住宅結構設計的通病及防范要點

阮康輝

摘要：本文對住宅結構設計不合理問題及其導致的通病問題進行了分析和歸納，深入闡釋了這些問題發生的具體原因，從而對于在住宅結構設計中如何防范諸如空間結構體系、基礎體系以及梁柱節點等的設計通病提出了建議，探討通過科學的選擇住宅結構形式、對關鍵構件進行科學的受力分析等方法優化設計，并且運用科學的技術手段評價結構設計方案的合理性以及保障足夠的設計深度用于指導施工，讓住宅結構設計達到經濟性、安全性與可行性的平衡點。

關鍵詞：設計通病;住宅結構;分析計算;防范措施

結構設計的核心工作是確保建筑物的基礎和空間結構體系的強度滿足相關標準，不僅具備承載建筑物自身建造和使用過程中形成的靜態荷載的強度，還需要根據不同地域的自然地理環境特征和建筑物高度等設計足夠的防震、防風能力。因此在結構設計階段，根據設計藍圖科學的分析建筑物不同部分的荷載分布、選擇合理的主體結構形式并通過計算確定細化的設計方案，是保障住宅建造質量和使用安全的關鍵。

一、住宅結構設計中常見的通病問題

由于人們對住宅使用功能以及外觀審美的需求變化，近年來住宅的設計越來越復雜，結構上的不對稱導致的荷載分配問題、超大使用空間要求帶來的大跨度以及內部裝飾裝修工程量的增加，無不加大了結構工程師的工作難度。一方面部分相對簡便成熟的結構設計分析模型和算法不再適用，要求設計人員根據工程的實際情況尋求合理的解決方案，確保各部分構件受力的分析科學精確。另一方面要跟進掌握建筑工程領域新材料與新技術的應用，在日益增多的高層和復雜結構建筑設計中靈活運用。

（一）基礎結構設計中的主要問題

現代住宅基本是多層或高層建筑，并且后者近年來所占的比例迅速大幅增加，因此基礎結構的質量問題愈發突出。加之很多住宅的主體結構在幾何形狀和高度方面都不對稱，導致傳遞給基礎部分的荷載呈不對稱且不均勻分布。這就對住宅基礎結構設計提出了新的要求，從結構的具體形式、荷載分配、施工縫以及沉降縫的設計和施工技術方案，每一個細節都會對住宅建成后基礎結構的承載力和穩定性造成影響。此外由于地理位置原因和結構特點帶來的抗震要求，讓住宅基礎結構設計進一步復雜化。近年來這一方面出現的普遍性問題是基礎結構的不合理，導致樁基礎上部結構重心偏離基礎結構的稱重中心，從而讓住宅建筑的垂直與側向受力無法實現合理分配。此外施工縫以及沉降縫的設計也屢屢出現問題，無法起到應有的預防不均勻沉降的作用，進而導致住宅主體結構失穩或局部墻體、樓板裂縫等問題，極度影響居住安全并危害周邊環境的安全。

（二）住宅空間結構設計不合理問題

空間結構設計的過程需要在滿足住宅使用功能的前提下，合理規劃墻、柱、梁以及核心筒等關鍵構件的空間位置關系。在根據概念設計確定住宅工程的主體承重結構形式的基礎上，計算框架構件、剪力墻以及屋面與樓板等的幾何斷面形狀與尺寸。而住宅的空間結構設計不合理會導致關鍵構件的強度不足、荷載分配不合理或相關構件節點連接問題。這一方面常見的問題是整體空間結構無法形成統一的承重體系，位于上層的砌體防震墻與底層防震框架錯位，造成荷載無法形成有效的傳遞，導致整體空間結構的抗震強度達不到要求。其次是個別構件的幾何形狀或施工工藝設計存在問題，剪力墻厚度不足或樓板梁柱等的配筋量、搭接長度與分配方式等不合理。而這最終會導致住宅在使用壽命期限內出現不應有的損壞，導致結構失穩或局部裂紋等。

