结构设计常见问题的分析和探讨

张志江

(甘肃省建筑科学研究院有限公司 兰州 730070)

1 房屋建筑结构设计概述

建筑结构的设计主要是考虑建筑物的整体安全性，然后综合考虑建筑外观及造型、给排水设计、通风设计、电气设计及整栋建筑的其他方面。在实际的结构设计过程中，通常必须遵循结构安全、设计经济和造型美观的原则，尽可能地提高结构的舒适性并在保证结构设计安全性的基础上控制建筑的成本[1]。

2 工程建设中房屋建筑结构设计应该遵循的原则

2.1 主次有序原则

在土木工程房屋建筑结构设计的过程之中，往往会涉及注入强柱弱梁、强剪弱弯等重要理念，这就要求设计人员能够对于这些理念进行高度的重视和全面的分析，在建筑结构设计之中，遵循主次有序的原则，提升建筑结构设计的合理性和科学性，使建筑的美观性和结构的安全性能够充分的结合，进而使建筑工程的整体布局能够满足使用者的实际需求。

2.2 优劣互补原则

对于建筑结构设计而言，应该遵从优劣互补的原则进行设计。比如说，如果建筑物的主体结构柔性过高，虽然其抵御外力的能力较强，但是容易发生变形破坏，导致建筑工程的使用性能下降；而如果建筑物的主体结构刚度过强，其变形能力就无法得到全面保障，一旦遭受到较大外力时就会导致建筑物主体结构断裂的情况。这就要求了设计人员能够根据优劣互补原则将二者的优势与劣势进行巧妙的互补，从而全面提升建筑结构的安全性与稳定性。

3 土木工程建设中房屋建筑结构设计常见问题

3.1 结构体系的合理选择

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版)，工程中常见的结构形式分为以下几种，如框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙、部分框支抗震墙、筒体、板柱-抗震墙结构等，但是很多情况下选用的结构形式与建筑物的高度、设防烈度等不相符，结构设计存在严重的安全隐患；因此在建筑物的结构设计中，如果建筑高度较高且工程建设地点为高烈度设防区，就需要考虑使用框架-核心筒结构、抗震墙结构、框架-抗震墙框架结构等结构体系而不宜选用单纯的框架结构。

3.2 施工与设计衔接问题

在当前的实际工程建设中，往往会因为建筑设计与施工的问题导致施工质量的下降、工期拖延的情况出现。而我国目前建筑工程行业的现场施工人员文化水平有限、总体职业素养较低，往往对建筑设计施工图纸的重要性不够明确，对建筑设计施工图中表达的内容理解不到位，导致建筑设计图纸无法在施工过程之中发挥指导的作用，对设计中要求的细节问题在施工过程中无法全面落实，导致建筑工程的施工质量无法满足用户的实际需求。另外就我国目前实际情况下，设计图纸在整个工程建设中发挥的作用有限，由于某些主观、客观因素的影响并不对设计图纸中的内容进行实际操作，导致整个项目的质量得不到保证，为整个建筑工程设计埋下安全隐患。

3.3 结构设计与现场冲突的问题

作为整个施工的准备阶段，设计图纸是整个施工准备阶段的最核心的一项内容。所以如果想使整个建筑设计在工程建设的过程中发挥指导施工的作用和保证建筑结构的安全性，就需要对施工图进行一定的改善，目前情况下，我国的相关工程中设计图一直存在着许多问题，由于设计人员对于工程建设的环境理解不充分、对现场实际情况不了解，导致设计图中有许多与工程建设环境、现场实际不相符的设计理念，从而使整工程个建设过程中出现许多问题，对整个工程建设中工程质量产生了极坏的影响。

4 工程建设中房屋建筑结构设计优化措施

4.1 注重结构体系的优化

房屋建筑结构设计中结构选型要合理，我院曾设计(设防烈度为八度，地震加速度为0.3g，地震分组为第三组)一栋地下一层，地上五层云数据中心，该工程建筑抗震设防类别为乙类，柱网为7.2m×9.4m，层高5.1米，地下部分房间功能为停车位，地上部分房间主要功能为云数据机房(活荷载为10KN/m2)和电池室(活荷载为16KN/m2)，方案阶段结构形式采用框架结构，经初步试算在满足规范规定的框架结构指标的前提下，框架柱截面为900mm×1100mm，且主体结构梁很大[1]。后经过方案调整和优化设计，发现本工程为大空间结构，布置部分剪力墙对建筑功能影响不大，所以将结构形式改为框架-抗震墙结构，经计算，在满足规范规定的框架-抗震墙结构指标的前提下，剪力墙厚为350mm，框架柱截面为700mm×800mm，且梁、柱、墙配筋相比框架结构大大减小。

4.2 注重基础选型的优化

基础作为主体结构的承重构件，对整栋建筑的安全性起着至关重要的作用，由于我国国土面积大，地质条件复杂，所以可供选择的基础形式也很多，但是选择合理的基础形式不仅对主体结构的安全和耐久性起着至关重要的作用，而且还可为建设单位带来社会效益和经济效益，我曾在银川设计一地上九层地下一层医院，该工程地质条件比较复杂，地下15m范围内均为粉细砂，且地下12m范围内砂层存在中等液化趋势，根据地勘报告建议本工程设计以粉细砂作为桩端持力层，极限端阻力标准值qpk=3500kPa，桩基选用长螺旋钻孔压灌桩，经理论计算桩长约为15m，桩身直径为500mm，单桩竖向承载力特征值为860kN，本工程桩基础的选用及桩长均满足《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)附录A的桩型与成孔工艺的要求，图纸审查完成后[2]，在施工准备阶段，施工单位提出由于宁夏自治区范围内打夯机夯锤重量不足，所以桩底标高无法达到设计深度，所以内夯沉管灌注桩无法实施。后经调查研究，决定采用新型成桩工艺-双向螺旋挤土灌注桩，但目前双向螺旋挤土灌注桩没有相应的国家规范及宁夏回族自治区地方规范，建设单位组织专家论证后同意使用双向螺旋挤土灌注桩，经理论计算论桩长约为14m，桩身直径为500mm，单桩竖向承载力特征值为1033kN，本工程在桩基础大面积施工前先进行了试桩,通过试桩核对了地质资料,检验了施工工艺及技术要求,确定单桩承载力能满足设计要求。本次通过两种桩型的对比可知，相同直径的双向螺旋挤土灌注桩桩长比长螺旋挤土灌注桩桩长减小1m，单桩竖向承载力特征值提高了1.2倍，而且技术合理，本工程基础造价减少20%。

5 结语

随着科技和建筑材料的不断发展，人们对于房屋的质量和美观的要求也是越来越高，而结构设计是保证建筑物质量的前提，因此我们应对结构设计中存在的问题要采取理合理的计算方法和切实有效的安全措施来保证建筑物的安全性和美观性。