淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及其常見問題

于洪生

（新地能源工程技術(shù)有限公司石家莊能源化工技術(shù)分公司，天津 300022）

1 房屋建筑結(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)平面布置圖時，是否要輸入結(jié)構(gòu)軟件進行建模呢？當建筑地處抗震設(shè)防烈度為6度區(qū)時，根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范，是可以不用進行截面抗震驗算的，但必須符合有關(guān)的抗震措施要求。因此對于砌體結(jié)構(gòu)來說可以不用在軟件中建模，直接設(shè)計即可，但設(shè)計中需要注意受壓和局部受壓的問題。當然，如果時間允許的情況下還是輸入建模較好，有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導(dǎo)算。需要注意的是，當建筑地處抗震設(shè)防烈度為7度及以上時是必須要輸入軟件建模計算的。

1.2 屋頂(面)結(jié)構(gòu)圖。當建筑是坡屋面時，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。板配筋時應(yīng)有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。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，要結(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。在建筑詳圖的準確無誤的基礎(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。在標高和外形尺寸上一定要和建筑專業(yè)協(xié)調(diào)一致。

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。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)?；A(chǔ)要注意混凝土的標號選擇應(yīng)符合結(jié)構(gòu)耐久性的要求。基礎(chǔ)的配筋應(yīng)滿足最小配筋率的要求。條基交接部位的鋼筋設(shè)置應(yīng)有詳圖或選用標準圖。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?；A(chǔ)圖中的構(gòu)造柱，當定位不明確時應(yīng)給予準確定位。

2 當前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題

2.1 磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱兼作承重柱用

在磚混結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造不但能夠提高墻體的坑剪能力，而且構(gòu)造柱與圄梁聯(lián)結(jié)在一起，形成對砌體的約束，這對于限制墻體裂縫的開展，維持豎向承載力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能有著重要的作用。

在當前結(jié)構(gòu)設(shè)計中，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問題。

2.1.1 構(gòu)造柱作為承重柱使用后，使得構(gòu)造柱提前受力，這不但會降低構(gòu)造柱對徹底的拉結(jié)和約束作用，而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用時，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)中的一個薄弱的部位。

2.1.2 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，建議承重大梁下的柱子應(yīng)按承重柱設(shè)計。若梁上荷載和跨度都比較小時，構(gòu)造柱也可布置于梁下，但此時必須按不考慮構(gòu)造柱作用來驗算下墻體的局部承壓和抗彎強度，經(jīng)驗算滿足后，方可在梁下布置構(gòu)造柱。

2.2 承重柱截面高度設(shè)計過小

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)計者誤認為六度設(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)計得過小，使梁柱的線剛度比加大，把梁簡化為鉸支梁，柱按軸心受壓計算，這種做法雖然易于進行結(jié)構(gòu)受力分析，但卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患。因為這樣做忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，即忽略了柱對消化酶的約束彎矩，加之以柱截面的配筋都較小，結(jié)構(gòu)一旦受力后，柱頂抗彎強度必然不足，從而柱子而梁底附近將會出現(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。更為嚴重的是，這樣的結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用時，將會倒塌，這違背了現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強柱弱梁”的設(shè)計原則。

2.3 房屋高度、高寬比超過現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的限值，現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規(guī)定限值，甚至個別建筑高度和高寬比均超出規(guī)定限值。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于房屋高度、高寬比和體型復(fù)雜程度超過現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的高層建筑，應(yīng)按超限高層建筑進行設(shè)計。同時，另一點不容忽視的問題是，房屋適用高度除與結(jié)構(gòu)體系類型及抗震設(shè)防烈度有關(guān)外，還與場地類別與結(jié)構(gòu)是否規(guī)則等因素有關(guān)，當位于Ⅳ類場地或結(jié)構(gòu)平面與豎向布置不規(guī)則時，其最大適用高度應(yīng)適當降低。

2.4 結(jié)構(gòu)布置不合理、不規(guī)則結(jié)構(gòu)盡可能規(guī)則，結(jié)構(gòu)的布置才能更趨于合理，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié)，這里的“規(guī)則”包含了對建筑的平立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布，直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。由于引起結(jié)構(gòu)不規(guī)則的因素太多，特別是對于復(fù)雜的建筑體型，很難一一用若干簡化的定量指標來劃分不規(guī)則程度并規(guī)定限制范圍。

由于缺乏規(guī)范依據(jù)及相應(yīng)的設(shè)計規(guī)定，加之對結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計缺乏應(yīng)有的了解，有些設(shè)計人員往往對結(jié)構(gòu)規(guī)則性把握不準確，導(dǎo)致工程中出現(xiàn)了規(guī)則性較差、對結(jié)構(gòu)抗震十分不利的建筑。這主要體現(xiàn)在以下幾點：對于不能或不便設(shè)置溫度伸縮縫的超長結(jié)構(gòu)，除留設(shè)施工后澆帶外，還應(yīng)采取其它構(gòu)造加強措施，如加強頂層屋面的保溫隔熱措施，對受溫度變化影響較大的部位適當配置直徑較小、間距較密的溫度筋，或采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。

結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)、全面的工作。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責(zé)的工作態(tài)度。加深對當前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的認識與研究，不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，使設(shè)計的作品比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準、更合理和更經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式。

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