新時(shí)期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有益探索

1、新時(shí)期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有益探索摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的課題，一直伴隨著建筑的產(chǎn)生與發(fā)展，如果這項(xiàng)工作做不好，會(huì)直接影響到建筑的質(zhì)量與使用壽命，本文就地基、構(gòu)造柱、框架梁、樓板等幾個(gè)方面提出了一些小的建議。關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；有益探索建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)始于建筑規(guī)劃開(kāi)始之時(shí)，貫穿于建筑施工的全過(guò)程，其作用不容忽視，我們一方面要強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)施工人員的工作素質(zhì)，在另一方面，也應(yīng)當(dāng)注意把握新的科技動(dòng)態(tài)，隨時(shí)在技術(shù)上給以改進(jìn)。 一、建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) （一）多層房屋建筑應(yīng)當(dāng)提供詳細(xì)的地質(zhì)勘察報(bào)告，不能只依據(jù)建設(shè)企業(yè)口頭的敘述或者是籠統(tǒng)參照旁邊建筑物的設(shè)計(jì)資料來(lái)設(shè)計(jì)本建筑物的施工圖。建筑物的地基同結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

2、設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡可能做到安全適用、科學(xué)合理。設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告，全面考察影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各種因素。單憑唯一的耐力數(shù)據(jù)，不能夠全面與安全地進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。這里要注意盲目的縮小耐力值也是不科學(xué)的。 （二）用換土墊層的辦法進(jìn)行地基軟弱處理，不能單純靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理。很多時(shí)候，設(shè)計(jì)者未能充分認(rèn)識(shí)到地基軟弱的危害，單憑經(jīng)驗(yàn)就采取砂墊層加強(qiáng)承載力，而沒(méi)有科學(xué)地計(jì)算墊層厚度與寬度，既不經(jīng)濟(jì)，也不安全。 （三）在民用建筑里，梁、柱等的基礎(chǔ)負(fù)荷應(yīng)當(dāng)按照規(guī)范同折減系數(shù)相乘。工程設(shè)計(jì)人員在對(duì)多層民用建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，不能按照現(xiàn)行規(guī)定，把折減系數(shù)考慮在內(nèi)，使得荷載值失真。 二、構(gòu)造柱的承重作用 構(gòu)造柱

3、在磚混結(jié)構(gòu)里，不但能提升墻體抗剪力，還可以和圈梁結(jié)合在一起，對(duì)砌體起到約束作用。這對(duì)防止墻體裂縫具有很重要的意義，同時(shí)還可以起到維持垂直承載力，提升抗震結(jié)構(gòu)性能的作用。而在目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)誤區(qū)就是把構(gòu)造柱當(dāng)成承重柱來(lái)進(jìn)行應(yīng)用。這樣的作法極易引起下面兩個(gè)問(wèn)題。 （一）構(gòu)造柱過(guò)早受力，降低其對(duì)于墻體的約束與拉結(jié)作用。萬(wàn)一建筑遇到地震時(shí)，構(gòu)造柱附近應(yīng)力集中，首先會(huì)遭到強(qiáng)烈的破壞，這樣它不但無(wú)法起到應(yīng)有的功能，而且反而變成了建筑的薄弱部位。 （二）一般的構(gòu)造柱不另設(shè)地基，而是生根在地圈梁內(nèi),若其兼作承重柱，則柱底抗彎、承壓、抗沖切等能力都會(huì)受到影響，無(wú)法滿足建筑使用要求。筆者認(rèn)為，

