淺析房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

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【摘  要】社會的發(fā)展進步和人民生活水平的提高，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。本文主要針對當前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的幾個常見卻又容易被人們忽視的問題進行了剖析，分析其錯誤產(chǎn)生的原因和可能發(fā)生的后果，并結(jié)合實際情況提出了若干設(shè)計建議和構(gòu)造的要求。  

    【小清新】建筑設(shè)計 結(jié)構(gòu) 設(shè)計方法 問題探討 房屋建筑結(jié)核設(shè)計要求達到安全性、適用性、耐久性等功能要求，但在實際的設(shè)計過程中，由于存在一些認識上的誤區(qū)，會導(dǎo)致大量設(shè)計問題的出現(xiàn)，主要表現(xiàn)在以下幾方面。 1地基與基礎(chǔ)方面   　　 1.1 多層建筑沒有地質(zhì)詳勘報告，僅根據(jù)建設(shè)單位的口頭說明，或才簡單地以附近的建筑物為參照，在其基礎(chǔ)設(shè)計資料上進行施工圖的設(shè)計。地基與基礎(chǔ)設(shè)計要嚴格按操作規(guī)范進行，做到安全合理適用，必須依據(jù)地質(zhì)勘察的資料，對基礎(chǔ)類型和上部結(jié)構(gòu)等多方面的因素要綜合考慮，不能只憑地耐力來完成，或者把耐力容許值降低一些，這是不科學(xué)的，也是極不安全的。 1.2 對軟弱地基要采用換土墊層處理時，沒有進行換層設(shè)計，依據(jù)已有的經(jīng)驗加以處置。要對軟弱地基的危害有深刻的認識，如果只憑經(jīng)驗武斷地采用砂墊層來加強承載力，而不對墊層寬度和厚度進行精確計算，將帶來極大的安全隱患，而且也會造成一定程度的資源浪費。 1.3 民用建筑中柱、梁及基礎(chǔ)的負荷未按規(guī)范乘以折減系數(shù)。設(shè)計人員設(shè)計多層民用建筑時，在計算梁、柱和基礎(chǔ)的負荷時，沒有按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范將荷載乘以折減系數(shù)計算其荷載值，因而采用荷載值偏大。 2 磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱兼作承重柱用  構(gòu)造能夠不但提高磚混結(jié)構(gòu)中墻體的抗剪能力，而且構(gòu)造柱與圈梁聯(lián)結(jié)在一起，可形成對砌體的有效約束，限制墻體裂縫發(fā)生和進一步擴大，維持豎向承載力，對增強結(jié)構(gòu)的抗震性能有著很大作用。在如今房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，構(gòu)造柱往往被作為承重柱使用，這種作法是極不科學(xué)的，將引起以下幾個問題。   　　2.1 如果構(gòu)造柱作為承重柱，將提前受力，導(dǎo)致構(gòu)造柱對砌體的拉結(jié)和約束作用降低，而且在遭遇地震作用時，應(yīng)力將集中在構(gòu)造柱位置，并使之首先遭到破壞，在這種情形下，構(gòu)造柱不但起不到其應(yīng)有的承力作用，而且會適得其反成為房屋結(jié)構(gòu)中的脆弱部位。 2.2構(gòu)造柱多數(shù)在地圈梁中生根，較少另設(shè)基礎(chǔ)的，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度就超過了原設(shè)計的負荷。一旦柱底基礎(chǔ)發(fā)生沖切或局部承壓破壞，便會出現(xiàn)裂縫。因此，重大梁下的柱子應(yīng)按承重柱要求設(shè)計，在梁上荷載和跨度都比較小的情況下，構(gòu)造柱也可布置于梁下，在驗算下墻體的局部承壓和抗彎強度時，不計算構(gòu)造柱作用。經(jīng)過驗算滿足，方可在梁下布置構(gòu)造柱。 3 承重柱截面高度設(shè)計過小   　　 在六度抗震設(shè)防區(qū)，有的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員存在誤區(qū)，認為六度設(shè)防就是不設(shè)防，為受力分析方便，故意把柱子的截面高度設(shè)計得過小，使梁柱的線剛度比加大。把梁簡化為鉸支梁，柱按軸心受壓計算。這種做法降低了結(jié)構(gòu)受力分析的難度，但也給房屋結(jié)構(gòu)帶來了隱患。沒有考慮到梁柱間的剛結(jié)作用，即忽略了柱對梁的約束彎矩，再因為柱截面的配筋都較小，在結(jié)構(gòu)受力時，因為柱頂抗彎強度的不足，將導(dǎo)致柱子在梁底附近將會出現(xiàn)一條或多條水平裂縫，形成塑性餃。在正常使用情況下，柱子就帶餃工作。這將對房屋的耐久性產(chǎn)生不利影響，勢必引起用戶的恐懼心理。這樣的結(jié)構(gòu)抗震性差，一旦遭遇地震，倒塌的可能性極大，這顯然不符合現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強柱弱梁”的設(shè)計原則。 4 在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，注重橫向框架的設(shè)計而忽視了縱向框架設(shè)計  根據(jù)現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范要求，水平地震作用應(yīng)按兩個主軸方向分別計算，各方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔來自該各方向的地震作用，可大大增強抗效果。因此，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，縱向框架與橫向框架同等重要。