建筑结构设计过程中的常见问题探讨

建筑结构设计过程中的常见问题探讨
发表时间：
2019-07-26T16:56:08.287Z 来源：《基层建设》2019年第14期 作者： 田磊
[导读] 摘要：本文针对性的分析了建筑结构设计当中一些需要注意的常见问题，要求务必围绕规范和标准要求进行设计，突出解决建筑结
构扭转问题、结构缝问题、地基基础问题、抗震设计问题等等。

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摘要：本文针对性的分析了建筑结构设计当中一些需要注意的常见问题，要求务必围绕规范和标准要求进行设计，突出解决建筑结构
扭转问题、结构缝问题、地基基础问题、抗震设计问题等等。

关键词：建筑结构；问题；设计

因为有相关规范和标准参考，建筑结构设计的质量要求是比较高的，但是实际上建筑结构设计当中存在很多缺陷问题，导致建筑质量
低劣，或者是造成后续需要进行设计方案变更，影响投资。结构设计是一项系统性强，而且相对复杂的工作，一个成功的结构设计方案，
必定是最经济、最合理的，对施工的指导意义最强，为此深入的探讨结构设计的常见问题具有非常显著的现实意义。

一、建筑结构设计过程中的常见问题

结构设计的方案必须要突出建筑结构的安全性，在相关规范和标准当中是有明确规定的，在结构设计当中必须要参考设计规范和标
准。

从安全性的角度来说，建筑结构设计时，必须要突出考虑结构的安全性，在设计当中必须要考虑安全等级、装修荷载、耐久性以及结
构适用性。而经济性则是建筑结构设计当中另一个比较重要的点，结构设计考虑经济性是建立在结构安全性基础之上的，这里必须要严格
落实
GB50068等规范的安全性要求，否则在结构设计优化调整当中可能出现抽钢筋等问题，即为了经济性而不顾安全性。所以围绕相关规
范，结构设计必须要科学合理，既满足安全性，又节约成本。

（一）建筑结构扭转问题

建筑发生扭转问题，一般是重量分布不均匀，在水平荷载作用下发生的，当然建筑发生扭转作用，一般认为结构的结构重心、刚度中
心以及几何形心这三个关键的点没有实现合一，而在水平荷载力的作用下出现结构扭转振动问题。在结构设计当中务必要突出重视三心合
一。

设计中务必要求水平荷载要平均分布，而这取决于质量。在结构设计当中就要求平面布局尽可能采取方形、圆形或矩形等简单平面形
式，而实际上从现在的大环境看，简单的平面布局并一定能够实现，因为这可能会受到城市规划中街道景观的影响。所以如果当采取相对
复杂的结构平面形式，那么要求必须落实规范的相关要求，如
T型平面，其突出部分的宽度以及厚度的比值必须在规定范围内，当然一般要
求结构平面要保持对称。

（二）结构缝设计问题

结构缝的主要目的是控制结构的伸缩问题，在超长结构当中是控制温度变化引起结构膨胀收缩的关键。一般的做法是采用后浇带，在
相关规范当中对于结构缝的设计问题实际是比较模糊的。在超长结构当中如混凝土结构设计规范中要求伸缩缝的间距最大只能是
55m，同
时要求采取后浇带分段施工，如果措施得当，间距还可适当增大，这个实际并不能完全控制结构的膨胀收缩问题，因为后浇带在控制混凝
土材料干缩方面有效，但并不能控制温度变化。而当后浇带封闭以后。实际在温度的变化下，后浇带的作用就失去了，而超长结构并不很
适合设置温度伸缩缝，所以设计当中必须要有其他构造加强措施，比如适当强化后浇带位置的梁板配筋，边跨的柱加强筋，角位置进行加
强（因为超长结构中角的位置最容易出现扭转问题）。

在设计当中结构缝要力求简单，保证施工可行性以及保证质量，并且要考虑抗渗、防水以及观感等方面的问题。

（三）基础沉降问题

基础是承担建筑上部结构重量的关键，建筑的主要构成元素包括用地面积、结构、设备、层数以及结构外观，具体来看这些元素共同
构成一个建筑成品。具体看结构方面，实际上形式无外乎墙柱楼板然后在建筑顶部加一个楼盖，楼盖与建筑的外墙是一个整体，建筑基础
就承担这个部分向下的荷载后者说自重。而建筑层数越多，自重越大，基础结构的承载力必须越大，以保证能够适应自重，否则就会出现
沉降问题。

