摘 要：住宅直接關(guān)系到人們的基本生活保證，住宅建筑物的質(zhì)量關(guān)系到人們的生命安全。住宅建筑物的設(shè)計(jì)工作繁重并且責(zé)任重大。建筑物的設(shè)計(jì)主要由以下幾個(gè)部分組成：建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)等。每個(gè)步驟都必須能滿足功能、美觀、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)以及施工圖出圖幾個(gè)步驟。本文針對(duì)在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵的問題進(jìn)行了分析，方案設(shè)計(jì)時(shí)要注重概念設(shè)計(jì)分析，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件分析時(shí)必須保證對(duì)規(guī)范的正確理解，并在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析時(shí)存在的問題引起注意。
關(guān)鍵詞：住宅建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；關(guān)鍵要素；
1 重視概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用
概念設(shè)計(jì)，即工程設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程的規(guī)律及經(jīng)驗(yàn)，不采用任何數(shù)值方法所得到的對(duì)對(duì)象的概念把握。特別是在一些復(fù)雜的很難進(jìn)行力學(xué)分析的問題中，設(shè)計(jì)師根據(jù)各種力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、各種試驗(yàn)特征以及自己的工程經(jīng)驗(yàn)得到的設(shè)計(jì)思想，以能夠從整體上把握建筑物的總體結(jié)構(gòu)方案。
1.1 概念設(shè)計(jì)的重要性
美國的一些專家就曾經(jīng)指出人們因?yàn)槭褂糜?jì)算機(jī)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)的破壞是不可避免的。由于各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的不同，有可能造成由于軟件的使用不當(dāng)造成建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生問題。這個(gè)在實(shí)際當(dāng)中是很常見的。例如，很多設(shè)計(jì)者采用高層三維程序分析建筑底層框架、布置抗震強(qiáng)且滿足不了剛度比，也不能反映地震時(shí)的受力。出現(xiàn)這樣那樣的問題都是由于設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)初期未能有效的進(jìn)行結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)能夠迅速而有效的進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的比較與選擇。概念設(shè)計(jì)方案定性正確，能夠避免后期中一些繁瑣運(yùn)算，有效節(jié)約時(shí)間和成本。正確的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)水平的提高都有懶于概念設(shè)計(jì)運(yùn)用。在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，可以運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的方法檢查問題的癥結(jié)，直接明了，這樣比電算方法更容易判斷產(chǎn)生問題的緣由。
1.2 概念設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(1) 結(jié)構(gòu)方案選擇
概念設(shè)計(jì)的目的在于所選的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理。因此，概念設(shè)計(jì)中必須選擇可行的結(jié)構(gòu)體系和形式。應(yīng)能夠做到建筑結(jié)構(gòu)的總體方案、抗震及應(yīng)力等等。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，力求平面和豎向規(guī)則。
(2) 計(jì)算簡圖的確定
結(jié)構(gòu)發(fā)生安全事故往往是由于計(jì)算簡圖的不正確導(dǎo)致的。計(jì)算簡圖對(duì)于保證結(jié)構(gòu)的安全是非常重要的。設(shè)計(jì)師要根據(jù)實(shí)際要求合理選擇計(jì)算簡圖。保證相應(yīng)的構(gòu)造措施。
(3) 計(jì)算結(jié)果的分析
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不同的計(jì)算軟件所得到的計(jì)算結(jié)果往往不相同。因此，設(shè)計(jì)師要對(duì)計(jì)算軟件程序有著全面和深刻的了解。由于軟件的缺陷都會(huì)產(chǎn)生計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。因此，設(shè)計(jì)師要根據(jù)自己的工程經(jīng)驗(yàn)和理論專業(yè)知識(shí)，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真比對(duì)分析，輸入正確合理的計(jì)算參數(shù)，認(rèn)真校核分析。
2 準(zhǔn)確理解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范每隔幾年，都會(huì)根據(jù)當(dāng)前社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及一些特殊的情況，對(duì)前版作出改進(jìn)�！督ㄖY(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》于2001年推出新版，該規(guī)范提出了建筑設(shè)計(jì)中新的概念和方法，與前版1989年版本有著較大的差別。很多設(shè)計(jì)師對(duì)規(guī)范可能有不同的理解，因此，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)產(chǎn)生分歧。如此便有可能導(dǎo)致對(duì)建筑結(jié)構(gòu)方案產(chǎn)生影響。因此要求在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地把握規(guī)范中的涵義，深刻理解建筑設(shè)計(jì)規(guī)范。
2.1 抗震等級(jí)與安全類別
《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了抗震類別，其主要依據(jù)地震時(shí)建筑物產(chǎn)生的破壞和由此帶來的對(duì)社會(huì)生產(chǎn)的影響程度，抗震類別分為4個(gè)級(jí)別:
2.2 設(shè)計(jì)使用年限與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期問題
