建筑结构设计质量控制探讨

梁艳云（广东省建筑设计研究院）

建筑结构设计质量控制探讨

梁艳云
（广东省建筑设计研究院）

随着建筑行业的发展，业主对设计产品的质量要求不断提高，建筑结构设计质量的控制尤其重要。合理的结构方案、深入透切的初步设计、认真自校和校审、严格遵循IS0质量管理程序、加强技术和质量管理等，可有效地控制和保证建筑结构设计质量。

建筑结构设计质量；设计理念；概念设计；结构体系；结构安全

随着建筑设计市场的开放，行业竞争不断加剧，且目前结构设计人员趋于年轻化，设计周期短，业主对设计质量和水平的要求也不断提高，业主希望高质量、高效率提供设计产品。为了保证设计产品的质量，减少重复的设计修改，避免工程设计错漏和违反强制性条文，使设计产品更安全、经济和合理，建筑结构设计过程的质量控制非常重要。笔者从事建筑结构设计20多年，担任过许多项目结构专业负责人，其中有大型复杂公共建筑等重点建设项目。本文是笔者在结构设计工作中，对结构设计质量控制的心得体会，主要从以下几个方面论述。

1　掌握建筑结构设计理念

建筑结构设计质量控制，首先要掌握建筑结构设计理念。

⑴建筑结构设计最基本的要求是保证结构的安全，在保证结构安全的前提下，还要做到更好更合理，即结构体系及构件受力合理，满足建筑使用功能和造型。结构体系是指结构抵抗外面作用的构件组成方式，其主要作用为有效地承受外部荷载及作用并将其传递给基础，从而保证结构的安全。结构体系、结构布置以及构件设计是建筑结构专业的重要任务。

⑵结构计算是结构设计中不可缺少的环节，但不是唯一的重要环节，结构软件不能完全取代结构概念设计和结构分析，结构工程师应以结构概念设计为主，计算软件为辅，根据积累的实践经验和基础理论知识判断计算结果的正确性和可靠性，并进行合理优化设计，通过软件的计算结果来验证对结构设计的预测。

⑶结构设计必须把握设计条件的准确性，即结构设计的技术条件及其他专业提供的条件，前提条件错了，后面的所有设计环节都不可能可靠和准确，如计算参数的抗震等级不正确或荷载取值偏小，结构的整体计算结果就已存在隐患，后面的所有设计按照计算结果配筋或构造措施均存在着设计质量问题，以致结构不安全。

⑷结构设计涉及许多细节，各阶段各环节除了本专业的细节做好了，还需与其他专业沟通协调、密切配合，才能保证工程的结构设计质量。

结构体系和结构布置，包括竖向构件和水平构件布置，对建筑效果和使用功能非常重要，全面正确掌握了结构设计理念和概念设计，才能保证结构设计质量。

2　加强技术和质量管理

编制统一的技术管理文件作为单位的统一设计标准和技术措施，可指导结构工程师设计，提高设计水平和工作效率，减少结构设计错漏，避免违反强制性条文，从而保证建筑结构设计质量。建筑结构设计的统一技术管理文件主要有：《工程结构设计统一技术条件》、《结构设计质量总控大纲》、《工程结构设计质量管理表》、《建筑结构施工图设计校审提纲》等。

3　遵循ISO质量管理体系，控制全过程设计质量

建筑结构设计质量涉及面广，影响因素较多，解决各种制约因素和平衡结构质量安全性的最好措施是加强建筑结构设计中的质量管理，借助IS0全面质量管理体系，对结构设计进行全过程的质量管理。IS0质量管理体系全过程控制程序，规定每项质量活动的职责和工作步骤，制定和编写相关的质量管理表格，要求设计产品的每一项与质量有关的活动都应该按规定的程序进行，质量管理过程的设计文件都应签署，并由专业负责人汇总整理归档，以便可追溯。质量管理从设计刚开始，各设计阶段、设计过程、后期服务、设计更改以及设计文件交付等全过程严格按照IS0的程序和要求控制。设计全过程的控制程序主要包括：

