探究房屋建筑結構設計中應注意的問題

陳 益 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230032）

房屋設計為工程建設的起始環節，可以被視為整個工程建設的靈魄之一。美觀、適用、安全與經濟是其最佳的設計結果。結構設計通常采用結構語言去闡述工程師所表達的思想，而結構語言為結構師由建筑即他類專業圖紙中所提取簡練出來的結構元素，涵蓋了基礎、墻、柱、梁、板、樓梯、大樣圖等內容。繼而采用這些結構元素去構建建筑的結構體系，將各類狀況形成的載荷傳導至基礎。回顧長期的實踐經驗，本文對房屋建筑結構設計中應注意的問題進行總結。

1 結構設計中要遵循的基本原則

1.1 構件設計抓大放小

“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等為建筑結構設計中很關鍵的理念。盡管建筑體結構體系是由多樣構件組建的，但是不同構件承擔的任務存在差異性，依照重要性就有輕重的排序。在外力突然襲擊的情況下，各構件間協力抵御，以維護最關鍵的構件結構的完整性或最后被破壞，但是如果平均用力，通常會“玉石俱粉”，損失嚴重化。在對建筑結構設計過程中，為了降低其在運行期間的損失率，重點是明確不同構件功能的主次，抓大放小。

1.2 安全體系多道防線

房屋建筑結構設計體系的安全是借助層層設防的形式，這樣在災難襲擊的情況下，具備抵御能力的結構就會通力協作，全力以赴。在上述的情景中，若把“存留”的希望全部投注在某一構件上，安全隱患出現的概率就會有所增加[1]。與單片墻相比較，多肢墻性能優良；框架剪力墻比純框架應用效果更佳等，此時，數道防線的設計思路實用價值就彰顯出來了。

1.3 結構體系剛柔相濟

建筑結構體系的合理性應體現在剛柔相濟上。在結構硬度相對較大的情況下，變形能力就會相對較差，在大型破壞力的作用下，房屋建筑會承受的力很大，局部位置結構先損傷，最后建筑物會整體遭到破壞。在建筑體柔軟性相對較大的情況下，盡管可以消除一部分外力，但是極易使建筑物形變量較大，而影響使用壽命。房屋建筑結構剛性與柔弱性所占比例是多少，現階段相關學者與業內人士還沒有做出統計的答案，但是剛柔相濟始終是結構設計者共同的追求。

2 房屋建筑結構設計中應注意問題

2.1 地基與基礎

①在對柱下獨立基礎帶梁板式的地下室底板設計過程中，建筑物下沉所引發附加應力的影響效果經常被忽視。這主要是因為房屋建筑運行期間整個地下室底板與柱下獨立基礎承擔上部荷載，故此將有很大可能出現同步下沉與變形現象，如該部分形成的附加應力沒有被重視，那么底板面的安全性將會受到威脅，地下室底板承載能力不夠而出現裂縫的現象極有可能發生[2]。特別是在天然地基應用的過程中，影響效果將是更為明顯的。面對整體下沉量相對較小的建筑體，可以采用將褥墊安置在地下室底板與持力層間的方式。并不是所有房屋建筑均可以采用上述處理辦法，應對所有因素進行整體分析。

②在房屋建筑存在地下室的情況中，若地下水位相對較高，應最大限度維持室外地坪之下結構外輪廓形體的簡潔性，為建筑防水施工作業提供便利條件。特別是對于柱下承臺，在這一結構的影響下，基槽地模形體復雜性顯著，陰陽角與放坡數目繁多，防水施工難度與時間均有不同程度的增加，使其施工質量受到負面影響，施工成本上漲。為了有效處理上述情況，應對反承臺法數次考慮，實質上就是強化地下室底板和承臺的下皮標高的一致性，承臺厚度需增加的位置施工精細性應有所保障，地下室內部進行濾水層和覆土等地面處理辦法。上述施工行為的實施，進一步強化了基槽地模施工的快捷性，并減縮了工期，提升施工質量。

