淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該注意的問題

丁慶華

（云南楚雄新逸建筑設(shè)計有限責(zé)任公司，云南 楚雄 675000）

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則。一個優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計往往是這五個方面的最佳結(jié)合。完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就是在努力追求這五個方面的最佳結(jié)合的過程中產(chǎn)生的，適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員最終努力的目標(biāo)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳體現(xiàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計一般在建筑設(shè)計之后，“受制”于建筑設(shè)計但又“反制”于建筑設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計不能破壞建筑設(shè)計，應(yīng)滿足、實現(xiàn)各種建筑要求；建筑設(shè)計不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力范圍，不能超出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，結(jié)構(gòu)設(shè)計決定建筑設(shè)計能否實現(xiàn)，從這個意義上講，結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得更為重要，雖然一棟標(biāo)志性建筑物建成后，人們只知道建筑師的名字，但一個適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是工程師們的驕傲和成就。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的程序和要求

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的程序

建筑物的設(shè)計包括建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、給排水設(shè)計、暖氣通風(fēng)設(shè)計和電氣設(shè)計等。每一部分的設(shè)計都應(yīng)圍繞設(shè)計的四個基本要求:即功能要求、美觀要求、經(jīng)濟(jì)要求和環(huán)保要求。建筑結(jié)構(gòu)是一個建筑物發(fā)揮其使用功能的基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑物設(shè)計的一個重要組成部分，主要包括以下四個過程:方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件設(shè)計和繪施工圖。

2.2 建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

計算內(nèi)容:結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計算和正常使用極限狀態(tài)的驗算，如直接承受動力荷載的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度驗算。

結(jié)構(gòu)上多種作用效應(yīng)同時發(fā)生時，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)分析分別求出每一種作用下的效應(yīng)后，考慮其可能的最不利組合。

抗震設(shè)計:我國的抗震設(shè)防烈度為6至9度，建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)所在地區(qū)的烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該注意的問題

3.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與電氣專業(yè)設(shè)計的協(xié)調(diào)。電氣專業(yè)的室內(nèi)敷線，原則上應(yīng)以導(dǎo)線在金屬管中沿墻及樓板暗設(shè)，這對于預(yù)制裝配整體框架、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是很困難的。穿梁的垂直管道要在預(yù)制梁制作時預(yù)留孔道，并且梁寬和墻厚盡量一致，如不一致則要求墻的一側(cè)與梁的側(cè)面平齊，使穿梁管不露墻外。高層建筑平面電梯井道的位置確定后，電梯機(jī)房位置也就確定下來，電梯機(jī)房內(nèi)孔洞、預(yù)埋件較多，電梯機(jī)房荷載也比較大，因此應(yīng)詳細(xì)了解所選型號、電梯土建條件并注意單臺布置和多臺布置的差別。由于電梯井道一般作為鋼筋混凝土剪力墻，除承受豎向荷載外，還承受水平力作用，因此應(yīng)校核洞口削弱后的強(qiáng)度。

3.2 關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板挑板的陽角問題。陽角面積在整個基礎(chǔ)底面積中所占比例極小，可以砍了，可砍成直角或斜角。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。

3.3 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)用日廣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。

3.4 主梁有次梁處加附加筋，一般應(yīng)優(yōu)先加箍筋，附加箍筋可認(rèn)為是:主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺而在次梁兩側(cè)補上。附加筋一般要有，但不應(yīng)絕對。規(guī)范說的清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應(yīng)全部由附加橫向鋼筋承擔(dān)。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應(yīng)加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當(dāng)主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應(yīng)加附加筋。當(dāng)主梁高度很高，次梁截面很小，荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當(dāng)主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大主梁也可不加附加筋。總的原則，當(dāng)主梁上次梁開裂后，從次梁的受壓區(qū)頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產(chǎn)生的剪力時，主梁可不加附加筋。梁上集中力，產(chǎn)生的剪力在整個梁范圍內(nèi)是一樣，所以抗剪滿足，集中力處自然滿足。

3.5 在多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡可能避免短柱。其主要的目的是使同層各柱在相同的水平位移時，能同時達(dá)到最大承載能力，但隨著建筑物的高度與層數(shù)的加大，巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來越大，從而造成高層建筑的底部數(shù)層出現(xiàn)大量短柱，為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，對于大截面柱，可以通過對柱截面開豎槽，使矩形柱成為田形柱，從而增大長細(xì)比，避免短柱的出現(xiàn)，這樣就能使同層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在相近的水平位移下，達(dá)到最大的水平承載力。

3.6 關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板問題。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；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，加挑板就可能采用天然地基；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；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；當(dāng)?shù)叵滤缓芨?，出基礎(chǔ)挑板，有利于解決抗浮問題；從建筑角度講，取消挑板，可方便柔性防水做法。

3.7 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁柱抗震設(shè)計問題

對于鋼筋混凝土的抗震問題，我們在設(shè)計中通常是堅持強(qiáng)柱弱梁的原則，這是結(jié)合我們設(shè)計中能達(dá)到建筑物遇到小的地震時不被損壞，遇到中型地震后能夠修復(fù)，遇到大的地震時整個建筑物不倒塌的目標(biāo)而提出來的，并且一直以來我們設(shè)計人員也是這樣堅持的。提出的所謂強(qiáng)柱弱梁主要是考慮到如果一個建筑物的梁壞了，只會導(dǎo)致建筑物局部受到損壞，但是如果柱子壞了，就會導(dǎo)致建筑物的整個受力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，出現(xiàn)整體建筑坍塌的現(xiàn)象。但是，在實際操作過程中我們發(fā)現(xiàn)，建筑物的柱也不是越強(qiáng)越好，柱的軸壓比也不能太高，如果軸壓比過高，在大地震發(fā)生時將對建筑物的邊柱產(chǎn)生最少30%以上的附加軸力，這對建筑物的安全問題是致命性的。因此，不是強(qiáng)柱弱梁就一定能夠保證建筑物不倒塌。我們通常要注意以下幾個方面:（1）控制好建筑物的柱軸壓比，保證這個比率在各種建筑物中不超過1%，并且要對重點部位的柱斷面和配筋進(jìn)行特別處理，對角柱和邊柱要加強(qiáng)，通常要加密箍筋。（2）科學(xué)配置框架柱和小截面柱的鋼筋，確保不小于Φ20，矩形的柱面我們要采用對稱配筋的方法，增強(qiáng)穩(wěn)定性。(3)巧妙設(shè)計梁配筋，對于梁的配筋來說我們應(yīng)該加強(qiáng)梁中部的配筋，而支座部分的配筋可以根據(jù)情況適當(dāng)降低，這樣有利于形成梁鉸機(jī)制，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，因梁端的塑性鉸作用而增加柱的實際承載能力。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑施工的前期規(guī)劃，直接影響到建筑的質(zhì)量和成本，因此，我們廣大工程設(shè)計人員要深刻領(lǐng)會各種規(guī)范中的實質(zhì)性內(nèi)容，在設(shè)計的過程中除了要嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定作業(yè)外，還要多動腦筋，根據(jù)實際情況靈活運用，善于總結(jié)經(jīng)驗，對一些規(guī)范中規(guī)定不是很明確的問題，要多進(jìn)行調(diào)查研究，絕對不能閉門造車。

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