土木工程建設(shè)中房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題剖析

劉冰

摘要：針對土工工程建設(shè)中的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參考過去總結(jié)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出設(shè)計(jì)中的常見問題與解決對策，為切實(shí)做好房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供可靠的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土木工程建設(shè)；房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，房屋建筑規(guī)模越來越大，體型也十分復(fù)雜，這給土木工程建設(shè)中的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來很大困難，采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與方法難免會出現(xiàn)很多問題，造成不必要的安全或質(zhì)量問題，因此有必要對這些問題進(jìn)行分析研究，以探討行之有效的解決措施。

1、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面的問題

1.1基礎(chǔ)埋深

以某12層建筑為例，其高度為37.8m，原設(shè)計(jì)為柱下條基，建筑室外基礎(chǔ)埋深約1.7m，不滿足現(xiàn)行規(guī)范提出的不小于高度/15的要求。部分房屋建筑的主樓采用高層，而裙房通常為多層，借助沉降縫進(jìn)行斷開，使地下室于沉降縫沒有可靠側(cè)限?，F(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求，基礎(chǔ)埋深必須從由可靠側(cè)限開始算起，在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時，往往忽略這一因素。比如某房屋建筑總高達(dá)160m，設(shè)計(jì)采用樁基，地下兩層，基礎(chǔ)底部深度為12m；裙房地下一層，基礎(chǔ)底部深度為5m，采用沉降縫隔開，盡管主樓的基礎(chǔ)埋深可以達(dá)到要求，但裙房難以達(dá)到要求[1]。

1.2樁基選型

比如某房屋建筑工程，其采用框架結(jié)構(gòu)形式，按照（5.0×6.0）m的要求控制柱間距，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，長度為40m左右，明顯是大材小用，造成浪費(fèi)，不滿足經(jīng)濟(jì)合理性的要求。又如某高層房屋建筑，原設(shè)計(jì)方案為鉆孔灌注樁，進(jìn)入巖層約樁徑的2倍。根據(jù)施工條件，穿巖難度很大，無法保證成孔的質(zhì)量，結(jié)合已有工程經(jīng)驗(yàn)，將卵石層作為基礎(chǔ)持力層，同時在進(jìn)入持力層后實(shí)施注漿，也可以有效提升承載力，縮小或避免沉降。

1.3單樁承載力

（1）由于成樁工藝有所不同，各樁型受地基土支承力也存在明顯差別，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定單樁承載力的過程中，針對不同類型的樁型，不同土層的極限端及極限側(cè)實(shí)際阻力有很大不同。部分工程的前期勘察只能提出設(shè)計(jì)參數(shù)，施工中經(jīng)常在未加驗(yàn)證的情況下直接使用，導(dǎo)致單樁承載力產(chǎn)生較大的偏差。

（2）部分場地的地勢相對較低，上層為新近填土，對樁基進(jìn)行設(shè)計(jì)時，用經(jīng)驗(yàn)公式對單樁承載力進(jìn)行計(jì)算，未考慮未固結(jié)土層帶來的影響。

（3）對樁身承載力進(jìn)行驗(yàn)算時，未能充分考慮樁身壓曲等因素的影響；對于抗拔樁，只對樁身的承載力進(jìn)行計(jì)算，未進(jìn)行必要的驗(yàn)算；根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，當(dāng)抗拔樁采用管樁時，如果未對樁身抗裂性實(shí)施驗(yàn)算，則容易產(chǎn)生安全隱患[2]。

（4）設(shè)地下室的情況中，根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果確定樁基的承載力時，未減去地下室樁側(cè)摩阻力。因基坑開挖之后不能長時間暴露，所以試樁通常是在開挖施工以前進(jìn)行，在開挖施工后，樁側(cè)摩阻力有可能不復(fù)存在。

2、結(jié)構(gòu)選型、布置和構(gòu)造等方面的問題

2.1建筑高度與高寬比

相關(guān)規(guī)范確定了房屋建筑最大高度及高寬比范圍。但有很多房屋建筑實(shí)際高度不滿足規(guī)范，個別甚至超過限定范圍，不僅沒有設(shè)計(jì)依據(jù)，而且在抗震設(shè)防區(qū)域內(nèi)也無抗震措施，存在很大的震害隱患。按照建設(shè)部要求，對高度超出規(guī)范的房屋建筑，需按照超限建筑實(shí)施設(shè)計(jì)，同時結(jié)合相關(guān)規(guī)定開展抗震審查[3]。

除此之外，建筑高度和其結(jié)構(gòu)體系等也存在緊密的聯(lián)系，如果四類場地中的結(jié)構(gòu)布置未能達(dá)到要求，則高度要求應(yīng)降低20%左右。以某32層房屋建筑為例，其高度為115.8m，主要采用框支剪力墻，按6度進(jìn)行抗震設(shè)防，場地類別為四類，按規(guī)范要求其高度應(yīng)在120m左右，但因處在四類場地，所以應(yīng)降低高度要求，取96m，但實(shí)際高度為115.8m，所以必須按照超限條件進(jìn)行考慮。

