关于建筑结构设计研究和探讨

关于建筑结构设计研究和探讨

摘要：建筑结构设计将会直接影响建筑物的安全、适用、经济和合理性，是决定建筑工程质量优劣的关键。文章结合笔者多年设计和审图的工作经验，重点就当前建筑结构设计中存在的一些问题进行了研究和探讨，并就此提出了自己的意见和建议。

关键词：问题；构造；概念设计

建筑工程质量的优劣关系到人们的生命安全，建筑质量主要由设计质量和施工质量两个方面来保证。相对而言，建筑结构设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。但在实际设计工作中，常常发生对建筑结构设计的概念理解和具体方法运用上的差错。为了避免或减少类似情况发生，确保设计质量能上一个台阶，有必要对这些差错进行深入分析。建筑主体结构设计常见的问题在现实工作中，由于种种原因，结构设计人员容易在以下环节出现失误。主要问题如下：

1. 砌体结构设计的问题

1.1 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》）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。

1.2 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》第7.3.2条第一款规定，房屋四角构造拄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。

1.3 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，所以没计时应该把两者合二为一。

1.4 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.屋面梁配筋的问题

2.1 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。

2.2 受扭屋面梁缺少必要的腰筋。对于一般的梁，为了保持钢筋骨架的刚度，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》第10.2.5条第二款规定，其纵向受力钢筋的间距不应大200mm和梁截面短边长度。对于设置悬挑檐口的屋面粱，在结构设计中误等

同一般梁，未按受扭构件设计配筋。

2.3 平面长度较长的房屋，纵向屋面梁腰筋应构造加强。为了防止温度和收缩应力产生过大的裂缝，梁腹板高度小于450mm时也加设腰筋。

3. 构造箍筋的问题

3.1 剪力墙连梁箍筋超筋。连梁箍筋超筋，由于规范对梁的配箍率仅明确了下限值，即给出了psv，min计算公式，但是没有给出其上限值直接的表达式，所以人工干预配箍率时容易因大意而超筋。其实，规范对配箍率上限值的规定是通过梁截面尺寸的要求来定义的。《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》第5.3.20条规定，无地震作用组合时，剪力墙连梁的截面尺寸应符合：vb≤

0 .25fcbho。结合规程第5.3.20条规定，梁的斜截面受剪承载力应满vb≤o.07fcbho+fyvasvho/s，可以推导出无地震作用组合时，跨高比大于2.5的连梁配箍率上限值的计算公式psv，

max=asv/sb=0.18fo/fyvo。其他情况下的连粱配筋率上限值同样可以推导出来。

3.2 框架短柱箍筋没有全长加密。《混凝土结构设计规范》第

l1.4.12条第三款规定，剪跨比λ≤2框架柱应沿柱全长加密箍筋且箍筋间距不应大于100mm，楼梯间周围的框架柱一般为短柱，还有错层房间周围也有可能出现短柱。对这些部位的框架柱应该引起注意。柱纵向钢筋配筋率大于3%时，仍然采用一般的箍筋构造也是不当的。《混凝土结构设计规范》第l0.3.2条第四款规定，当柱中

全部纵向受力钢筋的配筋率超过3%时，箍筋宜焊成封闭环式，或采用与抗震柱中箍筋末端相同的做法，做成135°弯钩且弯钩末端平直段长度不小于箍筋直径的l0倍。

4. 盲目简化设计的问题

4.1 基础设计不仅是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。

4.2 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。

4.3 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一个重要原因。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，作不均匀沉降的综合判断或计算，采取相应的技术处理。

4.4 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。

5. 基本设计概念不清的问题

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l7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，属于特别不规则结构。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。

市区内某29层的高层建筑，其抗震设防烈度7度，场地土类别ⅱ类，设计地震分组第一组，转换层设在第二层，用satwe软件计算。该工程计算书和施工图在送审后我们发现，其许多输出参数基本正常。如周期、地震力、层抗剪承载力、整体稳定验算、转换层上下等效侧向刚度比、层间位移比、构件内力配筋等均满足规范或处于正常范围。只有一个指标超规范很多。其x、y向第1、2层的下上层侧向刚度比分别为0.35、0.34，x、y向第2、3层的下上层侧向刚度比分别为0.5、0.41。按《建筑抗震设计规范》第3.4.2条，层侧向刚度比指标超规范很多，具有较明显的抗震薄弱部位，会引起不良后果，属特别不规则结构（见该条的条文说明）。这种情况下，设计概念清晰的工程师应重新调整其结构平面布置，加大