淺談建筑結構設計的常見問題及對策

黃彥計 婁霄楠

（1.黑龍江集盛建筑設計有限公司，黑龍江，哈爾濱，150090）

（2.齊翔建工集團金豐建筑設計有限公司，黑龍江，齊齊哈爾，161000）

淺談建筑結構設計的常見問題及對策

黃彥計1婁霄楠2

（1.黑龍江集盛建筑設計有限公司，黑龍江，哈爾濱，150090）

（2.齊翔建工集團金豐建筑設計有限公司，黑龍江，齊齊哈爾，161000）

隨著我國市場經濟發展以及人們對建筑物功能要求改變,人們對建筑工程產品的要求也日益增高，建筑結構設計是一項系統的、全面的工作,在設計中存在的問題是多種多樣的,作為設計來講，我們要始終把提高設計質量作為終身奮斗的目標。本文就建筑結構設計中的常見問題進行初步探討，并進一步提出解決問題的有效對策。

建筑結構；設計；問題；對策

一、前言

隨著我國市場經濟發展以及人們對建筑物功能要求改變,人們對建筑工程產品的要求也日益增高，建筑結構設計是一項系統的、全面的工作,在設計中存在的問題是多種多樣的,作為設計來講，需要扎實的理論知識功底,靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。我們要始終把提高設計質量作為終身奮斗的目標。本文就建筑結構設計中的常見問題進行初步探討，并進一步提出解決問題的有效對策。

二、建筑結構設計的常見問題

1、剪力墻砌體結構設計

剪力墻結構,上部為多層砌體結構的房屋。該類房屋多見于沿街的旅館、住宅、辦公樓,底層為商店,餐廳、郵局等空間房屋,上部為小開間的多層砌體結構。這類建筑是解決底層需要一種比較經濟的空間房屋的結構形式。部分設計者為追求單一的建筑立面造型來增加使用面積,將二層以上的部分橫墻且外層挑墻移至懸挑梁上,各層設計有挑梁,但實際結構的底層挑梁承載普遍出現裂縫,該類挑梁的設計與出現裂縫在臨街砌體結構房屋中比較常見。

2、樓板變形程度計算不準確

一些設計在缺乏基本的結構觀念或結構布置缺乏必要措施時,采用樓板變形的計算程序。盡管程序的編程在數學力學模型上是成立的甚至是準確無誤的,但在確定樓板變形程度上卻很難做到準確。作為計算的大前提都無法“準確”,就不可能指望其結果會“正確”了。據此進行的結構設計肯定存在著結構不安全成分或者結構某些部位或構件安全儲備過大等現象。

3、屋面梁配筋少

結構建模時, 設計人員圖方便,屋面梁直接拷貝下層梁的尺寸。由于屋面梁荷載較小,計算結果配筋不多,這樣屋面梁在溫度變化、混凝土收縮和受力等作用下因配筋率過低而裂縫寬度較大。

三、解決建筑結構設計問題的有效對策

1、箱、筏基礎底板的挑板

從結構角度來講,如果能出挑板,能調勻邊跨底板鋼筋,特別是當底板鋼筋通長布置時,不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋,較為節約;出挑板后,能降低基底附加應力,當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時,加挑板就可能采用天然地基;能降低整體沉降,當荷載偏心時,在特定部位設挑板,還可調整沉降差和整體傾斜;窗井部位可以認為是挑板上砌墻,不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然,此問題也并不是絕對的,當有數層地下室,窗井橫隔墻較密,且橫隔墻能與內部墻體連通時,可靈活考慮;當地下水位較高,出基礎挑板,有利于解決抗浮問題;從建筑角度講,取消挑板,可方便柔性防水做法。

2、梁、板的跨度計算

一般的手冊或教科書上所講的計算跨度,如凈跨的 1.1倍等,這些規定和概念僅適用于常規的結構設計,而在應用的寬扁梁中卻是不適用的。梁板結構,簡單點講,可認為是在梁的中心線上有一剛性支座,取消梁的概念,將梁板統一認為是一變截面板。在扁梁結構中,梁高比板厚大不了多少時,應將計算長度取至梁中心,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。(借用臺階式獨立基礎變截面處的概念)柱子也可認為是超大截面梁,所以梁配筋時應取柱邊彎距。削峰是正常的,不削峰才時有問題的。

