房屋建筑結構設計內容與存在問題分析

王聰軍

衡水寶力房地產開發(fā)有限責任公司 河北 衡水 053000

建筑結構設計的合理性，決定了整個建筑工程的安全性、適用性與耐久性。然而，縱觀我國建筑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，建筑結構設計中仍存在一系列亟待解決的突出問題，影響了整體建筑工程的質量。為此，全面探究建筑結構設計中的問題及解決策略就尤為重要。

1 房屋建筑結構設計的基本內容

在房屋建筑的架構設計環(huán)節(jié),一般設計者都必須給出不同的構造建筑效果圖。首先是構造平面圖。盡管近年來地震較頻繁，但由于各個地方房屋的抗震能力條件是不相同的，因此屋頂構造的建筑設計也需要滿足當地建筑的設計條件，而對于地震較頻繁地帶，一般設計者也必須做出散射截面的抗震驗算[1]。設計者在結構設計時，必須充分考慮各個組合構件的受力,在方案設計完成后使用專門的軟件系統(tǒng)進行建模，并查找原設計圖中出現(xiàn)的問題，不斷修正驗證,直至滿足建筑物的基本設計條件；其次是設計屋頂架構圖,此類建筑設計效果圖通常是在建設特別是坡屋面建設時必須采用，一般包括了梁板式與折板式二類結構，但二者所使用的設計條件卻截然恰恰相反，梁板式適合于地板跨度很大，且建筑物房屋斜坡與屋脊線轉變比較繁復的坡屋面，而折板式則適合于一般建筑物平面比較規(guī)整,且建筑物房屋斜坡較小,屋脊轉變較為簡單的坡屋面，其中特點是用剖面結構示意圖的方法來體現(xiàn)，使施工設計人員可以正確理解其基本結構設計；最后是設計建筑物大樣,通常是在正確的工程詳圖上進行繪出的，需要保持建筑物形狀平穩(wěn)，保持高度與外形尺寸的準確性，盡量地增加建筑物構造的合理性，而且直觀形象，可以使施工人員容易看得明白，而且實用又有效。

2 房屋建筑結構設計需遵循的原則

房屋建筑的結構設計的要求相當嚴苛，對設計者的專業(yè)素質要求較高,相關設計人員必須需具有堅實的理論、技術基礎，才可以勝任這一崗位。在建筑設計過程中，設計人員必須要獲取足夠多的信息資源，包含地形景觀資料、地產開發(fā)商的住宅建筑理念及其需求等，并且在確保施工品質,使建筑造型更加漂亮。目前，國家對居住建筑群的總體設計有著相當嚴苛的規(guī)定，而目前不少住房建筑工程設計中仍然存在的工程質量問題，很多設計部門不能嚴謹地根據國家建筑施工設計準則進行施工設計，因此為了更好地完成建筑結構的設計，應當堅持如下原則:首先，設計師必須清楚每個建筑材料形成構造的主要受力特點和作用，并確定了建設構造和原材料對總體工程質量的影響，要嚴謹地按照建筑施工設計圖紙來選用合格的建設原材料，同有關建筑材料供給人員交流；其次，確定各種結構其力學效應的影響,要針對各種建筑類型,進行科學的流體力學工程設計。最后，確定建筑結構設計的剛度,一般而言,如果建筑構件過軟，其剛性不夠，其承載能力較大,但是容易變形,而如果建筑鋼結構過硬，其彈性效應比較差,雖然可以承載很大的外力作用但是容易破損，因此結構設計師必須綜合考慮這一問題，設計合格的鋼結構[2]。

3 房屋建筑結構設計常見的問題

3.1 設計人員理念落后

房屋建筑架構設計的決定性原因在于建筑設計人才的專業(yè)能力及其理念認知，由于建筑設計人員的設計理念和設計模式較為落后，導致房屋建筑架構設計無法適應現(xiàn)代化大眾的需求。此外，由于我國地區(qū)幅員遼闊，根據各個地方的天氣特點及地貌不同，在從事住宅建筑物架構設計的工作過程中，很多設計人員由于自身的原因，忽視了對當地氣候條件、施工環(huán)境等方面的分析，導致房屋建筑現(xiàn)場施工較難開展。

