淺析在設(shè)計(jì)中解決建筑結(jié)構(gòu)問題的對(duì)策

韓喜娟 劉 永 張智虎

（中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司 山西長(zhǎng)治 南華大學(xué) 湖南衡陽 中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司 山西長(zhǎng)治）

淺析在設(shè)計(jì)中解決建筑結(jié)構(gòu)問題的對(duì)策

韓喜娟 劉 永 張智虎

（中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司 山西長(zhǎng)治 南華大學(xué) 湖南衡陽 中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司 山西長(zhǎng)治）

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，關(guān)系到建筑物本身的建設(shè)成本、便利實(shí)用、安全美觀。因此，對(duì)于建筑物來講，要想建設(shè)成本低、既實(shí)用又美觀、既安全又便利，建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是必須的。有很多因素會(huì)影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。所以，筆者撰寫此文，解析了在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的各種問題，有針對(duì)性地提出一些對(duì)應(yīng)的解決措施。

建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；問題；對(duì)策

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的各種問題

1、高層建筑的基礎(chǔ)選型問題

高層建筑在選型時(shí)，要選擇整體性好、能夠滿足建筑物的變形需求、地基承載力較好的形式。假設(shè)沉降不夠均勻，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了建筑成本低、實(shí)用安全的建筑目標(biāo)。一般情況下，假設(shè)建筑物的樓層很多，同時(shí)地下室柱距、地基反力夠大，建議選擇平板式筏型基礎(chǔ)。假設(shè)這種情形下，選擇的不是平板式筏型基礎(chǔ)，而是梁板式筏型基礎(chǔ)，因?yàn)榱喊迨椒ば突A(chǔ)澆筑混凝土?xí)r，要采用分層式，梁支模較為復(fù)雜，這樣建筑工期會(huì)往后拖，經(jīng)濟(jì)效益和平板式筏型基礎(chǔ)相比要低一點(diǎn)。

2、地下室外墻在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題

地下室外墻厚度以及防水標(biāo)準(zhǔn)、使用的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)等參數(shù)都要結(jié)合建筑物所在地的土壤實(shí)際情況、地下水位、建筑物上層結(jié)構(gòu)的承載最大值等參數(shù)綜合考慮后下結(jié)論。假設(shè)建筑物是高層建筑，那么地下室外墻厚度應(yīng)該不低于25厘米；地下室外墻的抗?jié)B參數(shù)，要參照墻的厚度，不可低于0.6兆帕；混凝土強(qiáng)度要選擇較低的，假設(shè)混凝土的輕度過高，水泥的用量會(huì)增加，建設(shè)成本就會(huì)隨之升高同時(shí)很容易出現(xiàn)裂縫，但是同時(shí)，混凝土的輕度又不能太低，不可以低于C30。地下室外墻的配筋控制力量是與墻面垂直的水平作用力，這一作用力是由多方壓力構(gòu)成。一般情況下，地下室外墻要與地面垂直，地基墻在側(cè)面壓力下，整體側(cè)移控制地較好。土壓力和靜止土壓力相類似，在計(jì)算時(shí)，使用的系數(shù)K=0.5。

3、連梁超筋伴隨的問題

建筑物在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，剪力墻的連梁超筋是很常見的。剪力墻的墻肢用連梁連接到一起，即為連肢墻，連肢墻的抗側(cè)剛度很好，這是連梁的約束彎矩在起作用，之所以會(huì)出現(xiàn)連梁超筋問題，主要是設(shè)計(jì)的剪力不達(dá)標(biāo)。連梁超筋多數(shù)發(fā)生在在建筑物總高度的1/3處剪力墻的豎向結(jié)構(gòu)中，或是水平長(zhǎng)度不勻的大墻肢，在同一樓層，如果墻體過長(zhǎng)，墻體的中間處也很容易發(fā)生連梁超筋的情況。

