淺談目前住宅結構設計

【摘要】目前在住宅設計中還存在許多我們不太注意就會出現的失誤或問題。本文結合筆者多年的工作經驗，對住宅結構設計質量存在的問題進行了剖析，提出了住宅結構設計滿足結構設計規范要求應注意的問題，并重點論述了住宅結構概念設計和地基設計，以避免或減少上述類似的情況發生，確保住宅設計質量能上一個新臺階。

【關鍵詞】結構設計；問題分析

前言：

住宅工程質量的優劣直接關系到人們的生命安全。住宅質量的好壞主要由設計質量和施工質量兩個方面來衡量。相對而言，住宅設計是一項繁重而又責任重大的工作，直接影響到建筑物的安全、適用、經濟和合理性。但在實際設計工作中，常常發生住宅結構設計的種種概念和方法上的差錯。我國自2000年全面推行建設工程施工圖設計審查制度以來，通過施工圖設計審查發現并糾正了不少違反《工程建設標準強制性條文》及其他一些違規設計問題，對規范設計市場秩序，確保設計質量，起到了積極作用。

一 住宅結構設計存在的問題及其原因分析

1.1 防火設計問題比較突出

一些設計人員對防火規范、規定不熟悉，對建筑物分類有錯誤，導致在設計中對防火標準執行有誤，消防處理不當，存在許多安全隱患；一些重要場所的安全疏散出口、疏散門開啟方向不正確，影響安全疏散；有些設計中的防火分區面積過大，防火間距過長，設計存在隨意性；有些消防設施設計不合理、不配套，建筑物一旦失火，消防設施將不能有效發揮作用。

1.2 部分結構設計不合理， 安全隱患比較多

如《建筑抗震設計規范》第7. 1. 8條（強制性條文）規定“底部框架- 抗震墻結構，上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間，抗震墻很少，上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊，造成結構體系不合理，傳力不明確；有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤，導致整個結構設計錯誤。一些混凝土構件，特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求，有的相差一半，有的甚至一半都達不到；有些設計中荷載取值沒有按規范要求來確定，存在漏算錯算現象；有些結構設計與提供的計算書不一致，結構強度遠遠低于計算結果，設計存在嚴重安全隱患。

1.3 設計深度達不到規定要求

一些設計人員制作圖紙“偷工減料”，設計粗糙，過于簡單，施工圖中應有的系統圖、大樣圖、相關剖視圖漏缺；一些重要的、應該用圖紙反映的內容只標注“見圖集”、“由設備廠家確定”等，施工圖設計表述不全，細部大樣不詳，不能反映工程的全貌；一些重要的設計依據、設計參數、工程類別、安全等級、耐火等級、防火消防處理等在設計總說明中沒有標明或交待不全。

這些問題的產生，有的是由于設計人員沒有對一般住宅尤其是多層住宅設計引起高度重視，盲目參照或套用其他的設計的結果；有的則是由于設計過程中對設計規范和設計方法缺乏理解；還有的是由于設計者的力學概念模糊，不能建立正確的計算模式，對結構電算結果也缺乏判斷正確與否的經驗。

二 住宅結構設計的規范要求

為避免出現上述結構設計問題，在住宅結構設計時首先必須從結構計算和構造上滿足規范的相關要求。

2.1 結構計算應注意的問題

（1） 免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符，基礎底板上多算或少算土重。

（2） 底框砌體結構驗算。底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構，對具有薄弱層的底層框架混合結構，應考慮塑性變形集中的影響，通常對底層地震剪力乘以1. 2～1. 5的增大系數；底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底層框架結構中只有底層框架抗震墻，應采用雙保險的方法，抗震墻承擔全部剪力，框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時，框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20% ～30%；應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。

（3） 避免樓板計算中方法不正確。連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替；雙向板查表計算時，不能忽略材料泊松比的影響，否則由于跨中彎矩未進行調整，將使計算值偏小。

（4） 對電算結果的正確性作出有效評價。目前結構計算大多采用結構設計計算程序進行計算，如何對計算結果進行分析、評價，是一個非常重要的方面。因此必須根據工程設計的經驗對計算結果進行分析、判斷，根據其正確與否，決定能否作為施工圖設計的依據。

2.2 構造設計應注意的問題

（1） 注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性，又必須滿足最小配筋的要求。

（2） 嚴格按照規范要求，保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度，材料選用也必須滿足強度要求。

