淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題

1、    淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題    陳哲 劉院虎【摘要】：社會(huì)文明發(fā)展的進(jìn)步、促使人們對(duì)質(zhì)量的要求越來越高，最為突顯的是建筑工程的質(zhì)量要求，而建筑結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑物的質(zhì)量上起著決定性的作用，因此對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要嚴(yán)整、規(guī)范。本文從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法與問題進(jìn)行說明，從而提出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。【關(guān)鍵詞】：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：tu3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a一、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法1 結(jié)構(gòu)平面圖在繪制房屋結(jié)構(gòu)平面布置圖時(shí)，要考慮建筑的建設(shè)地點(diǎn)所處的地理位置，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照相關(guān)的規(guī)定，使用正規(guī)的設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)方法。先進(jìn)行人工設(shè)計(jì)和計(jì)算，等

2、到設(shè)計(jì)完成以后，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助修理，借助輸入建模進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，找出設(shè)計(jì)的不足之處和缺陷，及時(shí)的進(jìn)行改正。通過這樣反復(fù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，才能確定建筑結(jié)構(gòu)的平面圖。2 屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖當(dāng)建筑是坡屋面時(shí)，結(jié)構(gòu)的處理方式有梁板式及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整，板跨度較大，屋面坡度及屋脊線轉(zhuǎn)折復(fù)雜的坡屋面。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構(gòu)件。板配筋時(shí)應(yīng)有部分或全部的板負(fù)筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構(gòu)造需要一般不宜小于 120 厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應(yīng)有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法，通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法，這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和

3、設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)人員真正的心知肚明，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者必須要具備一定的空間概念，正確理解建筑圖紙和意圖。設(shè)計(jì)的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會(huì)造成閣樓層的部分墻體超高，要結(jié)合門窗頂設(shè)置圈梁來降低墻的計(jì)算高度。3 大樣詳圖在建筑詳圖的準(zhǔn)確無誤的基礎(chǔ)上，大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎(chǔ)上直接繪制，也可在以前做過的詳圖的基礎(chǔ)上來局部改進(jìn)繪制。這階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量的使結(jié)構(gòu)受力合理和施工方便。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。4 樓梯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

4、筋在內(nèi)折角處要斷開分別錨固防止局部的應(yīng)力集中。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(chǔ)應(yīng)注意基礎(chǔ)的沉降問題，必要時(shí)應(yīng)設(shè)梯梁。5 基礎(chǔ)基礎(chǔ)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。（通常情況下可采用 c25）基礎(chǔ)的配筋應(yīng)滿足最小配筋率的要求（施工圖審查中心重點(diǎn)審查部位）。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。基礎(chǔ)圖中的構(gòu)造柱，當(dāng)定位不明確時(shí)應(yīng)給予準(zhǔn)確定位。二、當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題1 樁間距過小樁間距過小，不滿足規(guī)范對(duì)樁的最小中心距的規(guī)定。特別是試樁、錨樁之

5、間的間距，往往被設(shè)計(jì)人員忽視，這直接影響了試樁結(jié)果的正確性。2 樁身鋼筋籠長(zhǎng)度不足對(duì)擠土灌注樁，樁身鋼筋籠長(zhǎng)度沒有穿越軟弱土層的層底深度，不能滿足樁基規(guī)范第 4.1.1.2 條“對(duì)于沉管灌注樁，配筋長(zhǎng)度不應(yīng)小于軟弱土層層底深度”的規(guī)定，這也是工程設(shè)計(jì)中常見的問題。3地基與基礎(chǔ)方面3.1多層房屋建筑無地質(zhì)勘察報(bào)告，僅僅依據(jù)建設(shè)單位口頭或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料就進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要做到合理，安全適用，設(shè)計(jì)人員必須依據(jù)地質(zhì)勘察資料，統(tǒng)一考慮多方面因素進(jìn)行基礎(chǔ)類型選擇和設(shè)計(jì)，僅憑地耐力這一數(shù)據(jù)是不全面的，也是不安全的，更不能盲目的把地耐力容許值取得小一些就認(rèn)為萬無一失了。3.2

6、采用換土墊層進(jìn)行軟弱地基處理，不進(jìn)行換土墊層設(shè)計(jì)，只憑經(jīng)驗(yàn)處置。有時(shí)設(shè)計(jì)者對(duì)軟弱地基的危害認(rèn)識(shí)不足，只是簡(jiǎn)單地憑借經(jīng)驗(yàn)采用砂墊層加強(qiáng)一下承載力，沒有進(jìn)行墊層寬度和厚度計(jì)算，既不安全，又不經(jīng)濟(jì)。3.3民用建筑中柱、梁及基礎(chǔ)的負(fù)荷未按規(guī)范乘以折減系數(shù)。設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)多層民用建筑時(shí)，在計(jì)算梁、柱和基礎(chǔ)的負(fù)荷時(shí)未按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范將荷載乘以折減系數(shù)計(jì)算其荷載值，因而采用荷載值偏大。2.4 房屋高度、高寬比超過現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的限值現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規(guī)定限值，甚至個(gè)別建筑高度和高寬比均超出規(guī)定限值。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于房屋高度