2.2結(jié)構(gòu)布置與體型

保證結(jié)構(gòu)布置的合理性是進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因使結(jié)構(gòu)不規(guī)則的影響因素眾多，尤其是體型較為復(fù)雜的房屋建筑，無法用定量指標(biāo)對不規(guī)則的程度進(jìn)行劃分，同時確定具體的限制范圍。比如當(dāng)前的設(shè)計(jì)規(guī)范只對規(guī)則結(jié)構(gòu)給出了準(zhǔn)則，并未定量劃分出規(guī)則或者是不規(guī)則，也未對那些不規(guī)則的結(jié)構(gòu)給出詳細(xì)的規(guī)定要求[4]。

因缺乏規(guī)范和設(shè)計(jì)方面的規(guī)定，而且對于抗震設(shè)計(jì)也沒有進(jìn)行深入的了解，使得很多設(shè)計(jì)人員都對結(jié)構(gòu)布置很難正確把握，甚至完全聽從業(yè)主要求，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)布置十分不規(guī)則，不僅影響正常使用，而且對結(jié)構(gòu)整體抗震性也極為不利。

2.3板-柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

這種結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)相互連續(xù)較為薄弱，對抗震較為不利。在過去，因高規(guī)與抗震規(guī)范都未對這種結(jié)構(gòu)給出明確規(guī)定，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中有很大盲目性及隨意性。比如某8度區(qū)高層房屋建筑，其抗震墻采用的就是板-柱結(jié)構(gòu)，總高為75m，明顯這種結(jié)構(gòu)選型是不合理的?？紤]到這一結(jié)構(gòu)形式存在諸多弱點(diǎn)，最新的抗震規(guī)范提出了詳細(xì)的規(guī)定要求。同時也對節(jié)點(diǎn)構(gòu)造給出了明確規(guī)定。

2.4異形柱設(shè)計(jì)

近幾年，異形柱實(shí)際使用頻率越來越高，尤其是高層住宅和小高層住宅。因設(shè)計(jì)依據(jù)不完善，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了許多問題，同時這些問題都較為突出，表現(xiàn)為：超高、體型不合理、布置不合理、抗震不足等。為切實(shí)強(qiáng)化管理，各地相繼發(fā)布相關(guān)技術(shù)措施，要求全體設(shè)計(jì)人員務(wù)必嚴(yán)格遵守[5]。

可以說，現(xiàn)階段我國對于建筑異形柱進(jìn)行的分析研究及試驗(yàn)工作還不夠多，未能正確認(rèn)識到異形柱具有的抗震性能等特性。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能避免隨意性和僅按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，只要嚴(yán)格遵循規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，就不會出現(xiàn)太大的問題。

2.5結(jié)構(gòu)縫設(shè)置

對超長房屋建筑而言，為有效減少溫度因素造成的影響，必須設(shè)置伸縮縫。部分設(shè)計(jì)人員認(rèn)為可以使用后澆帶來取代伸縮縫，但這種做法并不一定合適。主要是因?yàn)楹鬂矌щm然可以降低材料干縮造成的影響，但無法克服溫度因素影響。在后澆帶位置上的混凝土完全封閉之后，如果結(jié)構(gòu)受到溫度因素影響，則后澆帶將難以起到應(yīng)有作用。對不便設(shè)置伸縮縫的結(jié)構(gòu)，不僅要留設(shè)后澆帶，而且還應(yīng)采取有效的加強(qiáng)措施，比如在屋面進(jìn)行保溫隔熱處理，在受溫度因素影響相對較大的位置增加溫度筋等。

然而，在地下室一般不允許設(shè)縫。部分設(shè)計(jì)人員習(xí)慣于在主樓和裙房的地下室中間增設(shè)沉降縫，盡管這樣能減小沉降差，但會帶來其它新的問題，比如外墻與底板在沉降縫的位置的節(jié)點(diǎn)處理變得十分復(fù)雜，增大施工難度，容易發(fā)生滲漏而造成質(zhì)量問題。對此，地下室還是不設(shè)縫較好，采用其它的方法減小沉降差，比如樁基等，確保絕對沉降與差異沉降均處在允許的范圍之內(nèi)，也可以在主樓和裙樓之間增設(shè)后澆帶，在主樓完成封頂以后連成一個整體。建筑地下室通常埋在土中，溫度因素造成的影響很小，所以設(shè)置后澆帶的做法是可取的。

3、結(jié)束語

在實(shí)際的房屋建筑設(shè)計(jì)工作中，還有許多亟待分析和解決的問題，作為土建工程師，有必要對這些問題做綜合考慮，制定行之有效的解決對策，以此來不斷提高設(shè)計(jì)技術(shù)水平，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對房屋建筑設(shè)計(jì)提出的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]孔紅珊，孟慶花.淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題與對策分析[J].現(xiàn)代國企研究，2017（16）：134.

[2]李彥鋒，吳楠.房屋建筑設(shè)計(jì)存在的問題和解決對策[J].建筑知識，2017，37（15）：9.

[3]王臻.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題與解決措施[J].江西建材，2017（12）：46+49.

[4]張?jiān)迄i.試分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見的問題及措施[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（13）：65-66.

[5]龐舒展.探究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題及對應(yīng)措施[J].建材與裝飾，2017（09）：115-116.