關于結構設計的常見問題分析

文/岳鳳 常德市建筑設計院有限責任公司 湖南常德 415000

隨著我國經濟的發展，建筑行業的發展日新月異。在結構設計工作當中，設計工作人員的工作強度也在不斷上升。在實際的結構設計工作當中，結構設計人員經常會表現出工作壓力較大、對新技術和超高超限工程的設計經驗不足、對設計圖紙的校審不到位以及受到設計時間較短等方面因素的影響，對于建筑結構的整體設計質量沒有加以充分的掌控。部分設計施工圖難以滿足施工要求，在施工工程中需補充大量變更通知。這一問題造成了在后續的施工過程當中，對建筑體的整體結構以及施工流程都會形成較大的影響，對建筑施工單位的經濟造成損失。由于結構設計工作中的不完善，很可能對建筑的質量形成缺陷，對人們的居住安全形成一定隱患或對其使用舒適度產生不良影響。因此，結構設計工作是保證建筑體安全和其建設工程順利開展的關鍵性因素，這一問題必須要引起結構設計人員的充分重視，結構設計任重而道遠。

1、分析房屋結構設計的常見問題及注意事項

1.1 結構設計未在建筑方案階段參與

在實際的工程項目中，常常出現建筑師已完成的并經業主認可的方案，結構布置難以進行或為實現建筑師構想而大額增加工程成本的情況。原本可以做成一個常規結構工程，出現了各種超限問題，導致結構布置的安全儲備不夠的情況。其問題在于結構設計師沒有和建筑師及業主進行有效的溝通。在實際工作中，結構設計工程師應在建筑方案階段，參與到項目中來，用結構概念來對結構的整體受力體系的合理性給出建議，和建筑師、建筑物業主一起來完成建筑平面，空間構造，體型，功能等方面的內容。實踐證明，一個成功的項目，是建筑和結構設計師在方案階段就共同合作的成果。

1.2 結構設計僅注重軟件計算，而不注重概念設計

設計中如果只憑軟件電算結果無超筋超限信息，便出具施工圖，而不注重概念設計，會導致實際工程模型與軟件電算簡化模型不符，結構布置出現各項不規則，結構整體抗震安全儲備不夠，結構經濟性不合理等問題，對建筑造成安全隱患。在實際工作中，應對結構布置方案進行對比，選型，對結構平面、立面布置規則性進行判斷，對結構的薄弱部位進行構造加強，避免采用不合理的結構受力體系。經過綜合判斷，選用抗震和抗風性能好、經濟合理、豎向荷載傳力途徑簡單直接的結構體系，并滿足規范的要求。

1.3 地下室結構設計中消防車荷載輸入有誤

在設計地下室時，按《建筑結構荷載規范》規定，設計地下室基礎時可不考慮消防車荷載的影響，地下室梁、板、柱均應輸入消防車荷載來計算。其中，消防撲救面應等同消防車道，也應輸入消防車活荷載。地下室梁計算時，消防車荷載可按《建筑結構荷載規范》進行相應折減，計算地下室板、柱時不應折減。另對于某些建筑，由于地下室頂板局部覆土較薄或者很薄時，應對其局部進行補充計算。其補充計算含對消防車輪壓驗算頂板沖切承載力并計算地下室此處頂板在局部荷載作用下的內力和配筋。計算地下室外墻時，如果地下室外墻緊鄰消防車道，還應考慮消防車道荷載對地下室外墻的影響。

1.4 框架結構設計中抗震概念不足的問題

框架結構設計時，常有設計人員在建模計算時未輸入樓梯計算，導致結構計算周期及配筋情況與實際建筑不符，造成安全隱患。框架結構設計時，不能采用部分磚砌承重墻的混合結構形式，由于此種情況剛度嚴重不均勻，抗震時極易破壞。不能采用單跨框架結構。框架結構在計算時，周期應考慮填充墻體的影響，按規范要求進行周期折減。應根據實際情況確定框架柱的計算長度，包括越層柱的計算長度的確定，使結構模型與實際受力情況一致。框架結構采用砌體填充墻時，應考慮填充墻對框架結構產生的不利影響，因窗間墻體對柱子的約束，使框架柱易形成短柱，應對框架柱采取加強措施或優先選用輕質墻體材料。

