关于结构设计与现场施工相结合引发的思考

摘要：本文将结构设计与现场施工相结合，根据多年的设计与现场经验，对提高设计人员的业务水平提出了一些观点和建议。站在设计的角度上，针对施工中容易出现的几个质量问题，提出了有效的解决措施。本文对今后类似的工程设计具有一定的参考意义。

关键词：施工质量；概念设计；结构材料；构造连接；专业配合；职业素养

中图分类号： TV523 文献标识码： A

1、引言：

建筑施工与结构设计息息相关，设计先行于施工，具有导向性和前瞻性，施工、监理等均是以设计图纸为中心展开；同时，施工的执行程度、过程中遇到的问题及效果等又能反馈出设计图纸质量的优劣，对设计有促进、优化作用。这两个重要环节相辅相成，对于工程完成的好坏起着关键性的作用。

然而，目前的普遍现状是，由于设计任务重、工期紧，导致设计人员整日忙于完成工作任务而无暇研究新规范，学习新技术、新工艺，不了解现场实际施工情况，往往导致一些设计在施工过程中很难实现。这些不合理不科学的现象在给施工带来难度的同时，也带来了质量安全隐患，从而无法保证建筑工程的质量。对此本人将根据多年设计经验和多个施工现场的驻场经历总结归纳结构设计中值得注意的几点问题，抛砖引玉，与读者们共同探讨。

2、职业素养

建筑工程质量是国家经济发展以及和谐社会建设的基本保障，具有重要意义，是关系到国计民生的大事。作为一名结构设计人员，除了要具备扎实的专业技能外，还要有良好的职业素养，强烈的责任心和服务意识，方能高质量、高效率的完成任务，让业主满意。

如果设计出的图纸出现过多问题，这样的成果就不能成为施工依据。所以，设计人员应当有意识的学习、积累、善于总结，不断提高业务能力。相应的，各设计单位应当利用各种途径对现有人员进行专业技术教育，加强学习，使他们及时了解到当前广泛应用的新技术、新工艺，训练他们掌握并熟练应用新的设计工具和手段，并尽可能使他们有机会走出来，深入到现场，对施工工艺等方面有更直观更深刻的把握。

工程设计质量的优劣，很大程度上是看设计人（包括校审人员在内）有没有责任心，有没有本着对将来的使用者负责的态度精心去做。在当前市场经济背景下，每个设计人员要有强烈的竞争意识，在过程中的每个阶段用心去做，最终以优质的设计成果赢得单位、业主及社会的认可，不断提升个人和单位的信誉度、可信度。

3、专业技能

3.1 概念设计的重要性

结构设计是一门经验、理论相结合的学科，不是简单的规范加计算，离不开科学的概念作指导。现代计算机技术的迅猛发展使得结构设计更加精准、便捷，但真正有经验的结构工程师绝不会迷信电脑，而是将概念设计与软件计算相结合，从确定结构总体方案到构件设计、构造措施等每个步骤中都运用对结构抗震已有的正确知识去处理问题，对于一些计算或规范中难以作出具体规定的问题，运用“概念”进行分析，采取相应的措施。在结构总体设计中需要注意以下几点：

注意结构的延性性能。加强薄弱环节，始终牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”的设计原则，设计延性的梁、柱构件等等。比如框架梁的设计，要选取合适的截面尺寸，避免受拉钢筋过多，配置适量的受压钢筋，减小混凝土受压区相对高度，提高梁的延性。

多道防线设计。结构中第一道防线承受主要的地震作用，当吸收地震能量，产生塑性破坏并最终失效后，结构进行内力重分布，地震作用转移到第二道防线。此时，利用结构中增设的赘余杆件的屈服和弹塑性变形来尽可能的消耗地震输入能量，避免因部分结构或构件的破坏而导致整个体系丧失抗震能力，防止结构倒塌。

非结构构件的妥善处理。非结构构件不承受重力及侧向力荷载，如非承重墙体、附着于楼屋面的构件（雨棚、女儿墙）等。这些构件在地震中允许破坏程度略大，但实际上，由于或多或少的参与工作，也会改变整个结构的的刚度和传力路线，应根据其重要性、破坏后果的严重性及影响程度，采取不同的加强措施。

