房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析

賈曉波

摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，我國(guó)房屋建筑逐漸由單層、多層向高層發(fā)展，房屋結(jié)構(gòu)形式也由簡(jiǎn)單的磚混結(jié)構(gòu)變得日趨復(fù)雜和多樣。針對(duì)當(dāng)前主要結(jié)構(gòu)形式的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還存在—些需要解決的問題。因此，加強(qiáng)對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題的認(rèn)識(shí)并加以解決具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 方法 問題

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要遵循的基本原則

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是使建筑物安全并能夠適應(yīng)使用的要求，因此我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要保證和遵循這樣四個(gè)基本原則：①抓大放小。②多道防線。③剛?cè)嵯酀?jì)。④打通關(guān)節(jié)。打通關(guān)節(jié)保持平衡的目的其實(shí)就是使其永遠(yuǎn)處于原始的靜態(tài)，當(dāng)力量不能暢通時(shí)，構(gòu)件與構(gòu)件之間的靜態(tài)平衡被破壞，結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變化?？梢娫O(shè)計(jì)者是協(xié)調(diào)者，其任務(wù)是讓所有互不相關(guān)的靜態(tài)構(gòu)件相聚之后依然處于靜態(tài)（也就是使其保持常態(tài)），或者是處在相對(duì)的靜態(tài)之中。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法

2.1 結(jié)構(gòu)平面圖在繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖時(shí)，是否要輸入結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行建模呢？當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為6 度區(qū)時(shí)，根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，是可以不用進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算的，但必須符合有關(guān)的抗震措施要求。因此對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)來說可以不用在軟件中建模，直接設(shè)計(jì)即可，但設(shè)計(jì)中需要注意受壓和局部受壓的問題。當(dāng)然，如果時(shí)間允許的情況下還是輸入建模較好，有一個(gè)便利就是可以利用軟件來進(jìn)行荷載導(dǎo)算，何樂而不為呢？需要注意的是，當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為7 度及以上時(shí)，是必須要輸入軟件建模計(jì)算的。

2.2 屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖當(dāng)建筑是坡屋面時(shí)，結(jié)構(gòu)的處理方式有梁板式及折板式兩種。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。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構(gòu)件。板配筋時(shí)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120 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，通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法，這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)人員真正的心知肚明，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會(huì)造成閣樓層的部分墻體超高，要結(jié)合門窗頂設(shè)置圈梁來降低墻的計(jì)算高度。

2.3 大樣詳圖在建筑詳圖的準(zhǔn)確無誤的基礎(chǔ)上，大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎(chǔ)上直接繪制，也可在以前做過的詳圖的基礎(chǔ)上來局部改進(jìn)繪制。這階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量的使結(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。

2.4 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。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(shí)應(yīng)設(shè)梯梁。

2.5 基礎(chǔ)基礎(chǔ)要注意混凝土的標(biāo)號(hào)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(diǎn)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(shí)也要調(diào)整基礎(chǔ)的寬度?；A(chǔ)圖中的構(gòu)造柱，當(dāng)定位不明確時(shí)應(yīng)給予準(zhǔn)確定位。

2.6從結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造上進(jìn)行合理設(shè)計(jì)①底框砌體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)應(yīng)注意：a.底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對(duì)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。b.底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡(jiǎn)單地按框架抗震墻的方法。因?yàn)榈卓蚣芙Y(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％。c.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。②避免樓板計(jì)算中不正確方法。a.連續(xù)板計(jì)算不能簡(jiǎn)單地用單向板計(jì)算方法代替。b.雙向板查表計(jì)算時(shí)，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨中彎矩未進(jìn)行調(diào)整，將使計(jì)算值偏小。③避免荷載計(jì)算的錯(cuò)誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當(dāng)、建筑物用料與實(shí)際計(jì)算不符，基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。

