建筑結構設計標準化應對策略探討

文／曹聰 淮安市國融投資建設有限公司 江蘇淮安 223001

引言：

建筑設計是建筑行業向來關心的內容，結構設計是整個建筑建設中的重要環節，近年來隨著對設計要求的不斷提高，設計規范、圖集的頻繁更新，各地都出現了設計不符時宜的情況，對社會產生了廣泛影響，其中建設結構設計不符合標準占據很大一部分原因。學術界對此進行了研究，但是分析多集中于個案，缺乏宏觀角度的研究和對普遍原因的總結，提出的對策效果也十分有限。本文分析了我國建筑行業的結構設計標準化問題，并提出相應的策略。

1、標準化設計發展趨勢

我國從1998 年住房制度改革以來，房地產業飛速發展，隨著國家法律法規、建筑業設計規范、行業規程不斷完善，住宅建筑設計標準化逐漸成為行業發展主要方向之一。對開發商而言，住宅標準化設計不僅能縮短項目前期開發和設計的時間，也可以加強對住宅的整體質量控制，還能有效控制成本和工期，對實現項目的整體目標有重要意義。對設計單位而言，建筑設計標準化有利于統籌管理，減少重復勞動節約人力成本，加強對設計技術和內容的管控，提高設計企業的生產效率和市場競爭力。近幾年來，房地產企業對建筑設計標準化提出了更高的要求，建筑設計標準化成為房地產開發標準化管理的重要環節之一。

2、結構設計標準化的重難點問題

作為建筑結構最為重要的部分，地基承載了整個建筑的重力，因此地基施工對整體建筑質量產生重要影響。為此，為確保建筑工程施工質量及施工安全，建筑設計及建設單位應對基礎選型予以高度重視。然而在具體操作過程中，因選擇不合理致使地基承載力與實際要求不符的情況時常出現，且極易導致建筑出現側移和不均勻沉降的情況出現，明顯降低了建筑結構的安全系數，縮短了建筑使用壽命。設計圖紙在建筑結構設計過程中占據非常重要的地位，是建筑施工的重要參考，為有效提升建筑結構設計質量，在設計圖紙中應對建筑抗裂等級、抗震等級、施工材料以及墻梁柱標號予以詳細標注。然而在具體設計過程中，因設計人員專業水平較低，對問題的考慮也不夠全面，使得很多關鍵信息沒有在圖紙中得到明確體現，對施工質量產生嚴重影響。建筑設計標準化最早關注到的內容是建筑平面的設計問題，建筑平面的標準化已在我國廣泛運用，但結構專業的設計標準化進程比較遲緩，面臨許多重難點問題，主要是以下方面：

2.1 整體結構優化度不高

由于大環境下市場競爭的激烈，企業對生產效率和經濟效益的提升越來越看重，工程師外部受到市場競爭的影響，內部受到企業對設計進度高要求的壓力，一味地追求快速設計出的結構標準化方案，無法做到對合理建筑結構的保證，這導致建筑工程師大多在原有的通用性較高的住宅結構設計方案上進行修改。近年來，我國建筑設計行業發展規模越來越龐大，外界環境變化巨大，從前根據原有基礎修改的方式不再適用，而企業仍然要求工程師快速交付工作，使得工程師無法對結構標準化設計進行優化，工程師整體上對結構的構成和承重上把控不夠，影響最終效果。與此同時，很多建筑施工企業并未安排企業內專業的設計人員進行出國進修，學習國外優秀的專業建筑技術，導致自身建筑的結構化設計水平過于有限，并停滯不前。再加上近年來隨著對設計要求的不斷提高，設計規范、圖集的頻繁更新，審圖中心等主管部門越來越嚴格等原因，導致以往的建筑結構設計經驗并不能更好的適用于當前建筑的現狀，若仍沿用以往的建筑設計則會造成一定的不適應性。

