论文部分内容阅读
摘要：在房屋结构设计中，有些问题的解决需要综合系统的理论知识和工程实践经验。本文仅就房屋结构设计中常见的主要问题，进行了简要讨论。这些常见病或则造成不同程度的质量问题，或导致浪费，须引起设计者及设计人员注意，并认真对待。
关键词：房屋结构；设计；常见问题
结构设计是个系统、全面的工作，作为结构设计人员，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究，以不断提高自身的结构设计水平。
1 地基与基础设计方面常见问题
多层房屋无地质详勘报告或笼统参用距离很远、根本无参考价值的地质资料，就进行施工图设计。仅仅根据建设单位口头或书面提供的地基土容许承载力值，就进行较大或较重要的建筑物地基基础设计。地基选型及基础设计都不是仅凭地基土容许承载力一值来决定，也不是仅因地耐力取得小就—定安全可靠，还要同时综合考虑土层沿水平及垂直方向的变化、土质物理力学指标、基地内有无局部地质异常、旧有坑道、地下水类型及化学性质等因素；而且上部结构也要结合地质情况确定选型和采取必要的技术处理。忽视《建筑地基基础设计规范》中关于建筑物安全等级规定，而不作必要的地基变形验算。不对建筑物及地质情况作综合分析，不能正确判断房屋整体变形状态，以致未作应有的相应处理。上述有些方面都是不甚了解地基变形的控制乃是地基安全的基本控制。地基变形的差异(不均匀沉降)对结构设计尤为重要，它常是导致建筑物产生裂缝的重要原因。因此不能忽视地基变形验算。同时，还应根据建筑物荷载、结构型式、局部地质变化等差异作不均匀沉降的综合判断或选点计算，定性掌握整体建筑物的变形特征，从而采取相应的技术处理。在已有建筑物旁进行贴建时，忽视对已有毗邻建筑物地基所产生的附加影响。这类设计需根据新、旧建筑物毗邻处的地质条件和旧建筑基础情况，对旧建筑毗邻端验算或判断其附加下沉量，然后结合旧建筑的纵向整体抗弯刚度(建筑物整体长高比、纵横墙布置及楼、屋盖情况等)，确定是否需要采取必要的技术措施。确定基础埋深时，不认真分析地质情况，一概按有冻胀考虑。这些年来由于高，大建筑增多做惯了深基础，而对一般多层及低层无地下室建筑的基础，也常常做得较深。对是否是冻胀土这一主要因素有所忽视，以致提高了基础工程造价。如果预计到可能不采暖越冬，应优先考虑采取临时防冻覆盖措施。软弱地基条件下，未全面贯彻《建筑地基基础设计规范》里面的相关内容。有的设计者对软弱地基的危害认识不足，或不熟悉规范的有关规定，因而体现在建筑方面往往是建筑物的体量分布和平面布局欠妥，“先天”上就易遭软弱地质条件的危害；而体现在结构设计上则是仅仅因地耐力之低而加大基础、增设圈梁、按常规设沉降缝。这虽然也有益处，但很不充分，必须通过下沉量计算。根据以往经验综合正确判断建筑物整体变形特征，从而恰当设缝(截断变形应力、减小长高比)，正确采取加强措施或改善地基。高层建筑与裙房间，将裙房基础退台加深至高层基底。例如：有的设计者按习惯将裙房基础退台加深至高层基底。这样，高、裙地基的公共点附近的裙房地基下沉量与高层相同，将导致裙房该端的局部倾斜，极易产生裂缝，裙房层数愈少愈不利。恰当的做法是将该处分层夯填砂或粘性土至裙房基底，而后裙房基础正常通过。
2 上部结构设计中常见问题