二、住宅結構設計中出現通病問題的原因

（一）勘察不夠深入以及概念設計不合理

現代住宅建筑工程出現的結構設計問題，與勘察不夠深入或概念設計不合理息息相關。首先地基結構出現的設計問題很大程度上是因為對工程與水文地質的了解不夠細致，一方面導致在基礎結構設計中錯誤估算地基的承載力，導致最終的基礎沉降與結構失穩。另一方面也使得基礎結構設計中無法選擇更科學的地基處理或基礎施工技術方案，從而缺乏對地基的科學處理加固，或者沒有根據施工地點的水文與工程地質特點優化基礎體系的施工方案。其次住宅建筑工程的概念設計是開展結構設計的基礎和依據之一，而由于相關人員不具備結構設計的常識而造成的不合理，給后續的結構設計增加了難度。例如為追求使用空間形式的新穎或外部造型的獨特，一些住宅建筑的概念設計讓結構設計師陷入困境，難以把握承重體系的力學分析和各項技術參數的計算和選擇，也就無從確保最終設計方案的科學性，導致住宅結構達不到所需的強度或者因不合理的增加安全系數而犧牲了經濟性。

（二）荷載分析評價環節出現問題

在進行住宅結構設計的過程中，荷載分析計算以及評價是最為重要的環節，決定了最終設計方案中具體工藝參數的選擇是否科學，而當前的住宅結構設計通病的根源大多在這一環節。首先出現問題的原因是結構設計師錯誤的套用了荷載分析模型，在這樣的情況下分析計算出來的數據，結果無論如何精確都無法保證主體結構設計不出現問題。其次是在基于科學的分析模型和計算方法得到相關數據和參數之后，沒有能夠結合復雜的現實情況做出評價，導致最終的構件斷面幾何尺寸或空間位置關系等的選擇不夠科學，達不到住宅的結構穩定性要求。

三、住宅結構設計通病問題的防范措施

（一）結構設計前做好概念設計并且深化勘察工作

住宅的結構設計需要以詳實的現場勘察資料做為依據，也需要滿足概念設計的各方面要求。而首先面對因施工地點地質水文勘察不夠深入導致的問題，應強化對這一階段工作的管理，確保呈現給結構設計師的相關資料準確可靠。其次為了防范住宅概念設計給結構設計帶來過多問題，應將結構設計工作前置，讓不同專業的設計師之間相互協作，運用自身的專業技術和設計經驗，對概念設計方案進行溝通和早期優化。在不給結構設計帶來無法合理解決的難點的前提下，滿足概念設計的相關需要。

（二）對關鍵構件進行科學的受力分析

在現代住宅結構設計過程中，進行受力分析計算并進一步確定相關構件的設計參數，可以通過專業的分析與設計軟件完成。但是雖然通過計算機軟件的運行得到的數據可以達到滿意的準確性和精確度，但如果計算方法或分析模型選擇不當，最終的結構設計就失去了科學的依據。因此設計師應借鑒成功的項目設計經驗，對于復雜結構住宅的相關構件準確的選擇受力分析計算方法，對于連續梁與簡支梁注意區分，并且考慮框架結構受力變形的影響，針對住宅的抗震等機合理的選擇計算參數。此外應對住宅在建造使用過程中的受力變化做出正確評估，尤其是一些大跨度結構的樓板和梁等，在裝飾裝修和使用過程中會出現復雜的荷載，在設計過程中應適當加大安全系數，避免其日后發生變形和失穩。

（三）對結構設計方案進行反復論證和深化設計

住宅結構設計導致的最終質量問題與方案設計不夠深入有很大關系，因為在這種情況下，施工圖中會存在關鍵參數或工藝細節的不明確，導致施工方得不到足夠的參考依據和技術指導。因此在結構設計階段應確保足夠的設計深度。尤其是在關鍵節點以及施工縫、沉降縫的設置與施工工藝細節方面，要提供足夠詳盡的圖紙和參數，以防施工環節處理不當引發結構質量問題。此外住宅結構設計方案應通過反復論證和優化，結合勘察資料和施工技術資源等，對基礎結構和空間結構的合理性與可行性進行評價，確保其足夠科學合理。

四、結語：

住宅的使用功能決定了其對結構的安全性要求很高，加之現代商品住宅對消費者而言是非常重大的投資。因此為確保其在投入巨資之后獲得持久安全和舒適的居所，應控制好住宅結構設計的質量。