池碧波
眾所周知,建筑結構設計是建筑工程項目設計的重要構成,是建筑質量的重要保障。建筑結構設計本身具有系統(tǒng)性、復雜性及長期性的特征,涉及因素較多,若某個環(huán)節(jié)出現問題,可能會對整體設計質量帶來影響?;诖?,本文對建筑結構設計過程中存在的問題進行了綜合性分析,并提出了相關觀點,以供參考。
1.建筑結構設計概述
計算機信息技術及工程技術水平的不斷提升,從一定程度上促進了建筑結構設計的發(fā)展,并改變了建筑結構設計的模式。在此背景下,也給建筑工程結構設計工作人員提出了新的要求。通常情況下,建筑結構設計主要涵蓋了四個部分即方案設計、結構設計、構件設計及設計圖紙繪制。對建筑結構強度、剛度、延性等進行設計、計算、驗算是建筑結構設計最基本的目標。通過上述工作讓建筑物各項屬性達到標準要求,以保證建筑的物的穩(wěn)定性與安全性。建筑結構所受的恒載主要來源于自重與豎向靜力為主。因此,在實際設計過程中,需保證結構在受到以上荷載處于允許范圍內。通過合理篩選基礎結構,可讓建筑上部結構與下部地基達成平衡,進一步提升建筑結構的穩(wěn)定性。
2.建筑結構設計原則分析
建筑結構設計過程中,應遵循以下原則:(1)預設多道預防。建筑結構設計過程中,特別是對于抗震設計而言,應該設定多道預防,并將不同的構件相互關聯起來,以形成有效的結構體系。即便某些構件受到破壞,其他的構件還可發(fā)揮頂替作用,進一步提升建筑結構的安全性。(2)打通關節(jié)。受力傳遞是建筑結構體系中的重要環(huán)節(jié),受力傳遞受到阻礙時,會對構件間的連接產生影響,甚至破壞靜態(tài)平衡。通過打通關節(jié),可促進外力傳遞并消減多余的外力,可讓體系靜態(tài)平衡控制在合適范圍內,有利于讓建筑保持穩(wěn)定。(3)平衡設計。對于建筑結構而言,每一個構件都具有自己的作用,實際設計過程中不可能做到完全兼顧。因此,設計過程中,要注重各構件之間的平衡性。優(yōu)先考慮結構的整體性,再充分把握構件細節(jié),做到“抓大放小”。另外,建筑結構設計應盡可能滿足實際使用需求,在性能達到要求的基礎上,盡可能降低施工的復雜程度,合理控制成本,讓建筑項目獲取更大的效益。
3.建筑結構設計關鍵問題及策略分析
(1)伸縮縫
建筑物長期受到溫度變化影響,會造成混凝土出現冷縮熱脹,導致混凝土結構出現一定程度變形。若變形過大,必然會對結構本身的穩(wěn)定性產生影響。由溫度所造成的內力變化計算較為復雜,若僅僅遵循彈性結構進行計算,會使內力出現較大程度偏差。當建筑長度超過一定范圍時,可設定伸縮縫來降低溫度變化對混凝土的影響。伸縮縫設定過程中,除了依靠計算外,還需要結合實際施工經驗來確定。伸縮縫設置通常采取兩種方法進行:(1)添加膨脹劑。在混凝土當中添加適量膨脹劑,可降低溫度對混凝土的影響作用;(2)設置后澆帶。后澆帶澆筑時應選擇氣溫較低時下進行??稍谒喈斨刑砑雍⒘夸X粉的混凝土,以增加后澆帶的強度,避免新老混凝土之間產生裂縫。
(2)回填土
建筑施工過程中經常會遇到回填土問題,回填土質量與建筑結構穩(wěn)定性及安全性存在密切聯系,所以在結構設計中需要對回填土質量進行充分考慮。在灰土攪拌時,可能會出現攪拌不夠均勻而影響到回填土質量。部分情況下,灰土夯實的部分臨近于地下結構,可能會造成地下結構受到破壞。通過增強回填土質量,可將建筑結構水平位移控制在合理范圍內,對預防地坪開裂及建筑沉降等均可起到促進作用。采取壓密注漿的方法將土體擠密,構成新的漿脈復合地基,以改善土體的強度及防滲性能,并改善土體物理力學性質,促使軟土地基承載力提升。
(3)剪力墻設計
剪力墻布置時,應均勻分布,盡可能保持建筑物質心與剛心重合,并讓橫向與縱向的剛重比保持接近。同時,要避免出現一字型剪力墻。樓面主梁平面不能外擱置于剪力墻上,若無法避免,就需要在相應位置處設置暗柱。若梁高超過墻厚幅度較大時,盡可能拉長轉角出墻肢。剪力墻配筋與建筑結構安全性及經濟性也存在著密切的關聯性。配筋時,要求將水平鋼筋置于外側,而豎向鋼筋放于內側,保證配筋滿足計算規(guī)范建議的最小配筋率。
(4)抗震設計
抗震設計需要把握以下關鍵點:(1)結構彈塑性分析。結構彈塑性分析方法共有兩種:①彈塑靜力分析方法。該方法主要利用空間協(xié)同平面結構模型與平面三維空間模型進行分析,地震波不會對最終結果產生影響。②彈塑性動力分析方法。該方法主要采取結構統(tǒng)計模型進行分析,模型構成較為簡單,應用較為簡便,但地震波會對最終結果產生影響,并且存在多個結果,需進行篩選。(2)可行性分析。根據建筑工程項目功能需求、所處環(huán)境及施工工藝特點等進行可行性分析,以保證建筑抗震性能達到標準。在保證抗震性能的同時,盡可能控制抗震材料使用量,以節(jié)約成本。(3)加強隔震及消能減震設計。
結語
建筑結構設計是建筑質量的保障基礎,關系到建筑物的安全性與穩(wěn)定性。因此,設計過程中需要對伸縮縫、剪力墻、回填土及抗震設計等關鍵環(huán)節(jié)上進行準確把握,確保建筑結構性能達到要求,以提升建筑物整體質量。
(作者單位:中南建筑設計院股份有限公司)