浅析建筑结构设计中存在的问题及对策

Abstract: This paper introduces the modern building structural design concept, proposes the security problems in the modern architecture design, and puts forward the corresponding countermeasures.

Key words: building; structure design; problems; countermeasures

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

随着我国社会经济的增长，建筑的高度不断增高，建筑造型也多种多样，自然灾害频发，社会对建筑安全日益重视，现代建筑结构设计对结构设计人员提出了更高的要求。作为一项多专业交叉的综合型工作，现代建筑结构设计需要具有更先进的分析手段，更具体细致的要求，以及严谨、认真的工作态度，并在设计过程中贯彻以务实、创新的设计理念，方能设计出更好的作品，服务于大众，造福于百姓。对结构工程师来说，在进行建筑结构设计时，首先应根据拟建建筑的使用功能，通过多种结构方案对比，优选出合理、经济的结构方案来，然后再对整个结构体系作整体分析及完成对结构构件的具体设计;与此同时，还应注意相应的构造措施。当然，在结构设计过程中还必须遵守结构设计规范的相关规定，以确保结构构件和整体结构的安全使用。

1 现代建筑结构设计的步骤

结构设计即是结构工程师通过运用结构语言来表达自己对建筑的理解，运用合适的墙、柱、梁、板、楼梯等结构构件，来传达建筑物的结构体系设计理念，将各种工况下所产生的荷载传递至基础或者将所产生的能量在结构耗能构件中消耗掉，以保证整体结构的安全。结构计算步骤大致可分为以下四步，下面分别加以阐述。

1.1 荷载计算

结构的荷载包括竖向荷载横向荷载，竖向荷载分为竖向恒载及竖向活荷载，竖向恒载包括结构构件的自重荷载以及结构构件上所承受的相对固定的荷载，竖向活荷载包括各功能用房的使用荷载、根据人员的密集程度确定的活动荷载以及屋面的雪荷载等;横向荷载则主要为风荷载、地震荷载，随着现代建筑高度不断增加横向荷载在结构设计中的控制作用更加明显。以上荷载在计算时应当按照荷载规范的相关要求采取不同组合值系数与准永久值系数等进行组合计算，要具有针对性，符合实际状况，荷载计算的准确性应引起结构设计人员的足够重视，即要考虑充分又不能余量过大，造成结构分析模型与实际结构的差别过大。

1.2 构件试算

根据建筑使用要求、其它相关专业的要求以及结构设计规范相关的构造要求，结构设计师根据实际情况初步确定各构件的截面尺寸以及混凝土等级、钢材等级等相关信息。

1.3 内力计算

在初步建模之后，根据各构件的刚度以及构造措施，通过分析之后求得结构构件在各组合工况下的构件内力。

1.4 构件设计

依照计算得出的构件内力及规范对构件的构造要求，设计构件的配筋结果，并检验设计是否符合相关规范的要求。如果没能满足规范要求则需要调整构件的截面尺寸或者结构布置方案直到能够满足规范要求。

1.5 结构抗震性能设计

随着结构分析手段的提高，规范对结构设计内容提出了更高的要求，对各结构构件在各地震水准作用下的性能水准提出了更明确的要求，这就要求结构设计人员对整体结构的分析理解更加透彻，在结构设计时方能做到张弛有度，设计结果即安全又经济。

2 现代建筑结构设计当中所存在的安全问题

“安全”二字，包括人员的生命财产不受损失，且能够保证建筑功能正常使用。根据我国规范提出的小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设计要求，结构应该满足各地震水准荷载工况作用下的设计目标。和其他国家的结构设计规范比较，我国当前的结构设计相关规范具有其局限性，当然，这跟各国经济发展水平、技术发展水平以国情等具体情况都有关系。按规范做出的设计成果基本都能满足现阶段使用情况下的安全要求，但是不同的历史时期，社会对建筑结构设计的要求也会不同，例如：最近地质灾害频发，几次较大的地震造成了大量的房屋建筑倒塌、导致了大量人员伤亡、造成了极大的经济损失，可是这些建筑按当时的规范法规来说都是安全的，经过这几次灾害，在对建筑结构的破坏机理具体分析之后，规范也根据这些具体分析数据做出了相应调整，对结构设计提出了更适合现阶段情况的设计要求。但是毕竟一般建筑结构具有50年的设计使用年限，有些甚至会使用长达几百年，在这不算短的使用期限内，结构设计人员如何才能保证建筑结构的安全，如何才能在规范没有考虑到的情况下做到结构安全，这就要求结构设计人员在具体设计时应具有前瞻性，在设计过程中对当地的地质水文等相关信息作更深入细致的分析，对可能出现的影响结构安全的灾害做出充分估计，避开可能发生地质灾害的地域或者加强结构安全措施，以避免发生灾害时造成过大的损失，保证结构的安全。