2.2 場地、地區因素

房地產住宅的結構體系主要是剪力墻結構，這種結構對地質條件要求較高，因為場地和地區因素具有差異，不同場地，地基的巖層厚度、地下水水位高低、土質情況、承載力等都不同，要采用不同方式處理。要做到以上這些，項目組必須在項目規劃前期做好實地考察，充分考慮到場地因素，盡量在初期做好萬全準備，為項目的結構標準化設計做足依據。而各地地方性的經驗在地質這方面尤為重要，如有必要，多咨詢請教當地的地質專家，往往能起到事半功倍的效果。此外，全國各個省份因為地理位置和土壤條件不同，同樣的建筑物在不同地方的表現度也不同，即使是相同的戶型，在全國各地的具體建筑結構上也會有較大差異，特別是剪力墻的暗柱、連梁、墻面的混凝土等級，因抗震條件的不同導致的剪力墻布置的差異，這些都需要結構設計師根據項目的條件和項目價值意義進行個性化設計和具體計算。工程師的設計耗費時間直接關系到設計周期的長短，設計周期短，可能導致工程師無法全面、立體地把控項目特點，后期會出現多次修改；設計周期過長又不利于統籌規劃，不利于加快工期進度。

2.3 項目條件制約因素

不同的項目，其項目定位、目標與規劃就不同，總圖布置和地方性限制也是千差萬別。（1）建筑的整體高度和層高會直接影響結構計算過程；（2）填充墻、裝飾材料的種類會影響建筑結構的承載能力；（3）鋁膜建造工藝會影響結構的尺寸和布局；（4）裝配式要求：要根據標準化戶型的要求來采購裝配，細化、分解結構構建，滿足不同地區的項目的具體要求。

3、現階段建筑結構設計過程中存在的幾點問題

3.1 短肢剪力墻設置存在問題

在現階段建筑的結構設計過程中依舊存在著比較多的問題，如果未能夠對這些問題進行及時有效的解決，還會對該建筑產生致命的影響，并會造成嚴重的結構損害現象。在進行短肢剪力墻的設立過程之中，如果出現了不合理的地方，還會直接影響到整個建筑的穩定性以及安全性。并會導致該建筑的抗震功能得到進一步的降低，在面對地震等自然災害之后也無法保持良好的抗震效果，從而不利于后期建筑的長期與安全使用。因此說設計人員在進行短肢剪力墻的設計過程中，也就需要嚴格按照該建筑的實際施工情況來進行設置，只有這樣才能夠有效避免短肢剪力墻增設等問題出現，并使得該建筑物的使用壽命得到有效的提升。當然，并不是說短肢剪力墻完全不能使用，適量的短肢剪力墻的布置能夠使建筑布局更加靈活，提升戶型的品質，增加客戶的接受度，同時也可作為結構體系中的補充，調節結構體系中的各項參數。

3.2 嵌固端設置存在問題

嵌固端作為建筑結構設計中的重要組成部分，在對嵌固端進行設計的過程中還存在有以下幾點問題：（1）在對嵌固端的位置進行選擇過程中依舊存在有比較多的問題，許多建筑在施工過程中多是在地下室或者人防頂板來進行嵌固端的設置，但是該設計模式之中還存在有比較嚴重的安全問題，也就容易導致嵌固端難以獲得一個良好的施工效果；（2）嵌固端的上下層剛度還存在有比較嚴重的比例設計不夠合理問題，就嵌固端的合理設計進行分析，其上下層的剛度比例也是一個需要充分重視的指標，如果上下層剛度缺乏合理性，對于該建筑的使用性能以及承載能力也會造成非常大的影響，從而直接影響到該建筑物的后期使用質量；（3）在進行嵌固端的結構設計過程中，其跟抗震縫隙的處理還有著比較大的矛盾以及沖突，并且存在有平衡性不足的問題，對于整個建筑結構的穩定性也會造成非常嚴重的影響。（4）嵌固端的加強構造措施也對結構安全起著重要的作用，這就要求設計人員不僅要熟悉省標、國標，也要對地方性的規范有所了解。

3.3 注重結構設計中各種性能的滿足

在進行建筑的結構設計過程之中，還需要充分滿足各個方面性能的要求，然后在此基礎上來進行后續的設計工作，從而保障該建筑的后期安全使用。因此在進行建筑的設計過程中，還需要充分滿足以下幾點性能指標：（1）首先需要進一步加強對結構延展性的設計力度，主要設計內容需要針對建筑容易出現的變形跟倒塌等問題，在延展性良好的基礎上，還能夠有效避免地震等自然災害對于建筑物所造成的影響；（2）在結構設計過程中要求建筑的水平力能夠保持在一定水平，借此來提升該建筑物的力學載荷效果；（3）穩定性作為建筑結構設計的重要組成部分，也就要求設計人員能夠加強對該方面的重視程度；（4）位移比、剪重比、位移角等等結構體系重要參數除滿足規范的要求外，設計人員還需盡可能的優化，這些參數是反應結構模型是否經濟合理的重要組成部分，也是體現設計人員能力水平高低的直觀表現。

