王舒麗

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西太原 030032）

0 引言

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心功能是為以后的建設(shè)工作提供規(guī)范的指引，確保項目的順利進行，其對確保工程建設(shè)的質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。土木工程是建筑工程的主體，它直接影響著工程建設(shè)的效率和質(zhì)量。但就目前國內(nèi)土木工程設(shè)計的現(xiàn)狀來看，由于土木工程設(shè)計的技術(shù)和方法都存在著許多問題，這就給工程建設(shè)帶來了很多的制約，這也給了我們建設(shè)項目的順利進行帶來了一些限制。因此，對土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行深入的分析和研究具有很大的意義，必須要有專業(yè)人員來進行全面的分析和評估，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就必須要找出問題的原因，然后采取相應(yīng)的措施，才能確保整個工程的順利進行。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

1.1 定義

結(jié)構(gòu)設(shè)計分為上部結(jié)構(gòu)設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)計兩大類。結(jié)構(gòu)分為框架、砌體、磚混結(jié)構(gòu)、剪力墻、筒中筒、框架-核心筒、輕鋼、框架-剪力墻、鋼結(jié)構(gòu)等。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查報告所涉及的上部結(jié)構(gòu)類型、上部結(jié)構(gòu)的荷載作用，對地基承載力、內(nèi)力、配筋進行驗算，并確定地基基礎(chǔ)的范圍和所采取的結(jié)構(gòu)措施。另外，在地質(zhì)調(diào)查報告的分析中，設(shè)計者必須明確判斷地質(zhì)數(shù)據(jù)中的場地評價、基礎(chǔ)選型，并根據(jù)地質(zhì)剖面圖和各土層的物理參數(shù)，進一步評價場地的土層分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、場地的穩(wěn)定性和均勻性，從而為基礎(chǔ)的確定、基礎(chǔ)沉降數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)不利地質(zhì)條件的分析奠定基礎(chǔ)。例如，地質(zhì)報告上寫著“勘測時可看到地下水”，如果是有不透水的土層，如有地下室，則必須考慮水壓，防止因地基中的水無法排出而引起的一系列問題。在進行房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，設(shè)計者要充分考慮房屋的實用性、可靠性、穩(wěn)定性和美觀性，使房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計達到最大程度，同時也要合理地控制結(jié)構(gòu)的造價。住宅建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循以下3個方面：①編制科學(xué)、合理的建筑設(shè)計方案；②有關(guān)部門和工作人員對此設(shè)計進行了審查和分析；③經(jīng)審查后，根據(jù)這些資料繪制出相應(yīng)的施工圖紙，為以后的施工作業(yè)提供了可靠的參考。

1.2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.2.1 合理性

在進行土木工程結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計時，必須從各個方面進行全面的分析，確定其基本要求，從而保證其本身的功能。安全是進行項目建設(shè)的前提，因此必須確保設(shè)計的安全。土建工程的設(shè)計有任何不合理之處，都會給工程的總體安全帶來一定的影響，因此必須對其進行合理的分析和探討。在進行土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須綜合考慮各種實際情況，尤其是在進行工程選址時，要全面分析所選地點的地質(zhì)構(gòu)造，使其符合所選的地質(zhì)環(huán)境，從而保證工程的施工質(zhì)量和穩(wěn)定性。

1.2.2 高效性

在整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，既要明確設(shè)計圖紙，又要保證方案的依據(jù)，因此，必須堅持有效的原則。在建筑設(shè)計過程中，充分利用各種來源信息，充分體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計特征，并充分利用各種信息進行資源整合，以提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計效率。在設(shè)計過程中，設(shè)計師要突出建筑結(jié)構(gòu)的難點和重點，并對難點進行探討，確保其設(shè)計的針對性，從而提高后期的設(shè)計效果，避免出現(xiàn)不必要的失誤。在進行整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和完善過程中，必須堅持結(jié)構(gòu)設(shè)計的高效性，及時地分析結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，并從總體上考慮到整個結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使其能夠更好地適應(yīng)今后的工程施工工作。

