房屋建筑结构设计中常见问题分析

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　　【摘要】建筑工程质量关系到人们的生命安全。它由设计质量和施工质量两个方面来衡量。相对而言，房屋设计是一项责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全。本文针对房屋建筑结构设计中常见的几个问题进行了分析，并提出了相应的解决措施。
　　【关键词】 房屋；建筑结构；设计
　　【引言】
　　在实际工程中，设计人员在整个建筑工程中担负着重大的责任，设计者在设计概念和方法上的差错,有的是由于没有对有些住宅设计引起高度重视，盲目参照或套用其他的设计的结果；有的则是由于设计者对设计规范和设计方法缺乏理解；还有的是由于设计者的力学概念模糊，不能建立正确的计算模式，对结构电算结果也缺乏判断正确与否的经验，缺乏对整个工程的整体把握能力，导致了不应该的事情的发生。为避免类似的情况发生,确保建筑设计质量能上一个台阶，本文对这些问题进行系统分析,以提高对结构设计中的常见问题的防范能力。
　　一、房屋结构设计常见问题
　　1、房屋结构设计人员思想重视不足
　　 房屋结构设计人员对结构设计的重要性认识不足,对规范的学习和理解不够,很多工程设计涉及的内容考虑不够,仅仅考虑一些方面。有的甚至照搬别的设计成果,对设计没有做足够的比较分析,认为对设计的些许偏差对工程质量无足轻重。有的对新规范的学习不够,照用老规范,结构导致设计质量达不到要求。
　　2、基础设计不当
　　 基础设计不当是房屋结构设计中的常见问题之一,主要表现在基础设计荷载取值不准确、基础拉梁的设计和计算不尽合理。钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础,当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,可不必进行地基和基础的抗震承载力验算,但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。另一种情况是在设计独立基础时作用在基础顶面上的外荷载取值不当。基础拉梁
　　的设计和计算不尽合理是基础设计不当的另一个重要问题,用总刚分析方法进行计算,有时虽然楼板厚度取零,也定义弹性节点。采用程序进行计算,常忽略房屋平面不规则的问题。在基础拉梁设计上,方案也受框架底层高和埋置深度的影响,常在设计方案上对这些实际分析不透,造成设计方案的错误。
　　 3、框架结构设计不当
　　一方面表现在框架结构带楼、电梯小井筒,而这种设置是不合理的,因为井筒的存在会吸收较大的地震剪力,相应地减少框架结构承担的地震剪力,而且井筒下基础设计也比较困难,因此,框架结构设计中应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒。另一方面,在结构计算中,选取的指标对于设计的质量影响较大,有时考虑不充分,在参数的选取上不够完善。最后,结构周期折减系数选取不当。由于框架结构中设有填充墙,计算周期大于实际周期。因此,算出的地震剪力偏小,使结构偏于不安全,因而对结构的计算周期进行折减是必须的,但对框架结构折减系数经常取得太大。
　　4、地梁设计不当
　　 在框架结构中，地梁的设计是结构工程师经常遇到的。它的作用是，地梁与基础连接，地梁对基础起拉接作用，一定程度的调整基础不均匀沉降；当基础埋置较深时，地梁与框架柱连接，降底了框架柱计算高度，地梁对框架柱内力分析有一定的影响；地梁是支撑底层墙体的受力构件。地梁的受力状态与普通的框架梁的受力状态不同，普通的框架梁在荷载作用下，梁产生变形不受其他介质约束，梁上荷载传递给框架柱；而地梁在荷载作用下，梁变形受到土的约束，一部分荷载通过梁底土的反力和梁侧土摩擦阻力传递给地基；另一部分荷载传递给框架柱。由于土反力的复杂性，目前定量确定土反力和梁侧土摩擦阻力还有困难。
