于浩

【摘 要】 建筑結(jié)構(gòu)設計是建設項目進行全面規(guī)劃和具體描述實施意圖的過程.是工程建設的靈魂，是科學技術轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶.是處理技術與經(jīng)濟關鍵性環(huán)節(jié)。

【關鍵詞】 建筑結(jié)構(gòu)；原則；常見問題

【Abstract】 The architectural structure design is the process of comprehensive planning and concrete description of the implementation intention of the construction project. It is the soul of engineering construction and the link between science and technology to productivity. It is a key link in processing technology and economy.

【Key words】 Building Structure；Principles；Frequently Asked Questions

1.建筑結(jié)構(gòu)設計的原則

1.1 在建筑結(jié)構(gòu)計算當中，選用適當?shù)挠嬎愫喕Y(jié)構(gòu)計算式應當在計算簡圖的基礎上進行，否則計算簡圖選用不當則會導致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構(gòu)造措施來保證。實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的鉸結(jié)點和剛結(jié)點，但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內(nèi)。

1.2 選擇合適的基礎方案。基礎設計應根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，選擇經(jīng)濟合理的基礎方案，設計時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時應進行地基變形驗算?；A設計應有詳盡的地質(zhì)勘察報告，對一些缺少地質(zhì)報告的建筑應進行現(xiàn)場查看和參考臨近建筑資料。

1.3 正確分析計算結(jié)果。在結(jié)構(gòu)設計中普遍采用計算機技術，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導致不同的計算結(jié)果。因此設計師應對程序的適用范圍、條件等進行全面了解。在計算機輔助設計時，由于結(jié)構(gòu)實際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結(jié)果，因而要求結(jié)構(gòu)工程師在拿到電算結(jié)果時應認真分析，慎重校核，做出合理判斷。

1.4 打通關節(jié)。當結(jié)構(gòu)體系中的力量傳遞不能暢通的時候，就會破壞各個構(gòu)件之間的靜態(tài)平衡，要想使得結(jié)構(gòu)體系永遠的保持原始的靜態(tài)或者在需要的范圍內(nèi)保持，打通關節(jié)是我們不得不遵守的基礎性原則，其它的原則必須依賴于打通關節(jié)。而在建筑的結(jié)構(gòu)體系中關節(jié)是無處不在的，結(jié)構(gòu)工程師眼中的理想的結(jié)構(gòu)體系，在理論上應該是一個整體，渾然天成的，不存在關節(jié)，依賴于這樣的理想的結(jié)構(gòu)體系，任何外力的傳遞和消減可以是十分迅速的。

2. 建筑結(jié)構(gòu)設計的常見問題

2.1 在當前結(jié)構(gòu)設計中，構(gòu)造柱經(jīng)常被作為承重柱使用，構(gòu)造柱作為承重柱使用后，使得構(gòu)造柱提前受力，有可能會降低構(gòu)造柱對砌體的拉結(jié)和約束作用，而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用時，在構(gòu)造柱位置必然形成應力集中，首先破壞。這樣構(gòu)造柱不但起不到其應有的作用，反而成為房屋結(jié)構(gòu)中的一個薄弱的部位。另外構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中，沒有另設基礎，構(gòu)造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎的抗沖切、以及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發(fā)生沖切或局部承壓被出現(xiàn)裂縫。本文建議承重大梁下的柱子應按承重柱設計。若梁上荷載和跨度都比較小時，構(gòu)造柱也可布置于梁下，但此時必須按不考慮構(gòu)造柱作用來驗算下墻體的局部承壓和抗彎強度。經(jīng)驗算滿足，方可在梁下布置構(gòu)造柱。

2.2 承重柱截面高度設計過小。一些結(jié)構(gòu)設計得誤認為六度設防就是不設防，不圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設計得過小，使梁柱的線剛度比加大。把梁簡化為鉸支梁，柱按軸心受壓計算。這種情況多發(fā)生于六度抗震設防區(qū)。這種做法雖然易于進行結(jié)構(gòu)受力分析，但卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患。因為這樣做往往會忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，加之以柱截面的配筋都較小，結(jié)構(gòu)一旦受力后，柱頂抗彎強度必然不足，從而柱子而梁底附近將會出現(xiàn)一條或多條水平裂縫，形成塑性餃。嚴重的是，這樣的結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用，即會倒塌。

3. 建筑結(jié)構(gòu)設計應注意的問題

3.1 重視概念設計。

人們在實踐的基礎上，由感性認識上升到理性認識，從而形成概念，它反映了客觀事物的本質(zhì)特征。概念設計是結(jié)構(gòu)工程師一項不可或缺的基本功，正確的概念設計好比是選擇了一條正確的道路，是結(jié)構(gòu)設計合理、安全、經(jīng)濟的前提，它貫穿于工程設計的全過程。概念設計必須通過深厚的基礎理論、對結(jié)構(gòu)原理和力學性質(zhì)的深刻理解和長期而豐富的工程經(jīng)驗積淀而成。結(jié)構(gòu)工程師只有具備高水平的概念設計，才能完成高水平的設計成果。

3.2 做好與相關專業(yè)人員的溝通。

結(jié)構(gòu)設計工作不能孤立獨行，需要與其他專業(yè)多溝通，多配合。因此要提高結(jié)構(gòu)設計水平，不但要具備本專業(yè)的扎實的基本功，還要對相關專業(yè)有基本的了解并取得相關專業(yè)的支持和配合。涉及其他專業(yè)的技術問題，結(jié)構(gòu)工程師要積極組織和參加各專業(yè)的協(xié)調(diào)會議，統(tǒng)一標準，達成共識，最終確定設計原則，做到透徹把握建筑意圖、充分了解設備專業(yè)的功能和需要，避免在出圖后因各專業(yè)不協(xié)調(diào)而導致的變更和返工。