基础方面的设计，比如桩筏基础，如何选桩是关键。比方说某建筑工程有地下室一层，上部主体结构18层，按照地质勘察报告，早期
选型是单桩直径
400mm的预应力管桩，有两种规格的桩可以选包括桩长25m，单桩承载力900kN和桩长34m，单桩承载力1300kN。其中25m
桩需要
290根才能满足承载力要求，而34m桩则需要200根。在桩的布置上25m桩需要满堂布置，并且要1200mm厚的筏板配合提高承载力。
而
34m桩布置是在墙下布置，即按墙的走向布置桩，其筏板并不需要承担较大荷载，只需要900mm即可。综合考虑以后显然在保证承载力
的情况下，
34m桩+900mm筏板的方案更加具有经济性和可靠性。

（四）结构计算与分析问题

结构的计算与分析是在结构设计当中非常关键的一环。现在有很多通用计算软件，比如TAT、SATWE、ETABS等等，由于这些软件中
所用算法有差异，计算的结果会有比较大的不同，在进行结构计算以及分析时，需要考虑结构类型以及软件的情况来选择最优的软件，并
比较不同软件的结论，进而判断哪个结论更加合理可以作为参考。

同时要考虑地震力放大问题，主要考虑隔墙等对自震周期的影响，在设计规范当中有着明确的要求。规范当中有震型参与系数的概
念，在设计当中要特别注意，而且这个参数是有明确限制的。

涉及到抗震问题，在结构设计当中有一种理念就是强柱弱梁，主要指小地震不出问题，中地震可以修复，而大地震不倒。强柱弱梁就
是在地震当中强化柱体，因为柱体被震倒，建筑物整个都会倾覆，而梁被破坏了只会导致局部失效。而在强柱弱梁设计当中，要求计算柱
的轴压比，根据抗震设防烈度来计算轴压比，如果在小地震下进行计算，轴压比过高那么在大地震下边柱会产生非常强的附加轴应力，大
约需要增大
30%。此时边柱肯定会被破坏，所以要控制轴压比在0.9%左右，并且分部位处理柱断面以及配筋，通过加强筋来强化边柱和角
柱，其中特别要注意角柱。

二、关于建筑结构设计的思考

在结构设计当中，一个成功的方案必定是最合理最经济的，结构体系必须要明确受力，而且传力也必须要方便，在结构设计当中必须
要充分的分析设计要求、地质情况、材料供应等等方面，并且要与给排水、机电、电气等进行协商，确定最佳的结构方案。

现在计算机辅助设计是关键，随着BIM技术的成熟应用，结构设计与给排水、机电、电气等设计的协同有了很大的进步。而要注意设
计方案的质量好不好，关键并不是技术是不是先进，而是在计算机辅助设计当中所选的参数是否准确和真实。所以要突出一个核心问题，
就是应充分利用科学检测理论方法，为结构设计提供计算假定、结构模型分析的数据。

在BIM技术的应用当中，BIM围绕建筑信息模型提供了施工模拟功能，在结构设计当中要合理的利用这一功能，确定准确、合理的结
论，确保施工的可行性。当然现在一般采用的方法是根据建筑的特点，结合地质勘查报告，围绕设计方案提出合理设置的工程分段，然后
基于建筑结构体系承担荷载等做一个样板工程，并针对施工过程进行有限元分析。

在设计当中可以在一定条件下寻求结构设计管理咨询，让其在设计前期就介入结构设计，确保结构设计能够满足要求，同时在保证安
全性前提下，通过调整优化结构方法来控制成本，而设计管理咨询机构则为设计人员提供专业建议和结构多方案比较优化及施工图设计建
议。

围绕现在技术进步要求，研究新型结构的使用条件和范围，确定计算简图、方法、力学性能分析以及配套施工方法。

根据现行规范和标准对各项荷载（风、雪、地震、温度等）进行最不利组合，然后依据相关规范对这种组合进行应力、应变、变位等
安全性指标的计算分析。

结束语

综上所述，建筑结构设计当中需要注意很多关键问题，其中比较常见的在本文当中进行了简单探讨，要求应在设计当中务必严格按照
规范和标准要求进行设计，注意设计当中的问题，提高设计质量。本文对此进行了简单思考，可能存在不足，但希望有参考价值。

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