探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與措施

摘 要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，它要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員既要扎實(shí)的理論功底，又要有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的建筑物才能達(dá)到既安全、可靠，又經(jīng)濟(jì)、合理。本文就房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一些問(wèn)題進(jìn)行分析，并針對(duì)這些問(wèn)題提出了相應(yīng)的措施和建議。

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

一、地基與基礎(chǔ)方面

（一）多層房屋無(wú)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)方能設(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，更不能盲目地把地耐力容許值取得小一些就認(rèn)為成萬(wàn)無(wú)一失了。

（二）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(shí)不足，只是簡(jiǎn)單地憑借經(jīng)驗(yàn)采用砂墊層加強(qiáng)一下承載力，沒(méi)有進(jìn)行墊層寬度和厚度計(jì)算，既不安全，又不經(jīng)濟(jì)。

（三）民用建筑中柱，梁及基礎(chǔ)的負(fù)荷未按規(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)范使用荷載乘折減系數(shù)計(jì)算其荷 載值，因而設(shè)計(jì)荷載值不準(zhǔn)確。

二、 磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)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)造柱與圄梁聯(lián)結(jié)在一起，形成對(duì)砌體的約束，這對(duì)于限制墻體裂縫的開(kāi)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(wèn)題。

（一）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(huì)降低構(gòu)造柱對(duì)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。

（二）構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中，沒(méi)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)生沖切或局部承壓而出現(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(lái)驗(yàn)算下墻體的局部承壓和抗彎強(qiáng)度。經(jīng)驗(yàn)算滿足，方可在梁下布置構(gòu)造柱。

三、承重柱截面高度設(shè)計(jì)過(guò)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)人誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防，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(guò)小，使梁、柱的線剛度比加大（因一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定：當(dāng)梁柱的線剛度比大于 4時(shí)，計(jì)算簡(jiǎn)圖中梁柱節(jié)點(diǎn)可簡(jiǎn)化為鉸支）。把梁簡(jiǎn)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@樣做忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，即忽略了柱對(duì)梁的約束彎矩，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，從而柱子在梁底附近將會(huì)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(kāi)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(huì)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。

四、在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，只注意了橫向框架的設(shè)計(jì)而忽視了縱向框架

現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求水平地震作用應(yīng)按兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算，各方面的地震和用應(yīng)由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件來(lái)承擔(dān)。說(shuō)是說(shuō)，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者對(duì)以于非抗震設(shè)計(jì)，而縱向地按普通的連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，梁柱的節(jié)點(diǎn)和框架中的縱筋、箍筋的配置不合框架的構(gòu)造要求。由于沒(méi)有考慮地震的縱向作用，在實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現(xiàn)象。

五、懸挑梁的梁高選用過(guò)小

設(shè)計(jì)者往往只注意了對(duì)梁的強(qiáng)充和傾覆進(jìn)行驗(yàn)算，而忽略了對(duì)梁手撓度的驗(yàn)算。梁高選用過(guò)小，引起梁截面的受壓區(qū)應(yīng)力過(guò)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(guò)大的撓度引起梁上境況體在梁支座附近出現(xiàn)裂縫。裂縫在梁支座處沿斜向延伸，縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過(guò)小對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震也很不利。懸挑結(jié)構(gòu)對(duì)豎向地震的作用最為敏感。梁高較小時(shí)，截面的相對(duì)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。

六、連續(xù)梁按單梁進(jìn)行設(shè)計(jì)

這種情況多發(fā)在陽(yáng)臺(tái)邊梁的設(shè)計(jì)中。由于邊梁上的荷 重一般較小，沒(méi)有引起設(shè)計(jì)得的重視，左圖受力分析方便，設(shè)計(jì)得把實(shí)際應(yīng)為連續(xù)梁的梁按單簡(jiǎn)支梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，致使梁在支座處上部負(fù)筋配置量過(guò)少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫，進(jìn)而引起梁上部攔板出現(xiàn)豎向裂縫。如果該邊梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，問(wèn)題將會(huì)變得更加嚴(yán)重。因?yàn)樵摿阂话阒苯颖┞对谑彝?，受環(huán)境溫度影響較大。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束，在梁內(nèi)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，該收縮應(yīng)力作用于原已產(chǎn)生的梁上裂縫處，引起梁的支座附近沿整個(gè)梁截面四周裂縫貫通，梁承載力降低，直接影響了使用安全。

七、樓板設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題

樓面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫原因復(fù)雜，有材料、溫度變化等原因，也有設(shè)計(jì)、施工使用等方面問(wèn)題；而樓面沿板內(nèi)預(yù)埋管線出現(xiàn)的裂縫尚未引起工程人員足夠重視。從設(shè)計(jì)方面來(lái)看，以下常見(jiàn)的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)重視，利于有目的進(jìn)行裂縫控制。

樓板剛度不足：設(shè)計(jì)按多跨連續(xù)板進(jìn)行配筋計(jì)算，側(cè)重于滿足結(jié)構(gòu)安全，較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素。樓板高度比僅為L(zhǎng)/33～L/35。其剛度較小對(duì)裂縫控制很不利。樓板構(gòu)造配筋設(shè)計(jì)不周：設(shè)計(jì)在支座處按常規(guī)配設(shè)負(fù)筋，在中部板面不配鋼筋。當(dāng)板面出現(xiàn)溫度變形或混凝土收縮，因無(wú)構(gòu)造鋼筋約束，板面即出現(xiàn)裂縫。樓板內(nèi)布線欠合理：由于水電施工圖由各專業(yè)設(shè)計(jì)。實(shí)際施工中出現(xiàn)水電管交叉疊放，或由于設(shè)計(jì)考慮管內(nèi)容線面積，部分預(yù)埋管徑≥25mm，且設(shè)計(jì)管線位置在樓板跨中。即在單層雙向配筋處，樓板有效截面受到很大程度削弱，成為樓板最易開(kāi)裂的部位。當(dāng)樓板收縮應(yīng)力大于混凝土極限拉強(qiáng)時(shí)，即出現(xiàn)沿管線表面呈直線狀的裂縫。