房屋建筑結構設計的分析

賈曉波

摘要：隨著我國國民經濟的高速增長，我國房屋建筑逐漸由單層、多層向高層發展，房屋結構形式也由簡單的磚混結構變得日趨復雜和多樣。針對當前主要結構形式的建筑結構設計中，還存在—些需要解決的問題。因此，加強對房屋建筑結構設計中常見問題的認識并加以解決具有一定的現實意義。

關鍵詞：結構設計 方法 問題

一、結構設計中要遵循的基本原則

結構設計的目的是使建筑物安全并能夠適應使用的要求，因此我們在結構設計中要保證和遵循這樣四個基本原則：①抓大放小。②多道防線。③剛柔相濟。④打通關節。打通關節保持平衡的目的其實就是使其永遠處于原始的靜態，當力量不能暢通時，構件與構件之間的靜態平衡被破壞，結構就會發生變化?？梢娫O計者是協調者，其任務是讓所有互不相關的靜態構件相聚之后依然處于靜態（也就是使其保持常態），或者是處在相對的靜態之中。

二、房屋建筑結構設計的基本方法

2.1 結構平面圖在繪制結構平面布置圖時，是否要輸入結構軟件進行建模呢？當建筑地處抗震設防烈度為6 度區時，根據建筑抗震設計規范，是可以不用進行截面抗震驗算的，但必須符合有關的抗震措施要求。因此對于砌體結構來說可以不用在軟件中建模，直接設計即可，但設計中需要注意受壓和局部受壓的問題。當然，如果時間允許的情況下還是輸入建模較好，有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導算，何樂而不為呢？需要注意的是，當建筑地處抗震設防烈度為7 度及以上時，是必須要輸入軟件建模計算的。

2.2 屋頂（面）結構圖當建筑是坡屋面時，結構的處理方式有梁板式及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規整，板跨度較大，屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于120 厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法，通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法，這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設計的關鍵是設計人員真正的心知肚明，結構設計者必須要具備一定的空間概念，正確理解建筑圖紙和意圖。設計的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會造成閣樓層的部分墻體超高，要結合門窗頂設置圈梁來降低墻的計算高度。

2.3 大樣詳圖在建筑詳圖的準確無誤的基礎上，大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎上直接繪制，也可在以前做過的詳圖的基礎上來局部改進繪制。這階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量的使結構受力合理和施工方便。在標高和外形尺寸上一定要和建筑專業協調一致。

2.4 樓梯樓梯梯板要注意撓度的控制，梯梁要注意的是梁下凈高要滿足建筑的要求，梯梁的位置盡量使上下樓層的位置統一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內折角處要斷開分別錨固防止局部的應力集中。注意梁下的凈空要求，并要注意梯板寬度的問題。首段梯板的基礎應注意基礎的沉降問題，必要時應設梯梁。

2.5 基礎基礎要注意混凝土的標號選擇應符合結構耐久性的要求。(通常情況下可采用C25)基礎的配筋應滿足最小配筋率的要求(施工圖審查中心重點審查部位)。條基交接部位的鋼筋設置應有詳圖或選用標準圖。條基交叉處的基底面積不可重復利用，應注意調整基礎寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時也要調整基礎的寬度?；A圖中的構造柱，當定位不明確時應給予準確定位。

2.6從結構計算和構造上進行合理設計①底框砌體結構驗算時應注意：a.底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構，對具有薄弱層的底層框架混合結構，應考慮塑性變形集中的影響。b.底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底框架結構中只有底層框架抗震墻，應采用雙保險的方法，抗震墻承擔全部剪力，框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時，框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20％~30％。c.應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。②避免樓板計算中不正確方法。a.連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替。b.雙向板查表計算時，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨中彎矩未進行調整，將使計算值偏小。③避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符，基礎底板上多算或少算土重。

