建筑結構設計中常見的幾個問題研究思路構建

侯慶

摘要：本文針對建筑結構設計中常見的幾個問題展開分析，包括結構選型問題、結構參數選取問題、抗震概念設計問題、結構構造設計問題、設計人員能力提升問題、圖紙細化程度不足等，通過研究提高基礎數據完整性、加強設計圖紙審查、加強設計人員能力培訓、深入研究建筑規范等措施，其目的在于提升建筑結構設計成果的可操作性，提升設計質量，減少后期施工變更頻次。

關鍵詞：結構參數;結構選型;設計圖紙;基礎數據;建筑規范

1 建筑結構設計中常見的幾個問題分析

1.1 結構選型問題

在結構選型過程中，主要存在以下方面的設計問題：1）建筑平面凹凸不規則。對于這種情況，可以通過設置結構縫來將結構劃分成相對規則的單元;或者通過補充結構板等措施來盡量消除平面中的局部應力集中。2）扭轉不規則。如在框架-剪力墻結構中，橫向剪力墻布置過分集中或者僅布置在房屋的一端，使結構剛度中心嚴重偏離質量中心，在地震時引起較強的扭轉效應。因此，在布置結構抗側力構件時，應盡量做到“均勻、對稱、合理分散”，使得結構的剛心與質心偏移不大。3）樓板不連續問題。例如建筑中帶有較大范圍的錯層，或者在某些樓層板中開大洞，削弱了樓板的連續性，結構抗震設計時應盡量避免。4）在高層建筑結構中，同時采用兩種以上的復雜結構型式，如帶轉換層結構、錯層結構、連體結構、多塔樓結構等，使得結構型式復雜化，主要受力構件傳力途徑增加，因此高層結構不宜同時采用兩種以上的復雜結構型式。5）高層結構中帶有明顯的薄弱層，設計中需要有針對性地采取有效的抗震加強措施。例如在高層建筑中某些樓層的抗側剛度小于上部樓層的70%，屬于“剛度軟弱層”;又如某些樓層的層間受剪承載力小于上部樓層的80%，屬于“抗剪薄弱層”等，均應在設計中優化規避。

1.2 結構參數選取問題

在進行結構設計電算之前，需要做好相應的設計參數分析工作。一般情況下，首先需要對建筑結構的類型進行研究，以此為基礎來選定恰當的計算方法和計算軟件，來提高電算結果的可靠性。在選定好計算軟件后，就需要合理選擇正確的計算參數，使得計算模型符合實際結構的特點，使得計算模型中的外加荷載滿足規范的要求以及可靠度指標，避免荷載施加出現遺漏項、預期計算和實際受力不符等情況。目前常用的SATWE、盈建科等計算軟件，針對常規的桿系框架結果、剪力墻結構等建筑結構，計算結果符合工程精度要求;而對于膜結構、板殼結構等空間結構，則需要采用精度更高的SAP、ANSYS等有限元軟件作為計算工具，才能得出合理的計算結果。

1.3 抗震概念設計問題

在建筑高度逐漸增加的背景下，抗震概念設計的重要性日益顯著，“抗震概念設計”要求我們在設計前就結構的總體布置與建筑、設備等其它專業做好充分溝通，既要確保建筑功能的完備，又要兼顧結構選型合理、平面盡量規則、剛度協調均勻，以此為前提進行細化的結構設計，自然會得到良好的效果。另一個重要的抗震概念設計內容就是對重要的結構構件、受力配筋進行加強，如“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點、若構件”等延性要求。若違背了這些建筑結構設計的基本原則，會降低了建筑結構使用的安全性。

1.4 結構構造設計問題

進行結構構造設計的核心思路在于，確保不同類型的結構構件的最大配筋率、最小配筋率、鋼筋錨固長度、鋼筋搭接長度、混凝土保護層厚度、耐久性指標等“非計算類控制項”處于規范限制范圍之內。設計人員不應只“沉迷”于計算分析，而要時刻對構件的構造要求保持高度重視，這些是基于長期工程經驗總結得出的要求，不是單次計算所能解決的。

