房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計1樓板設(shè)計常見問題樓板是房屋中的水平承重構(gòu)件，支承在墻或柱上，不僅向墻或柱傳遞荷載，同時也是墻或柱在水平方向的支撐。因此，板的設(shè)計問題必將連帶梁、墻、柱等構(gòu)件的安全。若對整個設(shè)計考慮不周，很容易出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量問題，有的還可能存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。1.1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。有些設(shè)計人員錯誤地將隔墻的總荷載除以板的總面積。實(shí)際上，大樓板設(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(jìn)行板的配筋計算。另外，板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓、屋面板，這樣會給上部的板增加了一個中間支承點(diǎn)，使其變?yōu)檫B續(xù)板，支承點(diǎn)上部出現(xiàn)了負(fù)彎矩，而在板的設(shè)計中又沒考慮該部分的影響，致使板頂出現(xiàn)裂縫。1.2現(xiàn)澆板的裂縫問題工程裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土的變形。如溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等，此類因變形引起的裂縫幾乎占到全部裂縫的80%以上。在變形作用下，結(jié)構(gòu)抗力取決于混凝土的抗拉性能，當(dāng)抗拉應(yīng)力超過設(shè)計強(qiáng)度時，應(yīng)驗(yàn)算裂縫間距，再根據(jù)裂縫間距驗(yàn)算裂縫寬度。1）現(xiàn)澆板板厚宜控制在跨度的1/30，最小板厚不宜小于110mm（廚房、浴廁、陽臺板最小厚度不小于90mm）。有交叉管線時板厚不宜小于120mm。2）宜采用較小直徑密度分布的方式進(jìn)行布筋，為防止溫度及收縮引起的應(yīng)力影響，應(yīng)適當(dāng)提高配筋率，這樣可提高混凝土體的極限拉伸應(yīng)變及混凝土抵抗干縮變形的能力，防止因混凝土自身收縮出現(xiàn)大量的應(yīng)力集中點(diǎn)，使局部出現(xiàn)塑性變形產(chǎn)生裂縫。3）屋面層陽角處、東西單元房間和跨度≥3.9m時，應(yīng)設(shè)置雙層雙向鋼筋，陽角處鋼筋間距不宜大于100mm，跨度≥3.9m的樓板鋼筋間距不宜大于150mm?？缍?lt;3.9m的現(xiàn)澆樓板上面負(fù)彎矩鋼筋應(yīng)一隔一拉通。外墻轉(zhuǎn)角處應(yīng)設(shè)置放射鋼筋，配筋范圍應(yīng)大于板跨的1/3，且長度不小于2.0m，每一轉(zhuǎn)角處放射鋼筋數(shù)量不少于7根，鋼筋間距不宜大于100mm。2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計問題2.1剪力墻合理數(shù)量的確定影響剪力墻配置數(shù)量的主要因素有地震設(shè)防烈度，房屋高度，剪力墻布置形式、長短、位置、風(fēng)載大小，場地類別等。剪力墻設(shè)置數(shù)量，要符合下列要求：剪力墻承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%；兩個主軸方向地震力作用下，彈性層間位移角θe應(yīng)小于1/800；自振周期合理范圍t1=（0.08～0.12）n；n1建筑總層數(shù)；剛度特征值“λ”宜在1.0～6.0范圍內(nèi)；框架各樓層水力剪力應(yīng)大于0.2vo及1.5θmax（兩者小值）。2.2底層框架柱網(wǎng)的設(shè)置底層應(yīng)為全框架，至少應(yīng)是框架形式，即在內(nèi)柱縱、橫軸線的內(nèi)、外墻中均設(shè)柱或構(gòu)造柱，且縱橫兩向均應(yīng)形成框架形式。底部框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)不宜過大，一般控制在7.5m左右，并且框架梁上懸墻數(shù)目不應(yīng)超過一道。首先從使用功能上，底框結(jié)構(gòu)大多為商住樓，該跨度對應(yīng)上部可分割為兩開間（4.2m+3.3m或4.5m+3.3m），（大于4.2m，已為大開間，其面積比受到規(guī)范限制），無論上部為住宅樓，還是辦公樓，上述跨度對應(yīng)的上部開間尺寸足以滿足砌體結(jié)構(gòu)所能實(shí)現(xiàn)的功能。而且可以控制框架梁上僅有一道懸墻。同時考慮底部框架梁橫斷面高度取值應(yīng)控制在1/5～1/8梁跨，如果柱網(wǎng)過大，會使梁斷面及配筋出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，而上部懸墻數(shù)目增多，更會加重這種現(xiàn)象。控制柱網(wǎng)尺寸，給出規(guī)定限值，限制框架梁上的懸墻數(shù)目，對底層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)來說非常重要。2.3剪力墻墻體配筋以200厚墻體為例，一般要求水平鋼筋放在外側(cè)，豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。配筋滿足計算及規(guī)范建議的最小配筋率即可。因此，建議加強(qiáng)區(qū)φ10@200，非加強(qiáng)區(qū)φ8@200雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用φ6@600x600拉筋。