關于土木工程建筑結構設計中的問題與研究

[摘 要] 隨著建筑業的不斷發展，建筑結構隨著建筑功能的改變而出現多種變化。本文對建筑結構設計中常出現的問題和相應解決措施進行了分析探討，以期對建筑設計師在建筑結構設計方面有所幫助。

[關鍵詞] 建筑結構；結構設計；問題

雖然我國建筑事業已經取得了不錯的發展，建筑技術和設計方面水平都得到了不斷提升，但建筑結構設計中還是存在一些問題需要設計師去注意并解決，只有不斷糾正和解決結構設計中的問題才能保證建筑結構的穩定性，保證建筑工程質量。下面就結合工作實際中遇到的一些問題做如下探討。

一、 地基承載力深度修正的問題

設計不超過 20 層的高層、多層建筑時，我們經常直接選擇樁基的基礎形式，其實在非軟弱土地區，應首先探討采用天然地基的可行性，以利于降低基礎造價，合理地確定地基承載力值就顯得尤其重要，《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）規定：地基承載力特征值應按下式進行修正：fa=fak+ ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5），而在地基承載力值的組成中，深度修正部分占有較大的比重。這對于主裙樓一體結構，在進行主樓地基承載力計算時，因

裙樓基礎的有利及不利影響，如何合理地確定用于深度修正的深度值 d 尤為重要。規范在 5.2.4 條條文說明中這樣規定“對于主體結構地基承載力的深度修正，宜將基礎底面以上范圍內的荷載，按基礎兩側的超載考慮，當超載寬度大于基礎寬度的兩倍時，可將超載折算成土層厚度作為基礎埋深，基礎兩側超載不等時，取小值。”這就要求設計人員在進行具體工程設計時，應根據此條的要求，結合工程實際情況合理地確定承載力深度修正所采用的埋深

值 d，但設計人員對此認識卻并不一致，經常有困擾。最常見的是高層主樓帶地下車庫這種類型，典型的簡圖。

（1）當高層主樓采用筏板或箱型基礎時，在主樓縱、橫兩個方向上，若 B1、B2 均大于 2B0，才能考慮裙樓荷載對地基土產生的超載作用，將超載折算成土體厚度 d2，（兩側超載不同時，取小值），此時 d=d0+d2，若 b1、b2 中有一值大于 2B0，而另一值小于 2B0 時，或均小于 2B0 時，裙樓荷載作為超載折算為土體厚度 d2，當 d=d0+d2≥d1 時，取 d=d1，

當 d=d0+d2

（2）當主樓采用柱下獨立基礎加防水板的形式時，則靠近地下室一側的基礎可考慮土的超載作用，d 的取值同 1，但主樓內的其他基礎的埋深 d=d0。 合理確定用于深度修正的基礎埋深值 d，從而確定主體結構的地基承載力值 fa，這樣才能使結構的基礎設計達到合理、經濟，最優化。

二、 主次梁節點設計問題

我們在工程設計的計算過程中不可避免地會出現主次梁相交的情況，時常會發現框架主梁扭矩很大，抗扭承載力不足，有些處理辦法就是將次梁與主梁相交處設為鉸接，釋放扭矩，但這樣處理是否合理，與實際的受力情況是否一致呢？個人以為：作為梁端鉸接，就是要保證梁端有一定的轉動能力；固接，就是要限制梁端的轉動能力；而實際上沒有完全的鉸接也沒有完全的固接，梁端鉸接不能隨意地人為設置。

設置鉸接梁，是允許此梁在兩端形成朔性鉸而產生裂縫，但是不會破壞，就是說形成朔性鉸之后，此梁由超靜定變成靜定結構，結構設計一般都是超靜定結構。這樣一個破壞不會對整個結構體系影響很大，才能滿足結構安全的冗余。如果主次梁截面相差較大，支座主梁對次梁約束不大的情況下可以設定為鉸接，即使為鉸接，《混凝土結構設計規范》10.2.6條對此做出了規定，要求上部配置構造鋼筋，且構造鋼筋截面面積不得小于下部鋼筋的 1/4，；如果主次梁截面相差不大，次梁高度只比主梁少50 mm，這時候就不能完全忽略主梁對次梁的約束了，這種情況是最容易出現框架主梁配筋超筋、抗扭承載力不足。如何處理，首先我們應該考慮加高框架梁解決配筋超筋，加寬框架梁解決受扭不滿足，如果條件所限不能加寬，那才可以看能不能鉸接次梁了，但這里的鉸是指的假想鉸，而是要保證支座負筋首先屈服，造成內力的卸載和重分布，分布后達到和鉸接類似的受力情況，此時的鉸接就得要從構

造措施上進行保證，現行國家標準圖集《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》（11G101-1）第 86 頁針對非框架梁（即次梁）的配筋構造做出了明確的示意。

結構設計最重要的原則是：結構設計建模要立足于結構自身，主要力學模型要與實際構件接近，以保證計算結果能夠真實反映結構狀況，這樣才能保證結構的安全。

三、 地下室嵌固端的選擇問題

在有地下室的結構設計時，地下室的頂板是否作為上部結構的嵌固是很重要的。這不僅僅是關系到計算結構的內力的大小，而且在某些工程中會整體結構成為一個超限建筑，對結構設計造成難點。 嵌固的概念，這里所說的嵌固應該是強度嵌固而非力學嵌固；力學嵌固—— 完全剛性的固定，嵌固點以下剛度無窮大，嵌固點無平動、轉動，實現了完全的約束。而強度嵌固—— 柱的塑性鉸出現在地上一層的下端，而不是出現在梁柱節點兩側的梁上，即強梁弱柱.實現的方法：（1）增大梁的抗彎能力；（2） 增大地下室柱頂的抗彎能力；（3）滿足規范的各項要求。嵌固端所在層樓板要求連續，這樣才能保證水平地震力的傳遞。實際工程中常遇到地下室頂板開洞，甚至是大面積的開洞，此時必須要與建筑專業配合，避免將洞口設在主樓周邊，開洞面積不宜大于嵌固端層樓板面積的 30%，同時將洞口周邊樓板加厚，以滿足剛性樓板的要求。工程中還會碰到當地下室頂板的標高不一致的情況，以下沉式廣場為代表，如果地下室頂板與地上一層高差小于層高的 1/3，則只要地上一層的側向剛度能滿足規范要求，則地下室頂板可作為嵌固端，即使高差稍稍超過 1/3 層高，也可將主樓周邊一跨的樓板適當抬高以滿足高差，不過需進行加強處理：有錯層部位加大梁的剛度，在錯層處樓板加腋，以保證水平剪力的傳遞路徑。

四、 結語

建筑結構設計是建筑工程的開端，其需要設計師具有扎實理論功底和創新思維，以及嚴謹的設計工作態度。對于結構設計中出現的問題，設計師要積極采取相應的措施進行解決，保證建筑結構設計的合理性和科學性，以此來保證建筑結構的穩定性和建筑工程質量，推動建筑行業的不斷向前發展。

參考文獻

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