房屋建筑結構設計的探討

摘要：建筑結構的可靠度、穩(wěn)定性很大程度取決于建筑結構加固處理，在這里筆者論述了建筑結構加固設計，設計的過程以及基本方法。

關鍵詞：建筑結構、結構設計、加固設計、受力分析

引言：我國是自然災害高發(fā)國家之一，其中三分之二的大中城市均處于地震高發(fā)區(qū)域，則加強對既有建筑結構加固處理迫在眉睫。此外，建筑物存在使用年限，即建筑物在正常的使用情況下，若超過了使用年限，其勢必會出現(xiàn)老化現(xiàn)象相當嚴重，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國在上個世紀90年代建成的建筑占據(jù)整個建筑總量的40%，這給整個社會及人民的生命安全及財產(chǎn)損失造成極大的威脅，所以，加強建筑結構加固處理勢在必行。

1房屋建筑結構設計的基本方法

1.1結構平面圖。在繪制結構平面布置圖時，是否要輸入結構軟件進行建模呢？當建筑地處抗震設防烈度為6度區(qū)時，根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范，是可以不用進行截面抗震驗算的，但必須符合有關的抗震措施要求。因此對于砌體結構來說可以不用在軟件中建模，直接設計即可，但設計中需要注意受壓和局部受壓的問題。當然，如果時間允許的情況下還是輸入建模較好，有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導算何樂而不為呢？需要注意的是，當建筑地處抗震設防烈度為7度及以上時是必須要輸入軟件建模計算的。

1.2屋頂（面）結構圖。當建筑是坡屋時，結構的處理方式有梁板式及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整，板跨度較大，屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應由部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于120厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法，通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法，這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設計的關鍵是設計人員真正的心知肚明，結構設計者必須喲具備一定的空間概念，正確理解建筑圖紙和意圖。設計的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會造成閣樓層的部分墻體超高，要結合門窗頂設置圈梁來降低墻的計算高度。

2建筑結構加固技術設計

2.1框架結構加固方法

增補受拉鋼筋法是將受拉鋼筋增設于建筑物砼梁結構受拉部位，從而提高建筑梁結構承載能力。該方法適用于承載能力增加要求不高且建筑結構截面高度驗算結果與達標梁間存在一致性。增補受拉鋼筋法具體包括粘結法、全焊接法、半焊接法。

2.2磚混加固法

若建筑物為磚混結構墻，其加固材料允許使用砼板墻鋼筋網(wǎng)片、鋼筋網(wǎng)片及水泥砂漿等，其施工方法應以噴射砼法為主。若被加固建筑物為層數(shù)少、抗震驗算差值小建筑，亂宜的加固方法為水泥砂漿鋼筋網(wǎng)片法。若被加固建筑物為高層建筑（超過4層），適宜的加固方法為砼板墻鋼筋網(wǎng)片法。

在處理建筑物橫墻間距過大或空心樓板時，應以樓蓋結構及屋蓋形式為依據(jù)，科學選取建筑加固方案。若建筑物為空心樓板屋蓋或樓蓋，適宜的加固方法為現(xiàn)澆鋼筋網(wǎng)片疊合層，干理由是其不僅符合了建筑橫墻建筑的需要，且克服了建筑整體性能差及樓層剛度低的缺陷。

3、結構設計的過程

結構設計的階段答題可以分為三個階段，結構方案階段，結構計算階段和施工圖設計階段，方案階段的內(nèi)容為：根據(jù)建筑的重要性，建筑所在地的抗震設防烈度，工程地質(zhì)勘查報告，建筑場地的類別及建筑的高度和層數(shù)來確定建筑的結構形式（例如，磚混結構，框架結構，框剪結構，剪力墻結構，簡體結構，混合結構等等以及由這些結構來組合而成的結構形式）。確定了結構的形式之后就要根據(jù)不同結構形式的特點和要求來布置結構的承重體系和受力構件。

