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摘要:近幾年來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)不斷發(fā)展，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，形成了一套能夠保證工程質(zhì)量安全的系統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在房屋的建設(shè)中起到了至關(guān)重要的作用。然而，建設(shè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是多因素綜合作用的結(jié)果，設(shè)計(jì)人員的水平或者其他一些具體實(shí)際情況都會(huì)對(duì)房屋的建筑質(zhì)量產(chǎn)生一定程度的影響，本文總結(jié)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些常見(jiàn)問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行了分析，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出了合理化建議和解決措施，可供相關(guān)工程或者相關(guān)人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);建筑工程;常見(jiàn)問(wèn)題

1引言

我國(guó)的建筑行業(yè)市場(chǎng)非常龐大，發(fā)展也較為迅速，但是相關(guān)結(jié)構(gòu)從業(yè)人員的水平參差不齊，設(shè)計(jì)亂象較多，比如相當(dāng)一部分的構(gòu)件設(shè)計(jì)，在規(guī)范中僅給出了限值或者建議值，實(shí)際設(shè)計(jì)人員對(duì)同一個(gè)問(wèn)題的理解不同，最終也導(dǎo)致得出相異的設(shè)計(jì)結(jié)果;也有一部分人員對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念不清，是在憑借經(jīng)驗(yàn)或者盲目模仿地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為工程質(zhì)量帶來(lái)較大的安全隱患;也有一部分人員對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件依賴性較大，當(dāng)實(shí)際情況復(fù)雜時(shí)，并不能很好的把控設(shè)計(jì)方法，往往導(dǎo)致一些人力物力的損失。本文總結(jié)歸納了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些常見(jiàn)問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行了分析，給出了合理化建議，旨在為從業(yè)人員提供一定的參考，一定程度上規(guī)范相關(guān)人員的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)過(guò)程。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

2．1地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題

地基基礎(chǔ)的形式有很多種，其設(shè)計(jì)方法也不盡相同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)地區(qū)具體地質(zhì)條件綜合考慮，合理的選擇基礎(chǔ)。比較成熟的地基基礎(chǔ)形式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，目前問(wèn)題較少，不再贅述，這里著重討論預(yù)應(yīng)力管樁。預(yù)應(yīng)力管樁作為高層建筑的常用地基基礎(chǔ)形式可承樓高已達(dá)40層，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:首先，預(yù)應(yīng)力管樁樁身強(qiáng)度高、質(zhì)量好、可靠性大，對(duì)不同地質(zhì)的適應(yīng)能力很強(qiáng)、造價(jià)比較低廉。其次，在施工方面，穿透力強(qiáng)、施工速度快、吊裝方便。但是，該樁在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)斷樁的情況，這主要是在設(shè)計(jì)時(shí)，單樁力取值過(guò)高，對(duì)水平作用力的考慮明顯不足造成的。雖然單樁承載力極限值是根據(jù)地勘報(bào)告，按照規(guī)范的通用公式計(jì)算得來(lái)，但如果管樁樁端的持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖層時(shí)，將樁身極限抗壓強(qiáng)度的上限作為樁的豎向承載力極限值，在上部有深厚的弱土層時(shí)，如此的取值只考慮了上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載，卻對(duì)底部水平向的剪力考慮不充分了。

2．2地梁中存在的問(wèn)題

地梁普遍存在于一些結(jié)構(gòu)形式之中，它對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系有著重要的影響，因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)地梁的處理過(guò)程中，一定要對(duì)其復(fù)核驗(yàn)算，小心處理。地梁與基礎(chǔ)直接相連，不僅具有拉結(jié)作用，還可以解決一定程度上的不均勻沉降的作用。另外，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，往往還能降低框架柱的計(jì)算高度，有利于其他承重構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。地梁的設(shè)計(jì)問(wèn)題往往得不到設(shè)計(jì)人員的重視，因此，對(duì)其設(shè)計(jì)方法也存在很多異議。目前，主要分為以下兩種:第一，將地梁作為框架梁全程參與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程，忽略地基土帶來(lái)的荷載作用，認(rèn)為框架柱承受建筑的所有荷載。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在實(shí)際操作過(guò)程中存在相當(dāng)大的難度。第二，直接將基礎(chǔ)梁分離出框架來(lái)，并不參與結(jié)構(gòu)框架的內(nèi)力計(jì)算，忽略地梁彎矩的影響使地梁的剪力傳遞給框架柱，該種方法具有一定的科學(xué)性，有利于實(shí)際工程的應(yīng)用。