如果把縱向框梁按普通連續(xù)梁進行設(shè)計，那么梁柱的節(jié)點和框架中的縱筋、箍筋的配置均無法滿足框架梁、柱的構(gòu)造要求。由于對地震的縱向作用欠缺考慮，在實際設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配置均不滿足要求的現(xiàn)象。 5  懸挑粱的截面高度選用過小 設(shè)計者往往比較重視對梁的強度與抗傾覆進行驗算，而對梁撓度的驗算卻有意無意的忽略了。如果梁高選用過小，會引起梁截面的受壓區(qū)應(yīng)力過高，致使受壓區(qū)產(chǎn)生非線性徐變。梁撓度隨時間的推移不斷加大，從而引起挑梁的變形，使梁板出現(xiàn)裂縫，挑梁變形越厲害，裂縫寬度隨之加寬，房屋的正常使用受到影響。據(jù)筆者在現(xiàn)場的觀察，挑梁的變形發(fā)展到后期，梁支座截面上部受拉區(qū)有一定寬度的豎向裂縫出現(xiàn)。在支座附近剪彎作用的影響下，豎向裂縫將向下發(fā)展成為斜裂縫，梁就基本上毀壞了。當為托墻挑梁時，梁過大的撓度引起梁上墻體在梁支座附近出現(xiàn)裂縫，裂縫在梁支座處沿斜向延伸，越靠上面梁縫就越寬。挑梁的截面過小也不利結(jié)構(gòu)的抗震，豎向地震作用對懸挑結(jié)構(gòu)破壞程度更大。梁高小時，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。 6 連續(xù)梁按單梁進行設(shè)計  這種情況常見于陽臺邊梁的設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者認為邊梁上的荷重比較小，對此不夠重視，加上為方便作圖受力分析，把本應(yīng)設(shè)計為連續(xù)的梁按單跨簡支梁進行設(shè)計，導(dǎo)致梁在支座處上部負筋配置量不夠。從而引起梁在支座附近上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫，再發(fā)展到引起梁上部欄板出現(xiàn)豎向裂縫。在該邊梁長度較長時，問題會趨向嚴重化。加上該梁大多直接暴露在室外，受環(huán)境溫度變化的影響，由于梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束，梁內(nèi)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，原已產(chǎn)生的梁上裂縫處是該收縮應(yīng)力的作用點，將引起梁的支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通，導(dǎo)致梁承載力降低，對使用安全構(gòu)成重大威脅。 7 樓板設(shè)計常見問題   　　 板是建筑工程中的主要承重構(gòu)件，板可將樓面、屋面的荷載傳送到周圍的墻或梁上，因此，樓板的設(shè)計出現(xiàn)問題將影響到梁、墻、柱等構(gòu)件的安全。對整個設(shè)計要有周全的考慮，否則容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，甚至存在嚴重的安全隱患。下列幾個問題在樓板設(shè)計中經(jīng)常發(fā)生的。 7.1 設(shè)計人員為圖計算方便，或者對板的受力狀態(tài)認識不足，在設(shè)計時簡單地將雙向板用單向板進行計算，出現(xiàn)計算假定與實際受力狀態(tài)不相符合，引起一個方向配筋過大，而另一方向僅按構(gòu)造配筋，致使配筋嚴重不足，造成板出現(xiàn)裂縫。 7.2 板承受線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑中，常常在樓板上布置一些非承重隔墻，在樓板設(shè)計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后，進行板的配筋計算。有些設(shè)計人員將隔墻的總荷載附以板的總面積，這是錯誤的?！　?                   7.3雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產(chǎn)生彎矩，由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放，短跨方向的跨中鋼筋應(yīng)放在下面，長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面，計算時應(yīng)用兩個方向的各自的有效高度。有的設(shè)計得為圖省事或?qū)Π迨芰φJ識不足，配筋計算而取兩上方向的有效高度一致進行，使得長跨有效高度偏大，降低配筋，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在質(zhì)量隱患，嚴重時出現(xiàn)開明縫的現(xiàn)象。 結(jié)語 結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項全面系統(tǒng)復(fù)雜的綜合性勞動，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要具備扎實的理論知識功底，思維上能靈活創(chuàng)新，態(tài)度上認真負責。當前，尤其要加強對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的認識與研究，提高業(yè)務(wù)修養(yǎng)，以不斷提升自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，結(jié)合實際勇于創(chuàng)新，設(shè)計出比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準、更合理和更經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式。