淺析建筑結構設計中應該注意的問題

丁慶華

（云南楚雄新逸建筑設計有限責任公司，云南 楚雄 675000）

1 建筑結構設計的原則

適用、安全、經濟、美觀、便于施工是進行建筑結構設計的原則。一個優秀的建筑結構設計往往是這五個方面的最佳結合。完美的建筑結構設計就是在努力追求這五個方面的最佳結合的過程中產生的，適用、安全、經濟、美觀、便于施工是結構設計人員最終努力的目標，是結構設計的最佳體現。結構設計一般在建筑設計之后，“受制”于建筑設計但又“反制”于建筑設計，結構設計不能破壞建筑設計，應滿足、實現各種建筑要求；建筑設計不能超出結構設計的能力范圍，不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則，結構設計決定建筑設計能否實現，從這個意義上講，結構設計顯得更為重要，雖然一棟標志性建筑物建成后，人們只知道建筑師的名字，但一個適用、安全、經濟、美觀、便于施工的結構設計也是工程師們的驕傲和成就。

2 建筑結構設計的程序和要求

2.1 結構設計的程序

建筑物的設計包括建筑設計、結構設計、給排水設計、暖氣通風設計和電氣設計等。每一部分的設計都應圍繞設計的四個基本要求:即功能要求、美觀要求、經濟要求和環保要求。建筑結構是一個建筑物發揮其使用功能的基礎,結構設計是建筑物設計的一個重要組成部分，主要包括以下四個過程:方案設計、結構分析、構件設計和繪施工圖。

2.2 建筑物結構設計的要求

計算內容:結構構件應進行承載能力極限狀態的計算和正常使用極限狀態的驗算，如直接承受動力荷載的構件應進行疲勞強度驗算。

結構上多種作用效應同時發生時，應通過結構分析分別求出每一種作用下的效應后，考慮其可能的最不利組合。

抗震設計:我國的抗震設防烈度為6至9度，建筑結構根據所在地區的烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級。

3 建筑結構設計應該注意的問題

3.1 建筑結構設計與電氣專業設計的協調。電氣專業的室內敷線，原則上應以導線在金屬管中沿墻及樓板暗設，這對于預制裝配整體框架、框架一剪力墻結構是很困難的。穿梁的垂直管道要在預制梁制作時預留孔道，并且梁寬和墻厚盡量一致，如不一致則要求墻的一側與梁的側面平齊，使穿梁管不露墻外。高層建筑平面電梯井道的位置確定后，電梯機房位置也就確定下來，電梯機房內孔洞、預埋件較多，電梯機房荷載也比較大，因此應詳細了解所選型號、電梯土建條件并注意單臺布置和多臺布置的差別。由于電梯井道一般作為鋼筋混凝土剪力墻，除承受豎向荷載外，還承受水平力作用，因此應校核洞口削弱后的強度。

3.2 關于箱、筏基礎底板挑板的陽角問題。陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小，可以砍了，可砍成直角或斜角。如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。

3.3 關于梁、板的計算跨度。一般的手冊或教科書上所講的計算跨度，如凈跨的1.1倍等，這些規定和概念僅適用于常規的結構設計，在應用日廣的寬扁梁中是不合適的梁板結構，簡單點講，可認為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統一認為是一變截面板在扁梁結構中，梁高比板厚大不了多少時，應將計算長度取至梁中心，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。

3.4 主梁有次梁處加附加筋，一般應優先加箍筋，附加箍筋可認為是:主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺而在次梁兩側補上。附加筋一般要有，但不應絕對。規范說的清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。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加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。當主梁高度很高，次梁截面很小，荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大主梁也可不加附加筋?？偟脑瓌t，當主梁上次梁開裂后，從次梁的受壓區頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產生的剪力時，主梁可不加附加筋。梁上集中力，產生的剪力在整個梁范圍內是一樣，所以抗剪滿足，集中力處自然滿足。

3.5 在多高層結構設計時，應盡可能避免短柱。其主要的目的是使同層各柱在相同的水平位移時，能同時達到最大承載能力，但隨著建筑物的高度與層數的加大，巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來越大，從而造成高層建筑的底部數層出現大量短柱，為了避免這種現象的出現，對于大截面柱，可以通過對柱截面開豎槽，使矩形柱成為田形柱，從而增大長細比，避免短柱的出現，這樣就能使同層的抗側力結構在相近的水平位移下，達到最大的水平承載力。

3.6 關于箱、筏基礎底板的挑板問題。從結構角度來講，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當底板鋼筋通長布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較節約；出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然此問題并不絕對，當有數層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內部墻體連通時，可靈活考慮；當地下水位很高，出基礎挑板，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。

3.7 鋼筋混凝土結構梁柱抗震設計問題

對于鋼筋混凝土的抗震問題，我們在設計中通常是堅持強柱弱梁的原則，這是結合我們設計中能達到建筑物遇到小的地震時不被損壞，遇到中型地震后能夠修復，遇到大的地震時整個建筑物不倒塌的目標而提出來的，并且一直以來我們設計人員也是這樣堅持的。提出的所謂強柱弱梁主要是考慮到如果一個建筑物的梁壞了，只會導致建筑物局部受到損壞，但是如果柱子壞了，就會導致建筑物的整個受力結構發生變化，出現整體建筑坍塌的現象。但是，在實際操作過程中我們發現，建筑物的柱也不是越強越好，柱的軸壓比也不能太高，如果軸壓比過高，在大地震發生時將對建筑物的邊柱產生最少30%以上的附加軸力，這對建筑物的安全問題是致命性的。因此，不是強柱弱梁就一定能夠保證建筑物不倒塌。我們通常要注意以下幾個方面:（1）控制好建筑物的柱軸壓比，保證這個比率在各種建筑物中不超過1%，并且要對重點部位的柱斷面和配筋進行特別處理，對角柱和邊柱要加強，通常要加密箍筋。（2）科學配置框架柱和小截面柱的鋼筋，確保不小于Φ20，矩形的柱面我們要采用對稱配筋的方法，增強穩定性。(3)巧妙設計梁配筋，對于梁的配筋來說我們應該加強梁中部的配筋，而支座部分的配筋可以根據情況適當降低，這樣有利于形成梁鉸機制，當地震發生時，因梁端的塑性鉸作用而增加柱的實際承載能力。

建筑結構設計是建筑施工的前期規劃，直接影響到建筑的質量和成本，因此，我們廣大工程設計人員要深刻領會各種規范中的實質性內容，在設計的過程中除了要嚴格按照規范規定作業外，還要多動腦筋，根據實際情況靈活運用，善于總結經驗，對一些規范中規定不是很明確的問題，要多進行調查研究，絕對不能閉門造車。

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