2．3承重柱的截面設(shè)計(jì)過(guò)小

通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在不設(shè)防的部分區(qū)域很普遍存在這種問(wèn)題，一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在計(jì)算時(shí)為求簡(jiǎn)單，故意設(shè)置較小的截面，這樣就增大了梁柱的線剛度，將梁簡(jiǎn)化為了簡(jiǎn)支梁，然后按照軸心受壓來(lái)考慮柱子的設(shè)計(jì)。但這樣的設(shè)計(jì)方法卻沒(méi)有考慮柱子的約束彎矩，從而直接影響到柱子的抗彎能力。因而，這需要從業(yè)人員一定要按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求設(shè)計(jì)過(guò)程，不能貪圖方便簡(jiǎn)潔而忽略了建筑的安全性問(wèn)題。

2．4超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

混凝土的本身溫度性質(zhì)和地基的不均勻沉降等問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂，因而，應(yīng)該設(shè)置伸縮縫來(lái)解決這一問(wèn)題。混凝土規(guī)范中規(guī)定最大伸縮縫距離為55m，然后又指出當(dāng)采用后澆帶施工方法時(shí)，如果能夠保證有專(zhuān)門(mén)的預(yù)加應(yīng)力措施或能采用較小混凝土溫度變化的措施，伸縮縫的距離可以增大。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，在實(shí)際工程中較難把握。實(shí)際工程中難以保證每超55m就設(shè)置伸縮縫，但采取后澆帶來(lái)增大設(shè)置間距時(shí)，應(yīng)控制建筑物長(zhǎng)度是多少呢?憑借作者長(zhǎng)期的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，這取決于每個(gè)地區(qū)的溫差和不同混凝土的收縮性能。在70m之內(nèi)且當(dāng)采用后澆帶等措施后，不再設(shè)置伸縮縫是完全可行的，至少，在大量的工程案例中證明并沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫問(wèn)題。但是，在概念上，應(yīng)該預(yù)先在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)梁柱的配筋方式進(jìn)行一些調(diào)整。第一，板的配筋應(yīng)是雙層的，加強(qiáng)受彎矩最大的中部配筋，而且，在相連的梁柱上，應(yīng)做加強(qiáng)筋，避免溫度帶來(lái)的推力影響。第二，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的邊角部位很容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，因此，也應(yīng)相應(yīng)加強(qiáng)。當(dāng)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度超出70m之后，應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加詳盡的分析，可采用施加預(yù)應(yīng)力和添加膨脹劑等措施避免伸縮縫的設(shè)置。但效果可能不夠好，所以，作者還是建議按照規(guī)范要求設(shè)置伸縮縫。

2．5鋼筋錨固中存在的問(wèn)題

鋼框架－剪力墻結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高層建筑中普遍采用的結(jié)構(gòu)形式，在對(duì)剪力墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往因?yàn)榧袅Φ暮穸冗_(dá)不到要求，從而導(dǎo)致水平錨固的長(zhǎng)度也達(dá)不到要求。而且由于設(shè)計(jì)、施工在工藝上的分離，往往得不到相關(guān)從業(yè)人員的重視，以至于現(xiàn)場(chǎng)工人不規(guī)范綁扎以及不嚴(yán)格的進(jìn)行澆搗。針對(duì)這一問(wèn)題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在剪力墻中對(duì)暗梁進(jìn)行分析設(shè)置，即將框架梁的縱向鋼筋錨進(jìn)暗梁里，方可達(dá)到相關(guān)要求。

2．6筏板取值問(wèn)題

筏板基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)最主要的就是厚度取值問(wèn)題了，它直接影響基礎(chǔ)的抗沖切能力。在實(shí)際案例中，進(jìn)行筏板基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)，一般是先預(yù)估，后驗(yàn)算。例如，12層的建筑，筏板的厚度是按層數(shù)乘以50mm即12×50=600mm進(jìn)行設(shè)定。然后再驗(yàn)算在這種厚度下的邊角柱沖切以及墻體沖切能，進(jìn)行幾次調(diào)整后，可到達(dá)設(shè)計(jì)要求。一般情況下，筏板基礎(chǔ)的厚度是由角柱沖切控制的，但也有特殊情況，即短肢剪力墻下的群樁沖切，由于沖切面積大且墻體是開(kāi)放的，所以危險(xiǎn)性大。作者認(rèn)為，應(yīng)該取幾個(gè)大層間近似作為邊界，雖不是很精確，但是放大后，邊界的開(kāi)口效應(yīng)得到削弱，這是可行的。