7、、高寬比和體型復(fù)雜程度超過現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的高層建筑，應(yīng)按超限高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，另一點(diǎn)不容忽視的問題是，房屋適用高度除與結(jié)構(gòu)體系類型及抗震設(shè)防烈度有關(guān)外，還與場(chǎng)地類別與結(jié)構(gòu)是否規(guī)則等因素有關(guān)，當(dāng)位于類場(chǎng)地或結(jié)構(gòu)平面與豎向布置不規(guī)則時(shí)，其最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低（一般降低 20%）。2.5 結(jié)構(gòu)布置不合理、不規(guī)則結(jié)構(gòu)盡可能規(guī)則，結(jié)構(gòu)的布置才能更趨于合理，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分重要的環(huán)節(jié)，這里的“規(guī)則”包含了對(duì)建筑的平立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布，直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。由于引起結(jié)構(gòu)不規(guī)則的因素太多，特別是對(duì)于復(fù)雜的建筑體型，很難一一用若干簡(jiǎn)化的定量指標(biāo)來劃分不規(guī)則程度并規(guī)定限

8、制范圍。由于缺乏規(guī)范依據(jù)及相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)定，加之對(duì)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)缺乏應(yīng)有的了解，有些設(shè)計(jì)人員往往對(duì)結(jié)構(gòu)規(guī)則性把握不準(zhǔn)確，導(dǎo)致工程中出現(xiàn)了規(guī)則性較差、對(duì)結(jié)構(gòu)抗震十分不利的建筑。這主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：2.5.1 最常見的一種情況就是平面凹凸不規(guī)則。2.5.2 平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則問題。如框架 - 剪力墻結(jié)構(gòu)中，縱橫剪力墻布置過分集中或僅布置在房屋的一端，使結(jié)構(gòu)剛度中心嚴(yán)重偏離質(zhì)量中心。有時(shí)甚至是結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的第一振型為扭轉(zhuǎn)振型。2.5.3 樓層錯(cuò)層問題。高層建筑中帶有較大范圍的錯(cuò)層，使樓層的樓板不連續(xù)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震十分不利。2.5.4 高層建筑結(jié)構(gòu)中，同時(shí)采用兩種以上的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。諸如帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)

9、、連體結(jié)構(gòu)、多塔樓結(jié)構(gòu)等，均屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)抗震對(duì)高層建筑規(guī)則性的要求，高層結(jié)構(gòu)不宜同時(shí)采用兩種以上的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。2.5.5 高層建筑帶有明顯薄弱層，又沒有采取有效的抗震加強(qiáng)措施。2.5.6 高層建筑樓板，特別是首層和轉(zhuǎn)換層樓板開洞過多過大，有的樓板開洞率甚至超過了 30%。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免采用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)不規(guī)則結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)采用符合結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)的力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算分析，并采取有效的抗震加強(qiáng)措施。2.6 結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不合理，縫寬度不足對(duì)于超長(zhǎng)建筑物，為減少溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，合理地設(shè)置伸縮縫是必要的。有些設(shè)計(jì)人員用后澆帶代替伸縮縫，其實(shí)這種做法存在

10、一定的問題。因?yàn)楹鬂矌е荒軠p少混凝土材料干縮的影響，不能解決溫度變化的影響。后澆帶處的混凝土封閉后，若結(jié)構(gòu)再受溫度變化的影響，后澆帶就不能再起任何作用了。對(duì)于不能或不便設(shè)置溫度伸縮縫的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，除留設(shè)施工后澆帶外，還應(yīng)采取其它構(gòu)造加強(qiáng)措施，如加強(qiáng)頂層屋面的保溫隔熱措施，對(duì)受溫度變化影響較大的部位適當(dāng)配置直徑較小、間距較密的溫度筋，或采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。2.7 異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題近年來，在我國(guó)的住宅建設(shè)中，特別是高層或小高層住宅，有些采用了異形柱結(jié)構(gòu)。目前在異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題很多，也比較突出，主要表現(xiàn)在異形柱結(jié)構(gòu)房屋的高度超高、體型不規(guī)則、結(jié)構(gòu)布置不合理、抗震構(gòu)造措施不當(dāng)?shù)确矫?。?yīng)當(dāng)說，目前國(guó)內(nèi)對(duì)異形柱的受剪承載力、節(jié)點(diǎn)承載力和結(jié)構(gòu)延性等方面的試驗(yàn)研究還不多，對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)抗震性能的認(rèn)識(shí)還不夠充分。在這種情況下，設(shè)計(jì)異形柱結(jié)