建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中常見問題探討

摘 要:隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。然而在實(shí)際中常有滲水、沉降不均(或過大)、結(jié)構(gòu)開裂等質(zhì)量問題，建筑質(zhì)量問題與建筑的設(shè)計(jì)不無關(guān)系，為了提高建筑質(zhì)量，消除隱患，本文指出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中常見問題，并進(jìn)行分析，提出解決措施，以避免或減少類似的情況發(fā)生，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

關(guān)鍵詞:建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問題

建筑工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的生命安全。建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作，直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟(jì)和合理性，但在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，常常發(fā)生建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的種種概念和方法上的差錯(cuò)，這些差錯(cuò)的產(chǎn)生，有的是由于設(shè)計(jì)人員沒有對一般建筑尤其是多層建筑設(shè)計(jì)引起高度重視，盲目參照或套用其他的設(shè)計(jì)的結(jié)果;有的則是由于設(shè)計(jì)對設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法缺乏理解;還有的是由于設(shè)計(jì)者的力學(xué)概念模糊，不能建立正確的計(jì)算模式，對結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗(yàn)，為了避免或減少類似的情況發(fā)生，確保建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量能上一個(gè)臺階，應(yīng)從以下幾個(gè)方面對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題加以改進(jìn):

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該及早介入建筑的概念設(shè)計(jì)

建筑的概念設(shè)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程了起著舉足輕重的作用，一幢建筑物的設(shè)計(jì)，如果沒有事先經(jīng)過全盤正確的概念設(shè)計(jì)，以后的計(jì)算模式再準(zhǔn)確、計(jì)算再精確、配筋再合理，也不可能是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理的優(yōu)秀設(shè)計(jì)工程。所謂的概念設(shè)計(jì)一般指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運(yùn)用概念性近似估算方法，可以在建筑設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有較好的的經(jīng)濟(jì)可靠性能。同時(shí)，也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

為此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須及早介入建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，否則，將會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理，給以后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來難度。為在建筑物的方案設(shè)計(jì)階段正確把握建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，應(yīng)對不同形式的住宅建筑，掌握各自概念設(shè)計(jì)中容易疏忽的問題:

1.1 對一般多層砌住宅結(jié)構(gòu)，應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ11-89)要求做到:優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系:縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù);樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處;不宜采用無錨固的鋼筋砼預(yù)制挑檐。

1.2 對鋼筋砼多、高層結(jié)構(gòu)住宅，力求做到:

1.2.1 結(jié)構(gòu)布置應(yīng)盡量采用規(guī)則結(jié)構(gòu)。對復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置防震縫，把它分割成各自規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，結(jié)構(gòu)布置以少設(shè)縫為宜，一旦設(shè)縫，則應(yīng)使防震縫的設(shè)置與伸縮縫、沉降縫相統(tǒng)一。

1.2.2 框架與抗震墻等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置，以便各自承擔(dān)來自平行于該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面方向的地震力。

1.2.3 框剪體系的各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要形成空間共同工作狀態(tài)，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。

2 防止由于地基沉降或不均勻沉降引起的構(gòu)件開裂或破壞

預(yù)防或減少不均勻沉降的危害，可以從建筑措施、結(jié)構(gòu)措施、地基和基礎(chǔ)措施方面加以控制。諸如:避免采用建筑平面形狀復(fù)雜、陰角多的平面布置;避免立面體形變化過大;將體形復(fù)雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個(gè)單元;加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度;同一建筑物盡量采用同一類型基礎(chǔ)并埋置于同一土層中等一系列措施。

應(yīng)該引起重視的是:對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，基礎(chǔ)一般采用樁箱或樁筏結(jié)合的形式，此時(shí)應(yīng)保證箱體的整體剛度，群樁布置的形心應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)重心相吻合。當(dāng)土層有較大起伏時(shí)，應(yīng)使用同一建筑結(jié)構(gòu)下的樁端位于同一土層中，并應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的液化影響。而對多層建筑而言，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，一般不愿意采用長樁的方案，但上海地區(qū)的軟土層覆蓋層厚度較大，一般都需要經(jīng)過地基處理的方式來達(dá)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(rèn)真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點(diǎn)及環(huán)境情況，并根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，確定地基處理范圍和處理后要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，以及各種處理方面的適用性，同時(shí)綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行多方案比較，最終選定安全實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理的處理方案。地基經(jīng)處理后，還必須滿足規(guī)范所規(guī)定的強(qiáng)度和變形要求。

3 從結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造上滿足規(guī)范要求

3.1 從結(jié)構(gòu)計(jì)算角度，看結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)注意的問題:

3.1.1 避免荷載計(jì)算的錯(cuò)誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當(dāng)、建筑物用料與實(shí)際計(jì)算不符，基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。

3.1.2 底框砌體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)就應(yīng)注意:①底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，應(yīng)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(shù)。②底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因?yàn)榈卓蚣芙Y(jié)構(gòu)中只有底層框架抗震墻，應(yīng)采用雙保險(xiǎn)的方法，抗震墻承擔(dān)全部剪力，框架按剛度比例承擔(dān)剪力。剛度計(jì)算時(shí)，框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20%-30%。③應(yīng)考慮底層框架柱中地震作用產(chǎn)生傾覆力矩所引起的附加軸力。

3.1.3 避免樓板計(jì)算中不正確方法。①連續(xù)板計(jì)算不能簡單地用單向板計(jì)算方法代替。②雙向板查表計(jì)算時(shí)，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨中彎矩未進(jìn)行調(diào)整，將使計(jì)算值偏小。

3.1.4 以電算結(jié)果的正確性不能作出鴿蝗評價(jià)。目前結(jié)構(gòu)計(jì)算大多采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算，如何對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、評價(jià)，是一個(gè)非常重要的方面。必須根據(jù)工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，根據(jù)其正確與否，決定能否作為施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。

3.2 從構(gòu)造角度看應(yīng)注意的問題:

3.2.1 注意構(gòu)件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設(shè)計(jì)中既要保證建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)具有一定的延性，又必須滿足最小配筋的要求。

3.2.2 嚴(yán)格按照規(guī)范要求，保證鋼筋在各個(gè)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(qiáng)度要求。

3.2.3 為了防止屋面溫度應(yīng)力引起的墻體開裂，必須采取有效的通風(fēng)融熱措施。

3.2.4 按抗震構(gòu)造要求設(shè)置的構(gòu)造柱，應(yīng)在整個(gè)建筑物高度內(nèi)上下對準(zhǔn)貫通，上至女兒墻壓頂，下至淺于500毫米基礎(chǔ)圈梁，或伸入室外地面以下500毫米，構(gòu)造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規(guī)范要求。

4 結(jié)束語

通過對以上各類常見結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤問題的分析，可以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對常見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的辨別能力，提高對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量問題的防治措施，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做行更安全、更合理。

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