⑴设计策划：对项目的设计人员和设计进度的安排，有高度责任心且具有相应资格和能力的结构设计团队，对设计质量的控制极其重要；

⑵设计输入：对设计指标或基本参数的输入，编写《结构设计质量总控大纲》；

⑶设计互提资料：各专业之间互相提供设计的技术条件，填写互提资料表格；

⑷设计评审：指内部评审，对设计过程中存在的疑难或重大问题进行评审，包括本专业及与其他专业需配合解决的难题，填写评审表。

⑸设计验证：对初步完成的设计文件进行校对、审核、审定，形成书面的校审意见书并由设计人员进行修改，且经校审人验证已作修改后才能签名出图；

⑹设计确认：设计文件交付与业主，由业主与主管部门协调安排外部评审，如初步设计评审或施工图审查等；

⑺设计输出：根据主管部门组织的专家评审意见或施工图审查意见进行修改后正式出图，作为输出文件的施工依据；

⑻设计更改：由业主提出的修改和设计造成错漏产生的修改，可采用修改图和修改通知单的形式，两者均需经过校审和签署才能作为正式的设计文件，并注明撤销相应的旧文件。设计人对设计更改往往只针对图纸的局部作修改，而忽略了对周围相关构件的受力复核，尤其是影响到周边大跨度框架梁或转换梁等构件受力，甚至影响竖向构件和基础受力，且由于时间紧未经过校审就直接发出正式的设计更改通知施工，会造成结构设计质量和工程安全问题。

经验总结表明各设计阶段严格按照IS0质量管理体系加强技术和质量管理，可有效控制好结构设计质量。项目的设计阶段一般包括方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段。

4　建筑结构设计阶段的质量控制

⑴方案设计阶段：合理、优化的结构体系是保证建筑结构设计质量的第一步，灾害调查和事故分析表明，结构方案对建筑物的安全有着决定性的影响。从建筑方案设计阶段开始，项目的结构专业负责人、审核、审定人就应积极参与，根据不同的建筑要求，凭借自身拥有的结构体系受力和变形特征的整体概念，积累的各种结构体系经验，用结构概念设计和抗震设计的基本要求，以合理的结构体系来实现建筑效果和使用功能，使结构与建筑形态达到有机融合。概念设计是结构工程师运用掌握的理论知识和积累的经验，从宏观上把握结构设计的基本问题。

结构工程师介入方案设计阶段，应考虑结构体型如高宽比、长宽比等合理性，传力途径和构件布置能够保证结构的整体稳固性，避免严重不规则性。需解决的问题是：根据建筑使用功能、总高度、平面尺寸以及抗风抗震要求，确定合适的结构体系和结构类型、合理的柱网尺寸、恰当的层高等。完整的建筑结构设计应包括结构方案、内力分析、截面计算、构造措施四个层次，而结构方案是控制结构设计质量的第一步。

⑵初步设计阶段：结构工程师根据方案阶段选用的结构体系，通过用概念设计和反复的结构整体计算分析，进行精心比选、优化和完善结构方案设计，确认结构体系、结构布置、主要跨度、构件尺寸、材料选用、新技术、基础选型、是否要设缝分成独立的结构单元，以及节点的设计形式。初步设计的改进，使结构总体方案的概念进一步完善和优化，并落实了各专业密切配合所提供的设计条件，明确满足建筑使用功能、立面效果，楼层净高、空间布置和节点构造设计等要求。与机电专业协调配合，明确设备房间、预留孔洞的位置及设备房和特殊房间的荷载、管线布置、排水沟、集水坑的设置等。初步设计应尽可能全面、详细，应考虑到施工图设计会涉及到的工作，避免在施工图设计中出现重大的问题，以保证施工图设计的顺利进行。特别注意，初步设计阶段各专业的互提资料非常重要，如某专业提供的条件发生较大改变，将会影响结构设计进度和设计质量，所以IS0质量管理体系要求各专业互提资料文件需经校审并签名确认，初步设计文件需经过校审并修改后才能正式出图，以便为下阶段的施工图设计做好准备和铺垫，初步设计文件的设计质量是控制结构设计质量的第二步。

⑶施工图设计阶段：初步设计文件已得到各专业设计人和业主认可，并经主管部门审批通过，设计的基本问题已解决。深入、透彻的方案和初步设计，使施工图设计不会有较大的反复和重新设计的可能性，并可顺利地进入结构整体计算分析、构件截面计算配筋，节点细部构造及构造措施等设计。施工图设计阶段的质量控制大约分为三个重要环节：