結構結構計算階段的內(nèi)容為：首先，荷載的計算。荷載包括外部荷載（例如，風荷載，雪荷載，施工荷載，地下水的荷載，地震荷載，人防荷載等等）和內(nèi)部荷載（例如，結構的自重荷載，使用荷載，裝修荷載等等）上述荷載的計算要根據(jù)荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準永久值系數(shù)等來進行不同工況下的組合計算。其次，構件的試算。根據(jù)計算出的荷載值，構造措施要求，使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構件的截面。再次，內(nèi)力的計算，根據(jù)確定的構件截面和荷載值來進行內(nèi)力的計算，包括彎矩，剪力，扭矩，軸心壓力及拉力等等。最后，構件的計算。根據(jù)計算出的結構內(nèi)力及規(guī)范對構件的要求和限制（比如，軸壓比，剪跨比，跨高比，裂縫和撓度等等）來復核結構試算的構件是否符合規(guī)范和要求。如不滿足要求則要調(diào)整構件的截面或布置到滿足要求為止。

4房屋結構設計中常見的問題

4.1地基與基礎方面

多層房屋無地質(zhì)詳勘報告，僅僅依據(jù)建設單位口頭或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計是不科學的。地基與基礎設計要做到合理，安全適用，設計人員必須依據(jù)地質(zhì)勘察資料，統(tǒng)一考察多方面因素進行基礎類型和上部結構的詳細勘測方可設計，僅憑地耐力這一數(shù)據(jù)是不全面的，也是不安全的，更不能盲目地把耐力容許值取得小一些就認為萬無一失了。采用換土墊層進行軟弱地基處理，不進行換土墊層設計，只憑經(jīng)驗處置。有時設計者對軟弱地基的危害認識不足，只是簡單地憑借經(jīng)驗采用沙石墊層加強一下承載力，沒有進行墊層寬度和厚度計算，只能使軟弱地基處理既不安全，又不經(jīng)濟。

4.2磚混結構房屋中構造柱兼作承重柱用

在磚混結構中，構造柱不但能夠提高墻體的抗震能力，而且構造柱與圈梁聯(lián)結在一起，形成對砌體的約束，這對于限制墻體裂縫，維持豎向承載力，提高結構的抗震性能有著重要的作用。

在當前結構設計中，構造柱經(jīng)常被作為承柱使用，這種做法將引起以下幾個問題。

構造柱作為承重柱使用后，使得構造柱提前受力，這不但會降低構造柱對墻體的拉結和約束作用，而且結構一旦遭遇地震作用時，在構造柱位置必然形成應力集中，首先破壞。這樣構造柱不但起不倒其應有的作用，反而成為房屋結構中的一個薄弱的部位。

4.3在框架機構設計中，只注意了橫向框架的設計而忽視了縱向框架的設計。現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范要求，水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算，各方面的地震作用應由該方向的抗側力構件來承擔。就是說，在框架結構設計中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結構設計者對以上非抗震設計，只按縱向的普通的連續(xù)梁進行設計，梁柱的節(jié)點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法滿足框架的構造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用，在實際設計中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配置均不足的現(xiàn)象。

5高層建筑結構受力分析方法。

（1）框架一剪力墻結構的高層建筑內(nèi)力于位移的計算分析，大都采用連梁連續(xù)化假定。可由框架結構與剪力墻水平位移或轉角相等的位移協(xié)調(diào)條件，建立位移與外荷載之間關系的微分布方程進行求解。（2）剪力墻結構的受力特征與變形主要取決于墻體的開洞情況。單片剪力墻按其受力特性的不同，可分為單肢墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻等各種類型，不同類型的剪力墻結構其截面應力分布的規(guī)律也不相同，計算結構內(nèi)力與變形位移時需采用相對應的計算方法。（3）按照對計算模型處理的手法不同，筒體結構的實用分析方法通常可分為：等效連續(xù)化法、等效離散化法和三維空間分析法。等效連續(xù)化方法的具體應用包括有連續(xù)化微分方程求解法、有限單元法、能量法等；等效離散化方法則包括等代角柱法、核心筒的框架分析法等；相對于等效連續(xù)化方法和等效離散化方法的筒體結構計算模型，完全按三維空間結構建立計算模型來分析筒體結構體系的受力性能更為精確。三維空間分析法將高層筒體建筑結構體系看作是由若干個空間梁單元、空間柱單元和薄壁柱單元組合而成的空間桿系結構體系進行計算分析，更符合受力結構體系的實際工作狀態(tài)。