4、承重梁下柱應(yīng)當(dāng)按照承重柱進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果梁上跨度與荷載都很小，構(gòu)造柱可以安排在梁下，但是這個(gè)時(shí)候一定要在不考慮構(gòu)造柱起實(shí)際作用的前提下計(jì)算墻體抗彎與承壓能力。計(jì)算準(zhǔn)確后，才能布置梁下構(gòu)造柱。 三、承重柱截面設(shè)計(jì)改進(jìn) 有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者以為六度設(shè)防指的就是承重柱可以不受力，不設(shè)防。為了設(shè)計(jì)計(jì)算的方便，他們降低柱子截面設(shè)計(jì)高度，使得梁柱線剛度比超出設(shè)計(jì)規(guī)范要求。這樣的做法雖說(shuō)方便了分析結(jié)構(gòu)受力，可卻為房屋的結(jié)構(gòu)安全埋下了極大隱患。這種做法沒(méi)有注意到梁柱之間的剛結(jié)功能。再加上柱截面配筋一般都不大，一旦結(jié)構(gòu)受力，柱頂?shù)目箯潖?qiáng)度一定不足。這產(chǎn)生的后果就是柱子梁底附近出現(xiàn)水平裂縫。在正常的建筑使用過(guò)程中，柱子已

5、在帶傷工作。這既給房屋耐久功能產(chǎn)生負(fù)面影響，也會(huì)引起用戶的不安心理。而更加嚴(yán)重的問(wèn)題是，當(dāng)這種結(jié)構(gòu)遭遇到地震時(shí)，倒塌的可能性非常大，與抗震要求中的強(qiáng)柱弱梁原則是相背離的。 四、加強(qiáng)縱向框架設(shè)計(jì) 現(xiàn)在所施行的抗震規(guī)范中，水平震動(dòng)作用要按不同的主軸方向進(jìn)行分別計(jì)算，各方面受力應(yīng)當(dāng)由各側(cè)面的結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)承擔(dān)。通常來(lái)講，橫向框架與縱向框架其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有同樣重要的作用。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在縱向上按照一般連續(xù)梁設(shè)計(jì)，框架縱筋、梁柱節(jié)點(diǎn)、配置箍筋，都難以符合構(gòu)造要求。因?yàn)闆](méi)能考慮到縱向地震力作用，在現(xiàn)實(shí)中常有支座負(fù)筋與箍筋、跨中縱筋配置不足的問(wèn)題。 五、增加懸挑梁梁高 設(shè)計(jì)者忽略驗(yàn)算梁高度，梁度過(guò)低讓梁截面

6、受壓區(qū)發(fā)生極高的應(yīng)力，正常情況下，在梁截面的壓力承受區(qū)會(huì)形成非線性漸變。隨著時(shí)間向前推移，梁撓度逐漸增加，直至變形的挑梁使得梁板有裂縫出現(xiàn)。梁板裂縫寬度會(huì)一直隨挑梁的嚴(yán)重變形而加寬，繼而影響到建筑物的正常使用。根據(jù)研究，挑梁變形持續(xù)到后期，支座截面上半部分的受接區(qū)很容易出現(xiàn)更寬的垂直裂縫。受到支座旁邊彎剪力的影響，垂直裂縫會(huì)向下延伸，直到發(fā)展成斜裂縫。這時(shí)候的懸挑梁已接近于破壞，當(dāng)建筑形態(tài)為托墻挑梁時(shí)，過(guò)高的梁撓度會(huì)引發(fā)支座旁邊裂縫，裂縫斜向沿伸，越向上的裂縫越寬。太小的挑梁截面不利于建筑結(jié)構(gòu)抗震，而懸挑結(jié)構(gòu)對(duì)于垂直方向的地震力反應(yīng)極為敏感。當(dāng)梁高不足時(shí)，截面受壓區(qū)相對(duì)高度較大，梁會(huì)因此減少延