③在地下室底板與外墻配筋計算過程中，通常假設條件和現狀不匹配。比如在對地下室外墻配筋計算過程中，在外墻配有扶壁柱的情況下，沒有區別對待扶壁柱規則，統一依照雙向板計算配筋，而扶壁柱依照地下室結構整體電算分析結果配置鋼筋數目，也沒有參照外墻雙向板傳導荷載檢驗扶壁柱鋼筋配置數目的正確性[3]。參照外墻與扶壁柱同步變形原理進行解析，上述計算方法的應用，使外墻豎向受力筋配筋數目不夠、扶壁柱配筋數目偏低、外墻水平方向排布鋼筋剩余。在建筑設計過程中，排除垂直于外墻方向，并存有鋼筋硅內隔墻銜接的外墻板塊或外墻扶壁柱截面規格較大間外墻板塊依照雙向板計算鋼筋配置數目，其他的外墻參照豎向單向板計算鋼筋配置數目即可。

④天然地基錐體獨立基礎設計問題。當下部分房屋建筑基礎設計錐體斜面坡度高于1∶3，此時錐體位置硅振搗密實度很難得到保障，在實際施工中通常是采用混凝土自然堆積的，并應用鏟子或抹灰刀等工具進行塑形，此時錐體位置的硅設計強度很難與工程標準相匹配[4]。故此為了使天然地基錐體獨立基礎的設計質量有所保障，可以應用階梯形獨立基礎的方式，便于施工的同時，也提升了工程施工質量。

2.2 多層與高層房屋在結構設計差別

通常情況下，多層房屋高度相對較低，水平力對其影響效果相對較低，承擔的是豎向荷載，一般采用砌體結構體系或框架結構體系。高層房屋恰恰相反，水平載荷對其影響效果相對較大，一般會應用側向剛度較大、抗側移性能相對優良的框架——剪力墻結構或剪力墻結構體系。其遵照的規范種類存在差異性，前者應落實《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2001），后者應落實《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2002）[5]。

2.3 懸挑梁

①因為房屋建筑使用功能的需求以及地理條件等因素的限制，懸挑梁結構是極為常見的，通常情況下梁中承受的荷載會高于梁外挑部分，故此梁中與外挑梁橫截面規格存在差異，結構設計人員通常把梁中的上層主筋向挑梁方向拓展，而沒有考慮兩端的主筋不能穿插進挑梁中的問題。在鋼筋技術人員捆綁鋼筋過程中上述問題就暴露出來，但是多數鋼筋已截斷成型，工程施工質量受到影響的同時，工程造價增加幅度相對較大。

②在尋常施工過程中，普通梁箍筋的銜接部位通常于梁上端兩角交替捆綁，但是與懸挑梁箍筋銜接的部位，規范與有關構造圖集并未做出確切性指示，只是規定懸挑梁箍筋通常都采用加密處理策略、彎鉤高于135。，彎鉤平直段長度大于10d[6]。箍筋束縛縱筋借助與混凝土相互粘結、摩阻、咬合等方式一并去抵御外力。箍筋的銜接口為一類封閉箍筋的薄弱位置，其設置的目標是為了彌補混凝土自體供應抗剪強度不夠的缺陷。在實際施工過程中，若箍筋的制作捆綁規范性缺乏，那么箍筋對構件的混凝土與縱向鋼筋的管束能力將會有所降低。懸挑梁構件通常起到承受上部拉力以及下部壓力的作用，把箍筋的銜接口位置設于構件的底部受壓處，能夠有效改善以上情況，箍筋銜接口于受壓位置因為接受混凝土形成的壓力，其錨固效果就會明顯好于在受拉位置。正因如此，懸挑梁箍筋的銜接口通常會安設于梁底端，并采用交替施工方式。

3 結束語

總之，不斷提升房屋建筑結構設計質量，是強化房屋抗震能力的基礎與關鍵。結構設計師在設計過程中，應給予易于疏忽問題一定重視，若在處理不當或者計算過程中沒有對各類因素整體分析的時候，就加大了結構不合理設計問題出現的概率，進而影響結構的安全性。故此，相關人員在強化結構電算分析精確性的基礎上，對設計期間存在的主要問題給予一定重視，從而優化施工圖紙設計質量，保障工程結構施工質量。