三。?房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題1 地基與基礎(chǔ)方面????1.1 多層房屋建筑無地質(zhì)詳勘報(bào)告，僅僅依據(jù)建設(shè)單位口頭或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料就進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要做到合理，安全適用，設(shè)計(jì)人員必須依據(jù)地質(zhì)勘察資料，統(tǒng)一考察多方面因素進(jìn)行基礎(chǔ)類型和上部結(jié)構(gòu)方寧設(shè)計(jì)，僅憑地耐力這一數(shù)據(jù)是不完全面的，也是不安全的，更不能盲目地把耐力容許值取得小一些就認(rèn)為成無一失了。??1.2 采用換土墊層進(jìn)行軟弱地基處理，不進(jìn)行換土墊層設(shè)計(jì)，只憑經(jīng)驗(yàn)處置。有時(shí)設(shè)計(jì)者軟弱地基的危害認(rèn)識(shí)不足，只是簡(jiǎn)單地憑借經(jīng)驗(yàn)采用砂墊層加強(qiáng)一下承載力，沒有進(jìn)行墊層寬度和厚度計(jì)算，既不安全，又不經(jīng)濟(jì)。??1.3 民用建筑中柱，梁及基礎(chǔ)的負(fù)荷未按規(guī)范乘以折減系數(shù)。設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)多層民用建筑時(shí)，在計(jì)算梁、柱和基礎(chǔ)的負(fù)荷 時(shí)未按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范舸用荷載乘折減系數(shù)計(jì)算其荷 載值，因而荷載值準(zhǔn)確。????2 磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱兼作承重柱用?????在當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，構(gòu)造柱經(jīng)常被作為承重柱使用，這種作法將引起以下幾個(gè)問題。??2.1 構(gòu)造柱作為承重柱使用后，使得構(gòu)造柱提前受力，這不但會(huì)降低構(gòu)造柱對(duì)徹底的拉結(jié)和約束作和，而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用時(shí)，在構(gòu)造柱位置必然形成應(yīng)力集中，首先破壞。這樣構(gòu)造柱不但起不到其應(yīng)有的作用，反而成為房屋 結(jié)構(gòu)中的一個(gè)薄弱的部位。??2.2 構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中，沒有另設(shè)基礎(chǔ)，構(gòu)造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎(chǔ)的抗沖切、抗彎部及局部承壓強(qiáng)度必然不能滿足要求。柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓被出現(xiàn)裂縫。本文建議承重大梁下的柱子應(yīng)按承重柱設(shè)計(jì)。若梁 上荷載和跨度都比較小時(shí)，構(gòu)造柱也可布置于梁下，但此時(shí)必須按不考慮構(gòu)造柱作用來驗(yàn)算下墻體的局部承壓和抗彎強(qiáng)度。經(jīng)驗(yàn)算滿足，方可在梁下布置構(gòu)造柱。????3 承重柱截面高度設(shè)計(jì)過小????這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū)。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防，不圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設(shè)計(jì)得過小，使梁柱的線剛度比加大（因一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定：當(dāng)梁柱的線剛度比大于4時(shí)，計(jì)算簡(jiǎn)圖中梁柱節(jié)點(diǎn)可簡(jiǎn)化為鉸支）。把梁簡(jiǎn)化為鉸支梁，柱按軸心受壓計(jì)算。這種做法雖然易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析，但卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患。因?yàn)檫@樣做忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，即忽略了柱對(duì)消化酶的約束彎矩，加之以柱截面的配筋都較小，結(jié)構(gòu)一旦受力后，柱頂抗彎強(qiáng)度必然不足，從而柱子而梁底附近將會(huì)出現(xiàn)一條或多條水平裂縫，形成塑性餃。這樣在正常使用情況下，柱子已開始帶餃工作。這不但影響了房屋 的耐久性，而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴(yán)重的是，這樣的結(jié)構(gòu)一理遭遇地震作用時(shí)，將會(huì)倒塌，這違背了現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則。????4 在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，只注意了橫向框架的設(shè)計(jì)而忽視了縱向框架????現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求水平地震作用應(yīng)按兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算，各方面的地震和用應(yīng)由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件來承擔(dān)。說是說，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者對(duì)以于非抗震設(shè)計(jì)，而縱向地按普通的連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，梁柱的節(jié)點(diǎn)和框架中的縱筋、箍筋的配置無法不答合框架的構(gòu)造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用，在實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現(xiàn)象。?5 懸挑梁的梁高選用過小????設(shè)計(jì)者往往只注意了對(duì)梁的強(qiáng)充和傾覆進(jìn)行驗(yàn)算，而忽略了對(duì)梁手撓度的驗(yàn)算。梁高選用過小，引起梁截面的受壓區(qū)應(yīng)力過高，在正常使用狀態(tài)下，梁截面受壓區(qū)產(chǎn)生非線性徐變。梁撓度隨時(shí)間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁板出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度隨著挑梁變形的回大而加寬，影響了房屋的正常使用。據(jù)筆者觀察，這種挑梁的變形發(fā)展到后期，梁支座截面上部受拉區(qū)常常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。受支座附近上部受拉區(qū)常常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響，豎向裂縫向下延伸發(fā)展為斜裂縫，此時(shí)梁已接近破壞，當(dāng)為托墻挑梁時(shí)，梁過大的撓度引起梁上境況體在梁支座附近出現(xiàn)裂縫。裂縫在梁支座處沿斜向延伸，縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震也很不利。懸挑結(jié)構(gòu)對(duì)豎向地震的作用最為敏感。梁高小時(shí)，截面的相對(duì)受壓區(qū)高度較大，梁的延性減 小，在豎向地震作用下易發(fā)生脆性破壞，失去承載力。??6 連續(xù)梁按單梁進(jìn)行設(shè)計(jì)????這種情況多發(fā)在陽臺(tái)邊梁的設(shè)計(jì)中。由于邊梁上的荷 重一般較小，沒有引起設(shè)計(jì)得的重視，左圖受力分析方便，設(shè)計(jì)得把實(shí)際應(yīng)為連續(xù)梁的梁按單簡(jiǎn)支梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，致使梁在支座處上部負(fù)筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫，進(jìn)而引起梁上部攔板出現(xiàn)豎向裂縫。如果該邊梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，問題將會(huì)變得更加嚴(yán)重。因?yàn)樵摿阂话阒苯颖┞对谑彝猓墉h(huán)境溫度影響較大。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束，在梁內(nèi)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，該收縮應(yīng)力作用于原已產(chǎn)生的梁上裂縫處，引起梁的支座附近沿整個(gè)梁截面四周裂縫貫通，梁承載力降低，直接影響了使用安全。????7 樓板設(shè)計(jì)常見問題????板是建筑工程中的主要承重構(gòu)件，是它將樓面，屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上，樓板的設(shè)計(jì)問題必將連帶梁、墻、柱等構(gòu)件安全。若對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)考慮不周，很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量問題，有的還可能存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。

總而言之，我們?cè)O(shè)計(jì)工作者應(yīng)按規(guī)范相應(yīng)的構(gòu)造要求嚴(yán)格執(zhí)行，才得以從根本上消除設(shè)計(jì)質(zhì)量的隱患

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