談房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中的問題

毛高峰　李如恒

【摘 要】隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平不斷開始提高，人們對建筑結(jié)構(gòu)設計也提出了更高的要求。這就客觀要求房屋建筑設計者要發(fā)展先進的設計理念，加強先進技術(shù)的應用，加快對新型高強度、輕質(zhì)量并且還環(huán)保的建筑材料的研究，促使建筑結(jié)構(gòu)設計更加的安全、適用、可靠和經(jīng)濟。房屋建筑的結(jié)構(gòu)設計不僅影響到建設單位的經(jīng)濟效益，同時也能夠影響到使用者的切身利益。所以，完整的、細致的設計不僅能夠幫助施工單位提高經(jīng)濟效益，還能夠為建設單位贏得良好的社會效益。

【關鍵詞】房屋建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設計；常見問題

隨著我國社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們開始注重對生活質(zhì)量和生活品質(zhì)的追求，人們對建筑房屋的要求越來越高。但是要想實現(xiàn)建筑設計形態(tài)的多元性和創(chuàng)新性，就一定要先考慮到建筑結(jié)構(gòu)設計的安全性和實效性，否則將會直接影響到建筑工程的質(zhì)量，會對以后居住人們的生命財產(chǎn)安全造成很大的威脅。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的基本方法

（一）建筑結(jié)構(gòu)基礎設計方法

房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中的基礎設計和施工對房屋建筑本身至關重要，只有選擇合理的基礎形式及設計方法，才能保證工程質(zhì)量。在建筑結(jié)構(gòu)的設計過程中，我們一定要注意混凝土的選擇，要符合圖紙上的標注和相關的規(guī)定，這樣建筑才能堅固耐用。還有建筑結(jié)構(gòu)基礎所配的鋼筋一定是適合最小的配筋率。在條基交叉部分基底的面積上，為了保證建筑的安全性，所以不能夠進行重復的使用，并且還要注意不斷的對基礎寬度進行調(diào)整。結(jié)合建筑地點的實際情況，仔細分析計算，不斷的去完善基礎圖設計。

（二）房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的平面圖

建筑結(jié)構(gòu)是指在建筑物（包括構(gòu)筑物）中，由建筑材料做成用來承受各種荷載或者作用，以起骨架作用的空間受力體系。在繪制房屋結(jié)構(gòu)平面布置圖時，要考慮建筑的建設地點所處的地理位置，結(jié)合實際情況進行設計，按照相關的規(guī)定，使用正規(guī)的設計圖紙和設計方法。先進行人工設計和計算，等到設計完成以后，再利用計算機進行輔助修理，借助輸入建模進行模擬實驗，找出設計的不足之處和缺陷，及時的進行改正。

（三）屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖

當建筑是坡屋面時，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。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構(gòu)造需要一般不宜小于120 厚。此外，梁板折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。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。

（四）大樣詳圖

在建筑詳圖準確無誤的基礎上，大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎上直接繪制，也可在以前做過的詳圖的基礎上來局部改進繪制。這個階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量使結(jié)構(gòu)受力合理和施工方便。在標高和外形尺寸上一定要和建筑專業(yè)協(xié)調(diào)一致。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中常見的問題分析

（一）地基和建筑基礎方面的問題分析

（1）多層房屋建筑無地質(zhì)勘察報告，僅僅依據(jù)建設單位口頭或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計。地基與基礎設計要做到合理，安全適用，設計人員必須依據(jù)地質(zhì)勘察資料，統(tǒng)一考慮多方面因素進行基礎類型選擇和設計，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為萬無一失了。

（2）采用換土墊層進行軟弱地基處理，不進行換土墊層設計，只憑經(jīng)驗處置。有時設計者對軟弱地基的危害認識不足，只是簡單地憑借經(jīng)驗采用砂墊層加強一下承載力，沒有進行墊層寬度和厚度計算，既不安全，又不經(jīng)濟。

（3）民用建筑中柱、梁及基礎的負荷未按規(guī)范乘以折減系數(shù)。設計人員設計多層民用建筑時，在計算梁、柱和基礎的負荷時未按現(xiàn)行設計規(guī)范將荷載乘以折減系數(shù)計算其荷載值，因而采用荷載值偏大。

（二）磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱兼作承重柱用

在磚混結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造柱不但能夠提高墻體的抗剪能力，而且構(gòu)造柱與圈梁聯(lián)結(jié)在一起，形成對砌體的約束，這對于限制墻體裂縫的開展，維持豎向承載力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能有著重要的作用。但在當前結(jié)構(gòu)設計中，構(gòu)造柱經(jīng)常被作為承重柱使用，這種作法將引起以下幾個問題：

（1）構(gòu)造柱作為承重柱使用后，使得構(gòu)造柱提前受力，這不但會降低構(gòu)造柱對砌體的拉結(jié)和約束作用，而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用，在構(gòu)造柱位置必然形成應力集中，首先破壞。這樣構(gòu)造柱不但起不到應有的約束作用，反而成為房屋結(jié)構(gòu)中的一個薄弱的部位。