3 提高建筑结构设计安全性的措施

在上世纪中叶，建筑结构设计方法基本与当前一致，当时使用的混凝土强度较低，一般介于110～140 号之间，并且施工手段也较为落后，混凝土用体积配合比，人工加以搅拌，并没有振捣器，振动不充分，并且当时的施工所发生的安全事故也较多。对于一些大型建筑物比如北京王府井百货大楼等距今已超过四十五年，并且也受到了唐山大地震影响的考验，以此我们能够看出，当前的安全事故与结构设计的安全性是并没有直接联系的。在结构设计当中，节约钢材的理念也应加以大力倡导，也应当同时为设计工程师树立节约理念，以降低材料消耗。如果在用料上太多浪费，经济性能不好，那这个设计并不是一个成功的设计。在西方发达国家，对节约材料成本也是诸多设计工程师所追求的。在我国规范规定中，对最低用钢量有着明确的规定，而设计者也一般根据结构构件的重要性在计算结果的基础上进行适当的调整，所以并不能据此来对工程当中的材料用量加以判定，也不能加以宽泛的概论。例如：对柱子的最小含钢量0.4%的规定当中并没有考虑地震作用效应，而当前我国大多数城市设计规划伊始都会考虑的抗震性能，而对时下大量涌现的高层建筑抗震性能的考虑则尤其重要。在考虑到地震作用时，柱子最小含钢量便应当是0.5%至1%之间，并且设计单位对高层建筑进行柱子设计时，用钢量通常要高于1%，故此同国外对比所需的钢材用量并不小。我国规范编制过程中也充分借鉴了国外发达国家的规范，比如对剪力墙的最小配筋率为0.25%，与美国国家标准相同。在受拉钢筋的最小配筋率上，对于有设计经验的人都应该知道，在普通梁板构件当中此值并没有作用，有影响的是在类似基础厚板一类的构件中，相较之国外规范，我国对于此种构件的某些情况下所配的钢筋更多。因为就如美国和新西兰的规范当中，对控制最小配筋量还相对有一些放宽要求的举措，能够让所配钢筋用量降低。故此，在一定的情况之下，钢筋用量可能会低于我们，所以也不能以偏概全，将我国的构造配筋说成较之国外如何的少。

建筑结构设计规范也同时要依照国家方针政策而立，国家规范不仅具有技术性，更有极强政策性，表达在经济上，便是国家经济水平的直接反应。故此，在当前我国所规定的材料用量上，要明显低于发达国家许多还是具有一定原因的，随即安全度也应当较低一些。对此，在过去的设计标准制定上，我们的规范是符合中国国情的，同时也可以说是安全的。同时，对于一些区域性的不足当然也该进一步加以修改，然而，国外的规范便是完善的吗?答案我想也不尽然，也是在不断的修改中得以成熟并完善的。我们在过去一些结构成功的经受住了几十年的重重考验，也在这考验中进一步加以锻造、优化，可以说，我们现在的规范所走的路线是基本正确的，安全性也是基本能够满足现有要求的，所以，盲目的增加用钢量以求其结构稳定，笔者认为只能是杞人忧天，庸人自扰。

4 结语

随着我国现代建筑结构设计工作的进一步进展，对于设计安全的关注业已成为了人们普遍关注的问题，对此相关工作者一定要加以重视，俗语说“千里之堤毁于蚁穴”，哪怕是细微如毫的事情也会对建筑整体构成巨大的安全隐患。本文通过对现代建筑结构设计中所存在的安全度问题进行深入探讨，并结合笔者自身经验与看法，提出相应解决思路、方法，希望为相关工作者起到帮助、借鉴的作用。

参考文献：

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