内走廊单面房间的多层砖混结构，刚性方案横墙长度误取建筑物全宽。在钢筋混凝土墙梁设计中，没有进行托梁上墙体的局压验算和做相应处理。墙梁支座处，墙与托梁界面区的砌体局部应力峰值常很大，须作验算。必要时局部配置一定高度的钢筋网或设置梁垫。解决砌体局压常不优先采用梁垫，而不必要地设置钢筋混凝土柱。这给设计和施工都带来不必要的麻烦，并增加材料消耗。网状配筋砖垛的筋网仅配至窗高(垛身高度)范围，而未贯通整个楼层。墙垛强度计算中，按垛的截面面积计算，这不是理论上的简化而是事实，即使在上、下层垛间的纵向墙带高度内，参加受压工作的截面面积也并无明显增加。如果设想墙带高度内受压面积将会增大，是与实际受力状态不符的，而且窗上过梁也早因超载而破坏。因此，合理的设计应将筋网配置整个楼层高度。垂直纵墙铺预制板的刚性方案，不在图纸上强调必须认真灌缝，目前不少工地对预制板灌缝重视不够，缝中建筑垃圾清除不净，灌前不洒水湿润，灌注不实，甚至铺置时板贴没有缝宽。这对垂直纵墙铺板的刚性方案是很不利的，板缝不具备传递水平力的抗剪能力。因此尽管预制板灌缝属工地常识，但在这种情况下，图上仍宜特殊注明，并在交底时给予强调，说明设计意图。
地震区多层砖房及多层框架建筑物，在方案(特别是建筑方案，如质量和刚度分布严重不均、不对称、大悬挑等)及构造细节(如门窗位置、圈梁标高等)方面，均未认真贯彻规范要求。这种现象较为普遍。抗震规范必须建筑、结构专业共同贯彻执行。无震时，设计按有震考虑，“水没来先筑坝”。选用普通钢筋混凝土空心板标准图集时忽视对短期和长期荷载组合的控制。在图集中，一般都有一个短期和长期效应组合控制值指标，以控制板的变形。但设计者选用时往往仅注意承载能力极限状态，而忽略变形是否在允许范围内。不适当的采用大跨度非预应力现浇板(单向或双向板)，又不进行刚度和裂缝宽度验算。搁置在花篮梁或梁下皮悬挑上的板，对梁的作用已属在梁高范围内加荷，但未作附加箍筋的计算和相应补偿。设计者对次梁插入主梁处放置吊筋或附加钢箍，—般不会忘记。但对上述情况却往往未加思考。实际上，它们的作用性质相同，只是次梁是集中一点作用，而板是沿梁长作用。对梁的大剪力区，这项作用未予考虑。箍筋量可能不足。民用建筑中的短悬臂梁，未按牛腿理论进行设计计算，而仍按一般长悬臂梁对待。即使是民用建筑中的悬臂梁，只要符合c＜h0，它的受力本质也是变截面(或等截面)悬臂深梁，亦应按牛腿理论进行计算和构造。而当梁高范围内又有次梁插入时，还须同时考虑吊筋的设置。这类节点目前尚未见到典型的试验成果发表，但设计实践表明，分别按现行牛腿，吊筋理论计算和构造，尚未出现问题。本来是双向板，但设计者图省事主观将其视为单向板进行计算和配筋，而另向仅配分布筋。这种主观臆定的计算简图与实践差距太大，已属质变。板的整体虽然安全，但由于另向受力未配足够钢筋，將产生较大裂缝而影响使用。负荷面积超过10m2的楼面梁，活荷载不按规定折减，连续梁不考虑活荷载最不利布置。这都是由于设计者图省事所致。前者造成一定的浪费，后者偏于不安全，特别是公共建筑、工业建筑中的连续梁(板)，尤应考虑活荷载最不利布置。
此外，板件选型不满足建筑物相应等级的耐火极限小时要求。有的结构设计者因不熟悉防火规范，不合理地选用普通混凝土或预应力混凝土空心板，以致板件耐火极限小时达不到该建筑物耐火等级的要求。防火规范必须建筑、结构、暖、水、电各专业共同贯彻执行。很长的外露现浇板未按外露结构要求设置伸缩缝。这类板及其外露纵向梁，已在房屋保温之外，应按混凝土结构设计规范的露天情况设伸缩缝，否则可能会出现裂缝。
参考文献
