房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容與存在問題分析

屈俊峰

摘要：本文首先指出了當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，并給出了一些設(shè)計(jì)建議和解決問題的措施。

關(guān)鍵詞：房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題解決措施

1地基與基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)

1.1多層房屋建筑無地質(zhì)詳勘報(bào)告，僅僅依據(jù)建設(shè)單位口頭或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料就進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要做到合理，安全適用，設(shè)計(jì)人員必須依據(jù)地質(zhì)勘察資料，統(tǒng)一考察多方面因素進(jìn)行基礎(chǔ)類型和上部結(jié)構(gòu)方寧設(shè)計(jì)，僅憑地耐力這一數(shù)據(jù)是不完全面的.也是不安全的，更不能盲目地把耐力容許值取得小一些就認(rèn)為成無一失了。

1.2采用換土墊層進(jìn)行軟弱地基處理，不進(jìn)行換土墊層設(shè)計(jì)，只憑經(jīng)驗(yàn)處置。有時(shí)設(shè)計(jì)者軟弱地基的危害認(rèn)識不足，只是簡單地憑借經(jīng)驗(yàn)采用砂墊層加強(qiáng)一下承載力，沒有進(jìn)行墊層寬度和厚度計(jì)算，既不安全，又不經(jīng)濟(jì)。

1.3民用建筑中柱，梁及基礎(chǔ)的負(fù)荷末按規(guī)范乘以折減系數(shù)。設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)多層民用建筑時(shí)，在計(jì)算梁、柱和基礎(chǔ)的負(fù)荷時(shí)未按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范舸用荷載乘折減系數(shù)計(jì)算其荷載值，因而荷載值準(zhǔn)確。

2基礎(chǔ)選型一般準(zhǔn)則

2.1多高層建筑的基礎(chǔ)，可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的類型、層數(shù)、荷載及地基承載力，采用獨(dú)立柱基、條形交叉梁、滿堂筏板基礎(chǔ)。筏板基礎(chǔ)可以是梁板式和平板式，當(dāng)建筑物層數(shù)較多，地下室柱距較大、基底反力很大時(shí)，宜優(yōu)先選用平板式。采用梁板式筏基時(shí)，基礎(chǔ)梁截面高度大必然增大基礎(chǔ)埋深，增加基礎(chǔ)挖土量和護(hù)坡量：基礎(chǔ)梁與筏板的混凝土需分層澆筑，梁支模費(fèi)事且延長工期，基礎(chǔ)梁之間尚需回填材料：梁板式筏基，梁和板的配筋是分算的，計(jì)算梁配筋不考慮板的貢獻(xiàn)，導(dǎo)致梁配筋偏于保守。因此其綜合經(jīng)濟(jì)效益比平板式筏基差。

2.2與高層主樓地下室基礎(chǔ)連成一體的裙房地下室或地下車庫的基礎(chǔ)，為控制其與主樓基礎(chǔ)之問的差異沉降，采用獨(dú)立柱基抗水板是一種有效而經(jīng)濟(jì)合理的做法，現(xiàn)在北京等許多地方的工程中采用。為控制主樓與裙房或地下車庫之間基礎(chǔ)的差異沉降，應(yīng)采取必要措施，例如，基礎(chǔ)落在不同的土層上i高層建筑采用樁基或復(fù)合地基，裙房或地下車庫采用天然地基，或兩者采用不同直徑、長度的樁基礎(chǔ)；均采用地基土承載力接近的天然地基時(shí)，主樓為滿堂筏板基礎(chǔ)，裙房或地下車庫采用獨(dú)立柱基抗水板。

3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級問題

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》第1.0.8條明確了建筑結(jié)構(gòu)的安全等級的劃分?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》作為國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件，僅注明了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全等級應(yīng)按國家有關(guān)規(guī)范規(guī)定采用?；A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范雖然根據(jù)地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模和功能等將地基基礎(chǔ)分為三個(gè)設(shè)計(jì)等級，但是未能就地基基礎(chǔ)的安全等級的劃分加以確定，況且，地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等級與地基基礎(chǔ)的安全等級是完全不同的兩個(gè)概念?？煽慷仍O(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)基礎(chǔ)安全等級第1.0.8條的引注2的規(guī)定，意味著地基基礎(chǔ)的安全等級不完全等同于上部結(jié)構(gòu)的安全等級。筆者認(rèn)為，地基基礎(chǔ)的安全等級不宜低于上部結(jié)構(gòu)的安全等級。