3.2 設計方案不合理

房屋建筑構造設計方案是以圖紙設計的根本的，但如果在設計方法上或者圖紙的設計方向與實施過程存在重大誤差，就無法真正地把房屋結構設計合理，進而給后期工程建設和施工方面留下了潛在隱患。設計方案沒有科學化和與施工前期的工地測量工作有著很大的關系，實施時工地周圍環(huán)境的測量數據，作為圖紙方案設計的最主要依據來源，如果施工測量發(fā)生了誤差就會使得方案設計和圖紙設計工作沒有了意義，進而造成后期的施工效果[3]。

3.3 施工要求尚未落實

施工單位在完成住房建設的過程中，并沒有把有關圖紙設計的細則和規(guī)定做好貫徹，這樣使房屋設計的優(yōu)勢并沒有得以切實體現(xiàn)，進而進一步降低了住房建造的效率。經過調查分析，發(fā)現(xiàn)施工單位的設計人員一般有農民工構成,文化層次較低，對施工結構設計的相關基礎知識掌握程度較淺,不能切實看懂圖紙設計要求,在施工過程中也不能有效貫徹施工規(guī)范，使得很多房屋建筑結構的施工無法落實。

3.4 框架設計缺乏科學性

房屋建筑構造的設計主體實際上是對鋼筋、框架結構的總體設計過程，在這一總體設計流程中，需要結合縱橫二個渠道，精確掌握結構特點，做好建筑材料的合理使用。當前，房建單位面臨的主要問題是建筑工程的從業(yè)人員對空間結構的把控能力不強，以及縱向橫向二種模式的轉換水平不高。上述問題使得房屋建筑結構框架的設計中出現(xiàn)了許多不合理之處，使得房屋建筑結構的總體穩(wěn)定性與承載力都受到了巨大的挑戰(zhàn)。

4 推進房屋建筑結構設計優(yōu)化的意義

4.1 有效提升房屋居住的安全性

房屋建筑架構設計的提高可以在構造與性能方面使房子的堅固度和防震能力有所提升，當面臨地震時可以讓住戶爭取更多的逃生時機,進而有效的改善其房子使用的安全性。房屋建筑結構設計的主要優(yōu)勢在工程設計技術人員知識的基礎上，通過充分運用先進計算機技術,使設計圖紙所提供的信息更為準確，并利用三D技術以及虛擬現(xiàn)實手段對施工流程進行了可視化仿真,這樣就可以更準確的找到施工流程中潛在的安全隱患，從而做出針對性的改進和處理,有效的提高了施工效率和安全，進一步優(yōu)化了施工細節(jié)設計，在確保施工結構對稱與規(guī)范的基礎上，進一步提高了房屋結構工程的穩(wěn)定性[4]。

4.2 避免出現(xiàn)板裂縫、板彎曲現(xiàn)象

樓房建筑過程中樓層裂紋的產生主要是因為計量誤差導致鋼材使用量不夠。建筑樓板結構主要分為單面板設計和雙面板設計，雙面板設計中因為在各個方面的數值計算結果上具有一定的差異，由于數字不同而使得有效寬度無法滿足要求，也因此導致雙面板設計產生了傾斜的現(xiàn)象。而住宅建筑結構設計中為增加住宅空間設計，將非承重墻體安置于同一樓層之上，非承重墻體的設計也需要嚴格遵循均布荷載的方法，以提高墻面承重統(tǒng)計的科學化。