4、回彈再壓縮問題

基坑開發(fā)時(shí)，假如基坑的摩擦角在規(guī)定范圍內(nèi)，基坑旁邊的地基土就會(huì)受到約束而不反彈，基坑中心的反彈，基本上都是回彈，只需人工處理即可。假如坑底的基礎(chǔ)太小，受到的約束力就會(huì)增大，如果基礎(chǔ)是獨(dú)立的，就不會(huì)存在回彈現(xiàn)象，此時(shí)，計(jì)算沉降時(shí)，要根據(jù)基底附加應(yīng)力。當(dāng)基坑太大，約束力就較小，此時(shí)計(jì)算沉降的依據(jù)是基底壓力。受約束的坑邊土，僅僅是提高建筑物安全性的備用，所以沉降理論值和實(shí)際值會(huì)存在很大的誤差。

二、建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循的基本原則

1、安全防護(hù)結(jié)構(gòu)要多

建筑物在設(shè)計(jì)時(shí)，要多設(shè)計(jì)一些安全結(jié)構(gòu)，只有這樣，當(dāng)危險(xiǎn)突然襲來時(shí)，多個(gè)安全結(jié)構(gòu)共同發(fā)揮作用，合力抵御外力。假如安全結(jié)構(gòu)不夠多，很顯然，建筑物的安全性無法保證。簡(jiǎn)單地講，就是多肢墻抵抗外力的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單片墻，這也就體現(xiàn)出設(shè)計(jì)多個(gè)安全結(jié)構(gòu)，保障建筑物安全性的關(guān)鍵作用。

2、剛?cè)峤Y(jié)合

剛?cè)峤Y(jié)合，是建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最基本原則，如果建筑物結(jié)構(gòu)鋼性越大，此結(jié)構(gòu)的變形能力就越差，結(jié)構(gòu)中部件抵御外力的能力就越差；相反的，假如建筑物結(jié)構(gòu)柔性越大，結(jié)構(gòu)部件的變形能力過強(qiáng)，也不能很好地抵御外界突然襲來的作用力，這樣結(jié)構(gòu)部件也會(huì)受到損壞。由此可以看出，建筑物結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，要?jiǎng)側(cè)嵊袡C(jī)結(jié)合，既不能鋼性太大，也不能柔性太大，只有這樣，才能更好地抵御外力，保障建筑物的安全性。

3、建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要打通關(guān)節(jié)

優(yōu)質(zhì)的建筑結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)都要打通，最好是沒有關(guān)節(jié)。從一次次建筑安全事故中，我們分析得出，建筑物之所以受損，都是從建筑結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)關(guān)節(jié)。沒有關(guān)節(jié)的建筑結(jié)構(gòu)，面對(duì)突然襲來的外力時(shí)，會(huì)及時(shí)化解壓力。所以，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，要遵循無關(guān)節(jié)的基本原則，把建筑結(jié)構(gòu)中可能遇到的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都要及時(shí)打通，讓關(guān)節(jié)處的力保持暢通。關(guān)節(jié)暢通是建筑物整體質(zhì)量最基本、也是最關(guān)鍵的保證。

三、解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問題的基本措施

1、與其他專業(yè)通力合作，及時(shí)溝通

建設(shè)單位拿到提資圖以后，首先要做好相應(yīng)的分析工作，一定不要急于開工，和設(shè)計(jì)師保持良好的溝通，建設(shè)單位要基本了解自己所建設(shè)的工程的選型、功能等基本信息，把建筑圖讀懂它，清楚建設(shè)目標(biāo)。和相應(yīng)專業(yè)的人們，做好及時(shí)必要的溝通工作，把每個(gè)專業(yè)遇到的問題明確化，同時(shí)有針對(duì)性地提出解決的方案，得出的條件圖要把每個(gè)專業(yè)有機(jī)融合到一起，這樣一來，出圖以后，就可以減少很多因方案調(diào)整帶來的問題，最大限度地節(jié)約建筑設(shè)計(jì)時(shí)間，為日后建筑物的實(shí)際建設(shè)贏取更充裕的時(shí)間。

