建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量控制探討

梁艷云（廣東省建筑設計研究院）

建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量控制探討

梁艷云
（廣東省建筑設計研究院）

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，業(yè)主對設計產(chǎn)品的質(zhì)量要求不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的控制尤其重要。合理的結(jié)構(gòu)方案、深入透切的初步設計、認真自校和校審、嚴格遵循IS0質(zhì)量管理程序、加強技術(shù)和質(zhì)量管理等，可有效地控制和保證建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。

建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量；設計理念；概念設計；結(jié)構(gòu)體系；結(jié)構(gòu)安全

隨著建筑設計市場的開放，行業(yè)競爭不斷加劇，且目前結(jié)構(gòu)設計人員趨于年輕化，設計周期短，業(yè)主對設計質(zhì)量和水平的要求也不斷提高，業(yè)主希望高質(zhì)量、高效率提供設計產(chǎn)品。為了保證設計產(chǎn)品的質(zhì)量，減少重復的設計修改，避免工程設計錯漏和違反強制性條文，使設計產(chǎn)品更安全、經(jīng)濟和合理，建筑結(jié)構(gòu)設計過程的質(zhì)量控制非常重要。筆者從事建筑結(jié)構(gòu)設計20多年，擔任過許多項目結(jié)構(gòu)專業(yè)負責人，其中有大型復雜公共建筑等重點建設項目。本文是筆者在結(jié)構(gòu)設計工作中，對結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量控制的心得體會，主要從以下幾個方面論述。

1　掌握建筑結(jié)構(gòu)設計理念

建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量控制，首先要掌握建筑結(jié)構(gòu)設計理念。

⑴建筑結(jié)構(gòu)設計最基本的要求是保證結(jié)構(gòu)的安全，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，還要做到更好更合理，即結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件受力合理，滿足建筑使用功能和造型。結(jié)構(gòu)體系是指結(jié)構(gòu)抵抗外面作用的構(gòu)件組成方式，其主要作用為有效地承受外部荷載及作用并將其傳遞給基礎，從而保證結(jié)構(gòu)的安全。結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置以及構(gòu)件設計是建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)的重要任務。

⑵結(jié)構(gòu)計算是結(jié)構(gòu)設計中不可缺少的環(huán)節(jié)，但不是唯一的重要環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)軟件不能完全取代結(jié)構(gòu)概念設計和結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)工程師應以結(jié)構(gòu)概念設計為主，計算軟件為輔，根據(jù)積累的實踐經(jīng)驗和基礎理論知識判斷計算結(jié)果的正確性和可靠性，并進行合理優(yōu)化設計，通過軟件的計算結(jié)果來驗證對結(jié)構(gòu)設計的預測。

⑶結(jié)構(gòu)設計必須把握設計條件的準確性，即結(jié)構(gòu)設計的技術(shù)條件及其他專業(yè)提供的條件，前提條件錯了，后面的所有設計環(huán)節(jié)都不可能可靠和準確，如計算參數(shù)的抗震等級不正確或荷載取值偏小，結(jié)構(gòu)的整體計算結(jié)果就已存在隱患，后面的所有設計按照計算結(jié)果配筋或構(gòu)造措施均存在著設計質(zhì)量問題，以致結(jié)構(gòu)不安全。

⑷結(jié)構(gòu)設計涉及許多細節(jié)，各階段各環(huán)節(jié)除了本專業(yè)的細節(jié)做好了，還需與其他專業(yè)溝通協(xié)調(diào)、密切配合，才能保證工程的結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置，包括豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件布置，對建筑效果和使用功能非常重要，全面正確掌握了結(jié)構(gòu)設計理念和概念設計，才能保證結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。

2　加強技術(shù)和質(zhì)量管理

編制統(tǒng)一的技術(shù)管理文件作為單位的統(tǒng)一設計標準和技術(shù)措施，可指導結(jié)構(gòu)工程師設計，提高設計水平和工作效率，減少結(jié)構(gòu)設計錯漏，避免違反強制性條文，從而保證建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。建筑結(jié)構(gòu)設計的統(tǒng)一技術(shù)管理文件主要有：《工程結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一技術(shù)條件》、《結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量總控大綱》、《工程結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量管理表》、《建筑結(jié)構(gòu)施工圖設計校審提綱》等。

