建筑结构设计中存在的问题与解决对策分析

孙娜 刘芳 王文哲

中联西北工程设计研究院有限公司 陕西 西安 710077

引言

建筑作人们居住的庇护所，也是人类最重要的发明之一[1]。现阶段，随着现代化社会的不断发展，人们对建筑的居住需求更多的转向对建筑功能、美观设计的追求，追求更高品质的生活、更加多元化的居住需要。在整个建筑设计过程中，最重要的便是结构部分，不同结构的建筑具有不同的结构功能，如果在建设过程中，对建筑结构的设计缺乏合理性，那么就很容易出现各种问题。建筑结构的设计是一个理论知识与现实情况相结合的过程，不能脱离实际空谈设计。因此，需要设计人员重视建筑结构设计工作，综合考虑建设场地所处的地理环境，总结其中不足之处，借鉴国内外的成功设计案例，结合建筑工程的建设要求，提高建筑设计的合理性。

1 建筑结构设计的重要性与原则

1.1 建筑结构设计的重要性

目前，我国的建筑数量不断增加，建筑规模不断扩大[2]。但是，在实际的建设中，受到各种因素的影响，有效、优质的结构设计工作实施起来难度较大，无法将设计优化的功能最大化，其优越性难以体现，因此，加强对建筑质量的管控就显得尤为重要，而提高建筑质量的前提，便是需要做好对建筑结构的设计工作。现阶段，我国的整体建筑设计的技术含量不断提高，充分提示建筑结构的设计将会逐渐向复杂化的方向发展。在不断提高的设计要求之下，设计人员需要在保证建筑质量、在满足人们的居住需求的基础上，提高建筑的功能性，与此同时，在建筑结构设计逐渐进步的过程中，设计人员需要解决的难题也越来越多，难度越来越大。因此，需要对结构设计方法进一步完善，找出设计方案中的不足之处，并采取措施进行解决，而结构设计的关键，是需要设计人员对整体设计和细节设计全面掌握，选择合理的建筑材料，对结构设计中的重难点进行分析，保证最终设计图纸的质量。

1.2 建筑结构设计的原则

在设计建筑结构时，为了充分发挥建筑结构的功能价值，就需要将合理性、准确性作为设计原则[3]。其中合理性是指设计人员在深入建筑工程施工现场的前提下，对实际的施工环境进行实地观察、调查，对设计方案进一步优化，将施工现场的地理位置、自然条件、施工条件等充分纳入设计考虑的范围内。准确性是指设计人员应对建筑结构的设计图进行准确的参数计算，保证最终的计算结果无误，避免对建筑的安全性、使用性造成影响。在具体的设计过程中，设计人员需要做到有主有次，将设计重点进行突出，例如强柱弱梁，能够提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌；强剪弱弯，能够使结构在遭受强烈地震作用时出现延性破坏形式，使结构拥有良好的变形能力和耗能能力；强节点弱构件，要保证节点的承载力应高于连接构件，因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效。设计人员需要具有严谨的数学思维，熟知力学设计的原理，掌握计算机技术，保证最终的参数计算准确，为图纸设计提供数据支持；注意与居民生活密切相关的采光、温度、通风等方面的设计；随着现代化的不断发展，设计人员需要摒弃传统建筑设计中的糟粕，融入创新思维，彰显结构的特殊性，避免千篇一律。

2 建筑结构设计中存在的问题

2.1 设计图纸不够规范

设计图纸是结构设计中最关键的前提工作，设计图纸的合理性、科学性直接影响着最终作业成果的质量、建设企业的资金投入[3]。在实际的图纸设计中，图纸设计不规范的问题时有发生，例如，图纸设计选用的规范不标准，建筑的地上、地下结构的参数信息不明确，结构图纸与建筑图纸互相矛盾，这些问题均有可能导致建筑工程的现场施工不规范，施工混乱。分析其原因主要为：图纸设计本身是一项十分复杂的工作，其中涉及的工序和流程较多，因此在设计时，设计人员难以对全部环节进行掌握和考虑，最终降低了建筑工程的质量。例如，在地上结构的设计图纸中，梁柱等的参数未按照设计标准进行标注，对梁柱配筋图纸的设计较为混乱，未进行清晰的标明，或者在图纸设计中使用到的结构符号不够准确，以上因素均会影响建筑工程的最终质量，延长施工工期，甚至存在相应的安全隐患。

2.2 建筑选材不够合理

设计人员为了满足企业高层的要求，在实际的结构设计中，将建筑工程的安全性、稳定性与实用性抛之脑后，不仅降低了建筑工程的质量，还无法满足人们多元化的居住需求，与现代化的发展不相符。此外，建筑材料的质量问题也是建筑选材方面最突出和最常见的问题，建设企业为了降低在建筑材料上的资金投入，往往选用价格低廉、品质低下的原材料，从而对成本进行控制，然而该类劣质材料中的含铁量明显较低，无法保障建筑工程的最终质量，适得其反。

2.3 结构式设计参数不准确

由于结构设计本身作为一项较为复杂的工作，其中涉及的内容较多。因此，为了确保建筑工程的实用性与安全性，就需要对其中的大量参数进行计算，保证计算结果的精确性，以为结构设计提供数据参考。但在实际的设计中，部分设计参数的准确率却较低，比如，在设计楼板时，可能出现设计值过大、嵌固端布局不合理的现象，并且在设计中未将板上的线荷载、楼板的弯矩纳入设计的考虑因素之内，施工安全隐患较大。

