房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題與解決策略探討

段 媛

(山西省化工設(shè)計院，山西 太原 030024)

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題與解決策略探討

段 媛

(山西省化工設(shè)計院，山西 太原 030024)

為了有效提高房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平，實現(xiàn)房屋建筑質(zhì)量的提升，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的基礎(chǔ)設(shè)計、承重柱截面設(shè)計、橫挑梁荷載設(shè)計等問題進行了詳細的分析，據(jù)此提出了相應(yīng)的解決策略，以供設(shè)計人員借鑒。

房屋，結(jié)構(gòu)，設(shè)計，問題

隨著我國社會的不斷發(fā)展與進步，人們的生活水平得以顯著提升，使得人們對于物質(zhì)需求越來越高。房屋建筑作為人們生活的最基本需求，人們對其功能的要求也越來越多。為此越來越多新穎的建筑結(jié)構(gòu)隨之出現(xiàn)。對于建筑設(shè)計本身而言，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系著人們的生命財產(chǎn)安全，然而從目前我國房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的大局上而言，已經(jīng)發(fā)生了巨大的改變，然而卻依舊存在著一些影響房屋建筑質(zhì)量的因素存在。優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)房屋建筑質(zhì)量的提升，同時也有效降低房屋建筑的成本，為此進行房屋建筑結(jié)構(gòu)中存在的問題進行研究，具有非常重要的意義。本文重點在于分析當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)所存在的問題，并提出相應(yīng)的改進策略。

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中所存在的問題分析

隨著社會的發(fā)展，我國房屋建筑業(yè)也有了巨大的進步，然而在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，依舊存在著很多亟待解決的問題，這些問題的存在嚴重影響著房屋建筑的質(zhì)量。為此，本文針對當(dāng)前房屋與建筑結(jié)構(gòu)所存在的問題進行以下分析。

1.1 房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)所存在的問題

對于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，基礎(chǔ)承受著房屋建筑的所有荷載作用，然而對于房屋建筑基礎(chǔ)的設(shè)計卻是當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍存在的問題之一。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，很多的多層建筑為了節(jié)省開支，并未對其進行詳細的地質(zhì)勘測，進行基礎(chǔ)設(shè)計過程中，往往只是借鑒周邊建筑物的一些施工數(shù)據(jù)。然而通過一些大概的數(shù)據(jù)進行基礎(chǔ)設(shè)計，顯然存在著很多的不安全因素，這對后期房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計形成了很大的困擾。當(dāng)前由于房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計問題導(dǎo)致房屋建筑沉降過大的問題時常出現(xiàn)。造成這一問題的根本原因在于建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計有所偏差。

1.2 構(gòu)造柱與承重柱的區(qū)分

構(gòu)造柱只是起著對墻體的一種拉結(jié)與約束作用，承重柱則起著承受墻體荷載以及抵抗建筑結(jié)構(gòu)外來荷載的作用。然而很多房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，將房屋建筑的構(gòu)造柱作為承重柱進行設(shè)計，如此一來勢必會加大對構(gòu)架柱的荷載作用，降低其對墻體的約束。并且一旦遭受較大的荷載(如風(fēng)荷載、地震荷載等)作用時，往往會導(dǎo)致構(gòu)造柱處產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。此時構(gòu)造柱會由于自身承載力不足，導(dǎo)致斷裂，造成結(jié)構(gòu)的崩塌。

1.3 承重柱的截面設(shè)計不合理

對于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，承重柱往往承受著房屋建筑的全部荷載，其承受荷載能力主要體現(xiàn)于其截面面積。為了有效的節(jié)省成本，一些房屋建筑設(shè)計會將承重柱的截面面積設(shè)計為最小。由于承受柱的截面過小，會使得梁柱之間的線剛度比變大，將梁轉(zhuǎn)化為鉸支的連接方式進行考慮，柱依據(jù)軸心受壓來分析，可以看出這種設(shè)計方式會導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)的后期施工中存在很大的安全隱患。

1.4 縱向框架設(shè)計的問題

當(dāng)前多層的房屋建筑結(jié)構(gòu)形式大都為框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式是通過梁與柱之間的鉸接而形成一個具有承重體系的結(jié)構(gòu)形式，房屋建筑的框架結(jié)構(gòu)往往分為橫向框架結(jié)構(gòu)與豎向框架結(jié)構(gòu)。然而當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，往往會忽略對縱向框架的設(shè)計。如此就會導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)的橫向承載能力較為良好，而縱向的承載能力表現(xiàn)不足。這種不協(xié)調(diào)的比例是當(dāng)前我國框架結(jié)構(gòu)建筑存在的主要問題。

1.5 橫挑梁的荷載設(shè)計過小

進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于挑梁進行驗算過程中，往往只注重其強度是否達標(biāo)，然而這種強度合格會導(dǎo)致挑梁的荷載設(shè)計過小，主要是由于挑梁承受的是豎向荷載作用，為此進行其撓度的驗算有著更重要的意義。對于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，橫條梁的撓度設(shè)計不足，會導(dǎo)致梁截面的受壓區(qū)產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致梁體產(chǎn)生裂縫，影響房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題策略探討