　　在工程设计中，有两种处理方法，第一种是把地梁按一层框架梁计算，不计地基土的影响，把荷载全部传框架柱。这种处理方法使计算模型与实际情况不符。地梁与框架梁不同，地梁处没有风力、地震作用，也没有水平变形，按嵌固考虑。结构电算时，往往“底层层高”不高,即地梁与基础顶面距离,形成“底层框架柱"为短柱或极短柱，使电算结果很不合理。第二种是把地梁不参与框架结构的整体计算，当作简支梁，地梁的剪力传递给框架柱，不计地梁弯距的影响。笔者认为，尽管二种方法都有缺陷，相比之下，第二种方法要相对合理些。
　　 5、伸缩缝问题
　　伸缩缝也称为温度收缩缝，是因为温度的变化和混凝土的收缩会产生水平
　　向和竖向的内力和变形。钢筋混凝土结构一般不计算温度和收缩产生的内力，是因为建筑物的温度和收缩参数难以确定，另外混凝土不是弹性材料，它有塑性变形、徐变、应力松弛。实际计算的内力远小于按弹性结构的计算值，因此由构造措施来保证。当房屋长度超过一定限值时，规范要求设伸缩缝。伸缩缝缝宽规范没有规定，理论上是由计算确定。在工程设计中，是由经验确定。在建筑物中设收缩缝，给建筑处理和美观带来不利的影响，现有建筑物流行不设伸缩缝。一般有两种措施来保证，一是设后浇带；另一种是在混凝土中添加微膨胀剂来减少温度收缩应力。如以上两种措施联合使用，综合效果会更好。
　　二、常见问题防范措施
　　1、严格遵守《规范》及相关规定,提高设计者责任心
　　 从当前出现问题的工程来看,大部分是由于设计人员在设计过程中考虑不尽周到,或者对新规范的学习和理解不够,如果能够严格按照《规范》进行设计,对现场作必要的调研后量身定做的话,很多问题是可以避免的。这就要求设计单位要加强对设计人员的培训力度,要从长远的角度出发,定期地安排设计人员学习新的内容,防止设计与实践脱钩,提高照搬其他工程的惩罚力度,并对每个工程的设计方案进行考核,与他们的绩效挂钩,提高设计人员的责任心。
　　2、经济、安全、高质量进行基础设计
　　 不管是工业还是民用的房屋,高层的结构比较多,这就对设计人员在地基和基础设计上提出更高的要求。地基与基础设计要做到经济合理,安全适用,设计人员必须依据地质勘察资料,统一考虑多方面因素进行基础类型和上部结构方案设计。在进行荷载计算时,不要简单的套用基础设计公式,采用规范给定的地基容许承载力值,确定地耐力设计值,这样还是不够,还应按《规范》的规定进行容许承载力修正。持力层容许的承载力上,要根据土的类别组成,进行承载力计算,不同土容许承载力相差悬殊,容易造成达不到设计强度,必然潜伏着不安全因素,而应当根据规范的验证公式进行验算。在基础的计算过程中,要根据规范要求,对基础进行总刚分析方法计算和程序计算,对于采用电算的,不断过于相信,也应该正确选择模型,参考已有的实践经验,认真设计和校核。通过多种方法结合比较并验算,减少计算偏差,使基础达到设计强度要求。
　　3、科学设计框架结构
　　 首先,框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒,实在需要设计时,井筒墙壁厚度应当减薄,并通过开竖缝#开结构洞等办法进行刚度弱化,配筋也只宜配置少量单排钢筋,以减小井筒的作用。其次,在框架结构参数的选取上,不仅要选取电算用的自振周期、楼层地震剪力系数楼层弹性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值等电算指标,还要在综合考虑其他各项指标进行电算结果的验算。再次,在结构的配筋上,注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足强度要求。严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。
　　最后,建筑物顶层比较特殊,必须严格按照国家及当地标准设计实施,防止屋面温度应力引起的墙体开裂。
　　三、结束语
　　在房屋结构设计过程中,出现的问题是多种多样的,本文从中挑出几个比较有代表性的问题,希望对设计人员有一定的作用,尽量在设计过程中减少这些问题的发生,提高我国工业和民用建筑的质量,为人员的安全提供保障。
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