3.4 超高問題

在對建筑進行結構設計的過程經常性會出現超高問題，所謂超高問題指的是部分建筑建設單位在進行建筑結構的設計過程中無視相關制度跟標準規定，來隨意增加建筑的高度，借此來獲取到更多的經濟效益。但是在建筑施工過程中的超高問題對于建筑結構還會產生非常不利的影響，需提升建筑的穩定性跟抗震性能來保證建筑結構的安全，從而導致成本激增。對于部分超高的建筑而言，其在遇到強風或者地震等自然災害的情況下，如果設計因成本問題沒有充分的預留安全系數，還會出現自身荷載能力不足以及抗震能力不足等因素，導致建筑物出現倒塌等事故發生，從而直接威脅到人們的人身和財產安全。

3.5 其它設計問題

在建筑的結構設計過程中需要涉及到非常多的內容，這也就要求在結構設計過程中能夠充分考慮到各個方面的因素，借此來保障結構設計的合理性以及有效性。此外因為建筑施工時所涉及到的環節過多，也就導致了其結構設計中存在的問題還存在有多面性，除了上述闡述的四種問題之外，在建筑的結構設計工程中經常性還會出現抗震性、牢固性以及建筑整體剛度等多個方面的問題，對于該建筑的整體結構設計效果也會造成較大的影響，嚴重情況下還會導致該建筑的整體建設出現較大的損傷。此外在進行建筑的結構設計過程之中往往還需要計算來進行施工位置的合理選擇，因此說計算的準確程度對于整體結構設計水平還會造成比較大的影響。對于這些計算準確性問題而言，還會受到資料是否健全、計算公式選擇的恰當性、建模是否準確以及計算過程中的是否考慮全面等諸多因素影響，對于整體結構設計的效果也會造成嚴重的影響。

4、提高建筑結構標準化設計水平的對策

4.1 對建筑結構設計圖紙進行不斷詳實和完善

作為建筑結構設計的重要載體，建筑設計圖紙也是建筑項目施工的基礎，并對建筑施工產生重要影響。所以，在對建筑結構進行設計的過程中，應嚴格依據結構設計標準及規范開展工作，相關設計人員不得貪圖方便而隨意省略關鍵信息的標識，同時設計人員還需要對復雜、細微的結構予以重點關注。總之，在對建筑結構進行設計的過程中，相關設計人員應始終保持嚴謹的工作態度，并在設計工作完成之后，對圖紙進行嚴格的自我審核，及時發現問題，并采取合理措施解決問題，有效提升建筑結構設計圖紙的質量。

當前，我國建筑設計存在一定的問題，主要原因的建筑施工企業的領導尚未對其的施工投入一定的重視，很多施工企業的領導將更多的注意力轉向獲取經濟效益以及企業之間的競爭力上，而忽略了建筑標準化結構設計的重視程度。與此同時，很多建筑企業領導都缺乏對搞成標準化結構設計的重視程度，甚至認為進行建筑所使用的施工設計圖紙與多層建筑的圖紙沒有什么明顯的區別，還有少數領導并未對建筑結構標準化設計給予一定的成本投入，很多設計人員在進行具體的施工圖設計時會在一定程度上收到了成本的限制，導致對圖紙鋼筋含量、混凝土含量等指標過于的苛刻，沒有設計一些合理的安全儲備，從而影響建筑施工的整體質量。

4.2 對強制性標準與推薦性標準予以注意區分

在我國，涉及環保、衛生、安全等方面的標準屬于強制性標準，其余為推薦性標準，也就是說強制性標準必須嚴格執行，推薦性標準秉承自愿采納原則，但是地方政府及建筑項目合同予以嚴格規定之后，則屬于強制性標準，必須執行，不容商量。同時，雖然有些推薦性標準是在自愿基礎上建立的，但是因其嚴格程度不同，相關單位及設計人員也需要對其加以區分，認真對待。同時，應多與地方性的設計主管部門，圖審中心等權威部門多溝通、多交流、多學習，很多各地的地方圖審中心對規范條款的解釋并不一樣，執行的力度也有所不同，這就需要我們的設計人員在保證安全的同時，了解各地的審圖深度，滿足一定的經濟效益。