3、沉降計算

基坑開挖時,摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束,不反彈,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。當基礎較小,坑底受到很大約束,回彈可以忽略,在計算沉降時,應按基底附加應力計算。當基坑很大時,相對受到較小約束,如箱基,計算沉降時應按基底壓力計算,被坑邊土約束的部分可以作為安全儲備,這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

4、主梁有次梁處加附加筋

一般應優先加箍筋,附加箍筋可認為是:主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺,在次梁兩側補上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是絕對的。規范中說的比較清楚,位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載,應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大,次梁荷載較大時,應加附加筋。當主梁高度很高,次梁截面很小、荷載很小時,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大,如工藝要求形成的主次深梁,而荷載相對不大,主梁也可不加附加筋。總的原則,當主梁上次梁開裂后,從次梁的受壓區頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產生的剪力時,主梁可不加附加筋。梁上集中力,產生的剪力在整個梁范圍內是一樣,所以抗剪滿足,集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時,也可滿足。

5、設計剛性樓面

為了使程序的計算結果基本上反映結構的真實受力狀況而不至于出現根本性的誤差,設計時應盡可能將樓層設計成剛性樓面。要做到這一點,首先應在建筑設計甚至方案階段就避免采用樓面有變形的平面比如樓層大開洞、外伸翼塊太長、塊體之間成“縮頸”連接、凹槽缺口太深等。其次要從結構布置和配筋構造上給予保證, 對于使用功能確實必需的,或者建筑效果十分優越的建筑設計,如果其平面無法完全符合剛性樓板的假定,那么在結構設計時可以通過增設連系梁板、洞口邊加設暗梁邊梁、提高連系梁板或暗梁邊梁的配筋量、采用斜向配筋或雙層配筋形式等方法,盡量滿足剛性樓板的基本假設,或者彌補由于不是絕對的剛性樓板假定而產生的計算“誤差”。

6、承重墻結構設計

一般房屋為矩形平面,其橫向剛度遠小于縱向剛度, 因此有足夠數量的橫墻,是提高結構抗震性能的主要途徑。由震害可知,墻體多為剪切破壞,因此,為了提高橫墻的抗震能力,必須提高其抗剪強度。主要措施是提高材料的強度等級,增加橫墻上的軸壓力。為此,應盡量使橫墻成為承重和隔斷合二為一的墻體。當房間較大時,設有沿進深方向的梁支承于縱墻上,使縱墻承重。樓板沿縱向擱置, 故形成橫墻承重,橫墻間距不入,一般可滿足抗震要求,同時縱墻也因軸壓力的存在而提高了抗剪能力。另一方案是縱墻承重與橫墻承重沿豎向交替布置,這種方案實際應用不多。混合承重結構體系由兩種結構材料彈性模量和動力性能相差很大的兩種結構體系組成,因而不是一種良好的抗震結構形式。但因其能滿足建筑使用要求,提供較大的使用空間,且結構經濟、方便施工,應用較多。總之,選擇哪種砌體結構是抗震結構設計中的關鍵環節,應從抗震的概念設計出發,綜合建筑使用功能、技術、經濟和施工等方面進行選擇。

四、結束語

綜上所述,結構設計是建筑工程的重要組成部分,是建筑安全應用的基礎。因此,建筑結構設計人員要從基本的構件算起, ,深刻理解規范和規程的含義,并密切配合其他專業來進行設計。在工作中應事無巨細,善于反思和總結工作中的經驗和教訓，精益求精，只有這樣才能做好建筑結構設計工作。

[1] 鄭國和.某多功能劇場大跨度預應力次梁屋蓋結構設計[J].福建建設科技.2010.02.

[2] 黃順河.高層建筑結構設計的一個實例[J].建筑設計管理.2010.03.

TU684

1674-3954（2011）03-0183-01