淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見問題及對(duì)策

黃彥計(jì) 婁霄楠

（1.黑龍江集盛建筑設(shè)計(jì)有限公司，黑龍江，哈爾濱，150090）

（2.齊翔建工集團(tuán)金豐建筑設(shè)計(jì)有限公司，黑龍江，齊齊哈爾，161000）

淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見問題及對(duì)策

黃彥計(jì)1婁霄楠2

（1.黑龍江集盛建筑設(shè)計(jì)有限公司，黑龍江，哈爾濱，150090）

（2.齊翔建工集團(tuán)金豐建筑設(shè)計(jì)有限公司，黑龍江，齊齊哈爾，161000）

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們對(duì)建筑物功能要求改變,人們對(duì)建筑工程產(chǎn)品的要求也日益增高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)的、全面的工作,在設(shè)計(jì)中存在的問題是多種多樣的,作為設(shè)計(jì)來講，我們要始終把提高設(shè)計(jì)質(zhì)量作為終身奮斗的目標(biāo)。本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題進(jìn)行初步探討，并進(jìn)一步提出解決問題的有效對(duì)策。

建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；問題；對(duì)策

一、前言

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們對(duì)建筑物功能要求改變,人們對(duì)建筑工程產(chǎn)品的要求也日益增高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)的、全面的工作,在設(shè)計(jì)中存在的問題是多種多樣的,作為設(shè)計(jì)來講，需要扎實(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。我們要始終把提高設(shè)計(jì)質(zhì)量作為終身奮斗的目標(biāo)。本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題進(jìn)行初步探討，并進(jìn)一步提出解決問題的有效對(duì)策。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見問題

1、剪力墻砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu),上部為多層砌體結(jié)構(gòu)的房屋。該類房屋多見于沿街的旅館、住宅、辦公樓,底層為商店,餐廳、郵局等空間房屋,上部為小開間的多層砌體結(jié)構(gòu)。這類建筑是解決底層需要一種比較經(jīng)濟(jì)的空間房屋的結(jié)構(gòu)形式。部分設(shè)計(jì)者為追求單一的建筑立面造型來增加使用面積,將二層以上的部分橫墻且外層挑墻移至懸挑梁上,各層設(shè)計(jì)有挑梁,但實(shí)際結(jié)構(gòu)的底層挑梁承載普遍出現(xiàn)裂縫,該類挑梁的設(shè)計(jì)與出現(xiàn)裂縫在臨街砌體結(jié)構(gòu)房屋中比較常見。

2、樓板變形程度計(jì)算不準(zhǔn)確

一些設(shè)計(jì)在缺乏基本的結(jié)構(gòu)觀念或結(jié)構(gòu)布置缺乏必要措施時(shí),采用樓板變形的計(jì)算程序。盡管程序的編程在數(shù)學(xué)力學(xué)模型上是成立的甚至是準(zhǔn)確無誤的,但在確定樓板變形程度上卻很難做到準(zhǔn)確。作為計(jì)算的大前提都無法“準(zhǔn)確”,就不可能指望其結(jié)果會(huì)“正確”了。據(jù)此進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)肯定存在著結(jié)構(gòu)不安全成分或者結(jié)構(gòu)某些部位或構(gòu)件安全儲(chǔ)備過大等現(xiàn)象。

3、屋面梁配筋少

結(jié)構(gòu)建模時(shí), 設(shè)計(jì)人員圖方便,屋面梁直接拷貝下層梁的尺寸。由于屋面梁荷載較小,計(jì)算結(jié)果配筋不多,這樣屋面梁在溫度變化、混凝土收縮和受力等作用下因配筋率過低而裂縫寬度較大。

三、解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的有效對(duì)策

1、箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板

從結(jié)構(gòu)角度來講,如果能出挑板,能調(diào)勻邊跨底板鋼筋,特別是當(dāng)?shù)装邃摻钔ㄩL布置時(shí),不會(huì)因邊跨鋼筋而加大整個(gè)底板的通長筋,較為節(jié)約;出挑板后,能降低基底附加應(yīng)力,當(dāng)基礎(chǔ)形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時(shí),加挑板就可能采用天然地基;能降低整體沉降,當(dāng)荷載偏心時(shí),在特定部位設(shè)挑板,還可調(diào)整沉降差和整體傾斜;窗井部位可以認(rèn)為是挑板上砌墻,不宜再出長挑板。雖然在計(jì)算時(shí)此處板并不應(yīng)按挑板計(jì)算。當(dāng)然,此問題也并不是絕對(duì)的,當(dāng)有數(shù)層地下室,窗井橫隔墻較密,且橫隔墻能與內(nèi)部墻體連通時(shí),可靈活考慮;當(dāng)?shù)叵滤惠^高,出基礎(chǔ)挑板,有利于解決抗浮問題;從建筑角度講,取消挑板,可方便柔性防水做法。

2、梁、板的跨度計(jì)算

一般的手冊(cè)或教科書上所講的計(jì)算跨度,如凈跨的 1.1倍等,這些規(guī)定和概念僅適用于常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而在應(yīng)用的寬扁梁中卻是不適用的。梁板結(jié)構(gòu),簡單點(diǎn)講,可認(rèn)為是在梁的中心線上有一剛性支座,取消梁的概念,將梁板統(tǒng)一認(rèn)為是一變截面板。在扁梁結(jié)構(gòu)中,梁高比板厚大不了多少時(shí),應(yīng)將計(jì)算長度取至梁中心,選梁中心處的彎距和梁厚,及梁邊彎距和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用臺(tái)階式獨(dú)立基礎(chǔ)變截面處的概念)柱子也可認(rèn)為是超大截面梁,所以梁配筋時(shí)應(yīng)取柱邊彎距。削峰是正常的,不削峰才時(shí)有問題的。

