淺談建筑結構設計及問題分析

摘要：結構設計必須保證結構的可靠度，以往的設計方法是在荷載及材料性能采用定值的基礎上，再考慮一個定值的安全系數。這種方法沒有考慮荷載和材料的隨機變異性。現今的設計則采用考慮這些因素的概率極限設計法，可以較全面地考慮各有關因素的客觀變異性，其所設計的結構也符合預期的可靠度要求。為此，本文通過結構設計實踐，提出了一些在結構設計過程中應注意的問題。

關鍵詞：建筑結構設計；方法及分析

結構設計的階段大體可以分為三個階段，結構方案階段，結構計算階段和施工圖設計階段。方案階段的內容為：根據建筑的重要性，建筑所在地區的抗震設防烈度，工程地質勘查報告，建筑場地的類別及建筑的高度和層數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，筒體結構，混合結構等等）；確定好結構的形式后，就要根據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進行計算分析；計算分析完成后，最后進入施工圖的編制。

1 結構施工圖設計的基本方法

1.1 結構平面圖

如今結構設計分析軟件已經配備有強大的后處理導出施工圖功能，因此在一般情況下，本人認為應該充分利用計算軟件的該項功能，以提高編制施工圖的速度效率及準確性。但當建筑地處抗震設防烈度為6 度區時（建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑除外），根據建筑抗震設計規范，是可以不用進行截面抗震驗算，但應符合有關的抗震措施要求。那么對于某些砌體結構而言，可不用在計算軟件中建模的，直接通過計算公式進行設計驗算即可，這樣可以節省一些結構建模計算的時間。但應注意砌體受壓和局部受壓的問題，必要時進行人工復核。對于局部受壓的防御措施應按規定對梁下設梁墊以及設置構造柱等方法解決。

1.2 結構大樣詳圖

大樣詳圖的繪制可以在建筑詳圖的基礎上直接繪制，前提是建筑詳圖的準確無誤。也可以在以前做過的詳圖的基礎上來局部改進繪制。要注意的是在保持建筑外形的前提下盡量的使結構受力和理和施工方便。在標高和外形尺寸上一定要和建筑專業協調一致。需要提醒的是建筑標高和結構標高的關系要搞清楚。該減的減，不該減的就不應減。

1.3 樓梯設計

樓梯梯板要注意撓度的控制，梯梁要注意的是梁下凈高要滿足建筑的要求，梯梁的位置盡量使上下樓層的位置統一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內折角處要斷開分別錨固防止局部的應力集中。閣樓層處的樓梯由于有分戶墻的存在要設置抬墻梁。注意梁下的凈空要求，并要注意梯板寬度的問題。首段梯板的基礎應注意基礎的沉降問題，必要時應設梯梁。

1.4 基礎設計

基礎設計時要注意混凝土的標號選擇應符合結構耐久性的要求。通常情況下采用混凝土強度等級不低于C25；如果遇到對鋼筋有腐蝕性的地基土壤還應根據相關規范提高混凝土的強度等級。基礎的配筋應滿足最小配筋率的要求，這是施工圖審查單位重點審查的部位，必須認真對待、高度重視。條基交接部位的鋼筋設置應有詳圖或選用標準圖。條基交叉處的基底面積不可重復利用，應注意調整基礎寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時也要調整基礎的寬度（因軟件計算的是墻下的平均軸力）。基礎圖中的豎向構件：剪力墻、柱子等，當定位不明確時應給與準確定位。

2 結構設計應注意的問題

2.1 關于箱、筏基礎底板的挑板問題：

①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，這樣會較為節約底板含鋼量。

②底板伸出挑板后，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分界處上時，增加加挑板就可能采用天然地基，必要時還可增加較大跨度的周圈窗井。

③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。

④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。

⑤底板陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小，故可設計成直角或斜角。

⑥如果底板鋼筋已經是雙向雙排，且在懸挑部分不變的情況下，陽角不必加輻射筋。

2.2 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，在應用日益廣泛的寬扁梁結構中，是不符合其實際的受力狀態的。就梁板結構簡單而言，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。（借用臺階式獨立基礎變截面處的概念）柱子也可認為是超大截面梁，所以梁配筋時應取柱邊彎距。因此根據結構內力包絡圖進行削峰設計是正常的，不削峰則會增加不必要的結構配筋量。

2.3 縱筋搭接長度為若干倍鋼筋直徑d，一般情況下，d 取鋼筋直徑的較小值，這是有個前提，即大直徑鋼筋強度并未充分利用。否則應取鋼筋直徑的較大值。如框架結構頂層的柱子縱筋有時比下層大，d 應取較大的鋼筋直徑，甚至縱筋應向下延伸一層。其實，兩根鋼筋放一起，用鐵絲捆一下，能起多大用，還消弱了鋼筋與混凝土的握裹力。所以，鋼筋如有可能盡量采用機械連接或焊接。

2.4 柱子造價在框架結構中是很小的，而在抗震時起的作用是決定性的。經實驗，考慮空間作用時，柱子縱筋加大至計算值的2.5倍左右才可保證塑性鉸不出現在柱子上。可不按計算配筋，大幅度增加縱筋，同時增大箍筋。

2.5 抗震縫應加大，經統計，按規范要求設的防震縫在地震時有40%發生了碰撞，故設計時應適當增大抗震縫間距。

2.6關于地基的回彈再壓縮問題

基坑開挖時，摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束，不反彈，基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。當基礎較小，基坑底受到很大約束，如獨立基礎，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱型基礎，計算沉降時應按基底壓力計算，被基坑邊土約束的部分當做安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

3結束

總之，結構設計是個系統的，全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。千里之行始于足下，設計人員要從一個個基本的結構構件算起，做到知其所以然，深刻理解規范和規程的含義，并密切配合其它專業來進行設計。在工作中應事無巨細，應善于反思和總結工作中的經驗和教訓。