三。?房屋建筑結構設計中出現的問題1 地基與基礎方面????1.1 多層房屋建筑無地質詳勘報告，僅僅依據建設單位口頭或籠統參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計。地基與基礎設計要做到合理，安全適用，設計人員必須依據地質勘察資料，統一考察多方面因素進行基礎類型和上部結構方寧設計，僅憑地耐力這一數據是不完全面的，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為成無一失了。??1.2 采用換土墊層進行軟弱地基處理，不進行換土墊層設計，只憑經驗處置。有時設計者軟弱地基的危害認識不足，只是簡單地憑借經驗采用砂墊層加強一下承載力，沒有進行墊層寬度和厚度計算，既不安全，又不經濟。??1.3 民用建筑中柱，梁及基礎的負荷未按規范乘以折減系數。設計人員設計多層民用建筑時，在計算梁、柱和基礎的負荷 時未按現行設計規范舸用荷載乘折減系數計算其荷 載值，因而荷載值準確。????2 磚混結構房屋中構造柱兼作承重柱用?????在當前結構設計中，構造柱經常被作為承重柱使用，這種作法將引起以下幾個問題。??2.1 構造柱作為承重柱使用后，使得構造柱提前受力，這不但會降低構造柱對徹底的拉結和約束作和，而且結構一旦遭遇地震作用時，在構造柱位置必然形成應力集中，首先破壞。這樣構造柱不但起不到其應有的作用，反而成為房屋 結構中的一個薄弱的部位。??2.2 構造柱一般生根于地圈梁中，沒有另設基礎，構造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎的抗沖切、抗彎部及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓被出現裂縫。本文建議承重大梁下的柱子應按承重柱設計。若梁 上荷載和跨度都比較小時，構造柱也可布置于梁下，但此時必須按不考慮構造柱作用來驗算下墻體的局部承壓和抗彎強度。經驗算滿足，方可在梁下布置構造柱。????3 承重柱截面高度設計過小????這種情況多發生于六度抗震設防區。一些結構設計得誤認為六度設防就是不設防，不圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設計得過小，使梁柱的線剛度比加大（因一些結構設計手冊中規定：當梁柱的線剛度比大于4時，計算簡圖中梁柱節點可簡化為鉸支）。把梁簡化為鉸支梁，柱按軸心受壓計算。這種做法雖然易于進行結構受力分析，但卻給房屋結構埋下了隱患。因為這樣做忽略了梁柱間的剛結作用，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，結構一旦受力后，柱頂抗彎強度必然不足，從而柱子而梁底附近將會出現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。更為嚴重的是，這樣的結構一理遭遇地震作用時，將會倒塌，這違背了現行抗震規范中“強柱弱梁”的設計原則。????4 在框架結構設計中，只注意了橫向框架的設計而忽視了縱向框架????現行建筑抗震設計規范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算，各方面的地震和用應由該方向的抗側力構件來承擔。說是說，在框架結構設計中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結構設計者對以于非抗震設計，而縱向地按普通的連續梁進行設計，梁柱的節點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法不答合框架的構造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用，在實際設計中經常出現梁的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現象。?5 懸挑梁的梁高選用過小????設計者往往只注意了對梁的強充和傾覆進行驗算，而忽略了對梁手撓度的驗算。梁高選用過小，引起梁截面的受壓區應力過高，在正常使用狀態下，梁截面受壓區產生非線性徐變。梁撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁板出現裂縫，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。據筆者觀察，這種挑梁的變形發展到后期，梁支座截面上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。受支座附近上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響，豎向裂縫向下延伸發展為斜裂縫，此時梁已接近破壞，當為托墻挑梁時，梁過大的撓度引起梁上境況體在梁支座附近出現裂縫。裂縫在梁支座處沿斜向延伸，縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對結構的抗震也很不利。懸挑結構對豎向地震的作用最為敏感。梁高小時，截面的相對受壓區高度較大，梁的延性減 小，在豎向地震作用下易發生脆性破壞，失去承載力。??6 連續梁按單梁進行設計????這種情況多發在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷 重一般較小，沒有引起設計得的重視，左圖受力分析方便，設計得把實際應為連續梁的梁按單簡支梁進行設計，致使梁在支座處上部負筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區出現豎向裂縫，進而引起梁上部攔板出現豎向裂縫。如果該邊梁長度較長時，問題將會變得更加嚴重。因為該梁一般直接暴露在室外，受環境溫度影響較大。當環境溫度變化時，梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束，在梁內產生收縮應力，該收縮應力作用于原已產生的梁上裂縫處，引起梁的支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通，梁承載力降低，直接影響了使用安全。????7 樓板設計常見問題????板是建筑工程中的主要承重構件，是它將樓面，屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上，樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周，很容易出現設計質量問題，有的還可能存在嚴重的質量隱患。

總而言之，我們設計工作者應按規范相應的構造要求嚴格執行，才得以從根本上消除設計質量的隱患

參考文獻??[1]林同炎，S.D.思多臺斯伯利 ，結構概念和體系，建筑工業出版.??[2]高立人，王躍，結構設計的新思路--概念設計，建筑 ，1999（1）.