1.2.3 完整性

要充分發(fā)揮土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的價值，必須遵循整體的原則，集中考慮各個方面的問題，以防止出現(xiàn)的各類缺陷。設(shè)計者要對后期的設(shè)計進行全面的分析和調(diào)整，將重點放在項目的薄弱之處，并根據(jù)國家的嚴格審查標準，對后續(xù)的土木工程施工進行指導(dǎo)，從而保證項目的順利進行。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的任何一個環(huán)節(jié)或缺陷，都會對整個土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作產(chǎn)生負面的影響，同時也會對今后的建設(shè)與發(fā)展產(chǎn)生一定的安全風(fēng)險。因此，必須遵循整體性原則，確保建筑結(jié)構(gòu)的安全，從而為今后的建筑設(shè)計與發(fā)展提供可靠的保障[1]。

2 現(xiàn)階段土木工程建設(shè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

2.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

地基工程的設(shè)計質(zhì)量是影響房屋結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素。如果地基的設(shè)計有任何的偏差，將會極大影響到整個工程的整體效果，也會給以后的工程帶來很大的安全風(fēng)險，甚至?xí)斐啥畏倒?，造成不必要的?jīng)濟損失，減緩施工進度，降低施工效率。因此，建筑設(shè)計人員必須更加重視地基的設(shè)計。例如基礎(chǔ)工程，在正式設(shè)計前，有關(guān)部門會對工程的地質(zhì)情況進行詳細的勘察，如果因為造價、測量工作不到位、不科學(xué)等原因，導(dǎo)致基礎(chǔ)資料的缺失，設(shè)計人員很難準確地估算出地基對基礎(chǔ)的承載力，進而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形，對居民的生命和財產(chǎn)造成極大的危害。

2.2 墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

近年來，我國在住宅建設(shè)中提出了綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的發(fā)展戰(zhàn)略目標，所以在對墻體結(jié)構(gòu)加以設(shè)計時，除了要考慮其結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與承載性能等問題之外，還要全面落實綠色環(huán)保的方針。而在土木工程施工中，墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計中最常見的問題就是僅僅關(guān)注墻體的承載力，而忽略了墻體保溫、供熱制冷等方面的問題。這個問題會造成住宅在后期的使用中不具備應(yīng)有的保溫、隔熱、換熱等性能，給居民的使用體驗造成很大的不利影響。最終，只能對墻體進行二次改造，既提高了工程造價，又損害了施工企業(yè)的聲譽和形象，從而降低了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.3 細節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

在土木工程施工中，施工的細節(jié)包括排水、圍護、電路、通風(fēng)等。設(shè)計中的細節(jié)設(shè)計與住宅未來的使用有著密切的聯(lián)系，其中的不足主要表現(xiàn)在：設(shè)計細節(jié)上的差異、矛盾引起的設(shè)計變更、二次返工問題、圍護設(shè)計不當導(dǎo)致室內(nèi)采光不足等。設(shè)計變更不僅會造成不必要的經(jīng)濟損失，而且會極大地影響到工程進度，嚴重影響到以后的工程建設(shè)。二次返工，增加工程造價，延誤施工進度。不合理的圍護設(shè)計將會影響工程的進度和工期。由此可以看出，在建筑細節(jié)設(shè)計中出現(xiàn)的問題，與后面的施工工序有著密切的關(guān)系[2]。

2.4 橫挑梁的荷載設(shè)計過小

承重柱是房屋結(jié)構(gòu)的主要組成組織，它承擔(dān)著整個房屋的所有荷載，其承載力的強弱取決于其截面的尺寸。但在具體的設(shè)計過程中，一些設(shè)計者為了減少工程造價，往往會減少承重柱的截面面積，從而增大梁柱的線剛度比，從而影響到后期的施工安全性、可靠性和穩(wěn)定性，從而使承重柱與施工規(guī)范要求不一致，容易發(fā)生倒塌。

