建筑结构设计及其常见问题

建筑结构设计及其常见问题

【摘要】随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。建筑质量问题与建筑的设计不无关系，为了提高建筑质量，消除隐患，本文指出建筑结构设计过程中常见问题，并进行分析，提出解决措施，以避免或减少类似的情况发生，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济合理。

【关键词】建筑；结构设计；问题

随着我国经济的发展，城市化进程的加快，房屋建筑设计水平也在不断的提高，综合性建筑的发展使平面布置和体型日益复杂。建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性，但是在实际的设计过程中，尝尝引发建筑结构设计方法及概念上的差错，严重影响了建筑工程质量的优劣，关系到人们的生命财产安全。这些差错有些来源于工程人员的疏漏或者其他方面的原因，另一些是建筑结构体系日益多样化和复杂化造成的。作为建筑结构设计人员，必须充分了解建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使结构设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。建筑结构设计的合理性，对建设工期的缩短、施工成本的控制、施工过程中安全控制以及建筑施工质量的提高都有十分重要的意义。本文结合作者的工作经验，简单的讨论一下建筑结构设计的几个注意的设计原则及对常见问题提出相应的处理办法。

1 结构设计应遵循的原则

由于建筑现场施工具有劳动密集的特性，投入劳动力众多，故难以保证不会问题。为了对机构设计技术有着更为深入的了解，还有提高相关的技术，需要对结构设计的基本原理进行多方位的研究。根据结构设计的相关理念，存在着很多战略问题：多道防线、抓大放小、刚柔相济，但是必须要有“打通关节”这一原则在位这些战略问题做保证，才能使得这些战略问题得以顺利实现。

（1）多道防线。在结构体系中，安全体系的构建非常重要。因此，需要设计多道防线来进行安全性保障。这样的防线能够预防在发生天灾人祸时，仅仅只有单一的构件才能保障生命的不利情况。（2）抓大放小。在结构体系中，并非所有的构件都发挥同一作用，他们有着不同的功能，并且通过互相之间的协同，最终形成一个整体；“强剪弱弯”、“强柱弱梁”等在建筑结构设计中，需要处处时时精打细算，尤其是在十分重要的概念设计时。

（3）刚柔相济。刚柔相济的原则，对于建筑结构体系而言非常重要，它能够维持这一体系的合理性。在结构中，刚度太强无法变形，而柔性太大则过于容易变形，这样的情况都会影响导致建筑结构的使用。

（4）打通关节。之所以要进行关节的打通，最主要的原因还是为了保持结构的静态平衡，并使结构体系中能够很好的进行力量传递，使其永久在保持在合理的范围内。在结构工程师的观念里，认为结构体系存在关节是一个非常不合理的现象，这样会延缓外力的传递和消减的速度。

2 结构设计应该注意的几个问题

（1）地基与基础设计方面存在的问题

基础设计过程中的好坏和地基的质量都会直接影响到后期的建

筑工程能否顺利进行，同时也决定了整个建筑工程的报价。这是因为大部分的建筑构造工程师无法认清软弱地基的危害，在对这种地基进行处理时，只凭以往经验进行处理，并不进行前期的测试设计，进行换土垫层，而只是简单的使用了砂垫层，利用这种方法来对地基进行处理，虽然在一定程度上加强了承载力，但是既浪费了有限的资金，有无法保证安全性；还有一些建筑工程师在进行柱、梁以及基础地基的负荷计算时，同样只是凭借经验，并没有按照相关计算标准进行规范的荷载乘以折减系数运算，这样为建筑埋下了安全隐患。高层建筑相对低层来说，建筑周期长，并且因为难度大，对于质量和安全性的要求都比较高，所以在进行高层建筑结构设计施工时，技术要求是重中之重。进行高层建筑的构造设计时，应该做出设计地下室的处理，可以提高天然地基的承载能力，并且增强整体结构的稳定性，有效降低地基的沉淀量和附加应力。进行多层建筑的设计时，要着重考虑地基问题，防止建筑物沉淀，尤其是多层建筑的地基部分软土层较厚的，更需要对地基进行强化处理。一般在对软土地基进行处理时，可以选择多种方案进行处理，但从经济性、安全性、实用性的角度出发，就需要对多层建筑的地上部分特点以及地基部分厚度做深入的研究，从而确定最佳方案。

（2）抗震设计

在设计施工图时，还要将满足房屋建设对抗震的规范要求设计在内。《抗震规范》、《高规》和《混凝土规范》，三者都对建筑结构和构造提出了详细的说明，努力在最后一道工序上保证建筑安全。建筑设计人员通过某些特定程序运算，会获得与建筑构造比较符合的计算数据。但是为了保证建筑安全，仍然要分析一些具体情况，举个例子来说，对于框架结构中的顶部抽柱，设计人员就要计算这段柱子箍筋全长加密，并且提高一个等级的抗震能力，然后进行框架的设计。建筑结构的抗震能力主要受两个因素的影响，一是建筑的承载力，另外一个是建筑的变形能力，二者缺一不可。地震发生时，建筑结构因为受力会产生微弱的屈服，然后利用结构本身的变形能力来吸收地震的能量，提高结构的延性，这样既减弱了地震对建筑的力量，同时也提高了建筑抵抗地震的能力，增加建筑的安全性。除此之外，在设计抗震结构时，要注意强弱结合，刚度适应，并按照地震作用力量来分布，提高建筑的抗震能力。

（3）剪力墙连梁的设计

连梁是指与剪力墙相连允许开裂可作刚度折减的梁。

高层建筑中，有时候会涉及到高层剪力墙结构，在这种结构中，设计连梁时要考虑到到多种因素影响：连梁跨高比、连梁的内力、连梁的结构抗侧力刚度、以及和相连的墙肢刚度等。建筑工程师在设计连梁时，最好选择跨高比较大的连梁，这样可以有效避免连梁过早被剪切破坏掉，直接影响到联肢墙。通过房屋建筑业的实际经验发现，当连梁发生剪切变形时，如果变形增大到一定程度，会形

成斜向的裂缝，如果荷重一直存在，那么这个斜向的裂缝会延长加大，以至于形成一个从这端到另一端对角线的裂缝，由于裂缝的存在，会降低连梁的负荷能力，使建筑存在安全隐患。连梁在地震时或者是负重时，会首先发生屈服并且形成一个具有塑性的机构，在调整受力后，会减少连梁的硬度，从而可以有效抑制连梁的剪切破坏。

（4）关于强柱弱梁的设计理念

主要的设计概念是针对小震不坏，中震可修，大震不倒的抗震设防目标而提出的。针对目前我国建筑现状，提出了严格控制轴压比的有效建议，建筑工程师认为，无论在何种情况下，轴压比都应该严格控制在0.9%以下。而对于支座筋和横梁来说，可以通过适当的调幅降低支座筋，必须保证地震时梁要先于柱发生屈服，并且保证梁端的弯曲承载力不小于柱端承载力。

（5）关于箱、筏基础底板的挑板问题

从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，尤其是布置底板通长钢筋，可以防止因为边跨钢筋造成的浪费，节约底板的通常筋。设计窗井部分时，不需要再做出长挑板，只要在挑板上砌上墙就可以了，这样在计算这个地方的板时就不能再按照挑板来计算。在某个特定的部位设置好相应的挑板，可以使整体的沉淀量降低，当建筑出现倾斜时，也可以通过设置挑板，调整整体重心，从而调整建筑的倾斜程度。对建筑加入挑板后，使基底的附加能力得到降低，如果基础形式在天然地基和人工地基中都有时，可以通