建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探析

1、    建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探析    趙永彪【摘要】近年來，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展與進步，建筑行業(yè)也取得了突飛猛進的發(fā)展，但由于建筑樓層的不斷增高、人們對建筑物的要求不斷嚴苛等原因，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)不能滿足時代的發(fā)展需求。本文主要介紹了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則以及設(shè)計中常出現(xiàn)的問題，并著重闡述了提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的有效措施。供同行參考?！娟P(guān)鍵詞】建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；技術(shù)要點建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建設(shè)建筑物至關(guān)重要的工作環(huán)節(jié)，其為后續(xù)的施工提供了一個明確的指導(dǎo)，也是整個建筑質(zhì)量的一個重要保證。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮建筑物的剛度、承載能力、抵抗變形能力等多方面

2、的因素，充分考驗了設(shè)計人員的專業(yè)水平。因此，設(shè)計人員在設(shè)計時要抓住重點，注重細節(jié)，同時要考慮客戶的個人需求，不斷優(yōu)化建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保建筑物的穩(wěn)定性，提高建筑物的建設(shè)質(zhì)量。1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的概述所謂建筑結(jié)構(gòu)，是指建筑物在建設(shè)的過程中施工人員用各種建筑材料搭建的用來承受各種重力的一種受力體系，在建筑物中主要起到空間骨架作用。大致分為混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)以及組合結(jié)構(gòu)等多種形式。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計則是指專業(yè)的設(shè)計人員在建筑物建設(shè)之前，綜合考慮建筑物的荷載要求、剛度要求、抗變形要求等多方面的因素，利用力學(xué)知識進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，即建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建立在滿足建筑物的穩(wěn)定性要求的基礎(chǔ)之上的。設(shè)

3、計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計時，除了需要考慮建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還需要考慮建筑物的整體協(xié)調(diào)性，而且，用于搭建建筑結(jié)構(gòu)空間骨架的材料很多，包括混凝土、磚塊、木材以及鋼材等，各種建筑材料的性能存在很大的差異，需要設(shè)計人員認真比較、恰當分析，選擇合適建筑材料作為搭建建筑結(jié)構(gòu)體系。當然，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計還有另外一個十分重要的作用，即保證后續(xù)施工的順利進行，因此，設(shè)計人員在完成建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計后，需要交由施工負責(zé)人進行整體評估，確定設(shè)計方案的可行性，出現(xiàn)問題要及時作出調(diào)整，確保建筑施工順利進行。另外，一個好的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，不僅能確保建筑物的建設(shè)質(zhì)量，還能盡可能節(jié)約建設(shè)成本，優(yōu)化建筑行業(yè)的資源配置，提

4、升建筑行業(yè)的市場競爭力，從而促進我國經(jīng)濟建設(shè)更快、更好地發(fā)展。2. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項2.1如何做好建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，專業(yè)的設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計之前有一個概念設(shè)計，所謂建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，即設(shè)計人員對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一個整體方向的把握，建筑物最終呈現(xiàn)什么樣的風(fēng)格、使用什么樣的建筑材料以及等客戶需求等都需要設(shè)計人員進行細致的分析。概念設(shè)計需要設(shè)計者與客戶及施工人員進行充分溝通，確定大體的設(shè)計方向后才能進行后續(xù)的設(shè)計。一個完整的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案必須要包含概念設(shè)計，其是后續(xù)整體建構(gòu)設(shè)計的一個基礎(chǔ)，即后續(xù)的設(shè)計都是為概念設(shè)計服務(wù)的，設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，一定不要盲目地開始設(shè)計，要預(yù)

5、留出固定的時間比例來進行建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，否則會對整體的設(shè)計產(chǎn)生不良的影響。2.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循的原則一般來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計都遵循安全、美觀、經(jīng)濟以及使用四個原則，設(shè)計人員無論是在進行概念設(shè)計還是整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計都要遵循以上四個原則。而且，一個優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不是簡單地滿足這四個原則，而是要把這四項原則完美結(jié)合，設(shè)計人員要不斷優(yōu)化設(shè)計方案，確保建筑物的建設(shè)質(zhì)量。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分為確定結(jié)構(gòu)方案、建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)相關(guān)參數(shù)計算以及施圖設(shè)計三個階段，確定結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計人員在完成了建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計后就是確定結(jié)構(gòu)方案，結(jié)構(gòu)方案的確定需要在考慮了建筑物本身的穩(wěn)定性要求（即建筑方案的合理性）后，還需要考慮建筑物

