建筑結構設計初探

袁保國

摘 要：隨著我國國民經濟的高速發展，人民生活水平的不斷提高，這即帶動了建筑業的發展，同時也滿足了人民的生活需要和物質需要。為了更好的完善城市的發展，人們的生活需要，應該更好的加強先進的技術，使建筑結構設計向更安全更可靠的方向發展。

關鍵詞：建筑結構設計；問題；對策

前 言

完美的建筑結構設計是通過設計中的各個環節和各個因素，確保建筑功能的合理有序、結構的可靠安全和外觀的美觀良好。結構設計一般在建筑設計之后，“受制”于建筑設計，但又“反制”于建筑設計。結構設計不能破壞建筑設計，應滿足、實現各種建筑要求，建筑設計不能超出結構設計的能力范圍，不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。結構設計決定建筑設計能否實現，從這個意義上講，結構設計顯得更為重要，

一、建筑結構設計的幾個階段及內容

一般來說建筑結構設計根據對施工資料的掌握程度大體分為以下幾個階段，結構方案階段、結構計算階段和施工圖設計階段，下面就一起不同階段的階段性特點進行詳細分析。

1、結構方案階段

結構方案階段就是依據設計人員自身的工程設計經驗，并綜合建筑方案中所提供的一些理論依據包括抗側力結構布置位置、結構的適用性、工程地質勘察報告、建筑物的高度和層數以及建筑所在地的類別和抗震設防烈度等一系列理論依據進行初步整理，以確定出主要的建筑結構型式，在此之后就要求根據所確定的結構型式的要求和特點來設定承重體系和受力構件。其具體步驟如下：

1）要看懂圖紙，明確其所表達的功能要求、自身責任以及甲方要求。

2）要根據所提供的理論材料及現場勘查結構確定結構設計參數。

3）根據建筑高度對建筑物的承重結構與抗側體系進行定位，初步進行承重體系和受力構件的布置。

4）根據設計的不同戶型確定相應的施工形式。

5）參照對已有技術的評定，適當選擇新技術的選用。

6）確定以及檢驗施工方案的正確性，并在施工過程中與其他單位分工合作，遇到問題協商處理。

7）最終確定所選結構型式。

2、結構計算階段

過程計算結果的準確性直接決定建筑物是否符合規定要求和能否通過最終的核實審查。目前計算科目數量大、計算結果高要求的準確性增加了設計人員的工作量，隨著越來越多的施工計算程序軟件的應用，在很大程度上保證了正常的施工進度，同時其方便快捷性也為施工質量做出了保障。施工計算階段具體的內容如下。

載荷的試算

載荷的計算包括外部載荷計算和內部載荷計算。內部載荷包括裝修載荷、自重載荷等，而外部載荷包括地震載荷、施工載荷、風載荷等外部條件。對于上述的載荷計算要根據規范要求采用不同的組合值系數在不同的工作狀況下進行相應的組合計算。

構件的計算

構件的計算要求根據計算出來的載荷值以及構造施工具體的措施要求，通過使用明確的規定要求和施工計算手冊所提供的計算方法確定構件的截面。

內力的計算

根據已確定的載荷值和構件的截面來進行內力計算，包括剪力、扭矩、拉力、彎矩等一系列參數的計算，期計算結果要求較高。

3、施工圖設計階段

施工圖紙的設計是對以上兩個階段成果的一個集中展示，對已確定的結構類型根據相關規定以及對所計算出來的結果在圖紙上進行合理的結構布置安排，同時要對不符合施工要求的構件尺寸進行調整替換，在計算階段無法體現的要進行補充計算，所有的一切包括地下構造、水池、預埋件、各種地下管道、管道井閥門等都要在圖紙上顯示出來，這就要求圖紙設計人員具有較高的職業操作水平。設計圖紙工作要盡可能的要求完善，不然無法對施工起到一個好的指引作用；圖紙設計工作要盡可能準確，避免施工過程中出現施工沖撞。

二、建筑結構設計注意事項

1、關于箱、筏基礎底板挑板的陽角問題。一是陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角；二是如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。

2、 關于箱、筏基礎底板的挑板問題。從結構角度來講，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當底板鋼筋通長布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較為節約；出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然，此問題也并不是絕對的，當有數層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內部墻體連通時，可靈活考慮；當地下水位較高，出基礎挑板，有利于解決抗浮問題；從建筑角度講，取消挑板，可方便柔性防水做法。

3、關于梁、板的計算跨度。一般的手冊或教科書上所講的計算跨度，如凈跨的1.1倍等，這些規定和概念僅適用于常規的結構設計，而在應用的寬扁梁中卻是不適用的。梁板結構，簡單點講，可認為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統一認為是一變截面板。在扁梁結構中，梁高比板厚大不了多少時，應將計算長度取至梁中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋，取二者大值配筋。（借用臺階式獨立基礎變截面處的概念）柱子也可認為是超大截面梁，所以梁配筋時應取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才時有問題的。

4、 基坑開挖時，摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分可以作為安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

5、主梁有次梁處加附加筋。規范中說的比較清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。當主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大，主梁也可不加附加筋。

6、通常情況，懸挑梁宜做成等截面，尤其出挑長度較短時。與挑板不同，挑梁的自重占總荷載的比例很小，作成變截面不能有效減輕自重。變截面挑梁的箍筋，每個都不一樣，加大施工難度。變截面梁的撓度也大于等截面梁。當然，外露的大挑梁，可適當變截面，使感官效果更好些。

7、平面剛度

在建筑結構設計中，如缺乏基本結構觀念或者結構布置措施不合理，采用樓板變形計算程序進行計算，雖然數學力學模型上是合理的，但很難確保樓板變形程度準確無誤。為確保程序的計算結果能夠反映出結構的真實受力情況，在設計中應盡量將樓層設計成為剛性的。因此，在方案階段就應注意避免采用存在變形的平面，同時，確保結構布置以及配筋構造的合理性。如平面設計無法滿足剛性樓板的假定情況，則可在結構設計中利用增設連系梁板、洞口邊增加暗梁邊梁、提高連系梁板、暗梁以及邊粱的配筋量等。

三、結束語

在建筑行業快速持續發展的今天，人們的精神生活與物質生活水平的提升使得各方對于建筑功能的要求變得越來越高。在這樣一種形勢下其對建筑結構設計質量的要求性更高，這就要求我們在設計施工秉著認真負責的態度，努力實現結構設計的完美成型。