建筑结构设计中存在的问题与对策

付刚

（贵州省建筑设计研究院贵州贵阳550002）

建筑结构设计中存在的问题与对策

付刚

（贵州省建筑设计研究院贵州贵阳550002）

对建筑项目而言，建筑结构设计无疑是非常重要的环节，是建筑能够顺利施工的基础和前提。目前建筑功能出现了多元化发展，建筑结构的意义得到了更好的体现。在建筑设计方面，对建筑项目的特征进行体现主要是通过结构设计来进行实现，建筑结构在设计过程中经常会出现很多的问题，对建筑项目的安全性以及经济性产生了很大的影响。为了能够对建筑结构设计的质量和水平进行提高，针对出现的问题可以采取相应的措施，促进建筑项目设计得到更好的发展。本文主要分析建筑结构设计中存在的问题和解决对策。

建筑结构设计；问题；对策

引言

所谓建筑结构设计，即是指建筑设计师使用结构语言来表达自己的设计诉求和设计理念的过程。结构语言即结构师从设计图纸中提取出已经经过简化的诸多元素，例如，基础、柱、楼梯、梁、墙以及大样图等。结构师通过对它们进行充分利用后形成建筑物结构体系，例如横向与竖向的抗力与承重体系等，再将由于各种原因所产生的荷载向基础传递。当前，在我国房屋结构设计中还存在诸多问题，阻碍其发展。

1　建筑结构设计现状

目前，在建筑方面，人们对其舒适性和使用功能的要求越来越严格，这促使建筑设计师不断完善建筑结构设计，以提高建筑的牢固性和安全性。在建筑技术发展的过程中，建筑结构处于不断的变化中，而且越来越复杂，同时建筑类型和功能也开始向复杂化方向发展，这就给建筑结构工程的设计工作带来了较大的难度。而且长期以来，在建筑结构设计时，较多的注意水平荷载的控制作用，在设计时对于侧面位移的控制更为关注。而对侧移影响最大的因素则是轴向变形，这就要求在结构选型时需要进行全方位的考虑。特别是当前建筑的高度不断增加，在这种情况下，对柱、墙等提出了较高的要求，所以在设计时，对于竖向结构体系的控制则更为关键。特别是在高层建筑成为城市发展的主流方向的背景下，要求设计师不断优化建筑建筑结构设计，改善以往设计理念带来的一系列问题。

2　建筑结构设计中存在的问题

2.1建筑结构选型问题

在建筑结构设计过程中，结构选择是保证建筑的安全性和稳定性的基础，因此，结构选型问题是其首要关注的问题。但是在基础的设计中，由于选型不够合理，导致地基的承载能力与建筑的实际需求不符，在后期使用中容易出现不均匀沉降和侧移的现象，对于建筑结构的安全系数有很大的影响，缩短了建筑的使用寿命，所以要高度重视建筑基础结构选型的合理性。

2.2地下室、外墙设计问题

地下室以及外墙设计在建筑结构设计的重要性是毋庸置疑的，但是其也是非常容易出现问题的部分。地下室外墙设计对地下室建设有很大的影响，对整个建筑项目的承载能力也有很大的影响，因此，在设计方面比较严格。但是，地下室外墙设计在整个建筑结构设计中并没有得到很多人员的重视，在施工中也出现了很多的问题，比较常见的问题就是地下水位的高低、地下层数、地上负载等因素，这些因素对建筑项目的安全系数都有很大的影响，对建筑项目的质量也有很大的影响。

2.3梁、柱设计问题

在梁、柱设计中，也存在一定的问题，以悬挑梁和承重柱的设计为例：

（1）当前在悬挑梁方面，主要存在的问题是梁高选用过小，直接导致梁截面承受过高的受压区应力，基于正常使用情况下该受压区会出现非线性徐变。在时间的作用下梁挠度会逐渐增加，挑梁一旦变形则会导致梁板开裂，且裂宽与挑梁变形之间存在正相关，即随着挑梁变形增加裂缝也会逐渐变宽，导致房屋正常使用功能受到影响。支座附近存在剪弯作用，在此影响下竖裂缝会延伸为斜裂缝，梁此时已基本破坏，若为托墙挑梁则挠度会导致梁上墙体产生裂缝，且接近于梁支座。裂缝逐渐延伸至斜边，越往上裂缝就越宽。此外，挑梁截面过小也不利于结构抗震，悬挑结构极度敏感于竖向地震作用。当梁高过小时，截面会有较高的受压区，降低染延性，竖向地震影响下会出现脆性破坏，承载力被严重破坏。

（2）在建筑承重柱设计方面，存在的问题主要体现在截面高度设计方面，在以往的设计中截面高度过小，且多于Ⅵ度抗震设防区发生。部分设计人员由于专业知识匾乏，认为Ⅵ度设防等同于不设防，为简化受力分析，在设计柱子截面高度时过小，增强了桨线刚度。同时还对梁予以简化处理，使其变为铰支梁，计算柱时则主要依据轴心受压。此做法虽然有利于分析结构受力，但是会影响房屋结构的安全性，原因在于未重视梁柱间存在的刚结作用，即柱对梁的约束弯矩，加之柱截面有较小配筋，结构受力后会减弱柱顶抗弯强度，导致梁底周边出现水平裂缝，产生塑性铰。这样一来，基于正常情况下柱子在工作时已经带铰，不仅会导致房屋耐久性受到影响，还会诱发使用者不安心理，而其最严重的后果在于一旦发生地震会极易倒塌。

