民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中存在問題淺析

馮鍵良

摘 要：本文針對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行分析，闡述了民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范要求，并重點(diǎn)論述了民用建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)和地基設(shè)計(jì)，供參考。

關(guān)鍵詞：民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題分析

民用建筑工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的生命安全。建筑質(zhì)量的好壞主要由設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量兩個(gè)方面來衡量。相對而言,建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作,直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟(jì)和合理性。但在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，常常發(fā)生建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的種種概念和方法上的差錯(cuò)。本文結(jié)合筆者多年參加施工圖設(shè)計(jì)和審查的工作經(jīng)驗(yàn)，對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量存在的問題進(jìn)行了剖析，提出了民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求應(yīng)注意的問題，并重點(diǎn)論述了民用建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)和地基設(shè)計(jì)，以避免或減少上述類似的情況發(fā)生，確保建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量能上一個(gè)臺階。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念及內(nèi)容

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡而言之就是用結(jié)構(gòu)語言來表達(dá)建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達(dá)的東西。結(jié)構(gòu)語言就是結(jié)構(gòu)師從建筑及其它專業(yè)圖紙中所提煉簡化出來的結(jié)構(gòu)元素。包括基礎(chǔ)，墻，柱，梁，板，樓梯，大樣細(xì)部等等。然后用這些結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)體系，包括豎向和水平的承重及抗力體系。把各種情況產(chǎn)生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容由上可知為：基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和下部設(shè)計(jì)。

2 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中存在的問題分析

2.1 部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，安全隱患比較多如《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第7·1·8條(強(qiáng)制性條文)規(guī)定“底部框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應(yīng)對齊或基本對齊”。有些設(shè)計(jì)把底層設(shè)計(jì)成大空間，抗震墻很少，上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊，造成結(jié)構(gòu)體系不合理，傳力不明確;有些設(shè)計(jì)中抗震分類、場地類別選用錯(cuò)誤，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。一些混凝土構(gòu)件，特別是懸挑構(gòu)件的最小配筋率達(dá)不到要求，有的相差一半，有的甚至一半都達(dá)不到;有些設(shè)計(jì)中荷載取值沒有按規(guī)范要求來確定，存在漏算錯(cuò)算現(xiàn)象；有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與提供的計(jì)算書不一致，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重安全隱患。

2.2 設(shè)計(jì)深度達(dá)不到規(guī)定要求一些設(shè)計(jì)人員制作圖紙“偷工減料”，設(shè)計(jì)粗糙，過于簡單，施工圖中應(yīng)有的系統(tǒng)圖、大樣圖、相關(guān)剖視圖漏缺;一些重要的、應(yīng)該用圖紙反映的內(nèi)容只標(biāo)注“見圖集”、“由設(shè)備廠家確定”等，施工圖設(shè)計(jì)表述不全，細(xì)部大樣不詳，不能反映工程的全貌;一些重要的設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、工程類別、安全等級、耐火等級、防火消防處理等在設(shè)計(jì)總說明中沒有標(biāo)明或交待不全。

這些問題的產(chǎn)生，有的是由于設(shè)計(jì)人員沒有對一般住宅尤其是多層住宅設(shè)計(jì)引起高度重視，盲目參照或套用其他的設(shè)計(jì)的結(jié)果;有的則是由于設(shè)計(jì)過程中對設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法缺乏理解;還有的是由于設(shè)計(jì)者的力學(xué)概念模糊，不能建立正確的計(jì)算模式，對結(jié)構(gòu)電算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗(yàn)。

3 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求

為避免出現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，在住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)首先必須從結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造上滿足規(guī)范的相關(guān)要求。

3.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)注意的問題

結(jié)構(gòu)整體計(jì)算總體信息的取值：混凝土容重（KN/m3）取26-27，全剪結(jié)構(gòu)取27，若取25，對于剪力墻需輸入雙面粉層荷載。

計(jì)算振型數(shù)，取3的倍數(shù)，高層建筑應(yīng)至少取9個(gè)，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，振型應(yīng)不少于15個(gè)，對多塔結(jié)構(gòu)不應(yīng)少于塔數(shù)乘9。計(jì)算時(shí)要檢查Cmass-x及Cmass-y兩向質(zhì)量振型參與系數(shù)，均要保證不小于90％，達(dá)不到時(shí)，應(yīng)增加振型數(shù)，重新計(jì)算。 地震信息中的“活荷質(zhì)量一般折減系數(shù)”RMC取0.5，具體問題時(shí)按照《抗震》5.1.3條）。