5 完善房屋建筑結構設計的主要措施

5.1 結構抗震設計

在施工選址階段,施工單位必須綜合考慮現(xiàn)場的天氣要求、地質要求和水文要求等。并通過實地考察明確了現(xiàn)場的地質狀況,在房屋建筑構造體系設計階段，必須及時評估分析地震自然災害等可能會造成的土地沉降和建筑物移動等問題，并提出針對性的應變措施。在房屋建筑地基設計階段，設計人員必須掌握建筑整體構造，以契合地基設計與主體結構設計。同時確保房屋建筑長度與標高的科學合理，并加強控制構造柱質量,按照比例合理調節(jié)水泥混凝土配比，以保證水泥混凝土與澆筑環(huán)節(jié)的施工質量。在設置抗震裂縫的過程中，必須正確規(guī)劃建筑構造，建立適當的小范圍,從上部構造中劃分出抗震裂縫，并應根據建筑物實際高度設計抗震裂縫，保證建筑物構造的穩(wěn)定性和結實性能，出現(xiàn)抗震災害后能夠合理抵御下沉和移動等現(xiàn)象。

5.2 注重鋼結構設計

在運用材料優(yōu)化技術展開建筑結構設計工作的過程中,必須著重加強對鋼結構部分設計工作的關注力度。設計師不但需要對客戶實際要求與住宅建設規(guī)范等信息進行詳細分析，以做出合理材料與設備選型,同時需要對鋼結構材料的優(yōu)勢與劣勢進行全面剖析，以選擇最適宜的結構材質和尺寸,確保了最終鋼結構部分的建筑品質。同時為了提高重點結構施工品質，設計師方面還必須明確了實施注意事項和要點工藝實施的具體步驟,并找出應該進一步優(yōu)化的主要環(huán)節(jié)，再對其進行適當調整；另一方面要在完成實施方案編制之后，和多方的技術人員進行研究，并估計出在施工中可能會發(fā)生的各類問題,并要根據問題制訂出相應的解決辦法，以保證在問題出現(xiàn)時能夠及時進行處理，從而把各問題所造成的經濟損失控制到最少，從而取得了理想化鋼結構工程建設效益。

5.3 加強房屋建筑設計的均衡性

自然界中蘊藏著許多具有平衡性特色的事件,從而高效的適應了人類的欣賞需要。在從事房屋建筑結構設計的整個過程中,就必須全面的考慮到平衡性在建筑設計整個結構中的重要意義。只有在確保了建筑材料的平衡性特征的基石上,才可以良好的體現(xiàn)出建筑材料構造的美觀性能特征。而樓房建造構成的平衡性主要包含著建筑材料內部空間、外形構造、利用功能等多方面的平衡。把上述各種因素都全面的考慮在樓房建筑構造的設計活動中,才能體現(xiàn)出樓房的平衡性特征,從而提高了其美觀。

5.4 合理統(tǒng)籌安排和運用建筑材料

工作人員開展建筑物結構設計的時候,需要對一些建材選定的進行。根據建材的選擇需要參考到的參數包括建筑物的受力特性、建材使用的操作條件。與此同時,選擇的建材必須滿足材料使用特點,盡可能的使材料的損失、浪費等減少。整個流程中必須考慮的一點是工程架構設計人員需要針對工程項目建設的具體實況,確定出許多建材的選擇策略,運用技術比較模型,選擇經濟優(yōu)勢、技術優(yōu)點突出的建材設計方案。

5.5 注重數字技術運用

建筑結構布局方法的研究項目也相對較多，對于一個建筑,通常具備多個結構布局方法和空間結構分析。但因為空間結構分析與建筑質量有著很大關系，所以必須進行分析選型，才能找出質量最好的設計方案。而目前，較為理想且使用效果較好的結構分析方法，大多以數據分析方法居多，BIM等新進技術的應用，讓建筑數據分析顯得更為直接、有效。工程設計技術人員可以根據預先收集到的資料，按照實際施工條件，進行模擬結果的建筑模型建設，然后再根據三D立體模型設計，對每個細部方案加以調整，可達到對各個局部設計方案的細致研究，可以及時發(fā)現(xiàn)建筑設計缺陷和交叉的不合理情況,也可以為最優(yōu)預測解決方案提供理論支撐。