（2）構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中，沒有另設基礎，構(gòu)造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎的抗沖切、抗彎部及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發(fā)生沖切或局部承壓破壞便出現(xiàn)裂縫。本文建議承重大梁下的柱子應按承重柱設計。若梁上荷載和跨度都比較小時，構(gòu)造柱也可布置于梁下，但此時必須按不考慮構(gòu)造柱作用來驗算梁下墻體的局部承壓和抗彎強度。經(jīng)驗算滿足，方可在梁下布置構(gòu)造柱。

（三）承重柱截面高度設計過小

這種情況多發(fā)生于六度抗震設防區(qū)。一些結(jié)構(gòu)設計人員誤認為六度設防就是不設防，為受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設計得過小，使梁柱的線剛度比加大（因一些結(jié)構(gòu)設計手冊中規(guī)定：當梁柱的線剛度比大于4 時，計算簡圖中梁柱節(jié)點可簡化為鉸支）。把梁簡化為鉸支梁，梁柱按軸心受壓計算。這種做法雖然易于進行結(jié)構(gòu)受力分析，但卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患。因為，這樣做忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，即忽略了柱對梁的約束彎矩，加之柱截面的配筋都較小，結(jié)構(gòu)一旦受力后，柱頂抗彎剛度必然不足，從而柱子在梁底附近將會出現(xiàn)一條或多條水平裂縫，形成塑性餃。這樣在正常使用情況下，柱子已開始帶鉸工作。這不但影響了房屋的耐久性，而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴重的是，這樣的結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用，將會倒塌，這違背了現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強柱弱梁”的設計原則。

在框架結(jié)構(gòu)設計中，只注意了橫向框架的設計而忽視了縱向框架現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算，各方向的地震作用應由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件來承擔。即在框架結(jié)構(gòu)設計中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。非抗震設計時，一些結(jié)構(gòu)設計者把縱向框梁按普通連續(xù)梁進行設計，梁柱的節(jié)點和框架中的縱筋、箍筋的配置均無法滿足框架梁、柱的構(gòu)造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用，在實際設計中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配置均不滿足要求的現(xiàn)象。

（四）懸挑梁的截面高度選用過小

設計者往往只注意了對梁的強度和抗傾覆進行驗算，而忽略了對梁撓度的驗算。梁高選用過小，常引起梁截面的受壓區(qū)應力過高，在正常使用狀態(tài)下，梁截面受壓區(qū)產(chǎn)生非線性徐變。梁撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁板出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度隨著挑梁變形的加大而加寬，影響了房屋的正常使用。據(jù)筆者觀察，這種挑梁的變形發(fā)展到后期，梁支座截面上部受拉區(qū)常常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響，豎向裂縫向下延伸發(fā)展為斜裂縫，此時梁已接近破壞，當為托墻挑梁時，梁過大的撓度引起梁上墻體在梁支座附近出現(xiàn)裂縫。裂縫在梁支座處沿斜向延伸，梁縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對結(jié)構(gòu)的抗震也很不利。懸挑結(jié)構(gòu)對豎向地震的作用最為敏感。梁高小時，截面的相對受壓區(qū)高度較大，梁的延性減小，在豎向地震作用下易發(fā)生脆性破壞，失去承載力。

（五）連續(xù)梁按單梁進行設計

這種情況多發(fā)生在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷重一般較小，沒有引起設計者的重視，為作圖受力分析方便，設計者把實際應為連續(xù)梁的梁按單跨簡支梁進行設計，致使梁在支座處上部負筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫，進而引起梁上部欄板出現(xiàn)豎向裂縫。如果該邊梁長度較長時，問題將會變得更加嚴重。因為該梁一般直接暴露在室外，受環(huán)境溫度影響較大。當環(huán)境溫度變化時，梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束，在梁內(nèi)產(chǎn)生收縮應力，該收縮應力作用于原已產(chǎn)生的梁上裂縫處，引起梁的支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通，梁承載力降低，直接影響了使用安全。

三、總結(jié)

從多年來的數(shù)據(jù)分析表明，現(xiàn)在房屋建筑中還是存在各種各樣的問題，其中受結(jié)構(gòu)問題影響的占有很大的一定比例。由此可以得出，加強房屋建筑結(jié)構(gòu)的設計，就能很好的改善房屋的建筑質(zhì)量問題。對于結(jié)構(gòu)設計，它是一個比較系統(tǒng)的、全面的工作。要加強對結(jié)構(gòu)設計人員的培養(yǎng)，要求他們具有扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。要對以前的問題進行分析，找出自身的缺陷和不足。還要將理論和概念融入到實際的工作中去，要嚴格按照相關規(guī)定來進行設計，以此來保證房屋建筑的結(jié)構(gòu)設計能夠符合相關的規(guī)定標準，這樣不僅會為建設公司帶來很大的經(jīng)濟效益，還能夠保障人民生命財產(chǎn)的安全。