自振周期應(yīng)考慮填充墻體對剛度的影響進(jìn)行折減。當(dāng)添充墻為磚墻時(shí)，框架結(jié)構(gòu)0.6-0.7，框剪結(jié)構(gòu)0.7-0.8，剪力墻結(jié)構(gòu)0.9-1.0。

活荷載信息中“柱、墻活荷載是否折減”，一般不折減，“傳到基礎(chǔ)的活荷載是否折減”，應(yīng)折減。

調(diào)整信息中“中梁剛度增大系數(shù)”BK取2.00；“梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)”BT＝0.85～0.9；“梁跨中旁矩增大系數(shù)”BM＝1.05～1.10，一般取1.05；活荷載大于3.0Kpa的多高層，1.1～1.2 ，“連梁剛度折減系數(shù)”BLZ取0.50～0.7，在內(nèi)力和位移計(jì)算中，最小取0.50，一般取0.55，當(dāng)結(jié)構(gòu)位移由風(fēng)荷載控制，不宜小于0.8；“梁扭矩折減系數(shù)” ，“全樓地震力放大系數(shù)”一般1.0，當(dāng)λ不滿足“抗震規(guī)范”5.25條時(shí)，用此系數(shù)調(diào)至滿足；“0.2Q0”框剪結(jié)構(gòu)必須要求調(diào)整。

3.2 構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

用以減少溫度和收縮不利影響的后澆帶澆筑間隔時(shí)間，一般要求60天以上（GB50010-9.1.3條說明）。

混凝土收縮及溫度變化引起的拉應(yīng)力是沿板的整個(gè)厚度作用，所以特別強(qiáng)調(diào)上、下表面同時(shí)配置附加鋼筋的必要性，GB50010-10.1.9條，根據(jù)國內(nèi)、外工程經(jīng)驗(yàn)給出板上、下表面每個(gè)方向的附加鋼筋均不宜小于0.1％的建議。對于陽角房間、屋面所有板塊，計(jì)算不配鋼筋的部位另加抗溫度、收縮分布鋼筋，板厚120，φ6-200，板厚100，φ6-220。 板厚120以下的、適宜的鋼筋直徑為8～12。

屋面天溝、雨蓬應(yīng)考慮滿水荷載，當(dāng)天溝、魚蓬深度超過500時(shí)，應(yīng)在天溝、雨蓬側(cè)板設(shè)泄水孔，此時(shí)水重可計(jì)至泄水孔底面，此外還須考慮找坡層的重量。

現(xiàn)澆板樓面，考慮在使用周期靈活布置輕質(zhì)隔墻時(shí)，可將隔墻每米長自重的30％作為每平方米樓面的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算，且不小于1.0Kpa，其永久值系數(shù)可取0.5?，F(xiàn)澆板內(nèi)埋設(shè)設(shè)備暗管時(shí)，管外徑不得大于板厚的1/3，交叉管線應(yīng)妥善處理，并使管壁至板上下邊凈距不小于25mm。

挑檐轉(zhuǎn)角位于陽角時(shí)的加強(qiáng)配筋。挑檐轉(zhuǎn)角位于陰角時(shí)的加強(qiáng)配筋。

結(jié)構(gòu)平面圖中，所有受力構(gòu)件都應(yīng)相對于軸線標(biāo)注定位尺寸（陽臺、雨篷挑出長度、梁距軸線距離等）。

連續(xù)跨梁配鋼筋時(shí)，支座兩側(cè)的鋼筋直徑盡可能相同，以便鋼筋穿過支座，避免兩側(cè)不同的鋼筋都在支座錨固，造成節(jié)點(diǎn)鋼筋過密，影響節(jié)點(diǎn)混凝土澆灌筑。

總結(jié)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實(shí)的理論知識功底，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。設(shè)計(jì)人員要從一個(gè)個(gè)基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其它專業(yè)來進(jìn)行設(shè)計(jì) 。提高民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，確保建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量不斷提升，以使民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做到更安全、更合理。