2、多方位充分收集各種資料

建筑工程的計(jì)算參數(shù)，要正確選擇，不然的話，也會(huì)引發(fā)很多的問題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，正確選擇參數(shù)。我們知道，每種材料的荷載功能都不一樣，因此，要在設(shè)計(jì)之前，要多方位全面地收集建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要的各種材料，充分結(jié)合建筑物所在地、建筑工程本身的實(shí)際狀況，正確地選擇計(jì)算參數(shù)，只有這樣，設(shè)計(jì)計(jì)算才會(huì)更精準(zhǔn)，最大限度地避免了一些無關(guān)緊要的人力、財(cái)力、物力等方面的浪費(fèi)，將日后的工程返工率降到零。

3、建模前，要做好簡(jiǎn)化工作

在建模計(jì)算之前，要做好相應(yīng)的處理工作。例如：精確計(jì)算而非估算相關(guān)結(jié)構(gòu)的荷載值，輸入轉(zhuǎn)換層構(gòu)件時(shí)，要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，另外，還要考慮到構(gòu)件荷載產(chǎn)生的后果，以及應(yīng)對(duì)這些不良后果的積極措施，如果某些復(fù)雜的地方很難解決，建議先依據(jù)力學(xué)原理，將復(fù)雜的地方簡(jiǎn)單化，盡量減少計(jì)算量。

4、明確各計(jì)算參數(shù)的內(nèi)涵

結(jié)構(gòu)建模之前，先是要深入了解設(shè)計(jì)所用的軟件，明確每一個(gè)計(jì)算參數(shù)的含義，不可擅自修個(gè)某個(gè)參數(shù)，如需修改，充分有力的證據(jù)是必須的。每個(gè)參數(shù)的適應(yīng)范圍是不一樣的，務(wù)必在設(shè)計(jì)之前充分地對(duì)其了解，例如某個(gè)參數(shù)可能在框架結(jié)構(gòu)中很精準(zhǔn)，但是在混磚結(jié)構(gòu)中又會(huì)有所變化，可能適應(yīng)于高層建筑物，但是在多層建筑中就有可能不精準(zhǔn)。使用軟件計(jì)算時(shí)，一定要注意這一點(diǎn)。除此之外，假設(shè)設(shè)計(jì)者對(duì)某些結(jié)構(gòu)概念不了解，盲目地使用某一設(shè)計(jì)軟件，就會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生一系列的問題。因此，我們?cè)谑褂媚骋辉O(shè)計(jì)軟件之前，務(wù)必要再用手算的方式對(duì)其進(jìn)行復(fù)核，切不可盲目地相信設(shè)計(jì)軟件。

5、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分結(jié)合其概念對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還要充分考慮設(shè)計(jì)最優(yōu)化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，要考慮每一個(gè)方面：建筑結(jié)構(gòu)選型、建筑結(jié)構(gòu)布局等等，這樣做的目的是，設(shè)計(jì)出性價(jià)比最高、最合理優(yōu)化的建筑結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，要充分考慮到高層建筑和低層建筑的差異，力爭(zhēng)設(shè)計(jì)出最優(yōu)化、最合理的高層建筑計(jì)劃。

四、結(jié)束語

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)整體，它有著很強(qiáng)的系統(tǒng)性，所以要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師理論知識(shí)水平要高、思維方式要新穎、工作態(tài)度要認(rèn)真，在設(shè)計(jì)建筑物結(jié)構(gòu)時(shí)，要計(jì)算好每個(gè)基礎(chǔ)構(gòu)建的相關(guān)數(shù)據(jù)，熟悉設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，和其他的專業(yè)要積極溝通，默契配合。此外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，還要全面、科學(xué)總結(jié)自己在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，遇到的每一個(gè)難題，為日后他人進(jìn)行與此相關(guān)的研究提供可以借鑒的數(shù)據(jù)。

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1007-6344（2017）02-0095-01