為了有效提升房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計水平，實現(xiàn)房屋建筑質(zhì)量的提升，針對上述房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中所存在的問題，提出了以下的解決策略。具體的策略分析如下。

2.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)地基承載力的核算

實現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)地基承載力的核算，實現(xiàn)的根本在于地基的準確勘測。為此進行房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計之前，應(yīng)對相關(guān)地區(qū)的地質(zhì)進行勘測，得出準確的勘查數(shù)據(jù)，基于對基礎(chǔ)設(shè)計的事情情況，準確核算房屋建筑結(jié)構(gòu)的荷載作用。

此外進行房屋基礎(chǔ)的設(shè)計時，若需要使用換土墊層來進行設(shè)計時，應(yīng)精確計算出所換土層的墊層厚度，方便對地基荷載值的準確計算。與此同時結(jié)構(gòu)設(shè)計人員進行多層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，進行梁、柱以及基礎(chǔ)的荷載計算時，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范設(shè)計進行荷載的折減系數(shù)的驗算，以確保結(jié)構(gòu)整體的安全性。

2.2 承重柱與梁的鉸支

承重柱承載著房屋建筑結(jié)構(gòu)的全部重量，為此對于承重柱的荷載驗算過程中，應(yīng)依據(jù)規(guī)范進行荷載系數(shù)的折減，以提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性與穩(wěn)定性。然而對于房屋建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性而言，單獨加大承重柱的承載能力依舊有很多不足，需要進一步加大承重柱與梁之間的鉸支能力，如此可以有效實現(xiàn)梁的撓度能力提升，使得結(jié)構(gòu)整體的剛性有所下降。

此外，若梁的跨度減小，其荷載的承受能力則相應(yīng)增強，如此將一些構(gòu)造柱設(shè)置于梁下，實現(xiàn)墻體的拉結(jié)與約束作用的提升。然而此時就需要對構(gòu)造柱的承載能力以及抗彎矩作用進行驗算，防止梁上部的荷載作用導(dǎo)致構(gòu)造柱出現(xiàn)應(yīng)力集中，應(yīng)力屈服的狀況。

2.3 合理設(shè)計承重柱的截面

合理的建筑設(shè)計中，承重柱有著非常重要的地位，是整個結(jié)構(gòu)承載力的核心。進行荷載的驗算時，依據(jù)規(guī)范進行折減，最終確定承重柱的荷載大小。依據(jù)荷載作用大小、混凝土強度等級等，設(shè)計合理的承重截面。

然而對于房屋建筑結(jié)構(gòu)整體而言，并非承重柱的截面面積越大，其設(shè)計的安全性就越高。從承重柱自身而言，其截面面積越大，其承載能力越大。然而截面面積的提升，往往會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的自重增加，這對于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的設(shè)計提出了更高的要求，同時也會導(dǎo)致建筑的成本上升。因此選擇合理的承重柱截面，既能夠?qū)崿F(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性安全，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)建筑成本的最優(yōu)化。

2.4 重視框架結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計

所謂框架結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計，指的是框架結(jié)構(gòu)的橫梁布置。房屋建筑的荷載，通常是傳遞給梁，通過梁體，傳遞給承重柱，最終傳送到結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部位。為此進行房屋建筑結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計有著非常重要的意義。通常而言，房屋的縱向設(shè)計為保證房屋結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，實現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最有效途徑。通常橫向梁體設(shè)計應(yīng)盡可能選用小尺寸，如此對于一些大空間的房建，可以保證其房屋空間的充分利用。

2.5 挑梁荷載的合理設(shè)計

挑梁可以有效的實現(xiàn)對梁體受壓區(qū)域應(yīng)力的控制，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定。為此濟寧房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，所設(shè)計的挑梁結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)梁體受壓能力的提升。對于挑梁而言，其梁高小，則會導(dǎo)致其受壓區(qū)域相對較小，承受荷載能力有所不足。然而由于自重較小導(dǎo)致梁的延性會有所上升。豎向荷載作用時，抗脆性破壞能力有所提升。為此如何選取挑梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)依據(jù)實際情況，選擇合理的受壓區(qū)域。

3 結(jié)語

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項系統(tǒng)且復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，其荷載作用的計算、其承載能力的提升是結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重點，其他的設(shè)計則圍繞這一重點來進行，如梁、柱的合理布置，橫縱向的結(jié)構(gòu)的相互協(xié)調(diào)等等。為此進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的策略與優(yōu)化研究時，應(yīng)始終基于這一重心問題，不斷展開探索，才能有效提升設(shè)計水平，促進房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展。

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Onexplorationforproblemsinhousestructuraldesignandtheirstrategies

DUANYuan

(ShanxiChemicalEngineeringInstitute,Taiyuan030024,China)

In order to promote the design of house structures effectively and realize the promotion of architectural quality, the paper analyzes some problems in the house architectural design, including the foundation design, load bearing section design, and horizontal cantilever beam loading design, and points out respective solutions and strategies, so as to provide some reference for designers.

house, structure, design, problem

1009-6825(2014)33-0028-02

2014-09-17

段 媛(1982- )，女，工程師

TU318

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