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建筑结构设计中存在的问题与措施李睿

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：李睿

[导读] 摘要：一直以来，建筑质量的优劣直接关系到人们的生命财产安全，而高质量的建筑又源自于有一个科学合理的建筑结构设计。

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        摘要：一直以来，建筑质量的优劣直接关系到人们的生命财产安全，而高质量的建筑又源自于有一个科学合理的建筑结构设计。结构设计是一项系统的、全面的工作，在设计中在的问题是多种多样的，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。通过加深对建筑结构设计内容与原则的认识，注意结构设计中常见的问题，可以有效地提高结构设计水平。
        关键宇：建筑结构；类型；内容；问题
        随着我国科学技术的快速发展，建筑业也发生了日新月异的变化。目前的建筑市场竞争非常激烈，要想开拓市场站稳脚跟，谋求更大的发展。就必须依靠设计创新来增强企业实力，结构设计专业性强，灵活创新思维，责任强，这样才能为后期施工的提供建筑的蓝图，靠有效提高结构设计水平，从而来提高工程质量，降低生产成本，创造最佳效益。
        1建筑结构设计的类型与基本内容
        1.1类型
        以建筑物的用途来分为工业建筑与民用建筑。根据层数，可分为单层、多层、高层和超高层建筑。建筑物根据所使用的结构材料可以分为：木结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构和混合结构等。建筑物根据其结构形式，可以分为排架结构、框架结构、剪力墙结构、简体结构和大路结构等。
        1.2内容
        1.2.1程序
        建筑物的设计包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖水通风设计和电气设计等。每一阶段的设计要符合四个基本设计要求：功能适用、美观外貌、经济实用和环保要求。建筑结构是建筑物发挥使用效能的基础，其结构设计可以分为四个阶段：方案设计、结构设计、构件设计、绘施工图。[1]
        1.2.2设计方案要求
        ①内容的计算：结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算，如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算；②结构上多种作用效应同时发生时，应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后，考虑其可能的最不利组合；③抗震设计：我国的抗震设防烈度为6至9度，建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。对应不同的抗震等级，有不同的计算和构造要求。
        2建筑结构设计的原则
        适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。完美的建筑结构设计就是在努力追求这五个方面的最佳结合的过程中产生的，适用、安全、经济、美观、便于施工是结构设计人员最终努力的目标，是结构设计的最佳体现。
        3进行建筑结构设计时应特别注意的问题
        3.1关于箱、筏基础底板的挑板问题
        从结构角度来讲，如果能挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较为节约：出挑板后，能降低底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上，加挑板就可能采用天然地基：能降低整体沉降，当荷载偏心时，特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜：窗井部位可以认是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按板计算。从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。[2]
        3.2关于梁、板的计算跨度
        一般的手册或教科书上所讲的计跨度，如净跨的1．1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构计，而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构，简单点讲，可为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。借用台阶式独立基础变截面处的概念，柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才时有问题的。

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        3.3基坑大小计算基底
        基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分可以作为安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
        3.4关于回弹再压缩
        基坑开挖时，摩擦角范围内坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，如独立基础，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当作安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。[3]
        3.5等截面
        通常情况，悬挑梁宜做成等截面，尤其出挑长度较短时。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，做成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，加大施工难度。变截面梁的挠度也大于等截面梁。当然，外露的大挑梁，可适当变截面，使感官效果更好些。
        多层房屋建筑无地质勘察报告，仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。地基与基础设计要做到合理，安全适用，设计人员必须依据地质勘察资料，统一考虑多方面因素进行基础类型选择和设计。仅凭地耐力这一数据是不全面的，也是不安全的，更不能盲目的把地耐力容许值取得小一些就认为万无一失了。
        3.6地基处理
        采用换土垫层进行软弱地基处理，不进行换土垫层设计，只凭经验处置。有时设计者对软弱地基的危害认识不足，只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力，没有进行挚层宽度和厚度计算，既不安全，又不经济。民用建筑中柱、梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时，在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范将荷载乘以折减系数计算其荷载值，因而采用荷载值偏大。
        3.7楼板设计应注意的问题及解决办法
        第一，设计楼板时会经常遇到计算双向板看作单向板的相关问题，主要是由于图计算较为方便以及对楼板的受力情况认识不够导致的。这样的结果肯定会使得计算的假定跟实际的受力情况不相符，导致两个方向上的配筋达不到平衡，使得配筋不足，最后导致楼板上产生裂缝。
        第二，计算楼板的承受线的荷载弯矩时，一些设计人员可能会弄混板的配筋的相关计算，使得把板的总面积附在隔墙的总荷载上。也可能是由于对连续板的了解不够，在设计板的时候没有想到支撑点上面负弯矩可能产生的影响，最后导致楼板上出现裂缝。
        第三，还要注意双向板的有效高度可能取值较大的问题。双向板在两个反向上都会存在弯矩，使得双向板跨中的正弯矩钢筋是纵横叠加放置，长跨方向的跨中钢筋位于短跨方向的跨中钢筋上面，因为这两个高度不一样，在计算的时候要使用两个方向分别的有效高度。但是，有一些设计人员用一样的有效高度来计算配筋，使得长跨的有效高度偏高，配筋偏低，埋下了质量隐患，严重时，甚至可能发生开明缝的情况。
        4小结
        总之，结构设计是建筑工程的重要组成部分，是建筑安全应用的基础。因此，设计人员要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细，综合考虑设计因素，进行多重整合，运用科学的设计理念，善于反思和总结工作中的经验和教训。只有这样才能做好建筑结构设计，设计出满意的建筑，从而促进建筑工程质量的不断提高。
        参考文献
        [1] 赵丽艳.在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].科技资讯,2010,13(20):145-146.
        [2] 徐瑞亮.基于实际探析建筑结构设计中要注意的一些问题[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,15(33):134-135.
        [3] 杨海鸥.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用 [J]. 城市建设理论研究（电子版）,2013,36(21):112-113.