4.3 對條文規定用詞予以精準把握，確保設計符合規范要求

針對不同應用范圍及規章，國家在制定建筑結構設計標準的過程中也會使用不同的詞語，以便專業設計人員進行區別對待。比如，“嚴禁”“必須” “應該”“不應該”表示嚴格的意思，是強制性的，無法違反的；“宜”表示嚴格的意思，在沒有特殊要求的情況下必須要這么做，如有特殊情況可以斟酌考慮。此外，相比較其他規范而言，消防方面的要求會更加嚴格，比如“應該”“不應”不僅僅表示嚴格的意思，而是非常嚴格的意思，必須要依據規范行事。因此，在具體設計過程中，相關設計人員必須做到以下幾個方面：第一，對用詞進行反復推敲，仔細專研，確保設計有理有據；第二，設計人員應加強自身理論知識的學習，及時更新觀念，對標準的動態方向予以充分掌握，對建筑結構設計方案予以不斷完善；第三，對新規范的實施時間予以高度重視，一旦設計產品與新規定出現矛盾的情況，則需要依據具體時間而定，如果新規定出臺時間早于設計時間，則必須執行新標準。

4.4 菜單定制式設計條件輸入管理

在項目初期，制定相應的標準輸入文件，準確的采集項目的設計條件是非常關鍵的一步，但卻經常被忽視，導致項目由于提資不明確，后期反復修改，影響項目設計工期和質量，在結構專業的設計輸入條件中應明確：（1）項目的場地（地勘）和荷載信息；（2）建筑高度、層高、使用功能、填充墻、建筑做法等建筑信息；（3）特殊施工工藝和質量控制要求；（4）明確地方特殊要求和審圖的要點等。在項目初期明確項目信息，減少后期變更的可能性，是管控結構標準化設計工作的第一步，在標準化實踐中也是地產項目部門的一項重要的工作。

4.5 項目統一技術措施

統一的結構技術措施對結構設計管理有重要意義，在管理方面，形成統一的標準有利于把控質量，對不同項目遇到的相同問題采取統一的解決方案，對不同設計者的設計流程、方法和結果統一管理規范；在技術方面，根據積累的項目經驗，對實際設計過程中遇到的重點、難度問題形成系統的解決方案，為設計者提供了準確的參考，對項目設計過程技術把控，有利于成本的準確控制。結構專業的統一技術措施的主要內容包括：（1）設計流程管理的規定；（2）設計參數的統一規定；（3）結構設計方案的關注要點；（4）結構設計技術措施指引；（5）設計深度的統一規定；（6）優化和限額設計的規定。結構設計的技術管控直接影響到建筑物的安全性和經濟性，設計院和開發商的管控應相輔相成，結構設計管理人員應盡早地對項目統一技術措施宣貫執行，從而減少設計的不確定性，才能交付出統一的、合格的設計成果。

結語：

近年來，建筑行業標準化價值取向明顯。作為一種策略，標準化在理想狀態下，通過工程師的管理策略、技術調控和設計水平的把控得到實現，結構設計是整個建筑建設中的重要環節，而標準化思維有助于提升結構設計，從而促進企業的經濟效益提升。提升建筑結構標準化設計不僅能提升建筑的整體質量，更能加強建筑企業的經濟效益，并促進企業的蓬勃發展。而標準化的目的是有效控制建筑工程的質量，節約成本，保證工期，方法上菜單式的輸入條件管理、統一的技術措施指導結構設計、廣泛應用參數化、模塊化的管理均有助于企業克服結構設計標準化時的難題，具有重要的實際應用價值。我國建筑行業若是想加強對建筑結構標準化的設計更要從自身入手，首先建筑行業的領導需要對其標準化的設計投入一定的重視程度，其次，建筑設計的人員需要提升自身的專業設計水平，最后，施工人員需要對建筑內部的消防結構、抗震結構以及抗風結構等各方面進行優化設計。