建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見問題

郭金波

摘 要：隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的建筑業(yè)也得到了快速發(fā)展，取得了巨大的成就。但同時也存在一些問題，本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的幾個問題在此提出，與大家共勉。

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計

住宅工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的生命安全。住宅質(zhì)量的好壞主要由設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量兩個方面來衡量。相對而言，住宅設(shè)計是一項繁重而又責任重大的工作，直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟和合理性，但在實際設(shè)計工作中，常常發(fā)生住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的種種概念和方法上的差錯，這些差錯的產(chǎn)生，有的是由于設(shè)計人員沒有對一般住宅尤其是多層住宅設(shè)計引起高度重視，盲目參照或套用其他的設(shè)計的結(jié)果；有的則是由于設(shè)計對設(shè)計規(guī)范和設(shè)計方法缺乏理解；還有的是由于設(shè)計者的力學概念模糊，不能建立正確的計算模式，對結(jié)構(gòu)電算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗。

為了避免或減少類似的情況發(fā)生，確保住宅設(shè)計質(zhì)量能上一個臺階，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)注意以下常見問題：

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該及早介入建筑的概念設(shè)計

建筑的概念設(shè)計在整個設(shè)計過程了起著舉足輕重的作用，一幢建筑物的設(shè)計，如果沒有事先經(jīng)過全盤正確的概念設(shè)計，以后的計算模式再準確、計算再精確、配筋再合理，也不可能是一個經(jīng)濟、合理的優(yōu)秀設(shè)計工程。

根據(jù)最新的地震區(qū)域劃分和規(guī)定，合肥的設(shè)防烈度規(guī)定為7度（局部6度）。住宅設(shè)計無論是多層磚混或和框架剪力墻結(jié)構(gòu)，都不同于以往的靜力設(shè)計，必須從抗震的角度，采用二階段設(shè)計來實現(xiàn)三個水準的設(shè)防要求。為此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須及早介入建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，否則，將會導致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理，給以后的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來難度。為在建筑物的方案設(shè)計階段正確把握建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，應(yīng)對不同形式的住宅建筑，掌握各自概念設(shè)計中容易疏忽的要點：

1.1 對一般多層砌住宅結(jié)構(gòu)，應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GBJ5001-2001）要求做到：優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系：縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)；樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處；

不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。

1.2 對鋼筋砼多、高層結(jié)構(gòu)住宅，力求做到：

結(jié)構(gòu)布置應(yīng)盡量采用規(guī)則結(jié)構(gòu)。對復雜結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置防震縫，把它分割成各自規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，結(jié)構(gòu)布置以少設(shè)縫為宜，一旦設(shè)縫，則應(yīng)使防震縫的設(shè)置與伸縮縫、沉降縫相統(tǒng)一；

框架與抗震墻等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置，以便各自承擔來自平行于該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面方向的地震力；

框剪體系的各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要形成空間共同工作狀態(tài)，除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外，還需采取措施，保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。

2 防止由于地基沉降或不均勻沉降引起的構(gòu)件開裂或破壞

預防或減少不均勻沉降的危害，可以從建筑措施、結(jié)構(gòu)措施、地基和基礎(chǔ)措施方面加以控制。諸如：避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置；避免立面體形變化過大；

將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元；

加強上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度；同一建筑物盡量采用同一類型基礎(chǔ)并埋置于同一土層中等一系列措施。

應(yīng)該引起重視的是：對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經(jīng)濟的角度考慮，基礎(chǔ)一般采用樁箱或樁筏結(jié)合的形式，此時應(yīng)保證箱體的整體剛度，群樁布置的形心應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)重心相吻合。當土層有較大起伏時，應(yīng)使用同一建筑結(jié)構(gòu)下的樁端位于同一土層中，并應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的液化影響。而對多層建筑而言，從經(jīng)濟的角度考慮，一般不愿意采用長樁的方案，但上海地區(qū)的軟土層覆蓋層厚度較大，一般都需要經(jīng)過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。常用的軟土地基處理方式類型較多，但在選擇地基處理方案前，必須認真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點及環(huán)境情況，并根據(jù)工程設(shè)計要求，確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術(shù)指標，以及各種處理方面的適用性，同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗，進行多方案比較，最終選定安全實用、經(jīng)濟合理的處理方案。地基經(jīng)處理后，還必須滿足規(guī)范所規(guī)定的強度和變形要求。

3 從結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造上滿足規(guī)范要求

3.1 從結(jié)構(gòu)計算角度，看結(jié)構(gòu)計算應(yīng)注意的問題：

避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符，基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。

底框砌體結(jié)構(gòu)驗算時就應(yīng)注意：底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮塑性變形集中的影響，通常對底層地震剪力乘以1.2-1.5的增大系數(shù)；底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底框架結(jié)構(gòu)中只有底層框架抗震墻，應(yīng)采用雙保險的方法，抗震墻承擔全部剪力，框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時，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。

避免樓板計算中不正確方法。連續(xù)板計算不能簡單地用單向板計算方法代替；雙向板查表計算時，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨中彎矩未進行調(diào)整，將使計算值偏小。

對電算結(jié)果的正確性進行正確評價。目前結(jié)構(gòu)計算大多采用結(jié)構(gòu)設(shè)計計算程序進行計算，如何對計算結(jié)果進行分析、評價，是一個非常重要的方面。必須根據(jù)工程設(shè)計的經(jīng)驗對計算結(jié)果進行分析、判斷，根據(jù)其正確與否，決定能否作為施工圖設(shè)計的依據(jù)。

3.2 從構(gòu)造角度看應(yīng)注意的問題：

注意構(gòu)件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設(shè)計中既要保證建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時具有一定的延性，又必須滿足最小配筋的要求。

嚴格按照規(guī)范要求，保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度，材料選用也必須滿足強度要求。

為了防止屋面溫度應(yīng)力引起的墻體開裂，必須采取有效的通風散熱措施。

按抗震構(gòu)造要求設(shè)置的構(gòu)造柱，應(yīng)在整個建筑物高度內(nèi)上下對準貫通，上至女兒墻壓頂，下伸入基礎(chǔ)圈梁，或伸入室外地面以下500毫米，構(gòu)造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規(guī)范要求。

綜上所述，通過對各類常見結(jié)構(gòu)錯誤問題的分析，可以加強結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對常見結(jié)構(gòu)設(shè)計錯誤的辨別能力，提高對結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的防治能力，使住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作做行更安全、更合理。