3.3 正確運用計算機輔助設計。

當前，計算機輔助設計系統(tǒng)在建筑設計領域被廣泛應用，工程師在計算機上進行結(jié)構(gòu)分析工作，用計算機輔助完成大部分的圖紙設計，因此了解計算機程序的功能、正確使用設計軟件直接影響到結(jié)構(gòu)設計的水平。中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部開發(fā)的PKPM系列微機建筑工程CAD系統(tǒng)、廣東省建筑設計研究院和深圳市廣廈科技有限公司聯(lián)合開發(fā)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)CAD等等都是比較優(yōu)秀的建筑設計軟件，涉及的內(nèi)容比較全面，與AUTOCAD兼容，可操作性強。需要指出的是設計軟件都是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范的要求結(jié)合不同的結(jié)構(gòu)體系的受力特點加以模擬簡化得來，因而設計軟件都有一個有效使用期限和合理適用范圍。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，形式也日趨復雜，使得建筑結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)容增多，難度增大，這就要求設計人員了解所使用軟件的特點和適用范圍，熟悉和掌握各項參數(shù)的選取條件，真正做到計算機為人服務，為工程設計服務。

3.4 綜合考慮優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計。

在結(jié)構(gòu)設計中要考慮優(yōu)化設計，綜合考慮各方面因素，盡量采用最為經(jīng)濟和合理的方案。全面考慮各個受力構(gòu)件的可能承受的各種荷載，豎向承重構(gòu)件把豎向荷載傳遞到基礎上，還承受風和地震等水平荷載，以及溫度應力，這些都要考慮到，布置時要把承重構(gòu)件放在有利于承受水平荷載和溫度應力的位置。要限制剪力墻的間距，確定樓板剛度滿足整體工作的要求。水平承重構(gòu)件的布置，也要綜合考慮多方面因素，力爭做到傳力路徑簡短，以最快的方式將樓面上的荷載傳遞到主梁上，再由柱和剪力墻傳遞到基礎和地基。在設計地基基礎時，要根據(jù)基本理論知識，結(jié)合豐富的實際經(jīng)驗，預見可能出現(xiàn)的各種問題，并分析出合理的解決方案。計算過程要牢記“強柱弱粱、強剪弱彎、強壓弱拉”的原則，不可隨意加大配筋量，要考慮構(gòu)件的延性性能，對薄弱部位注意加強。對于鋼筋的錨固長度尤其是直線段錨固長度，要注意溫度應力的影響。平面和立面的布置，要按照均勻、對稱和規(guī)整原則進行，考慮多道防線，力爭避免出現(xiàn)薄弱層。結(jié)構(gòu)的選型和布置及計算的整個設計過程，要綜合考慮各方面因素，并進行極限狀態(tài)的驗算，以保證結(jié)構(gòu)設計的方案安全合理。

3.5 加強抗震設計的理念。

由于地震的不可預見性，我們能做到的就只有最大限度的“抗震”而不是“防震”。我國是一個地震災害發(fā)生比較頻繁的國家，我們不斷地從地震后的房屋中汲取經(jīng)驗教訓，我國的《建筑設計抗震規(guī)范》也在歷次大地震后做了修編和完善，從84年版到76年版，2001年版到2008年版，再到汶川、玉樹地震后的2010年版（2010年12月1日開始實施），結(jié)構(gòu)工程師在進行設計工作時嚴格按照“抗規(guī)”中的抗震設計原則和抗震設計構(gòu)造的要求進行抗震設計，只有做到了有效的抗震設計才能有效的降低地震突然發(fā)生的造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。2010年發(fā)生的青海玉樹7.1級地震造成大量人員傷亡，大量砌體結(jié)構(gòu)發(fā)生整體倒塌，倒塌的主要原因有建筑材料質(zhì)量低劣、結(jié)構(gòu)不合理、結(jié)構(gòu)傳力途徑不明確和抗震構(gòu)造不規(guī)范，而且大多沒有經(jīng)過專業(yè)設計人員的合理設計，抗震能力極差，地震來時極易倒塌。而智利發(fā)生的里氏8.8級特大地震造成的死亡人數(shù)卻較少，原因就是智力很多公共及民用建筑都采用了抗震性能較好的鋼結(jié)構(gòu)（鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、強度高，具有很好的延展性，發(fā)生強烈地震時，鋼結(jié)構(gòu)只會變形，而不會崩塌和斷裂）?？傊?，結(jié)構(gòu)工程師要重視概念設計，做好與相關專業(yè)人員的溝通，正確運用計算機輔助設計，綜合優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，加強抗震設計的理念，切實保證建筑結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量。

4. 結(jié)語

結(jié)構(gòu)設計是樓層建設的重要組成部分，是一項系統(tǒng)、全面的工作，牽扯的知識面較廣，需要扎實的理論基礎、靈活的創(chuàng)新思維和嚴肅認真的工作態(tài)度，更需要我們具有理論聯(lián)系實際的能力。這就要求設計師在遵循設計規(guī)范的條件下，對結(jié)構(gòu)設計方案進行有效地創(chuàng)新和完善，從而設計出高質(zhì)量的建筑作品。

參考文獻

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[2] 吳建，于峰. 試論建筑結(jié)構(gòu)設計的抗震措施[J]. 黑龍江科技信息，2011 （ 6 ）.

[文章編號] 1619-2737（2018）01-25-676