浅析房屋建筑结构设计中的问题

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【摘  要】社会的发展进步和人民生活水平的提高，对房屋建筑结构设计提出了更高的要求。本文主要针对当前房屋建筑结构设计中出现的几个常见却又容易被人们忽视的问题进行了剖析，分析其错误产生的原因和可能发生的后果，并结合实际情况提出了若干设计建议和构造的要求。  

    【小清新】建筑设计 结构 设计方法 问题探讨 房屋建筑结核设计要求达到安全性、适用性、耐久性等功能要求，但在实际的设计过程中，由于存在一些认识上的误区，会导致大量设计问题的出现，主要表现在以下几方面。 1地基与基础方面   　　 1.1 多层建筑没有地质详勘报告，仅根据建设单位的口头说明，或才简单地以附近的建筑物为参照，在其基础设计资料上进行施工图的设计。地基与基础设计要严格按操作规范进行，做到安全合理适用，必须依据地质勘察的资料，对基础类型和上部结构等多方面的因素要综合考虑，不能只凭地耐力来完成，或者把耐力容许值降低一些，这是不科学的，也是极不安全的。 1.2 对软弱地基要采用换土垫层处理时，没有进行换层设计，依据已有的经验加以处置。要对软弱地基的危害有深刻的认识，如果只凭经验武断地采用砂垫层来加强承载力，而不对垫层宽度和厚度进行精确计算，将带来极大的安全隐患，而且也会造成一定程度的资源浪费。 1.3 民用建筑中柱、梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时，在计算梁、柱和基础的负荷时，没有按现行设计规范将荷载乘以折减系数计算其荷载值，因而采用荷载值偏大。 2 砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用  构造能够不但提高砖混结构中墙体的抗剪能力，而且构造柱与圈梁联结在一起，可形成对砌体的有效约束，限制墙体裂缝发生和进一步扩大，维持竖向承载力，对增强结构的抗震性能有着很大作用。在如今房屋结构设计中，构造柱往往被作为承重柱使用，这种作法是极不科学的，将引起以下几个问题。   　　2.1 如果构造柱作为承重柱，将提前受力，导致构造柱对砌体的拉结和约束作用降低，而且在遭遇地震作用时，应力将集中在构造柱位置，并使之首先遭到破坏，在这种情形下，构造柱不但起不到其应有的承力作用，而且会适得其反成为房屋结构中的脆弱部位。 2.2构造柱多数在地圈梁中生根，较少另设基础的，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯部及局部承压强度就超过了原设计的负荷。一旦柱底基础发生冲切或局部承压破坏，便会出现裂缝。因此，重大梁下的柱子应按承重柱要求设计，在梁上荷载和跨度都比较小的情况下，构造柱也可布置于梁下，在验算下墙体的局部承压和抗弯强度时，不计算构造柱作用。经过验算满足，方可在梁下布置构造柱。 3 承重柱截面高度设计过小   　　 在六度抗震设防区，有的结构设计人员存在误区，认为六度设防就是不设防，为受力分析方便，故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大。把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算。这种做法降低了结构受力分析的难度，但也给房屋结构带来了隐患。没有考虑到梁柱间的刚结作用，即忽略了柱对梁的约束弯矩，再因为柱截面的配筋都较小，在结构受力时，因为柱顶抗弯强度的不足，将导致柱子在梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝，形成塑性饺。在正常使用情况下，柱子就带饺工作。这将对房屋的耐久性产生不利影响，势必引起用户的恐惧心理。这样的结构抗震性差，一旦遭遇地震，倒塌的可能性极大，这显然不符合现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。 4 在框架结构设计中，注重横向框架的设计而忽视了纵向框架设计  根据现行建筑抗震设计规范要求，水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，各方向的抗侧力构件承担来自该各方向的地震作用，可大大增强抗效果。因此，在框架结构设计中，纵向框架与横向框架同等重要。如果把纵向框梁按普通连续梁进行设计，那么梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置均无法满足框架梁、柱的构造要求。由于对地震的纵向作用欠缺考虑，在实际设计中经常出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配置均不满足要求的现象。 5  悬挑粱的截面高度选用过小 设计者往往比较重视对梁的强度与抗倾覆进行验算，而对梁挠度的验算却有意无意的忽略了。如果梁高选用过小，会引起梁截面的受压区应力过高，致使受压区产生非线性徐变。梁挠度随时间的推移不断加大，从而引起挑梁的变形，使梁板出现裂缝，挑梁变形越厉害，裂缝宽度随之加宽，房屋的正常使用受到影响。据笔者在现场的观察，挑梁的变形发展到后期，梁支座截面上部受拉区有一定宽度的竖向裂缝出现。在支座附近剪弯作用的影响下，竖向裂缝将向下发展成为斜裂缝，梁就基本上毁坏了。当为托墙挑梁时，梁过大的挠度引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝，裂缝在梁支座处沿斜向延伸，越靠上面梁缝就越宽。挑梁的截面过小也不利结构的抗震，竖向地震作用对悬挑结构破坏程度更大。梁高小时，截面的相对受压区高度较大，梁的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。 6 连续梁按单梁进行设计  这种情况常见于阳台边梁的设计。建筑结构设计者认为边梁上的荷重比较小，对此不够重视，加上为方便作图受力分析，把本应设计为连续的梁按单跨简支梁进行设计，导致梁在支座处上部负筋配置量不够。从而引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝，再发展到引起梁上部栏板出现竖向裂缝。在该边梁长度较长时，问题会趋向严重化。加上该梁大多直接暴露在室外，受环境温度变化的影响，由于梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束，梁内产生收缩应力，原已产生的梁上裂缝处是该收缩应力的作用点，将引起梁的支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通，导致梁承载力降低，对使用安全构成重大威胁。 7 楼板设计常见问题   　　 板是建筑工程中的主要承重构件，板可将楼面、屋面的荷载传送到周围的墙或梁上，因此，楼板的设计出现问题将影响到梁、墙、柱等构件的安全。对整个设计要有周全的考虑，否则容易出现质量问题，甚至存在严重的安全隐患。下列几个问题在楼板设计中经常发生的。 7.1 设计人员为图计算方便，或者对板的受力状态认识不足，在设计时简单地将双向板用单向板进行计算，出现计算假定与实际受力状态不相符合，引起一个方向配筋过大，而另一方向仅按构造配筋，致使配筋严重不足，造成板出现裂缝。 7.2 板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中，常常在楼板上布置一些非承重隔墙，在楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后，进行板的配筋计算。有些设计人员将隔墙的总荷载附以板的总面积，这是错误的。　　                    7.3双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩，由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放，短跨方向的跨中钢筋应放在下面，长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面，计算时应用两个方向的各自的有效高度。有的设计得为图省事或对板受力认识不足，配筋计算而取两上方向的有效高度一致进行，使得长跨有效高度偏大，降低配筋，导致结构构件存在质量隐患，严重时出现开明缝的现象。 结语 结构设计是一项全面系统复杂的综合性劳动，结构设计人员要具备扎实的理论知识功底，思维上能灵活创新，态度上认真负责。当前，尤其要加强对房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究，提高业务修养，以不断提升自身的结构设计水平，结合实际勇于创新，设计出比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。