2.5 安全消防問題

隨著社會的迅速發(fā)展，城市的建設(shè)工作得到了廣泛的發(fā)展，各地的建設(shè)項目也隨之產(chǎn)生了。住宅的功能與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計有著密切的關(guān)系，而那些具有良好綜合性能的住宅，其結(jié)構(gòu)必然會呈現(xiàn)出一些復(fù)雜的特點，從而對其設(shè)計的安全性提出了更高的要求。有些住宅建設(shè)項目在進行設(shè)計時，往往會選用易燃物質(zhì)，以提高建筑物的美感，達到降低工程造價的目的，從而造成住宅建筑在發(fā)生火災(zāi)時，難以有效地控制火勢，造成人員傷亡。因此，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須重視建筑的火災(zāi)安全設(shè)計，并根據(jù)不同的實際情況，選用適當?shù)姆阑鸫胧?，提高建筑的整體防火能力。

3 解決土木工程建設(shè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的有效策略

3.1 充分應(yīng)用現(xiàn)代計算機技術(shù)建模

在正式進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計前，工作人員可以利用電腦技術(shù)把整個項目的所有信息錄入相應(yīng)的軟件系統(tǒng)中，使其三維模型實現(xiàn)數(shù)字化，并據(jù)此進行設(shè)計工作。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于設(shè)計人員之間的溝通不夠充分，導(dǎo)致了電氣、通風(fēng)、給排水等設(shè)計過程中出現(xiàn)了各種沖突、矛盾等問題。三維設(shè)計模式的運用，使設(shè)計人員、施工人員能更清晰、更直觀地了解各個項目的設(shè)計狀況，并能在最短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)設(shè)計的矛盾，并加以處理，或?qū)Ω鱾€項目進行規(guī)范、合理的設(shè)計，避免設(shè)計上的矛盾。同時，通過對BIM技術(shù)的運用，使整個房屋的總體設(shè)計方案得到了完善和優(yōu)化，避免了在實際工程中發(fā)生的設(shè)計變更和二次返工現(xiàn)象，為工程的順利進行提供了有力的保證[3]。

3.2 精確核算房屋建筑結(jié)構(gòu)地基承載能力

在房屋建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計人員必須準確計算基礎(chǔ)的承載力，以提高其安全性和可靠性。首先，在建設(shè)之前，業(yè)主會向地質(zhì)勘探單位提出，要嚴格按照有關(guān)規(guī)范進行勘察，確保勘察結(jié)果的真實和準確。其次，根據(jù)勘察結(jié)果，設(shè)計人員選擇了最適合的方法進行基礎(chǔ)承載力的計算。在完成基礎(chǔ)承載力的計算之后，還要對梁、柱等基礎(chǔ)的合閘進行精確的計算，并對其進行驗證，從而為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全打下良好的基礎(chǔ)。

3.3 健全房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

房屋建筑工程質(zhì)量是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，所以，在保證工程質(zhì)量達到要求的前提下，設(shè)計人員要合理地控制工程造價，使其處于可承受的范圍之內(nèi)。土木工程建設(shè)投資主管必須正確認識經(jīng)濟與建設(shè)質(zhì)量的關(guān)系，了解企業(yè)的利益與工程質(zhì)量的互動關(guān)系，并督促設(shè)計者不斷完善、優(yōu)化施工方案，使其既能滿足設(shè)計要求，又能降低施工費用。