6、的整體的美觀性，同時還要盡量降低建筑成本，這些都相當考驗設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)。建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)計算，建筑結(jié)構(gòu)本身是一種空間受力體系，涉及到一些力學(xué)的參數(shù)計算，在進行參數(shù)計算時一定要仔細，一個很小的誤差可能直接導(dǎo)致嚴重的不良后果。施圖設(shè)計，在確定了總的結(jié)構(gòu)方案以及計算完相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)后，接下來就是進行圖紙的繪制，所謂圖紙繪制，即設(shè)計人員按照確定的比例以及相關(guān)的圖紙要求把設(shè)計方案體現(xiàn)在圖紙上，到此即完成了建筑結(jié)構(gòu)方案的全部設(shè)計。需要特別注意的是，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要重點考慮方案可行性，且結(jié)構(gòu)設(shè)計不能與建筑設(shè)計相沖突，即要達到一個整體的協(xié)調(diào)性。2.3地基與基礎(chǔ)設(shè)計問題在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中需要考慮多方面

7、的因素，而不同的設(shè)計部位的相關(guān)設(shè)計要求存在很大的差異，需要設(shè)計人員具體問題具體分析，地基與基礎(chǔ)設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，由于其是整個建筑物的基礎(chǔ)，需要重點考慮其承重能力以及抗變形能力。而且，為了節(jié)省空間，提高土地資源利用率，現(xiàn)在的建筑物都在朝著高層建筑方向發(fā)展，因此，對地基與基礎(chǔ)設(shè)計提出了更高的要求。目前，我國已經(jīng)出臺了相關(guān)的地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（地方會結(jié)合自己的實際情況出臺相關(guān)的地方標準），設(shè)計人員在進行地基基礎(chǔ)設(shè)計時，一定要遵循的相關(guān)的法律法規(guī)，同時要滿足建筑特別是高層建筑的穩(wěn)定性要求。2.4樓層平面剛度問題一般來說，建筑結(jié)構(gòu)作為建筑物的一個承重骨架，最關(guān)注的就是建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

8、，包含建筑物的剛性要求、彈性要求以及荷載要求等力學(xué)參數(shù)。其中，樓層平面作為建筑物的一個重要組成部分，其剛性要求是設(shè)計人員在設(shè)計中重點考慮的參數(shù)。一般來說，目前設(shè)計人員對于樓層平面的設(shè)計是采用固定的編程程序進行參數(shù)的計算，這些設(shè)計程序是通過數(shù)學(xué)建模的方式建立的，且使用的年限也比較久，因此被業(yè)內(nèi)廣泛接受。但在做具體設(shè)計時，由于存在很多客觀因素的影響，程序?qū)?shù)的計算只能達到相對準確的地步，不能保證百分百安全，存在一定的危險。目前的解決辦法是將樓層平面設(shè)計成剛性樓面，具體實施方案是優(yōu)化建筑材料的配置?？傊?，在進行樓層平面的設(shè)計時，要滿足建筑物剛性要求，同時徹底排除不安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計。3. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

9、中容易出現(xiàn)的問題3.1對結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視程度不夠其實，建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計是建設(shè)建筑物中非常重要的環(huán)節(jié)，其直接關(guān)系到后續(xù)的施工能否順利進行，且是提高建筑物建設(shè)質(zhì)量的一個重要保證。但是，建筑行業(yè)目前還存在對建筑結(jié)構(gòu)重視程度不夠的問題，很多建設(shè)單位甚至直接忽略建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計，直接開始建筑設(shè)計。對于設(shè)計人員來說，則存在忽視概念設(shè)計的問題，以上兩個方面都會直接或間接影響建筑物建設(shè)質(zhì)量。因此，相關(guān)的建設(shè)單位以及設(shè)計人員一定要引起重視，要有結(jié)構(gòu)設(shè)計意識，且在設(shè)計中要充分考慮各方面的影響因素，結(jié)合建筑物的實際情況進行綜合設(shè)計，不斷優(yōu)化建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。3.2設(shè)計前的準備工作不夠充分對于建筑結(jié)構(gòu)

10、設(shè)計來說，需要考慮的因素有很多，除了規(guī)定的建筑物的穩(wěn)定性、方案的可行性等可控因素外，還應(yīng)該考慮地質(zhì)情況、天氣情況、客戶需求以及地方民俗習(xí)慣等不可控的因素。因此，需要設(shè)計人員在進行正式的建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計之前做足準備工作，就目前的情況來看，業(yè)內(nèi)的一些設(shè)計人員在設(shè)計前的準備工作方面做得還不到位，他們在拿到設(shè)計要求后為了趕進度等原因盲目開始結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，往往造成設(shè)計方案雖然符合理論要求而達不到實際要求的情況，影響了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，也進一步影響了后續(xù)的建筑施工，間接阻礙了我國建筑行業(yè)的發(fā)展。為了避免這種情況發(fā)生，設(shè)計人員一定要提高自己的專業(yè)素養(yǎng)，在開始建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之前做足充分的準備工作，一定要進行實

