談房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

毛高峰　李如恒

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平不斷開(kāi)始提高，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。這就客觀要求房屋建筑設(shè)計(jì)者要發(fā)展先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，加快對(duì)新型高強(qiáng)度、輕質(zhì)量并且還環(huán)保的建筑材料的研究，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加的安全、適用、可靠和經(jīng)濟(jì)。房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅影響到建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也能夠影響到使用者的切身利益。所以，完整的、細(xì)致的設(shè)計(jì)不僅能夠幫助施工單位提高經(jīng)濟(jì)效益，還能夠?yàn)榻ㄔO(shè)單位贏得良好的社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；常見(jiàn)問(wèn)題

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們開(kāi)始注重對(duì)生活質(zhì)量和生活品質(zhì)的追求，人們對(duì)建筑房屋的要求越來(lái)越高。但是要想實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)形態(tài)的多元性和創(chuàng)新性，就一定要先考慮到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和實(shí)效性，否則將會(huì)直接影響到建筑工程的質(zhì)量，會(huì)對(duì)以后居住人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成很大的威脅。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法

（一）建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工對(duì)房屋建筑本身至關(guān)重要，只有選擇合理的基礎(chǔ)形式及設(shè)計(jì)方法，才能保證工程質(zhì)量。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們一定要注意混凝土的選擇，要符合圖紙上的標(biāo)注和相關(guān)的規(guī)定，這樣建筑才能堅(jiān)固耐用。還有建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)所配的鋼筋一定是適合最小的配筋率。在條基交叉部分基底的面積上，為了保證建筑的安全性，所以不能夠進(jìn)行重復(fù)的使用，并且還要注意不斷的對(duì)基礎(chǔ)寬度進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合建筑地點(diǎn)的實(shí)際情況，仔細(xì)分析計(jì)算，不斷的去完善基礎(chǔ)圖設(shè)計(jì)。

（二）房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的平面圖

建筑結(jié)構(gòu)是指在建筑物（包括構(gòu)筑物）中，由建筑材料做成用來(lái)承受各種荷載或者作用，以起骨架作用的空間受力體系。在繪制房屋結(jié)構(gòu)平面布置圖時(shí)，要考慮建筑的建設(shè)地點(diǎn)所處的地理位置，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照相關(guān)的規(guī)定，使用正規(guī)的設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)方法。先進(jìn)行人工設(shè)計(jì)和計(jì)算，等到設(shè)計(jì)完成以后，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助修理，借助輸入建模進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，找出設(shè)計(jì)的不足之處和缺陷，及時(shí)的進(jìn)行改正。

（三）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(huà)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。

（四）大樣詳圖

在建筑詳圖準(zhǔn)確無(wú)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(guò)的詳圖的基礎(chǔ)上來(lái)局部改進(jìn)繪制。這個(gè)階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量使結(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(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)一致。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題分析

（一）地基和建筑基礎(chǔ)方面的問(wèn)題分析

（1）多層房屋建筑無(wú)地質(zhì)勘察報(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)一考慮多方面因素進(jìn)行基礎(chǔ)類(lèi)型選擇和設(shè)計(jì)，僅憑地耐力這一數(shù)據(jù)是不全面的，也是不安全的，更不能盲目的把地耐力容許值取得小一些就認(rèn)為萬(wàn)無(wú)一失了。

（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)者對(duì)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(méi)有進(jìn)行墊層寬度和厚度計(jì)算，既不安全，又不經(jīng)濟(jì)。

（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)范將荷載乘以折減系數(shù)計(jì)算其荷載值，因而采用荷載值偏大。

（二）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)造柱不但能夠提高墻體的抗剪能力，而且構(gòu)造柱與圈梁聯(lián)結(jié)在一起，形成對(duì)砌體的約束，這對(duì)于限制墻體裂縫的開(kāi)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。但在當(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(wèn)題：

（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)砌體的拉結(jié)和約束作用，而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用，在構(gòu)造柱位置必然形成應(yīng)力集中，首先破壞。這樣構(gòu)造柱不但起不到應(yīng)有的約束作用，反而成為房屋結(jié)構(gòu)中的一個(gè)薄弱的部位。

（2）構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中，沒(méi)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(mǎn)足要求。柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓破壞便出現(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(lái)驗(yàn)算梁下墻體的局部承壓和抗彎強(qiáng)度。經(jīng)驗(yàn)算滿(mǎn)足，方可在梁下布置構(gòu)造柱。

（三）承重柱截面高度設(shè)計(jì)過(guò)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)人員誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防，為受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設(shè)計(jì)得過(guò)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，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)?，這樣做忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，即忽略了柱對(duì)梁的約束彎矩，加之柱截面的配筋都較小，結(jié)構(gòu)一旦受力后，柱頂抗彎剛度必然不足，從而柱子在梁底附近將會(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(kāi)始帶鉸工作。這不但影響了房屋的耐久性，而且也常常引起用戶(hù)的恐懼心理。更為嚴(yán)重的是，這樣的結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用，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。

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，各方向的地震作用應(yīng)由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件來(lái)承擔(dān)。即在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者把縱向框梁按普通連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，梁柱的節(jié)點(diǎn)和框架中的縱筋、箍筋的配置均無(wú)法滿(mǎn)足框架梁、柱的構(gòu)造要求。由于沒(méi)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置均不滿(mǎn)足要求的現(xiàn)象。

（四）懸挑梁的截面高度選用過(guò)小

設(shè)計(jì)者往往只注意了對(duì)梁的強(qiáng)度和抗傾覆進(jìn)行驗(yàn)算，而忽略了對(duì)梁撓度的驗(yàn)算。梁高選用過(guò)小，常引起梁截面的受壓區(qū)應(yīng)力過(guò)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加大而加寬，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(guò)大的撓度引起梁上墻體在梁支座附近出現(xiàn)裂縫。裂縫在梁支座處沿斜向延伸，梁縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過(guò)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。

（五）連續(xù)梁按單梁進(jìn)行設(shè)計(jì)

這種情況多發(fā)生在陽(yáng)臺(tái)邊梁的設(shè)計(jì)中。由于邊梁上的荷重一般較小，沒(méi)有引起設(shè)計(jì)者的重視，為作圖受力分析方便，設(shè)計(jì)者把實(shí)際應(yīng)為連續(xù)梁的梁按單跨簡(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(guò)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)而引起梁上部欄板出現(xiàn)豎向裂縫。如果該邊梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，問(wèn)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。

三、總結(jié)

從多年來(lái)的數(shù)據(jù)分析表明，現(xiàn)在房屋建筑中還是存在各種各樣的問(wèn)題，其中受結(jié)構(gòu)問(wèn)題影響的占有很大的一定比例。由此可以得出，加強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，就能很好的改善房屋的建筑質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它是一個(gè)比較系統(tǒng)的、全面的工作。要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的培養(yǎng)，要求他們具有扎實(shí)的理論知識(shí)功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。要對(duì)以前的問(wèn)題進(jìn)行分析，找出自身的缺陷和不足。還要將理論和概念融入到實(shí)際的工作中去，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此來(lái)保證房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠符合相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，這樣不僅會(huì)為建設(shè)公司帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。