房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與解決策略探討

段 媛

(山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024)

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與解決策略探討

段 媛

(山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024)

為了有效提高房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，實(shí)現(xiàn)房屋建筑質(zhì)量的提升，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、承重柱截面設(shè)計(jì)、橫挑梁荷載設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，據(jù)此提出了相應(yīng)的解決策略，以供設(shè)計(jì)人員借鑒。

房屋，結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)，問(wèn)題

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們的生活水平得以顯著提升，使得人們對(duì)于物質(zhì)需求越來(lái)越高。房屋建筑作為人們生活的最基本需求，人們對(duì)其功能的要求也越來(lái)越多。為此越來(lái)越多新穎的建筑結(jié)構(gòu)隨之出現(xiàn)。對(duì)于建筑設(shè)計(jì)本身而言，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，然而從目前我國(guó)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的大局上而言，已經(jīng)發(fā)生了巨大的改變，然而卻依舊存在著一些影響房屋建筑質(zhì)量的因素存在。優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)房屋建筑質(zhì)量的提升，同時(shí)也有效降低房屋建筑的成本，為此進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題進(jìn)行研究，具有非常重要的意義。本文重點(diǎn)在于分析當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)所存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)策略。

1 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題分析

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)房屋建筑業(yè)也有了巨大的進(jìn)步，然而在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，依舊存在著很多亟待解決的問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在嚴(yán)重影響著房屋建筑的質(zhì)量。為此，本文針對(duì)當(dāng)前房屋與建筑結(jié)構(gòu)所存在的問(wèn)題進(jìn)行以下分析。

1.1 房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)所存在的問(wèn)題

對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，基礎(chǔ)承受著房屋建筑的所有荷載作用，然而對(duì)于房屋建筑基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)卻是當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍存在的問(wèn)題之一。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多的多層建筑為了節(jié)省開(kāi)支，并未對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘測(cè)，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往只是借鑒周邊建筑物的一些施工數(shù)據(jù)。然而通過(guò)一些大概的數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，顯然存在著很多的不安全因素，這對(duì)后期房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形成了很大的困擾。當(dāng)前由于房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致房屋建筑沉降過(guò)大的問(wèn)題時(shí)常出現(xiàn)。造成這一問(wèn)題的根本原因在于建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有所偏差。

1.2 構(gòu)造柱與承重柱的區(qū)分

構(gòu)造柱只是起著對(duì)墻體的一種拉結(jié)與約束作用，承重柱則起著承受墻體荷載以及抵抗建筑結(jié)構(gòu)外來(lái)荷載的作用。然而很多房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，將房屋建筑的構(gòu)造柱作為承重柱進(jìn)行設(shè)計(jì)，如此一來(lái)勢(shì)必會(huì)加大對(duì)構(gòu)架柱的荷載作用，降低其對(duì)墻體的約束。并且一旦遭受較大的荷載(如風(fēng)荷載、地震荷載等)作用時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致構(gòu)造柱處產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。此時(shí)構(gòu)造柱會(huì)由于自身承載力不足，導(dǎo)致斷裂，造成結(jié)構(gòu)的崩塌。

1.3 承重柱的截面設(shè)計(jì)不合理

對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，承重柱往往承受著房屋建筑的全部荷載，其承受荷載能力主要體現(xiàn)于其截面面積。為了有效的節(jié)省成本，一些房屋建筑設(shè)計(jì)會(huì)將承重柱的截面面積設(shè)計(jì)為最小。由于承受柱的截面過(guò)小，會(huì)使得梁柱之間的線(xiàn)剛度比變大，將梁轉(zhuǎn)化為鉸支的連接方式進(jìn)行考慮，柱依據(jù)軸心受壓來(lái)分析，可以看出這種設(shè)計(jì)方式會(huì)導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)的后期施工中存在很大的安全隱患。

1.4 縱向框架設(shè)計(jì)的問(wèn)題

當(dāng)前多層的房屋建筑結(jié)構(gòu)形式大都為框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式是通過(guò)梁與柱之間的鉸接而形成一個(gè)具有承重體系的結(jié)構(gòu)形式，房屋建筑的框架結(jié)構(gòu)往往分為橫向框架結(jié)構(gòu)與豎向框架結(jié)構(gòu)。然而當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往會(huì)忽略對(duì)縱向框架的設(shè)計(jì)。如此就會(huì)導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)的橫向承載能力較為良好，而縱向的承載能力表現(xiàn)不足。這種不協(xié)調(diào)的比例是當(dāng)前我國(guó)框架結(jié)構(gòu)建筑存在的主要問(wèn)題。

1.5 橫挑梁的荷載設(shè)計(jì)過(guò)小

進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于挑梁進(jìn)行驗(yàn)算過(guò)程中，往往只注重其強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)，然而這種強(qiáng)度合格會(huì)導(dǎo)致挑梁的荷載設(shè)計(jì)過(guò)小，主要是由于挑梁承受的是豎向荷載作用，為此進(jìn)行其撓度的驗(yàn)算有著更重要的意義。對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，橫條梁的撓度設(shè)計(jì)不足，會(huì)導(dǎo)致梁截面的受壓區(qū)產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致梁體產(chǎn)生裂縫，影響房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

2 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題策略探討

為了有效提升房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水平，實(shí)現(xiàn)房屋建筑質(zhì)量的提升，針對(duì)上述房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題，提出了以下的解決策略。具體的策略分析如下。