7、展性，當(dāng)垂直地震作用力反應(yīng)到其上時(shí)，易形成脆性破壞，使承載力喪失。 六、重視連續(xù)梁設(shè)計(jì) 因?yàn)檫吜汉芍赝ǔＧ闆r下都不大，未能得到設(shè)計(jì)人員的足夠重視，在做圖時(shí)為了分析受力的方便，設(shè)計(jì)者經(jīng)常將連續(xù)梁按照單簡(jiǎn)梁來(lái)設(shè)計(jì)，這樣支座上緣配置負(fù)筋嚴(yán)重不足，一定會(huì)使得支座上部附近受拉區(qū)產(chǎn)生垂直裂縫，接下來(lái)引發(fā)攔板垂直裂縫。若這一側(cè)梁的長(zhǎng)度過(guò)大，問(wèn)題會(huì)顯得更為突出。該梁通常來(lái)講是完全暴露于室外的，容易受到溫度、環(huán)境等外在因素的影響，挑梁與梁端柱影響到梁的伸縮功能，梁內(nèi)發(fā)生收縮應(yīng)力，引發(fā)支座附近梁截面的裂縫貫通，降低承載力，產(chǎn)生房屋安全隱患。 七、解決樓板設(shè)計(jì)的問(wèn)題 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樓板所起到的作用不容忽視，它把屋

8、面、樓面的荷載力傳遞至旁邊的梁或者墻上，樓板的設(shè)計(jì)與柱、墻、梁等的設(shè)計(jì)安全緊密聯(lián)系在一起。如果考慮不周全，極易引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生安全隱患，樓板在設(shè)計(jì)中常有的問(wèn)題有下面幾種。 （一）在設(shè)計(jì)時(shí)基于計(jì)算方便的考慮，或者是沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)清楚樓板受力情況，把雙向板作為單向板來(lái)進(jìn)行計(jì)算，這種假定計(jì)算同實(shí)際受力情況完全不一致，一個(gè)方向上配筋過(guò)多，另一個(gè)方向配筋不足，由此出現(xiàn)了樓板裂縫。 （二）設(shè)計(jì)者對(duì)板承受線荷載彎矩計(jì)算錯(cuò)誤，民用建筑設(shè)計(jì)上，會(huì)在樓板上設(shè)計(jì)一些非承重墻，設(shè)計(jì)樓板時(shí)，會(huì)把這些非承重隔墻線荷載轉(zhuǎn)換為等效均勻布置荷載，再進(jìn)行樓板配筋。可是一些工程設(shè)計(jì)者人為地把非承重墻總荷載依附到樓板總面積上

9、。還有這類墻體頂部通常以立磚斜砌的辦法頂緊上層樓面板。由此，可以為上層樓板增加新的支撐點(diǎn)，讓其改變成連續(xù)板，支撐點(diǎn)頂部形成負(fù)彎矩，可是設(shè)計(jì)時(shí)未能考慮到這一點(diǎn)，造成板頂發(fā)生裂縫。 （三）雙向板上取了過(guò)大的高度值。雙向板正負(fù)方向都有彎矩產(chǎn)生，所以其跨中正彎矩配置鋼筋是用縱橫層疊放置的辦法來(lái)安排。短向跨中鋼筋應(yīng)置于下側(cè)，長(zhǎng)向跨中鋼筋置于上側(cè)。進(jìn)行計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)分兩個(gè)方向選取有效高度。一些設(shè)計(jì)人員因?yàn)閷?duì)于樓板受力的認(rèn)識(shí)水平不到位，或者是圖計(jì)算省事，把兩個(gè)方向高度統(tǒng)一進(jìn)行計(jì)算，使得長(zhǎng)跨向配筋不足，讓構(gòu)件形成裂縫與安全隱患。 總結(jié)： 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)而全面的工作，要用嚴(yán)肅的態(tài)度與靈活的思維來(lái)對(duì)待，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從基本構(gòu)件算起，深刻理解設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)規(guī)范的含義，密切配合各專業(yè)資料，做到事無(wú)巨細(xì)，通盤(pán)考慮，把這項(xiàng)工作做好。 參考文獻(xiàn)： 【1】 熊煜, 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題分析.北京科技信息，2009(25); 【2】 郭金波, 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題.中國(guó)