3　遵循ISO質(zhì)量管理體系，控制全過程設計質(zhì)量

建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量涉及面廣，影響因素較多，解決各種制約因素和平衡結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全性的最好措施是加強建筑結(jié)構(gòu)設計中的質(zhì)量管理，借助IS0全面質(zhì)量管理體系，對結(jié)構(gòu)設計進行全過程的質(zhì)量管理。IS0質(zhì)量管理體系全過程控制程序，規(guī)定每項質(zhì)量活動的職責和工作步驟，制定和編寫相關的質(zhì)量管理表格，要求設計產(chǎn)品的每一項與質(zhì)量有關的活動都應該按規(guī)定的程序進行，質(zhì)量管理過程的設計文件都應簽署，并由專業(yè)負責人匯總整理歸檔，以便可追溯。質(zhì)量管理從設計剛開始，各設計階段、設計過程、后期服務、設計更改以及設計文件交付等全過程嚴格按照IS0的程序和要求控制。設計全過程的控制程序主要包括：

⑴設計策劃：對項目的設計人員和設計進度的安排，有高度責任心且具有相應資格和能力的結(jié)構(gòu)設計團隊，對設計質(zhì)量的控制極其重要；

⑵設計輸入：對設計指標或基本參數(shù)的輸入，編寫《結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量總控大綱》；

⑶設計互提資料：各專業(yè)之間互相提供設計的技術(shù)條件，填寫互提資料表格；

⑷設計評審：指內(nèi)部評審，對設計過程中存在的疑難或重大問題進行評審，包括本專業(yè)及與其他專業(yè)需配合解決的難題，填寫評審表。

⑸設計驗證：對初步完成的設計文件進行校對、審核、審定，形成書面的校審意見書并由設計人員進行修改，且經(jīng)校審人驗證已作修改后才能簽名出圖；

⑹設計確認：設計文件交付與業(yè)主，由業(yè)主與主管部門協(xié)調(diào)安排外部評審，如初步設計評審或施工圖審查等；

⑺設計輸出：根據(jù)主管部門組織的專家評審意見或施工圖審查意見進行修改后正式出圖，作為輸出文件的施工依據(jù)；

⑻設計更改：由業(yè)主提出的修改和設計造成錯漏產(chǎn)生的修改，可采用修改圖和修改通知單的形式，兩者均需經(jīng)過校審和簽署才能作為正式的設計文件，并注明撤銷相應的舊文件。設計人對設計更改往往只針對圖紙的局部作修改，而忽略了對周圍相關構(gòu)件的受力復核，尤其是影響到周邊大跨度框架梁或轉(zhuǎn)換梁等構(gòu)件受力，甚至影響豎向構(gòu)件和基礎受力，且由于時間緊未經(jīng)過校審就直接發(fā)出正式的設計更改通知施工，會造成結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量和工程安全問題。

經(jīng)驗總結(jié)表明各設計階段嚴格按照IS0質(zhì)量管理體系加強技術(shù)和質(zhì)量管理，可有效控制好結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。項目的設計階段一般包括方案設計、初步設計和施工圖設計三個階段。

4　建筑結(jié)構(gòu)設計階段的質(zhì)量控制

⑴方案設計階段：合理、優(yōu)化的結(jié)構(gòu)體系是保證建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的第一步，災害調(diào)查和事故分析表明，結(jié)構(gòu)方案對建筑物的安全有著決定性的影響。從建筑方案設計階段開始，項目的結(jié)構(gòu)專業(yè)負責人、審核、審定人就應積極參與，根據(jù)不同的建筑要求，憑借自身擁有的結(jié)構(gòu)體系受力和變形特征的整體概念，積累的各種結(jié)構(gòu)體系經(jīng)驗，用結(jié)構(gòu)概念設計和抗震設計的基本要求，以合理的結(jié)構(gòu)體系來實現(xiàn)建筑效果和使用功能，使結(jié)構(gòu)與建筑形態(tài)達到有機融合。概念設計是結(jié)構(gòu)工程師運用掌握的理論知識和積累的經(jīng)驗，從宏觀上把握結(jié)構(gòu)設計的基本問題。

