，總結相關的設計經驗，對設計方案進行優化，對改進后的結果進行跟蹤調查，滿足人們更高層次的住房需求，盡量減少建設成本，實現建設單位的長遠發展，保證建設企業可持續發展。