1.5 結構施工圖深度不夠

部分結構設計施工圖深度不夠，給施工單位現場施工造成很大的困擾。因此設計人員不得不在施工過程中出具大量設計變更，來滿足施工進程的需要。在設計施工圖時，應盡量避免出現這種情況，讓圖紙簡單明了易懂，圖紙深度應滿足《建筑工程設計文件編制深度規定》的要求，并對重要事項及特殊需要注意的部位進行特殊說明。

1.6 當結構安全與結構成本經濟有沖突

結構設計應滿足規范的要求，規范對結構安全提出的要求是對結構設計的最低要求。結構設計人員不能降低結構安全度來滿足業主對經濟指標的追求。對結構進行經濟性比較，應從結構布置方案著手，在保證滿足規范的前提下，優選結構方案，以達到經濟合理的目的。如高層建筑的設計過程中，應優先考慮減輕結構自重，采用輕質填充墻、高強砼、高強鋼筋，由于地震效應與建筑質量是成正比的，減小自重，就能減小地震力，從而優化含鋼量，減少結構成本。同時結構方案的選取，包括結構基礎選型，還要考慮優選減少施工期間成本的方案，從而減少結構總造價。

1.7 結構設計時忽略撓度和裂縫對結構的影響

眾所周期，現澆混凝土結構是帶裂縫工作的，如果裂縫根據砼的環境工作類別，在規范允許范圍內，是可行的。混凝土根據受力特性來說，是宜受壓不宜受拉的。混凝土強度越高，水泥用量越多，混凝土收縮引起的裂縫越顯著。同時在結構計算時，應保證結構基本處于彈性受力狀態，將結構的受力時裂縫數量、寬度控制規范允許的范圍內。結構圖紙中應對施工時處理措施進行說明，減少混凝土由于施工期間養護不當、溫度變化引起收縮裂縫。實際工程中，在做地下室結構設計時，應合理布置收縮、沉降后澆帶位置，對地下室外墻采取保溫、隔熱等措施減少收縮裂縫。通長挑檐板，高層建筑屋面現澆女兒墻，通長天溝應設置伸縮縫來減輕由于溫度變化引起的裂縫。較長懸挑梁及懸挑板部位、大跨度梁等應對縱筋配置數量較計算結構加強，并應考慮撓度計算結果來配筋。樓板配筋時，應在滿足計算要求的同時，考慮小而密的原則。超長結構應加強梁的縱筋及梁腰筋的配筋及板的配筋。地下室外墻由于易產生收縮裂縫，水平鋼筋的間距不應大于150mm，配筋率不應小于0.5%。

2、結構設計工作的全面設計及圖紙校審程序的重要性

2.1 對建筑結構進行嚴謹而全面的設計

在對房屋建筑結構進行具體設計工作之前，需要從多角度上宏觀進行分析，應對結構平面、立面規則性，結構縫設置合理性，結構布置方案優選性，進行合理的判斷。在電算過程中，應分析計算參數是否合理，結構荷載取值是否與實際相符并滿足規范要求，計算結果指標是否滿足規范的各項要求，對于復雜部位，需重點加強部位或薄弱部位，還應進行結構補充計算。在繪制結構施工圖紙階段，應力保施工圖紙的嚴密性和精確性，設計圖紙應與計算模型一致，對設計的重點內容加以充分的把控，圖紙深度滿足規范及圖集要求，施工時特別注意事項應補充說明，保證工程施工得以順利的完成。

2.2 圖紙校審程序應嚴謹對待

由于設計圖紙時間緊迫，校審工作有時形同虛設。結構施工圖的校審工作至關重要，應嚴謹對待，通過校審，減少或杜絕圖紙中出現的筆誤，對設計工程師的思維局限性進行提點，對結構是否滿足規范各項要求進行檢查，結構布置是否合理進行檢查判斷，是提高圖紙質量非常重要的環節。

結語：

結構設計工作者在設計中應堅持安全適用，技術先進，經濟合理，便于施工的原則，強化結構設計概念在結構設計中的作用。與時俱進，實踐與理論相結合，不斷提升技術水平，滿足人們對建筑功能、形體多樣性、建筑質量的更高要求。