關于建筑結構設計問題的探討

王 勁，劉 偉

（西安長慶科技工程有限責任公司，陜西 西安 710054）

關于建筑結構設計問題的探討

王 勁，劉 偉

（西安長慶科技工程有限責任公司，陜西 西安 710054）

作為建筑結構設計人員，除了需要扎實的理論知識和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，還需要對建筑結構的設計過程充分了解，才能設計出先進、穩(wěn)定、安全性高的建筑，本文作者根據(jù)多年的結構設計工作經(jīng)驗，對建筑結構設計出現(xiàn)的問題進行了探討。

結構設計；特點；注意問題

引言

隨著城市化進程加快發(fā)展，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，建筑質(zhì)量出現(xiàn)的問題越來越多，也越來越嚴重。而建筑結構的設計在建筑中起著至關重要的位置，建筑結構設計是個系統(tǒng)，全面的工作。簡而言之，就是用基礎，墻、柱、梁、板、樓梯，大樣細部等結構元素來構成建筑物的結構體系，它包括豎向和水平的承重及抗力體系，把各種荷載作用下結構的內(nèi)力分析傳遞至基礎。結構設計的成果體現(xiàn)在繪制的結構施工圖上，該圖紙是結構工程師的語言，是直接面對施工現(xiàn)場及相關工程技術人員的，應該按照一定的規(guī)范繪制。

1 建筑結構設計的特點

1.1 水平荷載成為決定性因素

建筑物自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑物高度成線性關系；而水平荷載對結構產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構件中引起的軸力，是與建筑物高度的二次方成正比。另外，對某一定高度建筑物而言，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

1.2 軸向變形不容忽視

建筑物中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產(chǎn)生影響。

1.3 結構延性是重要設計指標

對低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。結構設計考慮根據(jù)建筑物特點，考慮各個方面，為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當?shù)拇胧?，來保證結構具有足夠的延性。

2 建筑結構設計的注意事項

2.1 關于框架結構設計

建筑框架結構設計主要是依據(jù)框架設計、抗震等級、人防等級、地基情況及承載力、防潮抗?jié)B做法，活荷載值、材料等級、施工中的注意事項、選用詳圖、通用詳圖或節(jié)點以及施工圖中未畫而通過說明來表達的信息。如混凝土的含堿量不得超過3kg/m3等。

根據(jù)建筑結構類型及概況，建筑結構安全等級和設計使用年限，建筑抗震設防分類、抗震設防烈度（設計基本地震加速度及設計地震分組），場地類別和鋼筋混凝土結構抗震等級、地基基礎設計等級、砌體結構施工質(zhì)量控制等級，基本雪壓和基本風壓，地面粗糙度，人防工程抗力等級等。

設計±0.000標高所對應的絕對標高，考慮持力層土層類型及承載力特征值，地下水類型及標高、防水設計水位和抗浮設計水位，地基液化，濕陷及其他不良地質(zhì)作用，地基土凍結深度。

受力鋼筋混凝土保護層厚度，結構的統(tǒng)一做法和構造要求，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程及標準圖選用，以及在施工圖中未畫出而通過說明來表達的信息。

2.2 關于框架剪力墻設計

在地震區(qū)，結構設計時，一般要限制框支墻的總榀數(shù)不超過全部橫墻榀數(shù)的50%，也就是說，框支墻占墻體的比例宜控制在l/2以內(nèi)。

增加落地剪力墻的厚度（但不宜超過原墻厚的2倍），提高落地前力墻與框架柱的強度等級，減少洞口尺寸，控制落地剪力墻的間距不宜大于建筑物寬度的2.5倍；把落地剪力墻組合布置成筒狀或工字形等來增加結構底部的總抗側(cè)剛度。

為了保證剛度的變化能順利地傳遞和轉(zhuǎn)變，避免在框支樓蓋頂處發(fā)生剛度急劇突變。必須對框支樓蓋層的設計作特殊的要求，如板厚不宜小于180mm，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土且強度等級不宜低于C30，并應采用雙向上下配筋、配筋率不宜低于0.25%；樓板的外側(cè)邊可利用縱向框架梁或底層外縱墻加強。樓板開洞位置距外側(cè)邊應盡量遠一些，在框支墻部位樓板則不宜開洞。

根據(jù)建筑使用功能，也可將底層框架擴展為2～3層。剛度隨層高逐漸變化，使剛度逐漸減弱而避免突變。另外，在框架的最上面一層設置設備層，作為剛度的過渡層（即轉(zhuǎn)換層），使結構轉(zhuǎn)換層上下剛度較為接近。

框架梁柱是底部大空間部分的重要支承，它主要承受垂直荷載及地震傾覆力矩、其斷面尺寸要通過內(nèi)力分析，從結構強度、穩(wěn)定和變形等方面確定。框架梁高度一般可?。?/8～1/6）梁跨，框架柱截面應符合軸壓比N/fcbh，N為地震力及豎向荷載作用組合的計算軸力，fc為柱混凝土軸心受壓設計強度。

其他在結構上還有若干注意問題，如在剪力墻肢端增設暗柱，以及規(guī)定一些最小配筋率及搭接長度等，其結構加強措施視具體情況酌情處理和采用。

框支剪力墻在豎向布置時為防止剛度突變應采取各種措施，使其大空間底層的層剛度變化率r接近于1，不宜大于2；不宜在地震區(qū)單獨使用框支剪力墻結構，即需要時可采取框支剪力墻與落地剪力墻協(xié)同工作結構體系。

2.3 關于筒體結構設計

筒體在框-筒結構中，是結構受力的主要部分，因此，必須適當加入其剛度。

保證筒體外圍墻壁的厚度，目前設計的內(nèi)墻厚度一般采用200mm或250mm，而外圍墻體厚度根據(jù)建筑 高度等有所不同。從結構受力的角度來看，外圍墻體對抗彎、抗扭效果會更好，同時還要承擔框架梁的垂直荷載，因此其厚度不能太薄。

加大筒體部分連梁的高度，一般筒體部分連梁高度由建筑物門窗等決定的。增加連梁高度可以建筑物敢賭，但是太高，容易造成配筋困難，在地震情況下容易出現(xiàn)裂縫，降低結構的延性。高度大于2.5就可以。

2.4 關于鋼結構設計

抗風柱與鋼梁有彈簧板相連接，理想的狀態(tài)是抗風柱為受彎構件，只承受自重和風載。這時根據(jù)個人經(jīng)驗認為細長比可以適當放寬一些（220～250）。鋼規(guī)對抗風柱沒有明確規(guī)定，僅在5.3.8對受壓柱規(guī)定為150。現(xiàn)實中很多彈簧板連接是失效的，有的干脆用Z型鋼板代替，這種情況下，抗風柱應算做壓彎構件，它要承受部分屋面荷載，長細比容許數(shù)還是保守些為好（180～200）。

3 結論

總之，建筑結構設計是一個全面、系統(tǒng)的設計工作，需要扎實的理論基礎，創(chuàng)新的思維和嚴謹負責的工作態(tài)度。作為一個設計人員，應該從基層做起，理解規(guī)范，密切配合其他專業(yè)知識綜合考慮設計，并善于總結工作中的經(jīng)驗和失敗教訓。

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TU318

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1671-3362（2013）07-0094-01