淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及問(wèn)題分析

摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證結(jié)構(gòu)的可靠度，以往的設(shè)計(jì)方法是在荷載及材料性能采用定值的基礎(chǔ)上，再考慮一個(gè)定值的安全系數(shù)。這種方法沒(méi)有考慮荷載和材料的隨機(jī)變異性。現(xiàn)今的設(shè)計(jì)則采用考慮這些因素的概率極限設(shè)計(jì)法，可以較全面地考慮各有關(guān)因素的客觀變異性，其所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)也符合預(yù)期的可靠度要求。為此，本文通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐，提出了一些在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；方法及分析

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段大體可以分為三個(gè)階段，結(jié)構(gòu)方案階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算階段和施工圖設(shè)計(jì)階段。方案階段的內(nèi)容為：根據(jù)建筑的重要性，建筑所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度，工程地質(zhì)勘查報(bào)告，建筑場(chǎng)地的類別及建筑的高度和層數(shù)來(lái)確定建筑的結(jié)構(gòu)形式（例如，磚混結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)，框剪結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)，混合結(jié)構(gòu)等等）；確定好結(jié)構(gòu)的形式后，就要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)和要求來(lái)布置結(jié)構(gòu)的承重體系和受力構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算分析；計(jì)算分析完成后，最后進(jìn)入施工圖的編制。

1 結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)的基本方法

1.1 結(jié)構(gòu)平面圖

如今結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件已經(jīng)配備有強(qiáng)大的后處理導(dǎo)出施工圖功能，因此在一般情況下，本人認(rèn)為應(yīng)該充分利用計(jì)算軟件的該項(xiàng)功能，以提高編制施工圖的速度效率及準(zhǔn)確性。但當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為6 度區(qū)時(shí)（建造于Ⅳ類場(chǎng)地上較高的高層建筑除外），根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，是可以不用進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算，但應(yīng)符合有關(guān)的抗震措施要求。那么對(duì)于某些砌體結(jié)構(gòu)而言，可不用在計(jì)算軟件中建模的，直接通過(guò)計(jì)算公式進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算即可，這樣可以節(jié)省一些結(jié)構(gòu)建模計(jì)算的時(shí)間。但應(yīng)注意砌體受壓和局部受壓的問(wèn)題，必要時(shí)進(jìn)行人工復(fù)核。對(duì)于局部受壓的防御措施應(yīng)按規(guī)定對(duì)梁下設(shè)梁墊以及設(shè)置構(gòu)造柱等方法解決。

1.2 結(jié)構(gòu)大樣詳圖

大樣詳圖的繪制可以在建筑詳圖的基礎(chǔ)上直接繪制，前提是建筑詳圖的準(zhǔn)確無(wú)誤。也可以在以前做過(guò)的詳圖的基礎(chǔ)上來(lái)局部改進(jìn)繪制。要注意的是在保持建筑外形的前提下盡量的使結(jié)構(gòu)受力和理和施工方便。在標(biāo)高和外形尺寸上一定要和建筑專業(yè)協(xié)調(diào)一致。需要提醒的是建筑標(biāo)高和結(jié)構(gòu)標(biāo)高的關(guān)系要搞清楚。該減的減，不該減的就不應(yīng)減。

1.3 樓梯設(shè)計(jì)

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(tǒng)一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內(nèi)折角處要斷開分別錨固防止局部的應(yīng)力集中。閣樓層處的樓梯由于有分戶墻的存在要設(shè)置抬墻梁。注意梁下的凈空要求，并要注意梯板寬度的問(wèn)題。首段梯板的基礎(chǔ)應(yīng)注意基礎(chǔ)的沉降問(wèn)題，必要時(shí)應(yīng)設(shè)梯梁。

1.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)要注意混凝土的標(biāo)號(hào)選擇應(yīng)符合結(jié)構(gòu)耐久性的要求。通常情況下采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C25；如果遇到對(duì)鋼筋有腐蝕性的地基土壤還應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。基礎(chǔ)的配筋應(yīng)滿足最小配筋率的要求，這是施工圖審查單位重點(diǎn)審查的部位，必須認(rèn)真對(duì)待、高度重視。條基交接部位的鋼筋設(shè)置應(yīng)有詳圖或選用標(biāo)準(zhǔn)圖。條基交叉處的基底面積不可重復(fù)利用，應(yīng)注意調(diào)整基礎(chǔ)寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時(shí)也要調(diào)整基礎(chǔ)的寬度（因軟件計(jì)算的是墻下的平均軸力）。基礎(chǔ)圖中的豎向構(gòu)件：剪力墻、柱子等，當(dāng)定位不明確時(shí)應(yīng)給與準(zhǔn)確定位。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板問(wèn)題：

①?gòu)慕Y(jié)構(gòu)角度來(lái)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(zhǎng)布置時(shí)，不會(huì)因邊跨鋼筋而加大整個(gè)底板的通長(zhǎng)筋，這樣會(huì)較為節(jié)約底板含鋼量。

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

③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。

④窗井部位可以認(rèn)為是挑板上砌墻，不宜再出長(zhǎng)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(wèn)題并不絕對(duì)，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。

⑤底板陽(yáng)角面積在整個(gè)基礎(chǔ)底面積中所占比例極小，故可設(shè)計(jì)成直角或斜角。

⑥如果底板鋼筋已經(jīng)是雙向雙排，且在懸挑部分不變的情況下，陽(yáng)角不必加輻射筋。

2.2 關(guān)于梁、板的計(jì)算跨度：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)，在應(yīng)用日益廣泛的寬扁梁結(jié)構(gòu)中，是不符合其實(shí)際的受力狀態(tài)的。就梁板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而言，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(zhǎng)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。因此根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力包絡(luò)圖進(jìn)行削峰設(shè)計(jì)是正常的，不削峰則會(huì)增加不必要的結(jié)構(gòu)配筋量。

2.3 縱筋搭接長(zhǎng)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(gè)前提，即大直徑鋼筋強(qiáng)度并未充分利用。否則應(yīng)取鋼筋直徑的較大值。如框架結(jié)構(gòu)頂層的柱子縱筋有時(shí)比下層大，d 應(yīng)取較大的鋼筋直徑，甚至縱筋應(yīng)向下延伸一層。其實(shí)，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(jī)械連接或焊接。

2.4 柱子造價(jià)在框架結(jié)構(gòu)中是很小的，而在抗震時(shí)起的作用是決定性的。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，考慮空間作用時(shí)，柱子縱筋加大至計(jì)算值的2.5倍左右才可保證塑性鉸不出現(xiàn)在柱子上。可不按計(jì)算配筋，大幅度增加縱筋，同時(shí)增大箍筋。

2.5 抗震縫應(yīng)加大，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，按規(guī)范要求設(shè)的防震縫在地震時(shí)有40%發(fā)生了碰撞，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增大抗震縫間距。

2.6關(guān)于地基的回彈再壓縮問(wèn)題

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，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(dāng)基礎(chǔ)較小，基坑底受到很大約束，如獨(dú)立基礎(chǔ)，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，如箱型基礎(chǔ)，計(jì)算沉降時(shí)應(yīng)按基底壓力計(jì)算，被基坑邊土約束的部分當(dāng)做安全儲(chǔ)備，這也是計(jì)算沉降大于實(shí)際沉降的原因之一。

3結(jié)束

總之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)的，全面的工作，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。千里之行始于足下，設(shè)計(jì)人員要從一個(gè)個(gè)基本的結(jié)構(gòu)構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其它專業(yè)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在工作中應(yīng)事無(wú)巨細(xì)，應(yīng)善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。