《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中定義了設(shè)計(jì)使用年限，即指建筑結(jié)構(gòu)物不用進(jìn)行任何大型的修補(bǔ)而可以正常滿足其使用功能所存在的時(shí)間。設(shè)計(jì)使用年限根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)物的重要程度以及建筑物結(jié)構(gòu)件修補(bǔ)或替換的難以程度可以分為4個(gè)類別：5年、25年、50年和100年。但設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)。規(guī)范中規(guī)定我國主要的建筑結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期均為50年。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期相同時(shí)，可以不予以提高結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度及構(gòu)造措施。但是當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限不是50年時(shí)，結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度及構(gòu)造措施需要做相應(yīng)的改變。
2.3 基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等級(jí)與結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)
基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)安全等級(jí)應(yīng)根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定劃分�！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，根據(jù)建筑物的功能和地基的復(fù)雜程度等等將地基基礎(chǔ)分成了3個(gè)設(shè)計(jì)等級(jí):
3 工程師進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件分析時(shí)需要注意的問題
3.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問題
(1) 合理正確確定載荷的計(jì)算
建筑結(jié)構(gòu)在施工時(shí)和交付使用時(shí)承受各種載荷作用。有直接施加在結(jié)構(gòu)物的載荷，如設(shè)備載荷、風(fēng)載、自重。也有由于外界條件的變化引起的載荷，如溫度、地震引起地面運(yùn)動(dòng)，施工引起的地基沉降等。
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，需要根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)環(huán)境選用不同的載荷類型及數(shù)值。例如，以下幾種情況可以不必進(jìn)行地基的抗震能力計(jì)算：地基受力范圍沒有軟弱黏性土層；樓層小于8層且樓層高度小于25m的民用框架結(jié)構(gòu)房屋等。但是在鋼筋混泥土框架房屋需考慮風(fēng)載對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及強(qiáng)度的影響。
(2) 底框砌體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算問題
地層框架混合結(jié)構(gòu)具有薄弱層時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮塑性變形的影響，此時(shí)底層剪力系數(shù)應(yīng)當(dāng)增大1.2~1.5倍。底層框架結(jié)構(gòu)中只有底層框架抗震墻，應(yīng)采用雙保險(xiǎn)的方法，抗震墻承擔(dān)全部剪力，框架按剛度比例承擔(dān)剪力。剛度計(jì)算時(shí)框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20％~30％，應(yīng)考慮底層框架柱中地震作用產(chǎn)生傾覆力矩所引起的附加軸力。
(3) 關(guān)于結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)的確定
對(duì)框架結(jié)構(gòu)，采用砌體填充墻時(shí)，周期折減系數(shù)可取0.6~0.7；砌體填充墻較少或采用輕質(zhì)砌塊時(shí)，可取0.7~0.8；完全采用輕質(zhì)墻體板材時(shí)，可取0.9。只有無墻的純框架，計(jì)算周期才可以不折減。
3.2 構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題
1) 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的常見問題
首先，高層建筑的地基基礎(chǔ)埋深深度達(dá)不到，其埋深深度小于相應(yīng)技術(shù)規(guī)范中關(guān)于基礎(chǔ)埋深的規(guī)定。其次，地基樁施工不可靠及未能考慮周圍建筑環(huán)境對(duì)建筑的影響。再次，樁間距不能滿足規(guī)范中對(duì)樁距的規(guī)定。另外，樁身鋼筋籠長度不足。
2) 框架結(jié)構(gòu)中往往忽視縱向框架的設(shè)計(jì)
在現(xiàn)行的規(guī)范中要求縱向框架與橫向框架的設(shè)計(jì)重要性應(yīng)當(dāng)同等對(duì)待。某些設(shè)計(jì)師在進(jìn)行非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，按普通的連續(xù)梁來進(jìn)行縱向框架的設(shè)計(jì)，且縱筋和箍筋的配置不符合構(gòu)造要求。由于沒有考慮到地震的縱向作用，實(shí)際設(shè)計(jì)中便可能出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋，跨中縱筋及箍筋的配置均不足的現(xiàn)象。
4 結(jié)論
總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作需要系統(tǒng)和全面的統(tǒng)籌。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分重視概念設(shè)計(jì)的重要性，并應(yīng)用在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前要充分理解規(guī)范中相關(guān)的概念。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)存在很多問題，需要工程師的經(jīng)驗(yàn)和豐富的理論知識(shí)以及認(rèn)真的工作態(tài)度。
參考文獻(xiàn)
[1] 高立人, 王躍. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新思路-概念設(shè)計(jì)[J]. 工業(yè)建筑，1999，29(1)：20-21，25
[2] 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB 50068―2001)．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001