結(jié)構(gòu)工程師介入方案設計階段，應考慮結(jié)構(gòu)體型如高寬比、長寬比等合理性，傳力途徑和構(gòu)件布置能夠保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性，避免嚴重不規(guī)則性。需解決的問題是：根據(jù)建筑使用功能、總高度、平面尺寸以及抗風抗震要求，確定合適的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)類型、合理的柱網(wǎng)尺寸、恰當?shù)膶痈叩取Ｍ暾慕ㄖY(jié)構(gòu)設計應包括結(jié)構(gòu)方案、內(nèi)力分析、截面計算、構(gòu)造措施四個層次，而結(jié)構(gòu)方案是控制結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的第一步。

⑵初步設計階段：結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)方案階段選用的結(jié)構(gòu)體系，通過用概念設計和反復的結(jié)構(gòu)整體計算分析，進行精心比選、優(yōu)化和完善結(jié)構(gòu)方案設計，確認結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、主要跨度、構(gòu)件尺寸、材料選用、新技術(shù)、基礎選型、是否要設縫分成獨立的結(jié)構(gòu)單元，以及節(jié)點的設計形式。初步設計的改進，使結(jié)構(gòu)總體方案的概念進一步完善和優(yōu)化，并落實了各專業(yè)密切配合所提供的設計條件，明確滿足建筑使用功能、立面效果，樓層凈高、空間布置和節(jié)點構(gòu)造設計等要求。與機電專業(yè)協(xié)調(diào)配合，明確設備房間、預留孔洞的位置及設備房和特殊房間的荷載、管線布置、排水溝、集水坑的設置等。初步設計應盡可能全面、詳細，應考慮到施工圖設計會涉及到的工作，避免在施工圖設計中出現(xiàn)重大的問題，以保證施工圖設計的順利進行。特別注意，初步設計階段各專業(yè)的互提資料非常重要，如某專業(yè)提供的條件發(fā)生較大改變，將會影響結(jié)構(gòu)設計進度和設計質(zhì)量，所以IS0質(zhì)量管理體系要求各專業(yè)互提資料文件需經(jīng)校審并簽名確認，初步設計文件需經(jīng)過校審并修改后才能正式出圖，以便為下階段的施工圖設計做好準備和鋪墊，初步設計文件的設計質(zhì)量是控制結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的第二步。

⑶施工圖設計階段：初步設計文件已得到各專業(yè)設計人和業(yè)主認可，并經(jīng)主管部門審批通過，設計的基本問題已解決。深入、透徹的方案和初步設計，使施工圖設計不會有較大的反復和重新設計的可能性，并可順利地進入結(jié)構(gòu)整體計算分析、構(gòu)件截面計算配筋，節(jié)點細部構(gòu)造及構(gòu)造措施等設計。施工圖設計階段的質(zhì)量控制大約分為三個重要環(huán)節(jié)：

①前期指導：施工圖設計開始前，結(jié)構(gòu)專業(yè)負責人首先編寫《工程結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一技術(shù)條件》，以下簡稱“統(tǒng)一技術(shù)條件”。統(tǒng)一技術(shù)條件作為項目設計文件的重要組成部分，其內(nèi)容主要包括結(jié)構(gòu)體系、建筑結(jié)構(gòu)安全等級、抗震等級、抗震設防類別、基礎方案及基礎設計等級、材料選用、各樓層結(jié)構(gòu)平面布置圖，各層各功能荷載取值、計算參數(shù)取值、新技術(shù)應用等等，統(tǒng)一技術(shù)條件的內(nèi)容必須經(jīng)過校審，并由專業(yè)負責人、審核、審定人確認簽名，以保證設計的前提條件正確，才能確保后面環(huán)節(jié)的設計質(zhì)量。結(jié)構(gòu)方案和統(tǒng)一技術(shù)條件確定后，項目的所有結(jié)構(gòu)設計人員均應按照統(tǒng)一技術(shù)條件設計，不同的設計人員負責不同的樓層或構(gòu)件、節(jié)點設計、構(gòu)造措施等就不會不一致，如果不編寫統(tǒng)一技術(shù)條件，不同的設計人員各有各的做法，五花八門，同一設計問題在不同的樓層可能會有不同的做法，這就造成了設計圖紙的混亂，施工備料復雜等情況，嚴重會影響結(jié)構(gòu)設計和施工質(zhì)量。編寫《工程結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一技術(shù)條件》是施工圖設計階段控制結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的重要文件。