（3） 為了防止屋面溫度應力引起的墻體開裂，必須采取有效的通風融熱措施。

（4）按抗震構造要求設置的構造柱，應在整個建筑物高度內上下對準貫通，上至女兒墻壓頂，下至淺于500mm基礎圈梁，或伸入室外地面以下500mm的構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。

三 住宅結構設計的概念設計與地基設計

3.1 必須及早介入建筑結構的概念設計

住宅設計無論是多層磚混或框架剪力墻結構，都不同于以往的靜力設計，必須從抗震的角度，采用二階段設計來實現三個水準的設防要求。為此，結構設計人員必須及早介入建筑結構的概念設計，否則將會導致建筑結構設計的不合理，給以后的結構設計帶來難度。住宅結構的概念設計是指一些在計算中或在規范中難以作出具體規定的問題，必須由工程師運用“概念”進行分析，作出判斷，以便采取相應的措施。例如結構破壞機理的概念、力學概念以及由震害試驗現象等總結提供的各種宏觀和具體的經驗等。這些概念及經驗貫穿在方案確定及結構布置過程中，也體現在計算簡圖或計算結果的處理中。住宅結構的概念設計在整個設計過程中起著舉足輕重的作用，一幢建筑物的設計，如果沒有事先經過全盤正確的概念設計，以后的計算模式再準確、計算再精確、配筋再合理，也不可能是一個經濟、合理的優秀設計工程。因此在建筑物的方案設計階段應正確把握建筑結構的概念設計，對不同形式的住宅建筑掌握各自概念設計中容易疏忽的要點。

（1） 對一般多層砌體住宅結構，應按《建筑抗震設計規范》要求做到優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系：縱橫墻的布置宜均勻對稱，沿平面內宜對齊，沿豎向應上下連續；樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處；不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。

（2） 對鋼筋砼多、高層結構住宅，力求做到結構布置盡量采用規則結構。對復雜結構，可以設置防震縫，把它分割成各自規則的結構單元。結構布置以少設縫為宜，一旦設縫，則應使防震縫的設置與伸縮縫、沉降縫相統一；框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置，以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力；框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態，除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外，還需采取措施，保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。

3.2 加強住宅地基結構設計

為防止或減少由于地基沉降或不均勻沉降引起的構件開裂或破壞，可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎措施方面加以控制。諸如：避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置；避免立面體形變化過大；將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元；加強上部結構和基礎的剛度；同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。地基的結構設計應分別就高層建筑與多層建筑考慮不同的設計。

（1） 對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經濟的角度考慮，基礎一般采用樁箱或樁筏結合的形式。此時應保證箱體的整體剛度，群樁布置的形心應與上部結構重心相吻合；當土層有較大起伏時，應使用同一建筑結構下的樁端位于同一土層中，并應考慮可能產生的液化影響。

（2） 對多層建筑而言，從經濟的角度考慮，一般不愿意采用長樁的方案。但對軟土層覆蓋層厚度較大的地區，一般都需要經過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。常用的軟土地基處理方式類型較多，但在選擇地基處理方案前，必須認真研究上部結構和地基兩方面的特點及環境情況，并根據工程設計要求，確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術指標，以及各種處理方面的適用性。同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經驗，進行多方案比較，最終選定安全實用、經濟合理的處理方案。地基經處理后，還必須滿足規范所規定的強度和變形要求。

四 結束語：

總之，建設工程是一種特殊商品，工程投資大、建設周期長，其工程設計質量不僅關系到工程的投資效益、使用要求，而且直接關系到人民群眾的生命財產安全。因此抓好設計質量管理工作顯得非常重要。針對當前設計質量狀況，設計單位應加強內部的質量管理，設計管理部門要加大對設計質量的監督管理，結合施工圖設計審查、專項檢查、質量抽查等工作，加強對業主、勘察、設計單位的市場監管力度。特別是設計單位在進行住宅結構設計時必須在滿足國家設計規范要求的前提下，加強住宅結構的概念設計和地基設計，才能提高住宅結構設計水平，確保住宅設計質量不斷提升，以使住宅的結構設計工作做到更安全、更合理。

【參考文獻】

[1] 熊丹安. 21世紀土木工程類專業叢書———結構構造原理與設計（第二版） [M].武漢：武漢理工大學出版社， 2003.

[2] 尉晉龍，賀會軍. 淺議住宅設計中的幾個問題[ J ]. 山西建筑， 2005， （16）.