[1]刘铁峰,李铁军,张亮坤.建筑结构优化设计探讨[J].建设科技.2011(10)
[2]曾展文.房屋建筑结构设计基本要求[J].价值工程.2010(18)
关键词：房屋结构；设计；常见问题
结构设计是个系统、全面的工作，作为结构设计人员，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究，以不断提高自身的结构设计水平。
1 地基与基础设计方面常见问题
多层房屋无地质详勘报告或笼统参用距离很远、根本无参考价值的地质资料，就进行施工图设计。仅仅根据建设单位口头或书面提供的地基土容许承载力值，就进行较大或较重要的建筑物地基基础设计。地基选型及基础设计都不是仅凭地基土容许承载力一值来决定，也不是仅因地耐力取得小就—定安全可靠，还要同时综合考虑土层沿水平及垂直方向的变化、土质物理力学指标、基地内有无局部地质异常、旧有坑道、地下水类型及化学性质等因素；而且上部结构也要结合地质情况确定选型和采取必要的技术处理。忽视《建筑地基基础设计规范》中关于建筑物安全等级规定，而不作必要的地基变形验算。不对建筑物及地质情况作综合分析，不能正确判断房屋整体变形状态，以致未作应有的相应处理。上述有些方面都是不甚了解地基变形的控制乃是地基安全的基本控制。地基变形的差异(不均匀沉降)对结构设计尤为重要，它常是导致建筑物产生裂缝的重要原因。因此不能忽视地基变形验算。同时，还应根据建筑物荷载、结构型式、局部地质变化等差异作不均匀沉降的综合判断或选点计算，定性掌握整体建筑物的变形特征，从而采取相应的技术处理。在已有建筑物旁进行贴建时，忽视对已有毗邻建筑物地基所产生的附加影响。这类设计需根据新、旧建筑物毗邻处的地质条件和旧建筑基础情况，对旧建筑毗邻端验算或判断其附加下沉量，然后结合旧建筑的纵向整体抗弯刚度(建筑物整体长高比、纵横墙布置及楼、屋盖情况等)，确定是否需要采取必要的技术措施。确定基础埋深时，不认真分析地质情况，一概按有冻胀考虑。这些年来由于高，大建筑增多做惯了深基础，而对一般多层及低层无地下室建筑的基础，也常常做得较深。对是否是冻胀土这一主要因素有所忽视，以致提高了基础工程造价。如果预计到可能不采暖越冬，应优先考虑采取临时防冻覆盖措施。软弱地基条件下，未全面贯彻《建筑地基基础设计规范》里面的相关内容。有的设计者对软弱地基的危害认识不足，或不熟悉规范的有关规定，因而体现在建筑方面往往是建筑物的体量分布和平面布局欠妥，“先天”上就易遭软弱地质条件的危害；而体现在结构设计上则是仅仅因地耐力之低而加大基础、增设圈梁、按常规设沉降缝。这虽然也有益处，但很不充分，必须通过下沉量计算。根据以往经验综合正确判断建筑物整体变形特征，从而恰当设缝(截断变形应力、减小长高比)，正确采取加强措施或改善地基。高层建筑与裙房间，将裙房基础退台加深至高层基底。例如：有的设计者按习惯将裙房基础退台加深至高层基底。这样，高、裙地基的公共点附近的裙房地基下沉量与高层相同，将导致裙房该端的局部倾斜，极易产生裂缝，裙房层数愈少愈不利。恰当的做法是将该处分层夯填砂或粘性土至裙房基底，而后裙房基础正常通过。
2 上部结构设计中常见问题