5.6 合理設置嵌固端

針對不是地下室建筑的一般房屋結構，其構造的嵌入端部位較為明顯；針對具有地下室建筑物結構，但地下室的建筑剛性和剪切強度不足時，地下室建筑頂部可以用作嵌入端;針對具有地下室建筑物結構，但地下室建筑頂部因為有地上地下高層中庭、開高窟窿、半地下室等因素，而無法達到嵌入要求的,此時的地下室建筑頂部也是無法用作嵌入段端的，但嵌入端部位卻可以下移；針對有底盤結構的地下室建筑，當上層建筑物結構地下室頂部與周邊地下室建筑頂部出現(xiàn)高差時，如果其高度不足于首層層高度的三分之一，而嵌入端達到建筑剛性和承重能力的最高要求時，嵌入端可取在地下室建筑頂部處，并應進行加固措施；當該高度差不低于首層層高度的三分之一時，地下室建筑頂部不得作為嵌入端，并須對高差所在處的柱或墻體進行豎向或斜支撐等的處理方法。

5.7 規(guī)范房屋的變形縫設置

住宅建筑物的沉降裂縫設置中應當綜合考慮環(huán)境溫度變更，因為氣溫變化會引起房屋熱脹冷縮變化，從而改變了房屋的長度。根據抗震裂縫結構的設置可進行對建筑物構造的合理分類，可區(qū)分為多個抗側力構造單元，抗震裂縫長度不宜超過70mm，在砌體構造中，長度不宜超過50mm。下沉裂縫的設計可提高房屋建筑構造的穩(wěn)定性和強度，通過合理選取建筑平面轉折部位、適當設置或分期建造房屋銜接部位等，均可防止建筑地面出現(xiàn)不平衡下沉，一般下沉裂縫的距離宜維持在15.0～25.0m。施工必須考慮的各種因素較多，須著重注意土質因素對建筑強度的負面影響，同時建筑架構設計人員還應科學使用驗證公式加以測算，防止在設計方案與建筑實際狀況之間出現(xiàn)錯位問題，避免在房屋細節(jié)部分發(fā)生裂縫的現(xiàn)象。并采用建筑架構設計優(yōu)化法,以全面保障住宅施工的設計水平，同時嚴格控制住宅細部構造的質量，以提高住宅細部構造的合理性[5]。

5.8 做好參數計算，繪制的樓板架構圖和屋面結構圖

正確的建筑結構設計參數，可以提高結構設計的規(guī)范性和建筑構件的穩(wěn)定性，但同樣以樓板為例，就必須測算好構造變形的范圍，以確定最大變形數量，而根據結構設計規(guī)范推算的變形數值，也不可單靠個人主觀意志確定。當對樓板荷載進行測算時，必須將其轉換為實承重量，以保障計算正確可靠。樓板構造和屋面構造都是建筑施工中重要的結構構件。但在建筑設計過程中，因為設計師不符合建筑物實際空間概念的設計，對房屋造型與構造的考慮并不平衡，出現(xiàn)了一些情況，制作樓板架構圖和屋面構造施工圖時，就在對樓板構造與房屋的構造設計的過程中，有了具體的技術條件規(guī)定，例如坡屋面，有梁板式結構的解決的方法與有折板式構造解決的方法相對，梁板式結構在具體情況的建筑物中又有適應的特殊條件規(guī)定，如板跨度過大、平面的不規(guī)整等；而折板式構造在具體情況的建筑物中又有適應的特殊條件規(guī)定，與樓板式的技術特點恰恰相反。又由于建筑物構造多為偏心受拉的構造。綜合方案中往往忽略了各個建筑結構的具體受力分析與總體協(xié)調能力，而是局部考慮并繪畫成大樣圖紙，以便于施工順利的進行。

6 結束語

綜上所述，當前建筑多樣化正成為當前建筑發(fā)展的趨勢，進一步優(yōu)化房屋建筑結構，有利于推動我國建筑行業(yè)的發(fā)展，提升房屋細部結構的合理性。