關于建筑結構設計中的主要問題分析

劉紹鵬

（沈陽新大陸建筑設計有限公司，遼寧 沈陽 110000）

房屋的建筑設計不僅應具有功能要求，還應滿足經濟和藝術要求。建筑物的結構必須滿足強度、剛度和耐用性的要求。有必要為建筑項目制定合理的計劃，從而使結構的強度、剛度以及耐久性方面得到進一步增強。

一、建筑結構設計重要性探析

為保證建筑工程施工工作可順利進行，還應該對建筑結構的設計方案進行優化。從原則上來看，凡是涉及設計內容變更的問題，都需要經過設計的單位的書面簽發、同意，不得以施工現場得實際情況為理由，對建筑設計的方案進行更改。但同時設計人員在進行建筑設計、結構設計時，也要了解施工單位的施工流程和施工工藝，設計的圖紙要便于施工單位組織施工。要提前預算到可能出現的問題，針對此對設計方案予以改進。為了使建筑工程施工的進度及質量可以得到保證，相關的設計人員應不斷跟進項目的進度，對設計進行較低、提供設計答疑、審核設計變更，出具缺陷補救處理方案。這一切，都對推動建筑行業持續發展具有積極的意義。

二、高層建筑結構設計中的常見問題

（一）不重視房屋結構設計

住宅設計和施工圖是住宅建設的指導和基本文件。好的結構設計和施工圖可以保證項目的質量。房屋建筑的結構質量對房屋建筑的整體質量有最直接的影響。目前，有些單位不重視結構設計，或者對房屋結構的重要性認識不足，沒有現場進行結構設計，根據感覺經驗盲目復制和設計，均存在質量隱患和安全隱患。一些單位在越來越嚴峻的市場競爭中，一味看重效益，只強調房屋建筑設計快速出圖，沒有考慮到建筑工程的質量與安全，導致房屋建筑工程存在嚴重問題。

（二）高層建筑施工過程中帶來的垂向載荷問題

高層建筑在建設施工過程中，會使用到大噸位的機械設備，這些設備有時需要在高層建筑不同的樓層使用，會使得高層建筑在施工過程中垂直方向上的荷載變大，如果在設計階段對這一問題重視程度不夠，沒有進行科學地測算計算，也沒有采用合理的措施來增強施工階段高層建筑受力單元的承載力，可能會使得高層建筑承重構件受到損傷，成為建筑安全使用的隱患。

（三）高層建筑設計階段不夠重視基礎埋深

在我國，對于不同的建筑高度設計都有嚴格的對應標準約束，尤其是對建筑的核心設計參數，規定更加詳細。高層建筑地基埋深有關規范標準是埋置深度可為建筑總體高度的1/15-1/18，雖然在建筑設計過程中達到規范要求，但在實際建筑完工后，卻會出現不達標的情況。出現這一問題主要因素是建筑的實際超高以及高層建筑地下部分不按設計規定進行施工使用。建筑實際建設超高，而基礎埋深沒有變動的情況下，實際埋深往往達不到建筑總體高度的1/15-1/18，另外高層建筑地下車庫、商場的設置，一方面減少了基礎埋深，另一方面還對建筑的抗震抗風等安全性能造成了不利影響。

三、高層建筑結構設計問題的對策措施

（一）建筑結構設計必須嚴謹

建筑設計需要設計師與結構設計師密切配合，建筑設計是前提和基礎，要為結構設計創造條件，要充分重視建筑設計和結構設計過程。建筑設計與結構設計就像一枚硬幣的正反面，相互依存、缺一不可。雙方必須密切合作、相互配合。建筑的強度、剛度、穩定性涉及結構的安全，所以建筑的結構設計必須由結構設計師經過受力分析、計算，得到相關內力數據（軸力、剪力、彎矩）并據此進行構件的強度、剛度計算，從而設計出結構施工圖。要高度重視結構安全，尊重結構設計師，尊重結構設計師的專業建議和勞動成果。而不是忽視結構工程師，把結構工程師的工作看成可有可無。建筑結構設計要認真嚴謹，以數據為基礎，確保精準性，對每一個部位都要有科學地設計，對于重點部位，要強化設計管理。

（二）有效地利用計算簡圖

計算簡圖是根據結構設計方案以及科學計算原理方法完成的具有指導性的將構件及支撐按結構力學進行簡化，用點、線描述構件受力情況和穩定狀況的圖形。建設過程中涉及到的建筑高度、大部分建筑構件尺寸、材料用量等都需要有定量的數據來指導，定量的數據則是需要科學的計算方法來計算的。而計算相關的內容，需要有效地選擇、利用計算簡圖，保證相關的計算模型，或者計算簡圖與工程實際情況相符。高層建筑結構設計參數復雜，影響結構穩定性要素非常多，對于建筑的抗震參數和荷載承受力等參數有著嚴格的要求，這使得高層建筑結構設計計算成為一項大工程，對計算簡圖的利用也受到多種要素的相互影響，只有在計算人員具備足夠完備的專業知識，并正確使用計算簡圖的情況下，才能全方位、立體化地確保計算流程及數據結果的精度，使得計算簡圖成為高層建筑設計的有效工具。

（三）從設計和工藝多角度保障高層建筑施工過程垂向載荷

高層建筑設計方案確定階段，要對具體的地基承載力、各個樓層的承載力等進行詳細計算，計算原始數據的收集不能忽略實際施工過程帶來的影響，例如大噸位機械設備的使用以及物料砂石堆放在不同樓層、不同施工進度階段的對結構承載構件的影響。因此要想避免施工過程垂向載荷超標問題的發生，除了設計階段進行承重柱、承重墻等構件質量約束外，還要對施工工序和工藝進行科學確定，在百分百落實要求的同時，還能降低垂向載荷，保障高層建筑設計與施工一致性。

（四）基礎埋深的處理

在高層建筑結構設計當中，基礎埋深不夠的問題因其隱蔽性較強，往往會被人們忽略，但其對整個建筑的穩定性是有影響的。根據上一節分析的基礎埋深問題原因，結構設計人員在對基礎埋深設計確定時，要將高層建筑的地下使用部分與地上部分看作一個整體來進行規范設計，采用后澆施工，降低溫度應力、沉降差異帶來的影響，把地下超高的、地下車庫的剛度折算成覆土厚土，依據國家有關規定對埋置深度進行精準計算。

（五）板結構問題設計對策

計算板中空洞面積，并將其與整個板塊面積予以對比，如果洞口面積超過了整個板塊的30.00%，此時設計中整個板塊均應按照彈性膜設計，當然洞口邊緣節點也可以按照彈性節點計算與分析。使用PKPM 期間需要設置相應的參數，如果整個屋面按照鋼網架計算，此時電算中應輸入板的厚度，并將其定義為彈性膜，這種電算結果更加符合實際受力情況，保證設計結構滿足實際要求。

四、結束語

當前，高層建筑設計較之過去得到了較大的發展，但也存在較嚴重的結構體系不合理、地基與基礎設計不科學、上部結構設計存在缺陷等問題，較大程度地影響了高層建筑物工程質量。對此，筆者根據其中存在的問題進行了詳細分析，并提出了相關解決措施。