建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法及注意事項

涂冬冬

（江西省贛州市建筑設(shè)計研究院，江西 贛州 341000）

前言

結(jié)構(gòu)設(shè)計的階段大體可以分為三個階段：結(jié)構(gòu)方案階段、結(jié)構(gòu)計算階段和施工圖設(shè)計階段。方案階段的內(nèi)容為：根據(jù)建筑的重要性，建筑所在地的抗震設(shè)防烈度，工程地質(zhì)勘查報告，建筑場地的類別及建筑的高度和層數(shù)來確定建筑的結(jié)構(gòu)形式（例如，磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)等以及由這些結(jié)構(gòu)來組合而成的結(jié)構(gòu)形式）。確定了結(jié)構(gòu)的形式之后就要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點和要求來布置結(jié)構(gòu)的承重體系和受力構(gòu)件。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法

1.1 結(jié)構(gòu)平面圖

在繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖前有個問題需要說明一下，就是要不要輸入結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行建模的問題。當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為6度區(qū)時（建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑除外），根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范，是可以不用進(jìn)行截面抗震驗算，但應(yīng)符合有關(guān)的抗震措施要求。那么對于砌體結(jié)構(gòu)來講如果時間不是很充足的話應(yīng)該可以不用在軟件中建模，直接設(shè)計即可，但要注意受壓和局部受壓的問題，必要時進(jìn)行人工復(fù)核。對于局部受壓的防御措施是要按規(guī)定對梁下設(shè)梁墊以及設(shè)置構(gòu)造柱等措施。如果時間不是很緊張，建議還是輸入建模較好，有一個便利就是可以利用軟件來進(jìn)行荷載導(dǎo)算。另外，當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為7度及以上時是必須要輸入軟件建模計算的。繪制結(jié)構(gòu)平面圖時，如果沒有建模就可以直接在建筑的條件圖上來繪制結(jié)構(gòu)圖了，這一步必不可少的是刪除建筑圖中對結(jié)構(gòu)來講沒有用的部分，簡單快捷的方法是利用軟件的圖層功能，直接凍結(jié)相關(guān)的層。然后再建立新的結(jié)構(gòu)圖層：圈梁層、構(gòu)造柱層、梁層、文字層、板鋼筋層，等等。這樣做的目的是提高繪圖效率，方便在不同結(jié)構(gòu)平面圖間的拷貝移動和刪除。

1.2 屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)建筑是坡屋面時，結(jié)構(gòu)的處理方式有兩種：梁板式及折板式。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整、板跨度較大、屋面坡度及屋脊線轉(zhuǎn)折復(fù)雜的坡屋面；反之，則適用折板式。兩種形式的板均為偏心受拉構(gòu)件。板配筋時應(yīng)有部分或全部的板負(fù)筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構(gòu)造需要一般不宜小于120mm厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應(yīng)有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法，建議采用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法（實踐證明此方法便于施工人員正確理解圖紙）。正確繪圖和設(shè)計的關(guān)鍵是設(shè)計人員真正的心知肚明，結(jié)構(gòu)設(shè)計者必須要具備一定的空間概念，正確理解建筑圖紙和意圖。設(shè)計的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會造成閣樓層的部分墻體超高，應(yīng)結(jié)合門窗頂設(shè)置圈梁來降低墻的計算高度。

1.3 大樣詳圖

大樣詳圖的繪制可以在建筑詳圖的基礎(chǔ)上直接繪制，前提是建筑詳圖的準(zhǔn)確無誤；也可以在以前做過的詳圖的基礎(chǔ)上來局部改進(jìn)繪制。要注意的是在保持建筑外形的前提下盡量地使結(jié)構(gòu)受力合理和施工方便。在標(biāo)高和外形尺寸上一定要和建筑專業(yè)協(xié)調(diào)一致。需要提醒的是建筑標(biāo)高和結(jié)構(gòu)標(biāo)高的關(guān)系要搞清楚，該減的減，不該減的就不要減。

1.4 樓梯

樓梯梯板要注意撓度的控制，梯梁要注意的是梁下凈高要滿足建筑的要求，梯梁的位置盡量使上下樓層的位置統(tǒng)一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內(nèi)折角處要斷開分別錨固防止局部的應(yīng)力集中。閣樓層處的樓梯由于有分戶墻的存在要設(shè)置抬墻梁。注意梁下的凈空要求，并要注意梯板寬度的問題。首段梯板的基礎(chǔ)應(yīng)注意基礎(chǔ)的沉降問題，必要時應(yīng)設(shè)梯梁。

1.5 基礎(chǔ)