3.4 改革創(chuàng)新設(shè)計構(gòu)思與思想

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的土木工程也迎來了一次重大的變革，那就是在保證工程質(zhì)量的前提下，采用綠色、環(huán)保、節(jié)能等技術(shù)，既要保證工程的安全性，又要讓居住民眾有良好的使用體驗。例如，在室內(nèi)的規(guī)劃中，增加窗子的大小，可以有效地增加室內(nèi)的空氣流通，使室內(nèi)變得更加明亮，并具有自動降溫、節(jié)能減排的功能。要實現(xiàn)設(shè)計理念、設(shè)計理念、設(shè)計維度的變革與革新，除了要具備高專業(yè)、高技能之外，還要具備相應(yīng)的專業(yè)素質(zhì)，同時還要不斷學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進成功的建筑設(shè)計理念，并結(jié)合工程實際情況加以合理應(yīng)用，從根本上改變設(shè)計人員的理念與思想[4]。

3.5 對挑梁的荷載進行合理化設(shè)計

對于上述的挑梁問題，只要進行科學(xué)的、合理的設(shè)計，就可以有效地控制承壓部位的應(yīng)力，增強結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性和均衡性。在設(shè)計橫梁時，盡量提高其承受壓力的能力。從吊梁的觀點來看，正因為它的體積小，它的承壓面積和承載力都很低。但由于自重的優(yōu)點，它的延展特性得到了增強，當它受到縱向力的影響時，它就會自動地增強它的抗脆性。所以，在考慮挑梁荷載時，必須依據(jù)實際情況，合理、精確地選取承重構(gòu)件。

3.6 加強重點難點復(fù)雜部位的分析化解

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，總是會出現(xiàn)一些比較復(fù)雜、比較棘手的問題。每一次出現(xiàn)這樣的問題，都要按照“連就連，分就能分清楚”的原則，將所有復(fù)雜的問題都分解開來，在計算模型中，要將所有的假設(shè)和條件都清晰地表達出來，這樣，就可以保證建筑的安全性和經(jīng)濟性。在具體的設(shè)計中，一方面要重視構(gòu)件的連接，另一方面要考慮到構(gòu)件的質(zhì)量和質(zhì)量，以提高構(gòu)件的安全性，這樣的構(gòu)件通常不多，不會對整體的經(jīng)濟產(chǎn)生太大的影響，而對于大量的墻體、板、梁、柱等構(gòu)件，則要精打細算，既要保證安全，又要節(jié)約。

3.7 防火設(shè)計

在進行室內(nèi)結(jié)構(gòu)防火設(shè)計時，有關(guān)人員要充分考慮地域的特殊性，充分利用通風(fēng)、光照等可再生能源，縮短照明用電的時間，減少建筑物的電力供應(yīng)壓力，減少建筑物的著火概率。首先，在建筑內(nèi)部，消防設(shè)計應(yīng)考慮到疏散通道的合理布置，并采取相應(yīng)的措施來控制火災(zāi)的蔓延和撲救，并對不同的空間布局進行科學(xué)的規(guī)劃，盡量減少火災(zāi)的傳播。其次，目前的建筑物一般都是鋼結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)該加強這些結(jié)構(gòu)的耐火能力，這樣可以保證火災(zāi)發(fā)生后，房屋的支撐部分不會輕易坍塌，從而為逃生爭取更多的時間。鋼結(jié)構(gòu)可以使用專用的耐火漆進行噴涂，而且還可以極大地改善建筑的隔熱性能。最后，防火分區(qū)的設(shè)置也要符合相關(guān)的安全標準，同時將墻體、門窗等裝置合理地結(jié)合起來，以保證建筑空間在某種程度上具有隔斷功能[5]。

4 結(jié)語

將新的設(shè)計理念和思路引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，既可以優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的空間布局和工程質(zhì)量，又可以保證建筑結(jié)構(gòu)的受力特性、客觀條件等，從而達到建筑結(jié)構(gòu)的美觀和合理。在此基礎(chǔ)上，通過對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，充分考慮了業(yè)主對住宅的美學(xué)和實用價值，從而促進了我國建筑業(yè)的發(fā)展，提高了企業(yè)的市場競爭力。