基于建筑结构设计中的几个问题探索研究

基于建筑结构设计中的几个问题探索研究

【摘要】建筑结构是支撑和满足建筑空间环境及功能的力学体系，结构设计是一门历史悠久而古老的学科，并随着科学技术及新材料的发展而不断进步。本文主要就当前建筑结构设计中存在的主体结构设计问题、安全问题进行了深入的研究和探讨,并就此提出了自己的意见和建议，可与同行共同探讨。

标签结构设计；构造；安全度

一、建筑主体结构设计常见的问题分析

1.砌体结构设计的问题

（1 ）多层砌体房屋的建筑局部尺寸未满足抗震要求，该部位未设构造筋。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001 ）第7.1.6条规定，抗震设防烈度为6度、7度时，承重窗间墙最小宽度、承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离、非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离、内墙阳角至门窗洞边的最小距离不宜小于lm。这些局部部位是结构破坏较为敏感的地方，当这些部位不能满足要求时，结构应采取相应的弥补措施，如采用加强的构造柱或增加横向配筋措施等。

（2）房屋四角与其余部位构造柱采用一样的配筋。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001 ）第7.3.2条第一款规定，房屋四角构造柱可适当加大截面及配筋。而部分人员设计不分部位采用相同设置的行为，将致使各种柱体的作用得不到充分发挥，还会造成浪费。例如房屋外墙四角是容易损坏的部位，其构造柱的设计一般应加强，若其余部位的构造按照外墙四角的要求进行设置，将造成极大的浪费。

（3）构造柱截面设计时未考虑相连的小墙垛。虽然小墙垛通过拉接筋与构造柱相连接，但实际上这部分小墙体很难发挥有效作用，并且施工也不方便，所以设计时应该把两者合二为一。

（4）错层房间周围未加设构造柱设计。错层部位的横墙与外纵横的交接处是容易损坏的地方，应加强构造措施。

2.屋面梁与配筋的问题

（1）屋面梁配筋太少。结构建模时，设计人员图方便，屋面梁直接拷贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小，计算结果配筋不多，这样屋面梁在温度变化、混凝土收缩和受力等作用下因配筋率过低而裂缝宽度较大。

（2）受扭屋面梁缺少必要的腰筋。对于一般的梁，为了保持钥筋骨架的刚度，同时为了承受温度和收缩应力及防止梁腹出现过大的裂缝，一般构造措施为梁腹板高度大于450mm时加设腰筋，其间距≤200mm，然后拉筋勾连。对于受扭构件，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002 ）第10.2.5条第二款规定，其纵向受力钢筋的间距不应大于200mm和梁截面短边长度。对于设置悬挑檐口的屋面梁，在结构设计中误等同一般梁，未按受扭构件设计配筋。

3.楼层平面刚度的问题

一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时，采用楼板变形的计算程序。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的，但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”，就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。为了使程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不致于出现根本性的误差，设计时应尽可能将楼层设计成

刚性楼面。要做到这一点，首先应在建筑设计甚至方案阶段就避免采用楼面有变形的平面（比如楼层大开洞、外伸翼块太长、块体之间成“缩颈”连接、凹槽缺口太深等）;其次要从结构布置和配筋构造上给予保证，对于使用功能确实必需的，或者建筑效果十分优越的建筑设计，如果其平面无法完全符合刚性楼板的假定，那么在结构设计时可以通过增设连系梁（板）、洞口边加设暗梁边梁、提高连系梁（板）或暗梁边梁的配筋量、采用斜向配筋或双层配筋形式等方法，尽量满足刚性楼板的基本假设，或者弥补由于不是绝对的刚性楼板假定而产生的计算“误差”。

二、盲目简化设计的问题分析

1、基础设计都不是只凭地基承载力来确定的，还要综合考虑土层沿水平及垂直方向上的变化、土质物理力学指标、有无地质异常、原有坑道、地下水位深度等因素，而且上部结构也要结合地质情况确定选型，做必要的技术处理。有的工程因甲方或施工单位图省事、省工期及其他原因使地质勘查深度不够或不按要求做必要的地基处理，给建筑造成较大的工程隐患和浪费。

2、设计中涉及的一些设计参数、折减系数或放大系数，没有严格按照规范和设计假定取值，使计算结果与实际情况有较大出入。

3、由于地基变形的控制是地基安全的基本控制之一，地基变形的差异（不均匀沉降）对结构设计尤为重要，它是导致建筑物产生裂缝的重要原因。因此，不能忽视地基变形的验算，同时还应根据建筑所受荷载、结构形式、局部地质变化等因素做不均匀沉降的综合判断或计算，采取相应的技术处理。

4、解决砌体局部受压问题不优先采用梁垫、不进行局压计算，盲目设置钢筋混凝土构造柱，增加材料消耗。

三、建筑结构设计的安全问题分析

关于建筑安全事故是否与结构设计有必然联系，一直是建筑设计界讨论的热门问题。那么，结构设计是否会引发建筑安全事故呢?在关于建筑结构设计安全度的讨论中，表面上总给人“按我国规范进行设计会造成不安全”的感觉。因此在实际设计中，盲目加大构件截面，增加用钢量成为一种常见的设计方法，造成了不必要的浪费。我国很多鋼筋混凝土高层建筑的用钢量，已超过国外同等高度钢结构用钢量，其不合理可见一斑。尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低，但某些工程的材料用量反而高于国外同类工程。

四、基本概念不清的问题分析

在结构设计中，首先应正确选择设计简图，再根据作用在结构上的荷载选择合适的计算方法进行力学分析，然后进行截面设计。在设计中必须认真对待每一个步骤，才能保证工程设计的质量。但有时会出现图省事随意简化设计的情况，计算假定与实际结构不符，对于力学分析复杂的构件，时常忽略一些必要的计算数据，如自振周期、层间位移比、稳定、变形、裂缝、挠度等，而造成工程质量隐患。如一T字型的16层楼，一层转换，该楼为T型，属于凹凸不规则，转换层属于竖向抗侧力构件不连续，考虑地震力偶然偏心时层间位移比大于1.2，属于扭转不规则，共需3项抗震设计，按规范第3.4.2条规定的平面及竖向不规则类型，属于严重不规则结构。设计时应注意调整外围剪力墙，使层间位移比小于1.2，转换层的刚度不小于相邻上部楼层侧向刚度的70%及其上相邻3层侧向刚度的80% 。全面严格的控制结果，使其符合抗震设计要求，不能只是看到梁柱没有超筋就认为设计通过了。诚然，在建筑设计中还存在许多我们不太注意就会出现的失误或问题。作为结构设计人员，应加强对规范的学习和了解，掌握规范