11、地考察，精密測量建筑物的各種數(shù)據(jù)，并且考量周邊的實際情況，避免出現(xiàn)因準備工作不充分而影響建筑結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量的情況。造成影響。3.3忽視建筑結(jié)構(gòu)中的防震設(shè)計在現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員把重點都放在建筑物的承重、抗變形等參數(shù)上，很容易忽略建筑物的抗震能力。當然，地震本身屬于自然災(zāi)害的一種，很多地方都不是地震多發(fā)地帶，因此，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計忽略抗震設(shè)計時也屬正常。但是，近年來，我國甚至世界范圍內(nèi)發(fā)生地震的頻率越來越高，且震級也越來越大，很多建筑物因為抗震效果不好在震級不是很大的情況之下也發(fā)生大面積的塌陷，造成嚴重的人員傷亡，給國家人民造成經(jīng)濟上和精神上的雙重打擊。為了減少這種情況的發(fā)生，在以后的

12、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員一定要把抗震設(shè)計作為設(shè)計重點，在進行抗震設(shè)計時，要把橫向框架和縱向框架的設(shè)計緊密結(jié)合起來，不能一味注重橫向框架的設(shè)計而忽略縱向。使得橫向框架與縱向框架達到一種和諧的狀態(tài)，充分保證建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以共同分擔(dān)強烈的地震作用，真正做到減震、抗震，減少因為地震帶來的損失。4.提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的技術(shù)措施4.1不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的因素有很多，包括上文到的穩(wěn)定性要求，客戶要求以及自然因素等多方面。設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)時，要綜合考慮各方面的因素，在進行完概念設(shè)計后，結(jié)合實際要求設(shè)計出科學(xué)、合理的設(shè)計方案。當然，優(yōu)秀的設(shè)計方案不可能是一次成型的，設(shè)計人

13、員在根據(jù)自己的想法完成了初稿后，要及時把設(shè)計方案交由領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)部分審查，若領(lǐng)導(dǎo)或相關(guān)部門提出合理的意見，設(shè)計人員要根據(jù)這些意見及時對設(shè)計方案進行修改，確保設(shè)計方案的合理性及可行性。另外，設(shè)計人員還可以采用與經(jīng)驗豐富的施工人員交流或借鑒優(yōu)秀的設(shè)計方案的形式來對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案作出調(diào)整?？傊?，最終的設(shè)計方案既要有科學(xué)、合理的理論基礎(chǔ)，又必須具備較高的可行性。只有不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，才能進一步促進建筑行業(yè)網(wǎng)更好的方向發(fā)展。4.2加強對地基設(shè)計的研究上文已經(jīng)提到，地基設(shè)計是整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重要的環(huán)節(jié)，其直接關(guān)系到建筑物的整體建設(shè)質(zhì)量。因此，建筑人員在進行地基設(shè)計時要進行精確的實際勘測，同時地基設(shè)

14、計還要遵循當?shù)氐南嚓P(guān)法規(guī)要求。但現(xiàn)行的設(shè)計方案對地基設(shè)計的重視程度還不夠，主要體現(xiàn)在設(shè)計人員進入設(shè)計太早（即沒有做足準備工作）、沒有充分考慮地基的抗震能力以及不遵守地方的規(guī)范要求等情況。需要業(yè)內(nèi)引起重視，在以后的設(shè)計工作中加強地基設(shè)計的研究，在保證滿足基本的設(shè)計要求的同時盡量做到創(chuàng)新，以達到推進行業(yè)發(fā)展的目的。4.3防止砌體出現(xiàn)裂縫防止砌體出現(xiàn)裂縫主要是針對建筑幾種建筑結(jié)構(gòu)（包含混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)以及組合結(jié)構(gòu)）中的砌體結(jié)構(gòu)來說的。出現(xiàn)裂縫是砌體結(jié)構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，也是業(yè)內(nèi)一直以來比較棘手的問題，一旦砌體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，一方面影響建筑物的整體美觀，另一方面，若裂縫超出了相關(guān)標準規(guī)定的范圍，將直接影響建筑物的承重能力，造成建筑物達不到建設(shè)質(zhì)量要求的情況。出現(xiàn)裂縫的原因主要有建筑材料和溫度變化兩方面，因此，設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要結(jié)合實際情況合理選擇建筑材料，同時考慮到當?shù)氐臏囟茸兓蛩?，防止建筑物出現(xiàn)裂縫，從而影響建筑物