②中間檢查：項目結(jié)構(gòu)設計人員完成各自設計后，由結(jié)構(gòu)專業(yè)負責人匯總?cè)繄D紙、裝訂計算書成冊，編寫結(jié)構(gòu)施工圖目錄并填寫《工程結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量管理表》，以下簡稱“質(zhì)量管理表”（如下表，供參考），質(zhì)量管理表的內(nèi)容可根據(jù)具體工程進行增減和調(diào)整。

工程結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量管理表：

設計基本信息表（見表1-表9）；

表8人防等效靜荷載標準值（kN/m2）列表（省略）；

計算結(jié)果信息表（見表10）；

工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量評分表（用于施工圖設計階段）（見表11）。

結(jié)構(gòu)專業(yè)負責人先自校完整的一套結(jié)構(gòu)施工圖，檢查是否有缺漏等，然后將全部設計文件和質(zhì)量管理表交給校審人進行校審，校審一般有校對、審核和審定，可按照校審的職責和編制的《建筑結(jié)構(gòu)施工圖設計校審提綱》進行校審。質(zhì)量管理表反映了整個工程的設計質(zhì)量總控信息，簡單直觀，校審人可盡快了解工程概況和結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量，判斷計算結(jié)果是否符合規(guī)范的要求，并通過校審整套結(jié)構(gòu)設計圖紙，提出相應的校審意見。

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表9

中間檢查環(huán)節(jié)主要是自校、校對和審核，校審人應認真校審施工圖設計文件，形成書面意見，由專業(yè)負責人或設計人修改后，校審人經(jīng)驗證修改無誤才能簽名正式出圖。特別強調(diào)在出圖前應按照最終版的建筑圖再核對一遍，因為在校審過程中也有可能其他工種對之前提供的條件圖做了修改，比如設備房間或管井位置修改，會造成荷載的改動，例如高層建筑管井周邊都砌墻，且通常管井是直通到到屋面，疊加的總荷載較重，會造成周邊構(gòu)件和基礎的承載力不足，以致影響結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。因此校審是施工圖階段控制結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

③最后把關：全部設計文件，包括設計圖紙、計算書、統(tǒng)一技術(shù)條件、質(zhì)量管理表，校對、審核意見書等交給結(jié)構(gòu)專業(yè)總工審定，總工對審定項目的設計質(zhì)量負責，主要內(nèi)容有：抓好方案階段和初步設計的前期技術(shù)審定工作，包括結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)選型、基礎方案、計算方法、材料的選用等是否符合設計原則；審定設計文件有無原則性錯誤，理論和數(shù)據(jù)是否正確合理；審定設計是否滿足使用要求和安全；技術(shù)水平是否先進；評定該工程的設計質(zhì)量等級。總工審定是對項目結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量控制的最后一關。

⑷施工階段：此階段結(jié)構(gòu)設計工作并未結(jié)束，結(jié)構(gòu)工程師需經(jīng)常到工地現(xiàn)場指導，根據(jù)工程現(xiàn)場情況，完善和補充施工圖設計，及時處理和簽發(fā)各種設計變更和工程處理聯(lián)系單或核定單。目前很多工程出圖后修改通知較多，修改通知是正式的設計文件，需按照IS0質(zhì)量管理體系要求經(jīng)過校審程序才能正式發(fā)出，這樣才能保證結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量和工程安全。

表10

表11

5　結(jié)語

本文為筆者在建筑結(jié)構(gòu)設計中的心得體會。合理的結(jié)構(gòu)方案，深入透切的初步設計，認真的自校和校審、特別強調(diào)在出圖前需按照最終版的建筑圖核對，嚴格遵循IS0質(zhì)量管理程序，加強技術(shù)和質(zhì)量管理，編制統(tǒng)一的技術(shù)標準和技術(shù)措施作為指導設計，可有效地控制和保證建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。●

［1］丁潔民，趙晰.職業(yè)結(jié)構(gòu)工程師業(yè)務指南［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［2］廣東省建筑設計研究院質(zhì)量管理體系.