結構工程設計常見問題與解決對策的分析

魏智名

摘要：本文總結了結構設計中的一些常見問題，并對其進行了分析，為結構設計人員提出了合理化建議和解決措施，可供相關工程或者相關人員參考借鑒。

關鍵詞：結構設計;建筑工程;常見問題;

1 引言

我國的建筑行業市場非常龐大，發展也較為迅速，但是相關結構從業人員的水平參差不齊，設計亂象較多，比如相當一部分的構件設計，在規范中僅給出了限值或者建議值，實際設計人員對同一個問題的理解不同，最終也導致得出相異的設計結果;也有一部分人員對結構設計概念不清，是在憑借經驗或者盲目模仿地進行結構設計，為工程質量帶來較大的安全隱患;也有一部分人員對結構設計軟件依賴性較大，當實際情況復雜時，并不能很好的把控設計方法，往往導致一些人力物力的損失。

2 結構設計中存在的常見問題及解決措施

2.1 地基基礎設計問題

地基基礎的形式有很多種，其設計方法也不盡相同，結構設計人員應當根據地區具體地質條件綜合考慮，合理的選擇基礎。比較成熟的地基基礎形式的結構設計方法，目前問題較少，不再贅述，這里著重討論預應力管樁。預應力管樁作為高層建筑的常用地基基礎形式可承樓高已達40層，其優點主要表現在兩個方面：首先，預應力管樁樁身強度高、質量好、可靠性大，對不同地質的適應能力很強、造價比較低廉。其次，在施工方面，穿透力強、施工速度快、吊裝方便。但是，該樁在實際應用中經常出現斷樁的情況，這主要是在設計時，單樁力取值過高，對水平作用力的考慮明顯不足造成的。雖然單樁承載力極限值是根據地勘報告，按照規范的通用公式計算得來，但如果管樁樁端的持力層為強風化巖層時，將樁身極限抗壓強度的上限作為樁的豎向承載力極限值，在上部有深厚的弱土層時，如此的取值只考慮了上部結構的豎向荷載，卻對底部水平向的剪力考慮不充分了。

2.2 地梁中存在的問題

地梁的設計問題往往得不到設計人員的重視，因此，對其設計方法也存在很多異議。目前，主要分為以下兩種：第一，將地梁作為框架梁全程參與結構的設計過程，忽略地基土帶來的荷載作用，認為框架柱承受建筑的所有荷載。這種結構設計方法，在實際操作過程中存在相當大的難度。第二，直接將基礎梁分離出框架來，并不參與結構框架的內力計算，忽略地梁彎矩的影響使地梁的剪力傳遞給框架柱，該種方法具有一定的科學性，有利于實際工程的應用。

2.3 承重柱的截面設計過小

通過調查研究發現，在不設防的部分區域很普遍存在這種問題，一些結構設計人員在計算時為求簡單，故意設置較小的截面，這樣就增大了梁柱的線剛度，將梁簡化為了簡支梁，然后按照軸心受壓來考慮柱子的設計。但這樣的設計方法卻沒有考慮柱子的約束彎矩，從而直接影響到柱子的抗彎能力。因而，這需要從業人員一定要按照標準嚴格要求設計過程，不能貪圖方便簡潔而忽略了建筑的安全性問題。

2.4 超長結構設計中的問題

混凝土的本身溫度性質和地基的不均勻沉降等問題，會導致超長結構的開裂，因而，應該設置伸縮縫來解決這一問題。混凝土規范中規定最大伸縮縫距離為55m，然后又指出當采用后澆帶施工方法時，如果能夠保證有專門的預加應力措施或能采用較小混凝土溫度變化的措施，伸縮縫的距離可以增大。對于結構設計人員，在實際工程中較難把握。實際工程中難以保證每超55m就設置伸縮縫，但采取后澆帶來增大設置間距時，應控制建筑物長度是多少呢？

第一，板的配筋應是雙層的，加強受彎矩最大的中部配筋，而且，在相連的梁柱上，應做加強筋，避免溫度帶來的推力影響。第二，超長結構的邊角部位很容易產生扭轉，因此，也應相應加強。當超長結構的長度超出70m之后，應該對結構進行更加詳盡的分析，可采用施加預應力和添加膨脹劑等措施避免伸縮縫的設置。但效果可能不夠好，所以，作者還是建議按照規范要求設置伸縮縫。

2.5 鋼筋錨固中存在的問題

鋼框架-剪力墻結構是現代高層建筑中普遍采用的結構形式，在對剪力墻的設計過程中，往往因為剪力墻的厚度達不到要求，從而導致水平錨固的長度也達不到要求。而且由于設計、施工在工藝上的分離，往往得不到相關從業人員的重視，以至于現場工人不規范綁扎以及不嚴格的進行澆搗。針對這一問題，結構設計人員應該在剪力墻中對暗梁進行分析設置，即將框架梁的縱向鋼筋錨進暗梁里，方可達到相關要求。

2.6 筏板取值問題

筏板基礎的設計最主要的就是厚度取值問題了，它直接影響基礎的抗沖切能力。在實際案例中，進行筏板基礎的設計時，一般是先預估，后驗算。例如，12層的建筑，筏板的厚度是按層數乘以50mm即12×50=600mm進行設定。然后再驗算在這種厚度下的邊角柱沖切以及墻體沖切能，進行幾次調整后，可到達設計要求。一般情況下，筏板基礎的厚度是由角柱沖切控制的，但也有特殊情況，即短肢剪力墻下的群樁沖切，由于沖切面積大且墻體是開放的，所以危險性大。

2.7 梁上起柱是否設置附加筋

某些工程根據建筑功能的需要，往往需要將柱子底部設置在梁上，一部分結構設計人員出于安全的需要，將梁附加很多橫向鋼筋，更有甚者，在彈性梁基礎中柱下梁內也附加上加強鋼筋，這顯然是一種沒有必要的浪費資源的做法。混凝土規范規定，位于梁的下部或者梁截面高度范圍之內的集中力，應由附加筋承擔，其形式宜采用箍筋。因而，次梁搭在主梁上以及柱子放到主梁上時，梁內是不必要設置附加橫向筋的。

2.8 少墻框架結構的超筋問題

在結構抗震地區，有時候為了保證框架結構的彈性層間位移角的限值，將柱子和墻的鋼筋增多，甚至出現超筋的情況。很多人認為繼續加大柱和墻的截面尺寸可以解決，但后來實踐也證實了，收效甚微，有時候還使得超筋情況更加的嚴重。出現這種情況時，應首先調整剪力墻的布置，讓其與柱網配合，均勻穩定的傳遞地震力，萬萬不可集中布置，以免吸收過大的地震能而局部破壞。其次，增大底層框架柱的截面，保證總傾覆力矩的80%均由底層框架柱承擔，這樣做可有效降低剪力墻分得到地震剪力。如果剪力墻有少量的超筋情況且不可避免，應取截面的最大配筋率進行結構設計，抗剪不超筋、抗彎超筋和抗彎不超筋、抗剪超筋應分別進行考慮。

3 結論

本文結合作者自身工作經驗，選取典型性的問題作以分析，拋磚引玉，旨在強調相關結構設計人員應加強自己能力的培養，提高對結構設計概念及力學原理的認識，遵守相關規范，強化自身專業技能，從而保證工程安全可靠、經濟合理。

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