基于房屋建筑結構設計分析

葉桂林

【摘 要】本文首先介紹了房屋建筑結構設計的基本方法，分析了進行結構設計時應注意的事項，并提出了提高建筑結構經濟性。

【關鍵詞】建筑工程；結構設計；混凝土；

前言

當今中國，在經濟高速發(fā)展的同時，建筑業(yè)也取得了空前的發(fā)展，并取得了巨大的成就，與此同時，建筑業(yè)當中各種問題也相繼出現，作為設計人員，要掌握結構設計的過程，保證設計結構的安全，還要善于總結設計工作中的經驗。本文根據筆者的工作經驗，對建筑進行結構設計時要注意的事項進行闡述。

1 房屋建筑結構設計的基本方法

（1） 當結構平面圖在繪制結構平面布置圖時，需要輸入結構軟件進行建模。建筑物根據設防類別、烈度、結構類型和房屋高度進行相應的計算和構造措施要求。注意“地震作用”、“抗震措施”與“抗震構造措施”，提高地震作用，則結構的各構件均全面增加材料； 抗震措施指除地震作用計算和抗力計算以外的抗震設計內容，包括抗震構造措施，其中的一般規(guī)定及計算要點中的地震作用效應（ 內力和變形） 調整的規(guī)定均屬于抗震措施，提高抗震措施，著眼于把財力、物力用在增加結構薄弱部位的抗震能力上，是經濟而有效的方法； 抗震構造措施指根據抗震概念設計原則，一般不需計算而對結構和非結構各部分必須采取的各種細部要求。設計中需要注意受壓和局部受壓的一些問題。

（2） 屋頂（ 面） 結構圖中，當建筑是坡屋面時，結構處理方式有梁板與及折板式兩種。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折復雜的坡屋面，折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于 120 厚。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。正確繪圖和設計的關鍵是設計人員真正的心知肚明，結構設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，要結合門窗頂設置圈梁來降低墻的計算高度。

2 進行結構設計時應注意的事項

（1） 關于箱行基礎、片筏基礎底板挑板的陽角問題：①陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角。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） 箱行基礎、片筏基礎底板的挑板問題從結構角度來講，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當底板鋼筋通長布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個板的通長筋，較節(jié)約； 出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎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，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，可調整沉降差和整體傾斜； 窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。（當然此問題并不絕對，當有數層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內部墻體連通時，可靈活考慮） 當地下水位很高，出基礎挑板，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） 關于梁、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)的結構設計，在應用日廣的寬扁梁中是不合適的。梁板結構，簡單點講，可認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)一認為是一變截面板。在扁梁結構中，梁高比板厚大不了多少時，應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變截面處的概念） 柱子也可認為是超大截面梁，所以梁配筋時應取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才有問題。

（4） 基坑開挖時，摩擦角范圍內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。當基礎較小，坑底受到很大約束，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當做安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

5） 主梁有次梁處加附加筋： 一般應優(yōu)先加箍筋，附加箍筋可認為是： 主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺，在次梁兩側補上，象板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但不應絕對。規(guī)范說的清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。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加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。當主梁高度很高，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?？偟脑瓌t，當主梁上次梁開裂后，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生的剪力時，主梁可不加附加筋。雖然也是各層共用的，但是層數增加，傳給基礎的荷載將會增大，我們需要增大基礎，這樣單位面積的造價有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

3提高建筑結構經濟性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結構的自重會增加，基礎和柱的承載力相應增加，水衛(wèi)和電氣的管線會加長； 相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數就越小，基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經濟性能。優(yōu)化方法的技術性實現，可以最合理的利用材料性能使建筑結構內部各單元得到最好的協調，不僅可以實現建筑美觀、實用，而且在造價方面也有較大的節(jié)省，達到了建筑工程設計對適用、安全、經濟、美觀和便于施工的一般要求。通過使用優(yōu)化設計手段，達到這5 個方面的最佳結合，符合現今建筑商對于建筑結構的效益的需求，也符合市場可持續(xù)發(fā)展的需求。

4 結束語

建筑結構的造價在建筑工程中占有較大的比例，結構設計優(yōu)化技術的應用可以產生可觀的經濟效益。建筑設計部門和設計人員應嚴格遵守“經濟、適用、合理”的設計原則，精心設計，應用現代化科技手段，選擇合理的建筑結構設計方案，實現降低建筑工程造價并取得最大經濟效益的目的。

參考文獻：

[1]張炳華.土建結構優(yōu)化設計[M].上海： 同濟大學出版社，2008∶ 34-36.

[2]汪樹玉.結構優(yōu)化設計的現狀與進展[J].基建優(yōu)化，2007∶12-3.