1.5 設計人員能力提升問題

在EPC模式推廣的背景下，建筑企業的競爭壓力也在不斷提升，為了獲取更大的經濟利益，會盡量壓縮前期準備過程的時間成本，使得設計單位需要在較短時間內提交出預定的設計方案，這也提高了設計方案內容的容錯率，導致后續施工圖的“落地性”易出現問題。而且，設計人員由于工作強度較大，平時對于新規范、新要求的學習興趣較差，在設計過程中，經常沿用著以往的設計思路與設計習慣，這也造成設計方案不滿足實際作業環境或不滿足建筑施工要求的情況出現。

1.6 圖紙細化程度不足

建筑結構設計最終會以圖紙的形式對外輸出，設計圖紙的細化水平對于后續施工的可操作性意義重大。從實際應用情況來看，目前很多設計單位為了能夠在短時間內完成設計圖紙的交付，對于設計圖紙的細化工作落實程度較差，很多重要節點位置的數據信息都沒有進行明確，一些大樣也進行了簡化處理，或寄希望于后期施工階段補充，這就造成了許多設計問題在后續施工中集中涌現，不僅增加了施工變更情況導致的施工成本增加，而且有可能改變建筑結構的既定形態，降低竣工后的驗收通過率。

2 提高建筑結構設計水平的措施

2.1 提高基礎數據完整性

通過提高設計基礎數據完整性，可以為后續結構參數選取提供可靠的數據支持，進而提高建筑結構設計內容的可靠性。從實踐應用情況來看，需要提前制定合理的勘察計劃，對于作業區域的基本情況進行了解，并借助BIM技術對采集到的數據信息進行整理，及時補測遺漏項數據，提高數據信息的完整性。

2.2 加強設計圖紙審查

通過加強設計圖紙審查，能夠及時糾正設計圖紙中不合規的情況，降低施工變更的發生概率。建設單位在主導設計圖紙審查時，需要委托第三方審查機構進行審查，目前四川、重慶、湖南等省份已開始實施網上施工圖審查、推廣無紙化辦公，有利于施工圖圖紙及后續施工變更單在在審查平臺上存根留底，使得工程建設中的文件管理更為規范與高效。

2.3 加強設計人員能力培訓

通過加強設計人員的能力培養，定期進行業務交流，積極參加建筑工程領域的專業講座與培訓，是提高設計圖紙質量最為有效的措施，也能相應地提升審查時的通過率。設計單位在實際應用過程中，一方面可以加強設計人員理論知識和實踐經驗的培訓工作，多聯系現場工地進行參觀學習，做到理論聯系實際;另一方面還需要建立相關績效考核制度和綜合評價制度，使得綜合評價結果會與員工績效直接關聯，以此提高設計人員重視程度，為提高設計圖紙質量提供保證。

2.4 深入研究建筑規范

通過深入研究建筑工程領域各專業的規范，可以提升設計人員的業務能力，提高其對規范的理解，為后續施工圖設計及配合施工操作的開展打下良好的基礎。在研究規范時，一方面要注意規范的時效性，隨時關注本專業內新的行業動態、積極學習國家新頒布的規范，另一方面還需要跨專業了解其他專業的基本規范規定，為各專業之間進行配合奠定基礎。規范是設計的依據，是“成熟經驗的總結”，也是審查圖紙的標桿，是一切設計活動的技術綱領，各專業設計人員都應熟讀規范，不但要熟悉規范的正文，還應熟讀規范的條文說明，以加深對相應規范條款的理解。

3 結語

綜上所述，提高設計基礎數據的完整性，可以為后續結構參數選取提供可靠的數據支持;加強設計圖紙審查，能夠及時糾正設計圖紙中不合規的情況;加強設計人員能力培訓，能夠提高設計圖紙的質量;深入研究建筑規范，可以為后續施工圖設計及配合施工操作的開展打下良好的基礎。做好房屋建筑的結構設計工作、提高出圖質量，對于提升設計圖紙的“落地性”、提升施工過程的有序性、提高建筑工程施工質量有著的積極作用和重要意義。

參考文獻：

[1]石詠暉.建筑結構設計中存在的問題與解決對策分析[J].建筑技術開發，2020，47（03）：3-4.