但地下部分墻體配筋則另當(dāng)別論。因?yàn)榈叵虏糠謮w配筋大多由水壓力，土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，而由于簡化計算經(jīng)常由豎向筋控制，此種情況下為增大計算墻體有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內(nèi)側(cè)，豎向鋼筋放在外側(cè)。地下部分墻體鋼筋保護(hù)層按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》第4.1.6條規(guī)定：迎水面保護(hù)層應(yīng)大于50mm，且在保護(hù)層內(nèi)；按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第9.2.4條規(guī)定應(yīng)增設(shè)雙向鋼筋網(wǎng)片。在這種情況下，如果設(shè)計人員在進(jìn)行外墻裂縫驗(yàn)算時有效截面高度仍按保護(hù)層50mm計算，就會產(chǎn)生誤差。當(dāng)采取了雙向鋼筋網(wǎng)片后，計算保護(hù)層厚度至少可按30mm來取值，這對節(jié)省墻體配筋效果相當(dāng)明顯。3框架計算簡圖的處理問題結(jié)構(gòu)計算中，計算簡圖選取的正確與否，直接影響到計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，其中比較典型的是基礎(chǔ)梁的處理。一般情況下，基礎(chǔ)梁設(shè)置在基礎(chǔ)高度范圍內(nèi)，作為基礎(chǔ)的一部分，此時結(jié)構(gòu)的底層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至一層樓板頂面的高度。基礎(chǔ)梁僅考慮承擔(dān)上部墻體荷載，構(gòu)造滿足普通梁的要求即可。當(dāng)按規(guī)范要求需設(shè)置基礎(chǔ)拉梁時，其斷面和配筋可按構(gòu)造設(shè)計，截面高度取柱中心距的1/12～1/18，縱向受力鋼筋取所連接的柱子的最大軸力設(shè)計值的10%作為拉力來計算。以某學(xué)生宿舍樓為例，該項(xiàng)目為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，丙類建筑，建筑場地為ⅱ類；層高3.3m，基礎(chǔ)埋深4.0m基礎(chǔ)高度0.8m，室內(nèi)外高差0.45m.根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.1.2條，在8度地震區(qū)該工程框架結(jié)構(gòu)的抗震等級為二級。工程設(shè)計經(jīng)驗(yàn)表明，這樣的框架結(jié)構(gòu)宜按4層進(jìn)行整體分析計算，即將基礎(chǔ)拉梁層按層1輸入，拉梁上如作用有荷載，應(yīng)將荷載一并輸入。這樣，計算剪力的首層層高為h1=4-0.8-0.05=3.15m，2層高為3.35m，3、4層高為3.3m。根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.2.3條，框架柱底層柱腳彎矩設(shè)計值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.25。當(dāng)設(shè)拉梁層時，一般情況下，要比較底層柱的配筋是由基礎(chǔ)頂面處的截面控制還是由基礎(chǔ)拉梁頂面處的截面控制?？紤]到地基土的約束作用，對這樣的計算簡圖，在電算程序總信息輸入中，可填寫地下室層數(shù)為1，并復(fù)算一次，按兩計算結(jié)果的包絡(luò)圖進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)底層柱的配筋。4結(jié)構(gòu)縫設(shè)置問題對于超長建筑物，為減少溫度變化對結(jié)構(gòu)的不利影響，合理地設(shè)置伸縮縫是必要的。有些設(shè)計人員用后澆帶代替伸縮縫，其實(shí)這種做法存在一定的問題。因?yàn)楹鬂矌H能減少混凝土材料干縮的影響，不能解決溫度變化的影響。后澆帶處的混凝土封閉后，若結(jié)構(gòu)再受溫度變化的影響，后澆帶就不能再起任何作用了。對于不能或不便設(shè)置溫度伸縮縫的超長結(jié)構(gòu)，除留設(shè)施工后澆帶外，還應(yīng)采取其它構(gòu)造加強(qiáng)措施，如加強(qiáng)頂層屋面的保溫隔熱措施，對受溫度變化影響較大的部位適當(dāng)配置直徑較小、間距較密的溫度筋，或采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。根據(jù)各類結(jié)構(gòu)縫的功能和特點(diǎn)，應(yīng)盡量將其合并，做到一縫多能，并采用有效的構(gòu)造措施，以保證其應(yīng)有的功能。結(jié)構(gòu)縫在做法上應(yīng)力求簡單，具有施工可行性并能保證質(zhì)量，同時應(yīng)考慮防水、抗?jié)B、觀感等效果，采取措施盡量減少設(shè)置縫所帶來的不利影響。5結(jié)語總之，在建筑行業(yè)的發(fā)展中由不科學(xué)、不合理、不適用的結(jié)構(gòu)設(shè)計必然造成成本增加，嚴(yán)重制約了建筑行業(yè)的快速發(fā)展。因此我只有充分重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，科學(xué)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與資源的有效配置，使建