①前期指导：施工图设计开始前，结构专业负责人首先编写《工程结构设计统一技术条件》，以下简称“统一技术条件”。统一技术条件作为项目设计文件的重要组成部分，其内容主要包括结构体系、建筑结构安全等级、抗震等级、抗震设防类别、基础方案及基础设计等级、材料选用、各楼层结构平面布置图，各层各功能荷载取值、计算参数取值、新技术应用等等，统一技术条件的内容必须经过校审，并由专业负责人、审核、审定人确认签名，以保证设计的前提条件正确，才能确保后面环节的设计质量。结构方案和统一技术条件确定后，项目的所有结构设计人员均应按照统一技术条件设计，不同的设计人员负责不同的楼层或构件、节点设计、构造措施等就不会不一致，如果不编写统一技术条件，不同的设计人员各有各的做法，五花八门，同一设计问题在不同的楼层可能会有不同的做法，这就造成了设计图纸的混乱，施工备料复杂等情况，严重会影响结构设计和施工质量。编写《工程结构设计统一技术条件》是施工图设计阶段控制结构设计质量的重要文件。

②中间检查：项目结构设计人员完成各自设计后，由结构专业负责人汇总全部图纸、装订计算书成册，编写结构施工图目录并填写《工程结构设计质量管理表》，以下简称“质量管理表”（如下表，供参考），质量管理表的内容可根据具体工程进行增减和调整。

工程结构设计质量管理表：

设计基本信息表（见表1-表9）；

表8人防等效静荷载标准值（kN/m2）列表（省略）；

计算结果信息表（见表10）；

工程结构质量评分表（用于施工图设计阶段）（见表11）。

结构专业负责人先自校完整的一套结构施工图，检查是否有缺漏等，然后将全部设计文件和质量管理表交给校审人进行校审，校审一般有校对、审核和审定，可按照校审的职责和编制的《建筑结构施工图设计校审提纲》进行校审。质量管理表反映了整个工程的设计质量总控信息，简单直观，校审人可尽快了解工程概况和结构设计质量，判断计算结果是否符合规范的要求，并通过校审整套结构设计图纸，提出相应的校审意见。

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表9

中间检查环节主要是自校、校对和审核，校审人应认真校审施工图设计文件，形成书面意见，由专业负责人或设计人修改后，校审人经验证修改无误才能签名正式出图。特别强调在出图前应按照最终版的建筑图再核对一遍，因为在校审过程中也有可能其他工种对之前提供的条件图做了修改，比如设备房间或管井位置修改，会造成荷载的改动，例如高层建筑管井周边都砌墙，且通常管井是直通到到屋面，叠加的总荷载较重，会造成周边构件和基础的承载力不足，以致影响结构设计质量和结构安全。因此校审是施工图阶段控制结构设计质量的重要环节。

③最后把关：全部设计文件，包括设计图纸、计算书、统一技术条件、质量管理表，校对、审核意见书等交给结构专业总工审定，总工对审定项目的设计质量负责，主要内容有：抓好方案阶段和初步设计的前期技术审定工作，包括结构布置、结构选型、基础方案、计算方法、材料的选用等是否符合设计原则；审定设计文件有无原则性错误，理论和数据是否正确合理；审定设计是否满足使用要求和安全；技术水平是否先进；评定该工程的设计质量等级。总工审定是对项目结构设计质量控制的最后一关。

⑷施工阶段：此阶段结构设计工作并未结束，结构工程师需经常到工地现场指导，根据工程现场情况，完善和补充施工图设计，及时处理和签发各种设计变更和工程处理联系单或核定单。目前很多工程出图后修改通知较多，修改通知是正式的设计文件，需按照IS0质量管理体系要求经过校审程序才能正式发出，这样才能保证结构设计质量和工程安全。

表10

表11

5　结语

本文为笔者在建筑结构设计中的心得体会。合理的结构方案，深入透切的初步设计，认真的自校和校审、特别强调在出图前需按照最终版的建筑图核对，严格遵循IS0质量管理程序，加强技术和质量管理，编制统一的技术标准和技术措施作为指导设计，可有效地控制和保证建筑结构设计质量。●

［1］丁洁民，赵晰.职业结构工程师业务指南［M］.北京：中国建筑工业出版社，2013.

［2］广东省建筑设计研究院质量管理体系.