剖析住宅結構設計中的關鍵問題

焦占雨 申敏凱

（北京中元工程設計顧問公司，北京，100190）

剖析住宅結構設計中的關鍵問題

焦占雨 申敏凱

（北京中元工程設計顧問公司，北京，100190）

住宅工程質量的優劣直接關系到人們的生命安全和社會和諧穩定，普通住宅質量的好壞主要由設計質量和施工質量兩個方面來衡量，本文主要從住宅結構設計中的注意問題為切入點，充分說明結構設計的重要性。

住宅；結構；設計；問題

住宅結構設計是一項繁重而又責任重大的工作,它直接影響到建筑物的安全適用、經濟和合理性。但在實際設計工作中,住宅結構設計人員常常會發生種種概念和方法上的差錯,這些差錯的產生,有的是由于設計人員對一般住宅尤其是多層住宅設計沒有引起高度重視,盲目參照或套用其他設計的結果；有的則是由于設計人員對設計規范和設計方法缺乏理解;還有的是由于設計人員的力學概念模糊,不能建立正確的計算模式,對結構電算結果也缺乏判斷正確與否的經驗。為了避免或減少類似的情況發生,確保住宅設計質量能上一個臺階,應從以下幾個方面對結構設計中的常見病加以防范。

一、結構設計人員應該及早介入建筑的概念設計。

建筑的概念設計在整個設計過程中起著舉足輕重的作用,一幢建筑物的設計,如果沒有事先經過全盤正確的概念設計,以后的計算模式再準確、計算再精確、配筋再合理,也不可能是一個經濟、合理的優秀設計工程。住宅設計無論是多層砌體結構還是框架剪力墻結構,都不同于以往的靜力設計,必須從抗震的角度,采用二階段設計來實現三個水準的設防要求。為此,結構設計人員必須及早介入建筑結構的概念設計,否則將會導致建筑結構設計的不合理,給以后的結構設計帶來難度。為在建筑物的方案設計階段正確地把握建筑結構的概念設計,應對不同形式的住宅建筑,需掌握各自概念設計中容易疏忽的要點。

1、對一般多層砌體結構住宅,應按GB50011-2001建筑抗震設計規范要求做到:優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系；縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續；樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處；不宜采用無錨固鋼筋混凝土預制挑檐。

2、對鋼筋混凝土多、高層框架剪力墻結構住宅,力求做到:結構布置應盡量采用規則結構；對復雜結構,可以設置防震縫,把它分割成各自規則的結構單元,結構布置以少設縫為宜,一旦設縫,則應使防震縫的設置與伸縮縫、沉降縫相統一；框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力；框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態,除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比,保證抗震墻本身的剛度外,還應采取措施保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。

二、防止由于地基不均勻沉降引起的構件開裂預防或減少不均勻沉降的危害,可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎措施方面加以控制。

諸如:避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置；避免立面體形變化過大；將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元；加強上部結構和基礎的剛度；同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。應該引起重視的是:對高層建筑而言,由于基礎應有一定的埋置深度,從經濟的角度考慮,基礎一般采用樁箱或樁筏結合的形式,此時應保證箱體的整體剛度,群樁布置的形心應與上部結構重心相吻合。當土層有較大起伏時,應使同一建筑結構下的樁端位于同一土層中,并考慮可能產生的液化影響。而對多層建筑而言,從經濟的角度考慮,一般不采用長樁的方案,但是當軟土覆蓋層厚度較大時,需要通過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。

常用的軟土地基處理方式類型較多,但在選擇地基處理方案前,必須認真研究上部結構和地基兩方面的特點及環境情況,并根據工程設計要求,確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術指標,以及各種處理方法的適用性。同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經驗,進行多方案比較,最終選定安全實用、經濟合理的處理方案。地基經處理后,還必須滿足規范所規定的強度和變形要求。

三、從結構計算角度看應注意的問題

1、避免荷載計算的錯誤。諸如:漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符、基礎底板上多算或少算土重。

2、底部框架結構驗算時就應注意:a.底部剪力法僅適用于質量和剛度分布比較均勻的結構,對具有薄弱層的底部框架結構,應考慮底層變形集中的影響,通常對底層地震剪力乘以1.2～1.5的增大系數。b.底部框架結構的剪力分配不能簡單地按框架—抗震墻結構的分配方法進行分配。因為底部框架結構中只有底層框架—抗震墻,應采用雙保險的方法,抗震墻承擔全部剪力,框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時,框架不折減,抗震墻折減到彈性剛度的20%～30%。c.應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。

3、避免樓板計算方法不正確。a.連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替。b.雙向板查表計算時,不能忽略材料泊松比的影響,否則由于跨中彎矩未進行調整,將使計算值偏小。

4、不能盲目地對電算結果做出正確評價。目前結構計算大多采用計算程序進行計算,如何對計算結果進行分析、評價,是一個非常重要的方面。必須根據工程設計的經驗對計算結果進行分析、判斷,確定其正確與否,決定能否作為施工圖設計的依據。

四、從構造角度看應注意的問題

1、注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。

2、嚴格按照規范要求,保證鋼筋在各個部位必須具有足夠的錨固、延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強度要求。

3、為了防止或減輕屋面溫度應力引起的墻體開裂,屋面應設置保溫、隔熱層,屋面保溫(隔熱)層或屋面剛性面層及砂漿找平層應設置分格縫。

4、按抗震構造要求設置的構造柱,應在整個建筑物高度內上下對準貫通,上至女兒墻壓頂,下至基礎圈梁或伸入室外地面以下500 mm,構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。

五、結語：

通過對各類常見結構錯誤問題的分析,可以使結構設計人員加強對常見結構設計錯誤的辨別能力,提高對結構設計通病的防治能力,使住宅的結構設計工作做得更安全、更合理。

[1] 馮豪.概念設計在結構中的應用[J].山西建筑,2009,32(5):73-74.

[2] 余明稹.高層建筑結構設計中的幾點問題[J].城市建設,2010,32 (10):58-59.

TU745

1674-3954（2011）03-0184-01