3　建筑结构设计的改善对策

3.1合理进行基础选型

在建筑基础选型方面，应特别关注两方面的问题，分别为建筑外形以及区域的地质情况。建筑结构设计人员在拿到提资图以后，不能盲目开展建模计算工作，要对建筑项目的外形设计特征和建筑项目所在区域的地质情况进行全面的认知和分析。建筑基础选型过程中，结构设计人员要和其他方面的工作人员进行充分的协调，设计出更加可行的方案。建筑结构设计的科学性和合理性得到保证，才能保证建筑项目施工的质量。例如：某建筑工程的主次梁楼盖的柱网不适合采用正方形的设计，而应该采用矩形。以短跨为主梁，次梁为长跨，并且短跨和长跨的比例＜0.75，这样相对比较经济。其采用的主次梁跨度比在0.65～0.70之间，根据这样的设计计算，使其的主次梁的截面高度协调一致，使梁底达到齐平，保证了楼盖的结构高度最小。

3.2优化地下室、外墙设计

在现代建筑中，尤其是高层建筑，地下室和外墙起到重要的支撑作用。因此，若在建筑结构设计的过程中，对于地下室外墙的设计不够科学与合理，则势必会导致整个建筑物的稳定性受到严重的影响。结合实际工作经验来看，在地下室外墙设计的过程当中，结构设计工作人员首先需要对整个建筑物的质量加以衡量，结合建筑项目所处区域的地质特征，完成对地下室外墙基本尺寸的设计工作。常规意义上来说，对于高层建筑项目而言，地下室外墙结构设计过程中的墙面厚度需要保持在250mm以上。同时，为了防止由水泥用量增大而导致地下室外墙墙面混凝土产生裂缝问题，应当避免将混凝土强度设计过高，但也应当在C30等级以上。

3.3加强梁柱合理性设计

首先，为有效控制梁截面受压区应力，同时增强建筑结构的抗震性能，在进行悬挑梁设计时，应注意：在设计梁高时不宜过小，而是需与结构具体状况相结合，对梁截面受压区应力予以有效控制。悬挑梁的结构设计主要包括承载力计算抗倾覆验算、挠度验算和裂缝宽度验算等几个方面内容，根据设计经验，悬挑梁的截面高度取梁计算跨度的1/8～1/6时，通常可不作挠度验算，但设计过程中，构件的裂缝宽度验算尚不能忽视。影响悬挑梁截面高度的因素主要有：悬挑梁承受的荷重、悬挑梁的计算跨度、悬挑梁受拉钢筋的直径。为了说明方便，引进两个参数：荷载跨度比和跨高比。研究表明：对于不同的荷载跨度比和钢筋直径，悬挑梁的跨高比有其上限及下限跨高比的上限，当荷载跨度比值较小时，Eh挠度控制；当荷载跨度比值较大时，由抗弯承载力控制跨高比的下限，由裂缝宽度控制。为了不作挠度验算，设计时减小跨高比，增大悬携梁截面高度，如不满足裂缝宽度的要求，结构构件将是不安全的。因此，对悬挑梁设计提出以下几个建议：①重视正常使用极限状态下结构构件的裂缝宽度验算，不宜照搬某些手册的条款。②选用轻型围护结构，减少作用于悬挑梁自由端处纵向梁上的荷重。③不宜选用较大开间的结构形式，减少作用于悬挑梁自由端处纵向梁的截面高度。④选用悬挑梁的截面高度，可不作挠度及裂缝宽度验算，仅需作抗弯及抗剪承载力计算。

针对承重柱存在的问题，需对承重柱截面高度予以合理设计。首先设计人员需强化自身专业知识，在房屋结构设计中掌握Ⅵ度设防的重要性，并结合当下抗震规范中“强柱弱梁”的具体原则，对柱截面高度予以合理设计，保证能够将梁柱间刚结作用即约束弯矩充分发挥出来。此外，还需加大柱截面配筋，保证房屋受力后其柱顶抗弯强度足够，防止柱梁底部产生水平裂缝。

4　结束语

在对房屋结构予以设计时具有复杂性与系统性，工程较大，且其设计水平与房屋建筑的稳定性、安全性、实用性以及可靠性紧密相关。因此，设计人员需对自身专业素质予以不断强化，并积累工作经验，发挥创新思维，掌握先进设计方法与理念，对基础选型、地下室、外墙、梁柱等设计，应与工程实际情况相结合，不断优化设计，以确保房屋结构设计的安全性。

[1]尚谦.浅谈建筑结构设计中存在的问题[J].商品与质量·学术观察，2012（11）：40.

[2]陈晓怀.建筑结构设计中存在的问题及措施[J].门窗，2013（12）：258.

[3]朱伟忠.建筑结构设计中存在的若干问题探讨[J].建筑·建材·装饰，2010，11（6）：56.

TU318

A

1673-0038（2015）14-0034-02

2015-1-24

付刚（1973-），男，汉族，湖南常德人，高级工程师，大学本科，主要从事工作方向为结构设计。