4磚混造柱兼作承重柱用

在磚混結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造不但能夠提高墻體的坑剪能力，而且構(gòu)造柱與固粱聯(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。在當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)問題。

4.1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)造柱對徹底的拉結(jié)和約束作和，而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用時(shí)，在構(gòu)造柱位置必然形成應(yīng)力集中，首先破壞。這樣構(gòu)造柱不但起不到其應(yīng)有的作用，反而成為房屋結(jié)構(gòu)中的一個(gè)薄弱的部位。

4.2構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中，沒有另設(shè)基礎(chǔ)，構(gòu)造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎(chǔ)的抗沖切、抗彎部及局部承壓強(qiáng)度必然不能滿足要求。柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓被出現(xiàn)裂縫。本文建議承重大梁下的柱子應(yīng)按承重柱設(shè)計(jì)。若梁上荷載和跨度都比較小時(shí)，構(gòu)造柱也可布置于梁下，但此時(shí)必須按不考慮構(gòu)造柱作用來驗(yàn)算下墻體的局部承壓和抗彎強(qiáng)度。經(jīng)驗(yàn)算滿足，方可在粱下布置構(gòu)造柱。

5承重柱截面高度設(shè)計(jì)過小

這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū)。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防，不圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設(shè)計(jì)得過小，使梁柱的線剛度比加大(因一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊中規(guī)定：當(dāng)梁柱的線剛度比大干4時(shí)計(jì)算簡圖中梁柱節(jié)點(diǎn)可簡化為鉸支)。把梁簡化為鉸支梁，柱按軸心受壓計(jì)算。這種做法雖然易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析，但卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患。因?yàn)檫@樣做忽略了梁柱問的剛結(jié)作用，即忽略了柱對消化酶的約束彎矩，加之以柱截面的配筋都較小，結(jié)構(gòu)一旦受力后，柱頂抗彎強(qiáng)度必然不足，從而柱子而梁底附近將會出現(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，柱子已開始帶餃工作。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(yán)重的是，這樣的結(jié)構(gòu)一理遭遇地震作用時(shí)，將會倒塌，這違背了現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則。

6懸挑梁的梁高選用過小

一些設(shè)計(jì)者往往只注意了對梁的強(qiáng)充和傾覆進(jìn)行驗(yàn)算，而忽略了對梁手撓度的驗(yàn)算。梁高選用過小，引起梁截面的受壓區(qū)應(yīng)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(shí)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回大而加寬，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(shí)梁已接近破壞，當(dāng)為托墻挑梁時(shí)，梁過大的撓度引起梁上境況體在梁支座附近出現(xiàn)裂逢。裂縫在梁支座處沿斜向延伸，縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對絀構(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。梁高小刊，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。

7樓板設(shè)計(jì)常見問題

樓板是建筑工程中的主要承重構(gòu)件。是它將樓面，屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上，樓板的設(shè)計(jì)問題必將連帶梁、墻、柱等構(gòu)件安全。若對整個(gè)設(shè)計(jì)考慮不周，很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量問題，有的還可能存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。樓板設(shè)計(jì)中常見如下幾個(gè)問題。

7.1設(shè)計(jì)時(shí)為了計(jì)算方便或因?qū)Π宓氖芰顟B(tài)認(rèn)識不足，簡單地將雙向板作用單向板進(jìn)行計(jì)算。使計(jì)算假定與實(shí)際受力狀態(tài)不符，導(dǎo)致一個(gè)方向配筋過大，而另一方向僅按構(gòu)造配筋造成配筋嚴(yán)重不足，致使樓板出現(xiàn)裂縫。

7.2板承受線荷載時(shí)彎矩計(jì)算問題，在民用建筑中，常常在樓板上布置一些非承重隔墻故大樓板設(shè)計(jì)中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后，進(jìn)行板的配筋計(jì)算。但有些設(shè)計(jì)人員錯(cuò)誤地將隔墻的總荷載附以樓板的總面積。