内走廊单面房间的多层砖混结构，刚性方案横墙长度误取建筑物全宽。在钢筋混凝土墙梁设计中，没有进行托梁上墙体的局压验算和做相应处理。墙梁支座处，墙与托梁界面区的砌体局部应力峰值常很大，须作验算。必要时局部配置一定高度的钢筋网或设置梁垫。解决砌体局压常不优先采用梁垫，而不必要地设置钢筋混凝土柱。这给设计和施工都带来不必要的麻烦，并增加材料消耗。网状配筋砖垛的筋网仅配至窗高(垛身高度)范围，而未贯通整个楼层。墙垛强度计算中，按垛的截面面积计算，这不是理论上的简化而是事实，即使在上、下层垛间的纵向墙带高度内，参加受压工作的截面面积也并无明显增加。如果设想墙带高度内受压面积将会增大，是与实际受力状态不符的，而且窗上过梁也早因超载而破坏。因此，合理的设计应将筋网配置整个楼层高度。垂直纵墙铺预制板的刚性方案，不在图纸上强调必须认真灌缝，目前不少工地对预制板灌缝重视不够，缝中建筑垃圾清除不净，灌前不洒水湿润，灌注不实，甚至铺置时板贴没有缝宽。这对垂直纵墙铺板的刚性方案是很不利的，板缝不具备传递水平力的抗剪能力。因此尽管预制板灌缝属工地常识，但在这种情况下，图上仍宜特殊注明，并在交底时给予强调，说明设计意图。
地震区多层砖房及多层框架建筑物，在方案(特别是建筑方案，如质量和刚度分布严重不均、不对称、大悬挑等)及构造细节(如门窗位置、圈梁标高等)方面，均未认真贯彻规范要求。这种现象较为普遍。抗震规范必须建筑、结构专业共同贯彻执行。无震时，设计按有震考虑，“水没来先筑坝”。选用普通钢筋混凝土空心板标准图集时忽视对短期和长期荷载组合的控制。在图集中，一般都有一个短期和长期效应组合控制值指标，以控制板的变形。但设计者选用时往往仅注意承载能力极限状态，而忽略变形是否在允许范围内。不适当的采用大跨度非预应力现浇板(单向或双向板)，又不进行刚度和裂缝宽度验算。搁置在花篮梁或梁下皮悬挑上的板，对梁的作用已属在梁高范围内加荷，但未作附加箍筋的计算和相应补偿。设计者对次梁插入主梁处放置吊筋或附加钢箍，—般不会忘记。但对上述情况却往往未加思考。实际上，它们的作用性质相同，只是次梁是集中一点作用，而板是沿梁长作用。对梁的大剪力区，这项作用未予考虑。箍筋量可能不足。民用建筑中的短悬臂梁，未按牛腿理论进行设计计算，而仍按一般长悬臂梁对待。即使是民用建筑中的悬臂梁，只要符合c＜h0，它的受力本质也是变截面(或等截面)悬臂深梁，亦应按牛腿理论进行计算和构造。而当梁高范围内又有次梁插入时，还须同时考虑吊筋的设置。这类节点目前尚未见到典型的试验成果发表，但设计实践表明，分别按现行牛腿，吊筋理论计算和构造，尚未出现问题。本来是双向板，但设计者图省事主观将其视为单向板进行计算和配筋，而另向仅配分布筋。这种主观臆定的计算简图与实践差距太大，已属质变。板的整体虽然安全，但由于另向受力未配足够钢筋，將产生较大裂缝而影响使用。负荷面积超过10m2的楼面梁，活荷载不按规定折减，连续梁不考虑活荷载最不利布置。这都是由于设计者图省事所致。前者造成一定的浪费，后者偏于不安全，特别是公共建筑、工业建筑中的连续梁(板)，尤应考虑活荷载最不利布置。
此外，板件选型不满足建筑物相应等级的耐火极限小时要求。有的结构设计者因不熟悉防火规范，不合理地选用普通混凝土或预应力混凝土空心板，以致板件耐火极限小时达不到该建筑物耐火等级的要求。防火规范必须建筑、结构、暖、水、电各专业共同贯彻执行。很长的外露现浇板未按外露结构要求设置伸缩缝。这类板及其外露纵向梁，已在房屋保温之外，应按混凝土结构设计规范的露天情况设伸缩缝，否则可能会出现裂缝。
参考文献
[1]刘铁峰,李铁军,张亮坤.建筑结构优化设计探讨[J].建设科技.2011(10)
[2]曾展文.房屋建筑结构设计基本要求[J].价值工程.2010(18)