2．7梁上起柱是否設(shè)置附加筋

某些工程根據(jù)建筑功能的需要，往往需要將柱子底部設(shè)置在梁上，一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員出于安全的需要，將梁附加很多橫向鋼筋，更有甚者，在彈性梁基礎(chǔ)中柱下梁內(nèi)也附加上加強(qiáng)鋼筋，這顯然是一種沒(méi)有必要的浪費(fèi)資源的做法。混凝土規(guī)范規(guī)定，位于梁的下部或者梁截面高度范圍之內(nèi)的集中力，應(yīng)由附加筋承擔(dān)，其形式宜采用箍筋。因而，次梁搭在主梁上以及柱子放到主梁上時(shí)，梁內(nèi)是不必要設(shè)置附加橫向筋的。有較多的人認(rèn)為，柱中的軸力會(huì)通過(guò)柱的縱向鋼筋傳遞給梁，這是錯(cuò)誤的想法，柱軸力應(yīng)該是通過(guò)混凝土傳遞到梁的表面，而不是柱內(nèi)鋼筋傳遞的，《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》就是如此考慮的。

2．8少墻框架結(jié)構(gòu)的超筋問(wèn)題

在結(jié)構(gòu)抗震地區(qū)，有時(shí)候?yàn)榱吮ＷC框架結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角的限值，將柱子和墻的鋼筋增多，甚至出現(xiàn)超筋的情況。很多人認(rèn)為繼續(xù)加大柱和墻的截面尺寸可以解決，但后來(lái)實(shí)踐也證實(shí)了，收效甚微，有時(shí)候還使得超筋情況更加的嚴(yán)重。出現(xiàn)這種情況時(shí)，應(yīng)首先調(diào)整剪力墻的布置，讓其與柱網(wǎng)配合，均勻穩(wěn)定的傳遞地震力，萬(wàn)萬(wàn)不可集中布置，以免吸收過(guò)大的地震能而局部破壞。其次，增大底層框架柱的截面，保證總傾覆力矩的80%均由底層框架柱承擔(dān)，這樣做可有效降低剪力墻分得到地震剪力。如果剪力墻有少量的超筋情況且不可避免，應(yīng)取截面的最大配筋率進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抗剪不超筋、抗彎超筋和抗彎不超筋、抗剪超筋應(yīng)分別進(jìn)行考慮。

2．9結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)?shù)膯?wèn)題

第一，“對(duì)所有樓層強(qiáng)制采用剛性樓板”的假定選擇不當(dāng)。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，重點(diǎn)關(guān)注樓板是否有不連續(xù)、大開(kāi)洞等情況，對(duì)于不符合這一假定的情形，應(yīng)采用彈性樓板進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)按照總剛分析的方法計(jì)算地震力。第二，風(fēng)荷載信息里，結(jié)構(gòu)基本周期與計(jì)算的第一周期相差過(guò)大。結(jié)構(gòu)基本周期應(yīng)直接選取經(jīng)計(jì)算得到的第一周期值輸入，在對(duì)結(jié)構(gòu)二次計(jì)算。第三，在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有考慮不利地震的方向問(wèn)題。地震的響應(yīng)對(duì)作用方向的不同一般是不同的，當(dāng)計(jì)算出來(lái)的最不利地震方向與計(jì)算方向夾角過(guò)大時(shí)，應(yīng)將最不利地震方向作為附加地震作用的方向并驗(yàn)算該方向的影響作用。

3結(jié)論

安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀是我國(guó)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的基本原則，安全則是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員所必須保證的內(nèi)容。雖然我國(guó)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想、方法、過(guò)程已達(dá)到或者接近國(guó)際水平，但依然存在著許多設(shè)計(jì)亂象，大部分原因在于設(shè)計(jì)人員不熟悉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念，容易憑經(jīng)驗(yàn)、憑感覺(jué)生搬硬套。本文結(jié)合作者自身工作經(jīng)驗(yàn)，選取典型性的問(wèn)題作以分析，拋磚引玉，旨在強(qiáng)調(diào)相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)自己能力的培養(yǎng)，提高對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念及力學(xué)原理的認(rèn)識(shí)，遵守相關(guān)規(guī)范，強(qiáng)化自身專(zhuān)業(yè)技能，從而保證工程安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

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作者:陳春勝 單位:山東省建筑設(shè)計(jì)研究院日照分院