结构设计人员责任重大，必须要把规范理解透彻，各种条文解释都要看明白；对计算软件中的各个参数都要知其所以然，取值要有依据有来源，态度严谨、思路清晰。设计过程应以规范为依据，以概念设计为补充，使设计更经济合理。这些都需要不断积累和总结。

3.2 施工中常见的几个结构质量问题

人们对建筑工程的施工质量和进度的要求越来越高，而结构设计又是工程项目的龙头，重要性不言而喻。作为一名结构设计人员，如何使得设计成果在保证施工质量的情况下，既能降低造价，又能加快施工进度，是所有结构工程师值得思考的问题。下面总结出施工中容易产生的几个问题，应当引起结构设计人员的关注。

3.2.1 结构材料的选择

（1）优先选用高等级热轧钢筋

以往传统工业结构设计中的楼板、梁、柱的主筋大多采用HRB335级钢筋，箍筋大多采用HPB235级钢筋。但一些承受较大荷载的构件往往配筋率都很高，这样就导致梁柱节点处的钢筋排列过密、交叉过多，施工中难以进行钢筋绑扎，并且浇筑混凝土时很难对该部位进行充分的振捣，结果往往是既难以保证施工质量，又浪费钢筋，很不经济。

2010年新版《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中第4.2.1条已经明确提出：纵向受力普通钢筋宜采用不低于HRB400级热轧钢筋；梁柱纵向受力普通钢筋应采用不低于HRB400级热轧钢筋；箍筋宜采用不低于HRB400级热轧钢筋。可见，从规范的及时更新和建筑材料的快速发展来看，对钢筋选材的传统理念应当随之改变，设计中应当优先选用高等级钢筋，无论从结构质量安全还是从经济性上来讲都是最佳保证。

（2）H型钢优于工字钢

钢结构在工业厂房中的应用已经相当普遍。我国于上世纪末引进H型钢，但当时并没有得到广泛应用，工字钢在钢材市场一直处于主导地位。随着钢结构建筑的发展需要，H型钢对比于工字钢，其显著优点越来越被工程界认可，才逐步得到广泛应用。

工字钢的截面尺寸相对较高、较窄，翼缘内边有倾斜度，这样就造成两个主平面内的截面特性相差巨大，应用范围上有很大的限制。而H型钢属于高效经济的截面型材，上下翼缘等厚度，截面力学性能明显优于工字钢，侧向刚度大，抗弯能力强，同等规格下重量较工字钢更轻。

3.2.2 建模计算的前处理工作

（1）认真分析地质勘察报告

地质勘察报告是进行地基基础设计和施工的重要依据。结构设计工作是从阅读一份完整的地勘报告开始的，从而对拟建场地的地质地貌条件、地下水位深度等重要信息有全面的了解，这关系到设计和施工能否安全可靠、措施得当、经济合理。这里要提到降水问题，设计者应当注意到，地勘日期是否处于枯水季节，施工季节是否处于雨季或水位较高的季节，以免增加不必要的降水费用，又影响工期。若有地下水时，应注明要采取降水措施，并采取有效措施防止周围建筑及构筑物的正常使用。

（2）荷载计算要避免漏项和差错

荷载的计算不能估计，必须准确，要以建筑做法和使用要求为准进行输入。在楼屋面或墙体的施工中，经常有表面凹凸不平的现象，用水泥砂浆找平时难免会增加厚度，自然恒荷载也会相应增加。而且，一些民用住宅交房时都由业主自行装修，不同的地面装修材料荷重相差很大，顶棚有无吊顶等也都是不确定因素。以上这些情况都可能引起超重，设计时可以适当将面层加厚计算。还有，不上人屋面按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2012要求，取值为0.5KN/m2，但前提条件是保证屋面没有积水荷载，否则此值是远远不够的，所以施工时应在女儿墙根部增加泄水管，保证及时排除屋面积水。另外，进行基础荷载计算时，不要漏掉底层墙体重量。总之，荷载计算要力求准确，避免漏项和差错。