2.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)地基承載力的核算

實(shí)現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)地基承載力的核算，實(shí)現(xiàn)的根本在于地基的準(zhǔn)確勘測(cè)。為此進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之前，應(yīng)對(duì)相關(guān)地區(qū)的地質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)，得出準(zhǔn)確的勘查數(shù)據(jù)，基于對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的事情情況，準(zhǔn)確核算房屋建筑結(jié)構(gòu)的荷載作用。

此外進(jìn)行房屋基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)，若需要使用換土墊層來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)精確計(jì)算出所換土層的墊層厚度，方便對(duì)地基荷載值的準(zhǔn)確計(jì)算。與此同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行多層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行梁、柱以及基礎(chǔ)的荷載計(jì)算時(shí)，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范設(shè)計(jì)進(jìn)行荷載的折減系數(shù)的驗(yàn)算，以確保結(jié)構(gòu)整體的安全性。

2.2 承重柱與梁的鉸支

承重柱承載著房屋建筑結(jié)構(gòu)的全部重量，為此對(duì)于承重柱的荷載驗(yàn)算過(guò)程中，應(yīng)依據(jù)規(guī)范進(jìn)行荷載系數(shù)的折減，以提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性與穩(wěn)定性。然而對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性而言，單獨(dú)加大承重柱的承載能力依舊有很多不足，需要進(jìn)一步加大承重柱與梁之間的鉸支能力，如此可以有效實(shí)現(xiàn)梁的撓度能力提升，使得結(jié)構(gòu)整體的剛性有所下降。

此外，若梁的跨度減小，其荷載的承受能力則相應(yīng)增強(qiáng)，如此將一些構(gòu)造柱設(shè)置于梁下，實(shí)現(xiàn)墻體的拉結(jié)與約束作用的提升。然而此時(shí)就需要對(duì)構(gòu)造柱的承載能力以及抗彎矩作用進(jìn)行驗(yàn)算，防止梁上部的荷載作用導(dǎo)致構(gòu)造柱出現(xiàn)應(yīng)力集中，應(yīng)力屈服的狀況。

2.3 合理設(shè)計(jì)承重柱的截面

合理的建筑設(shè)計(jì)中，承重柱有著非常重要的地位，是整個(gè)結(jié)構(gòu)承載力的核心。進(jìn)行荷載的驗(yàn)算時(shí)，依據(jù)規(guī)范進(jìn)行折減，最終確定承重柱的荷載大小。依據(jù)荷載作用大小、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等，設(shè)計(jì)合理的承重截面。

然而對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)整體而言，并非承重柱的截面面積越大，其設(shè)計(jì)的安全性就越高。從承重柱自身而言，其截面面積越大，其承載能力越大。然而截面面積的提升，往往會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的自重增加，這對(duì)于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致建筑的成本上升。因此選擇合理的承重柱截面，既能夠?qū)崿F(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性安全，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)建筑成本的最優(yōu)化。

2.4 重視框架結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計(jì)

所謂框架結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計(jì)，指的是框架結(jié)構(gòu)的橫梁布置。房屋建筑的荷載，通常是傳遞給梁，通過(guò)梁體，傳遞給承重柱，最終傳送到結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部位。為此進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計(jì)有著非常重要的意義。通常而言，房屋的縱向設(shè)計(jì)為保證房屋結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最有效途徑。通常橫向梁體設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能選用小尺寸，如此對(duì)于一些大空間的房建，可以保證其房屋空間的充分利用。

2.5 挑梁荷載的合理設(shè)計(jì)

挑梁可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)梁體受壓區(qū)域應(yīng)力的控制，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定。為此濟(jì)寧房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，所設(shè)計(jì)的挑梁結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)梁體受壓能力的提升。對(duì)于挑梁而言，其梁高小，則會(huì)導(dǎo)致其受壓區(qū)域相對(duì)較小，承受荷載能力有所不足。然而由于自重較小導(dǎo)致梁的延性會(huì)有所上升。豎向荷載作用時(shí)，抗脆性破壞能力有所提升。為此如何選取挑梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況，選擇合理的受壓區(qū)域。

3 結(jié)語(yǔ)

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)且復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，其荷載作用的計(jì)算、其承載能力的提升是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)，其他的設(shè)計(jì)則圍繞這一重點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，如梁、柱的合理布置，橫縱向的結(jié)構(gòu)的相互協(xié)調(diào)等等。為此進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的策略與優(yōu)化研究時(shí)，應(yīng)始終基于這一重心問(wèn)題，不斷展開(kāi)探索，才能有效提升設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展。

[1] 胡海波,李先鋒.國(guó)際工程中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)健問(wèn)題分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2013(10):29-32.

[2] 賀岳生,張 凱,王中亮.當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的未來(lái)主義傾向和思考[J].中國(guó)科技博覽,2013(36):159.

[3] 胡金眾.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(32):244.

[4] 趙紅林,叢麗娟,李雁敏,等.外墻外保溫技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技博覽,2013(38):481-482.

Onexplorationforproblemsinhousestructuraldesignandtheirstrategies

DUANYuan

(ShanxiChemicalEngineeringInstitute,Taiyuan030024,China)

In order to promote the design of house structures effectively and realize the promotion of architectural quality, the paper analyzes some problems in the house architectural design, including the foundation design, load bearing section design, and horizontal cantilever beam loading design, and points out respective solutions and strategies, so as to provide some reference for designers.

house, structure, design, problem

1009-6825(2014)33-0028-02

2014-09-17

段 媛(1982- )，女，工程師

TU318

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