3、沉降計(jì)算

基坑開挖時(shí),摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基底土受到約束,不反彈,坑中心的地基土反彈,回彈以彈性為主,回彈部分被人工清除。當(dāng)基礎(chǔ)較小,坑底受到很大約束,回彈可以忽略,在計(jì)算沉降時(shí),應(yīng)按基底附加應(yīng)力計(jì)算。當(dāng)基坑很大時(shí),相對(duì)受到較小約束,如箱基,計(jì)算沉降時(shí)應(yīng)按基底壓力計(jì)算,被坑邊土約束的部分可以作為安全儲(chǔ)備,這也是計(jì)算沉降大于實(shí)際沉降的原因之一。

4、主梁有次梁處加附加筋

一般應(yīng)優(yōu)先加箍筋,附加箍筋可認(rèn)為是:主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺,在次梁兩側(cè)補(bǔ)上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是絕對(duì)的。規(guī)范中說的比較清楚,位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載,應(yīng)全部由附加橫向鋼筋承擔(dān)。也就是說,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應(yīng)加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當(dāng)主次梁截面相差不大,次梁荷載較大時(shí),應(yīng)加附加筋。當(dāng)主梁高度很高,次梁截面很小、荷載很小時(shí),如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。還有當(dāng)主次梁截面均很大,如工藝要求形成的主次深梁,而荷載相對(duì)不大,主梁也可不加附加筋。總的原則,當(dāng)主梁上次梁開裂后,從次梁的受壓區(qū)頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產(chǎn)生的剪力時(shí),主梁可不加附加筋。梁上集中力,產(chǎn)生的剪力在整個(gè)梁范圍內(nèi)是一樣,所以抗剪滿足,集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對(duì)主梁截面、荷載較小時(shí),也可滿足。

5、設(shè)計(jì)剛性樓面

為了使程序的計(jì)算結(jié)果基本上反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力狀況而不至于出現(xiàn)根本性的誤差,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能將樓層設(shè)計(jì)成剛性樓面。要做到這一點(diǎn),首先應(yīng)在建筑設(shè)計(jì)甚至方案階段就避免采用樓面有變形的平面比如樓層大開洞、外伸翼塊太長、塊體之間成“縮頸”連接、凹槽缺口太深等。其次要從結(jié)構(gòu)布置和配筋構(gòu)造上給予保證, 對(duì)于使用功能確實(shí)必需的,或者建筑效果十分優(yōu)越的建筑設(shè)計(jì),如果其平面無法完全符合剛性樓板的假定,那么在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以通過增設(shè)連系梁板、洞口邊加設(shè)暗梁邊梁、提高連系梁板或暗梁邊梁的配筋量、采用斜向配筋或雙層配筋形式等方法,盡量滿足剛性樓板的基本假設(shè),或者彌補(bǔ)由于不是絕對(duì)的剛性樓板假定而產(chǎn)生的計(jì)算“誤差”。

6、承重墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一般房屋為矩形平面,其橫向剛度遠(yuǎn)小于縱向剛度, 因此有足夠數(shù)量的橫墻,是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的主要途徑。由震害可知,墻體多為剪切破壞,因此,為了提高橫墻的抗震能力,必須提高其抗剪強(qiáng)度。主要措施是提高材料的強(qiáng)度等級(jí),增加橫墻上的軸壓力。為此,應(yīng)盡量使橫墻成為承重和隔斷合二為一的墻體。當(dāng)房間較大時(shí),設(shè)有沿進(jìn)深方向的梁支承于縱墻上,使縱墻承重。樓板沿縱向擱置, 故形成橫墻承重,橫墻間距不入,一般可滿足抗震要求,同時(shí)縱墻也因軸壓力的存在而提高了抗剪能力。另一方案是縱墻承重與橫墻承重沿豎向交替布置,這種方案實(shí)際應(yīng)用不多。混合承重結(jié)構(gòu)體系由兩種結(jié)構(gòu)材料彈性模量和動(dòng)力性能相差很大的兩種結(jié)構(gòu)體系組成,因而不是一種良好的抗震結(jié)構(gòu)形式。但因其能滿足建筑使用要求,提供較大的使用空間,且結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)、方便施工,應(yīng)用較多。總之,選擇哪種砌體結(jié)構(gòu)是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),應(yīng)從抗震的概念設(shè)計(jì)出發(fā),綜合建筑使用功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和施工等方面進(jìn)行選擇。

四、結(jié)束語

綜上所述,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程的重要組成部分,是建筑安全應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要從基本的構(gòu)件算起, ,深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義,并密切配合其他專業(yè)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在工作中應(yīng)事無巨細(xì),善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，精益求精，只有這樣才能做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

[1] 鄭國和.某多功能劇場大跨度預(yù)應(yīng)力次梁屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].福建建設(shè)科技.2010.02.

[2] 黃順河.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)例[J].建筑設(shè)計(jì)管理.2010.03.

TU684

1674-3954（2011）03-0183-01