3.2.3 现浇板支座负筋位置易发生变动的问题

现浇楼板钢筋施工时普遍存在这样的问题：按照设计要求绑扎完毕后，往往未能采取有效措施进行成品保护，现场作业人员或检查人员在架立好的支座负筋上踩踏，不可避免的造成钢筋歪斜、移动、弯曲变形。这种情况造成支座处钢筋形同虚设，抵抗负弯矩、抗剪能力大大降低，受力时支座处附近楼板面混凝土容易发生开裂，这时空气和水会通过裂缝对钢筋表面进行氧化锈蚀，混凝土与钢筋不能协同工作，从而使得楼板使用寿命大大缩短。

这种由于施工不当引起的质量安全隐患，首先应当从施工技术和操作规程上强化，加强成品保护和隐蔽验收。另外，设计人员应当针对这种实际情况适当加大负筋直径，并且在设计图上明确指出施工过程中要保证支座处钢筋位置准确，设置足够的马凳筋增强抗踩踏能力，或者搭设架空跳板，避免踩踏。

3.2.4 柱与填充墙、构造柱与梁的连接

填充墙与框架柱相接处，沿高度每隔500mm设2φ6钢筋与柱拉结。施工中一般是在柱侧面模板上钻孔，浇筑混凝土之前预留插筋。对于后浇的构造柱，往往分别在上梁的底面模板和下梁的顶面模板上钻孔。这种做法在施工上存在一定难度，容易造成漏筋、错位等现象。通常施工单位对遗漏和错位的插筋不太重视，采取补钻孔，灌环氧树脂后再植筋，而且实际情况往往是钻孔深度不够，不满足抗拔要求，施工质量很难得到保证。更有甚者直接凿开混凝土保护层，将拉结筋直接焊在柱筋上，这种做法更是不可取。拉结筋对于构造柱的抗震性能来讲十分重要，无论是设计还是施工都应当采取措施保证它们的效用。对于遗漏和错位的插筋，在设计图纸上一定要注明采用后植筋的做法，并严格按照《混凝土结构加固规范》相关条目执行，必须确保构造柱和拉结筋起到应有的作用。

4、专业配合

任何一个设计项目都不是孤立的，是不同专业的有机结合体，需要相互配合完成，只有每个专业的设计都达到合格，才能保证设计项目的整体质量。而在实际设计过程中，各专业往往片面强调本专业的重要性，遇到问题互不相让，这种做法很可能导致最后的整体设计是不合理的。就结构专业的特点而言，主体一经施工就不得再后凿，而且要等到所有专业资料齐全后才开始进行设计工作，任务重，工期紧，所以需要各公用专业尽早提条件，要及时准确、避免遗漏，以便结构专业及时做好准备，避免反复修改延误工期。在提资料之前，各专业要多进行沟通、协商，使资料确实合理有效。例如机电、设备需要留洞、穿管的地方，有条件应绘制专业留洞图，避免给结构留下安全隐患；同样的，建筑大样图与结构密切相关，在与工地配合中发现建筑剖面详图过少，相对关系反映不够明确，甚至与平面图不一致的情况也常发生，所以也提醒建筑设计人员多出剖面详图。

在这里有个建议，今后有条件时，应尽可能采用协同化设计模式，各专业在同一建筑模板下绘制施工图，采用空间绘图模式，减少错误、遗漏、碰撞的出错机会，提高工作效率。

5、结语

施工图完成后，设计工作只完成了一半，还需要设计人员进行后期施工配合，现在其他专业到现场配合较少，所以就要求结构设计人员要对相关专业有一定认识，对容易出现的问题有直观的了解，这对提高专业技能和现场解决实际问题的综合能力有很大的促进作用。同时，通过施工能够很好的检验图纸质量，从中积累更多的现场经验，以便优化下次设计。

以上几点是根据自身经验的简要介绍。综上，结构设计和现场施工是密不可分的，设计人员应当经常深入施工现场，及时了解具体的施工工艺，并善于反思和总结经验教训，使设计的指导性得到更准确更实用的落实。

参考文献：

【1】GB 50009-2012 建筑结构荷载规范【S】.北京：中国建筑工业出版社，2012

【2】GB 50010-2010 混凝土结构设计规范【S】.北京：中国建筑工业出版社，2010

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