3 建筑结构设计中问题的解决对策

3.1 确保图纸设计的合理性

在进行工程施工前，建设企业必须结合现场的现实情况，对图纸进行严格、详细的审查与核对，确保图纸符合施工要求和相关规定后，才可以开展建设[4]。为了保证图纸设计的合理性，需要设计人员深入现场，进行实地考察，打好设计基础；设计人员需要对施工周围的客观因素进行分析，如地质结构、建筑布局等；工程建设管理者，必须具备良好的专业素养的工作能力，具有较高的识图能力，能够对施工图纸进行完全的理解，同时，还需要掌握施工图纸中容易出现问题的重要环节，把控相关的技术要点。如果图纸存在问题，对其中问题存在的不合理性进行探讨，对其进行复核。另外，设计人员需要对建筑结构设计中产生的各项参数进行多次核算，保证数据的正确性，对结果进行科学论证，保证数据的科学性，以提高房屋建筑的整体安全系数。

3.2 优化结构体系的选型设计

设计人员需要根据建筑设计的要求、地质环境、施工水平等，对选型设计进行综合性的考察，提前做好准备工作，最大程度保持结构设计的协调、配合、紧密，保证建筑物的造型美观，结构合理，符合实际的使用情况[5]。例如，设计人员需要充分掌握建筑外观的设计要求，了解建设场地周围的地质条件，在不脱离设计图纸设计内容的基础上，探讨其中不足之处，以提高建筑的稳定性，保证居民的居住安全。在设计墙体等时，需要考虑对剪力墙的结构设计工作，结合建筑的实际情况，尽量保持和建筑的功能统一，简洁大方。

3.3 加强信息化建设设计

在设计优化中，可以充分利用现代化科学技术的发展成果，引进先进的技术设备，例如BIM技术，通过搭建信息化的结构，运用先进的设计优化理论知识，利用自动化的软件，以提高建筑结构设计优化的最终效果，与此同时还能将安全、质量、成本等纳入优化范围，综合优化，确保最终建筑设计优化方案具有建筑质量高、建设成本低的特点。例如，现阶段，BIM技术的研发与运用，能够弥补常规的CAD等二维图纸设计软件的缺点，建模更加立体，直观性更强，能够将现场施工的情况与建模充分结合，构建起直观、形象的三维模型，使得设计人员能够更好的建筑模型进行设计，方便高效，避免因忽略部分设计要素而引起的设计缺陷，保证建筑结构设计的最终质量。

3.4 结构规则性设计

在结构设计中，设计人员需要着重考虑建筑结构的中心、几何形心、刚度中心这三个方面的因素。在后续的图纸设计中，需要保持结构中心、几何形心、刚度中心三者相统一，避免建筑结构发生扭转，着重关注结构在受力下的安全保障。如果建筑发生了扭转现象，在受到水平荷载的影响时，便会产生震动效应，进一步对建筑结构造成破坏[6]。在高层建筑的结构设计中，应尽量保持建筑受到的水平力均匀分布，从而降低发生结构扭转的可能。在进行转换结构的设计时，首先需要加强转换层结构的抗震水平，作为整个建筑结构设计中的关键，抗震性能是保证建安全性的重要指标，在汶川地震发生后，为建设单位敲响了警钟，国家更是将建筑的抗震性能作为建设过程中的一项重要建设参数。为了保证建筑物具有良好的抗震性能，抗震功能稳定、可靠，就需要设计人员在相关规定和标准的基础上，展开设计，严格遵守“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计原则，将建筑物地下与地上结构的抗震性能进行区分，区别考虑，一般情况下，地上结构的抗震性能需要高于地下结构[7]。例如，对剪力墙的转换设计，一般是设置在固定的层数上，因此就需要该剪力墙下部结构进行抗震性能升级。

3.5 合理选择建筑材料，统筹分配

在建设施工中，建筑材料的质量与利用程度对整个建设项目的影响较大。设计人员在选择建筑材料时，需要全面考虑，选择符合设计要求的建筑材料，选用抗震性能良好的建筑材料，确保建筑在投入时候后长时间内建筑材料的指标不会急剧衰减，影响建筑的质量[8]。因此，为了提高建筑的抗震性能，就需要设计人员科学观察建筑所处的自然环境，分析建筑材料需要具备的特点，选择适宜的建筑材料。同时，还需要建筑材料需要达到的国家标准充分纳入考虑范围内，如温度、湿度等，保证建筑材料的选取建筑设计的要求。最后，建设企业在实际的建设中所使用的材料需要严格按照国家规范规定的要求，以保证结构的安全性和使用性。

4 结束语

现阶段，人们的生活需求更多的是转向对物质生活和精神文明的需要，需求逐渐多元化，人们对住宅的需求逐渐向建筑的多功能化、安全性与舒适性发展。作为建筑工程中的关键环节，结构设计在其中发挥着重要作用。在实际的建筑结构设计中，常会出现较多问题，因此，建设单位需要提高对建筑结构式设计的重视，正面面对其中存在的问题，并采取积极、有效的措施进行解决，总结相关的设计经验，对设计方案进行优化，对改进后的结果进行跟踪调查，满足人们更高层次的住房需求，尽量减少建设成本，实现建设单位的长远发展，保证建设企业可持续发展。