基礎(chǔ)要注意混凝土的標(biāo)號選擇應(yīng)符合結(jié)構(gòu)耐久性的要求（通常情況下可采用C25）。基礎(chǔ)的配筋應(yīng)滿足最小配筋率的要求（施工圖審查中心重點審查部位）。條基交接部位的鋼筋設(shè)置應(yīng)有詳圖或選用標(biāo)準(zhǔn)圖。條基交叉處的基底面積不可重復(fù)利用，應(yīng)注意調(diào)整基礎(chǔ)寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時也要調(diào)整基礎(chǔ)的寬度（因軟件計算的是墻下的平均軸力）?；A(chǔ)圖中的構(gòu)造柱，當(dāng)定位不明確時應(yīng)給予準(zhǔn)確定位。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題

2.1 關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板挑板的陽角問題

2.1.1 陽角面積在整個基礎(chǔ)底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角。

2.1.2 如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。

2.2 關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板問題

2.2.1 從結(jié)構(gòu)角度來講，如果能出挑板，能調(diào)勻邊跨底板鋼筋，特別是當(dāng)?shù)装邃摻钔ㄩL布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較節(jié)約。

2.2.2 出挑板后，能降低基底附加應(yīng)力。當(dāng)基礎(chǔ)形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可以采用天然地基。必要時可加較大跨度的周圈窗井。

2.2.3 能降低整體沉降。當(dāng)荷載偏心時，在特定部位設(shè)挑板，還可調(diào)整沉降差和整體傾斜。

2.2.4 窗井部位可以認(rèn)為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板，雖然在計算時此處板并不應(yīng)按挑板計算。當(dāng)然此問題并不絕對，當(dāng)有數(shù)層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內(nèi)部墻體連通時，可靈活考慮。

2.3 關(guān)于梁、板的計算跨度

一般的手冊或教科書上所講的計算跨度，如凈跨的1.1倍等，這些規(guī)定和概念僅適用于常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在應(yīng)用廣泛的寬扁梁中是不合適的。梁板結(jié)構(gòu)，簡單點講，可認(rèn)為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統(tǒng)一認(rèn)為是一變截面板。在扁梁結(jié)構(gòu)中，梁高比板厚大不了多少時，應(yīng)將計算長度取至梁中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋，取二者大值配筋（借用臺階式獨立基礎(chǔ)變截面處的概念）。柱子也可認(rèn)為是超大截面梁，所以梁配筋時應(yīng)取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才有問題。

2.4 關(guān)于縱筋搭接問題

縱筋搭接長度為若干倍鋼筋直徑d，一般情況下，d取鋼筋直徑的較小值。這有個前提，即大直徑鋼筋強度并未充分利用。否則，應(yīng)取鋼筋直徑的較大值。

如框架結(jié)構(gòu)頂層的柱子縱筋有時比下層大，d應(yīng)取較大的鋼筋直徑，甚至縱筋應(yīng)向下延伸一層。其實，兩根鋼筋放一起，用鐵絲捆一下，能起多大作用，還削弱了鋼筋與混凝土的握裹力。所以，鋼筋如有可能盡量采用機械連接或焊接。

2.5 關(guān)于柱子的問題

柱子造價在框架結(jié)構(gòu)中是很小的，而在抗震時起的作用是決定性的。經(jīng)實驗，考慮空間作用時，柱子縱筋加大至計算值的2.5倍左右才可保證塑性鉸不出現(xiàn)在柱子上?？刹话从嬎闩浣睿蠓仍黾涌v筋，同時增大箍筋。

2.6 關(guān)于抗震縫的問題

抗震縫應(yīng)加大，經(jīng)統(tǒng)計，按規(guī)范要求設(shè)的防震縫在地震時有40%發(fā)生了碰撞。故應(yīng)增大抗震縫間距。

2.7 關(guān)于回彈再壓縮

基坑開挖時，摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當(dāng)基礎(chǔ)較小，坑底受到很大約束，如獨立基礎(chǔ)，回彈可以忽略。在計算沉降時，應(yīng)按基底附加應(yīng)力計算。當(dāng)基坑很大時，相對受到較小約束。如箱基，計算沉降時應(yīng)按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當(dāng)作安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

3 結(jié)語

結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)的、全面的工作，需要扎實的理論知識功底、靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。結(jié)構(gòu)的設(shè)計不是單求外表的獨特與奇異，而是要講究科學(xué)的依據(jù)和實用的價值。設(shè)計人員要從一個個基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其他專業(yè)來進(jìn)行設(shè)計。只有這樣才能真正體會結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義，推動建筑業(yè)向前發(fā)展。

[1]郝建.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個細(xì)節(jié)問題[J].信息與電腦(理論版)，2009-09-15.