房屋建筑结构设计常见问题探究
来源:用户上传
作者:
摘要：结构设计决定了建筑设计能否实现，适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。优秀的建筑结构设计作品往往是这五个方面的最佳结合。随着我国建筑业的快速发展。先进的设计理论和先进技术的应用，对建筑结构设计也提出了更高的要求。本文对房屋建筑结构设计中经常出现的问题进行了分析，提出了合理的解决方案。
关键词：结构设计楼板剪力墙框架
一、楼板设计常见问题
楼板是房屋中的水平承重构件，支承在墙或柱上，不仅向墙或柱传递荷载，同时也是墙或柱在水平方向的支撑。因此，板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件的安全。若对整个设计考虑不周，很容易出现设计质量问题，有的还可能存在严重的质量隐患。
（一）板承受线荷载时弯矩计算问题
在民用建筑中，常常在楼板上布置一些非承重隔墙。有些设计人员错误地将隔墙的总荷载除以板的总面积。实际上，大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后，进行板的配筋计算。另外，板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌顶紧上部分的楼、屋面板，这样会给上部的板增加了一个中间支承点，使其变为连续板，支承点上部出现了负弯矩，而在板的设计中又没考虑该部分的影响，致使板顶出现裂缝。
（二）现浇板的裂缝问题
工程裂缝产生的主要原因是混凝土的变形。如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等，此类因变形引起的裂缝几乎占到全部裂缝的80%以上。在变形作用下，结构抗力取决于混凝土的抗拉性能，当抗拉应力超过设计强度时，应验算裂缝间距，再根据裂缝间距验算裂缝宽度。
1.现浇板板厚宜控制在跨度的1/30，最小板厚不宜小于110mm（厨房、浴厕、阳台板最小厚度不小于90mm）。有交叉管线时板厚不宜小于120mm。
2.宜采用较小直径密度分布的方式进行布筋，为防止温度及收缩引起的应力影响，应适当提高配筋率，这样可提高混凝土体的极限拉伸应变及混凝土抵抗干缩变形的能力，防止因混凝土自身收缩出现大量的应力集中点，使局部出现塑性变形产生裂缝。
3.屋面层阳角处、东西单元房间和跨度≥3.9ｍ时，应设置双层双向钢筋，阳角处钢筋间距不宜大于100mm，跨度≥3.9ｍ的楼板钢筋间距不宜大于150mm。跨度＜3.9ｍ的现浇楼板上面负弯矩钢筋应一隔一拉通。外墙转角处应设置放射钢筋，配筋范围应大于板跨的１/３，且长度不小于2.0ｍ，每一转角处放射钢筋数量不少于7根，钢筋间距不宜大于100mm。
二、剪力墙结构设计问题
（一）剪力墙合理数量的确定
影响剪力墙配置数量的主要因素有地震设防烈度，房屋高度，剪力墙布置形式、长短、位置、风载大小，场地类别等。剪力墙设置数量，要符合下列要求：剪力墙承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%；两个主轴方向地震力作用下，弹性层间位移角θe应小于1/800；自振周期合理范围T1=(0.08～0.12)n；n1建筑总层数；刚度特征值“λ”宜在1.0～6.0范围内；框架各楼层水力剪力应大于0.2Vo及1.5θmax（两者小值）。
（二）底层框架柱网的设置
底层应为全框架，至少应是框架形式，即在内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱或构造柱，且纵横两向均应形成框架形式。底部框架结构的柱网不宜过大，一般控制在7.5ｍ左右，并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上，底框结构大多为商住楼，该跨度对应上部可分割为两开间（4.2ｍ+3.3ｍ或4.5ｍ+3.3ｍ），（大于4.2ｍ，已为大开间，其面积比受到规范限制），无论上部为住宅楼，还是办公楼，上述跨度对应的上部开间尺寸足以满足砌体结构所能实现的功能。而且可以控制框架梁上仅有一道悬墙。同时考虑底部框架梁横断面高度取值应控制在1/5～1/8梁跨，如果柱网过大，会使梁断面及配筋出现异常现象，而上部悬墙数目增多，更会加重这种现象。控制柱网尺寸，给出规定限值，限制框架梁上的悬墙数目，对底层框架―剪力墙结构来说非常重要。
（三）剪力墙墙体配筋
以200厚墙体为例，一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。因此，建议加强区Φ10@200，非加强区Φ8@200双层双向即可，双排钢筋之间采用Φ6@600x600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力，土压力产生的侧压力控制，而由于简化计算经常由竖向筋控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定：迎水面保护层应大于50mm，且在保护层内；按《混凝土结构设计规范》第9.2.4条规定应增设双向钢筋网片。在这种情况下，如果设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层50mm计算，就会产生误差。当采取了双向钢筋网片后，计算保护层厚度至少可按30mm来取值，这对节省墙体配筋效果相当明显。
三、框架计算简图的处理问题
结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性，其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下，基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造设计，截面高度取柱中心距的1/12～1/18，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10％作为拉力来计算。以某学生宿舍楼为例，该项目为3层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，建筑场地为Ⅱ类；层高3.3m，基础埋深4.0m基础高度0.8m，室内外高差0.45m.根据《抗震规范》第6.1.2条，在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。工程设计经验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按层1输入，拉梁上如作用有荷载，应将荷载一并输入。这样，计算剪力的首层层高为H1=4-0.8-0.05=3.15m，2层高为3.35m，3、4层高为3.3m。根据《抗震规范》第6.2.3条，框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时，一般情况下，要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用，对这样的计算简图，在电算程序总信息输入中，可填写地下室层数为1，并复算一次，按两计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。
四、结构缝设置问题
对于超长建筑物，为减少温度变化对结构的不利影响，合理地设置伸缩缝是必要的。有些设计人员用后浇带代替伸缩缝，其实这种做法存在一定的问题。因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响，不能解决温度变化的影响。后浇带处的混凝土封闭后，若结构再受温度变化的影响，后浇带就不能再起任何作用了。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构，除留设施工后浇带外，还应采取其它构造加强措施，如加强顶层屋面的保温隔热措施，对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的温度筋，或采用预应力混凝土结构等。根据各类结构缝的功能和特点，应尽量将其合并，做到一缝多能，并采用有效的构造措施，以保证其应有的功能。结构缝在做法上应力求简单，具有施工可行性并能保证质量，同时应考虑防水、抗渗、观感等效果，采取措施尽量减少设置缝所带来的不利影响。
五、结语
总之，在建筑行业的发展中由不科学、不合理、不适用的结构设计必然造成成本增加，严重制约了建筑行业的快速发展。因此我们只有充分重视建筑结构设计，科学促进产业结构的优化与资源的有效配置，使建筑企业在高效、低成本的建设中始终强劲。而结构设计是个系统、全面的工作，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。作为结构设计人员，只有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，使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。
参考文献：
1. 饶远文：《结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用 》，《价值工程》，2010年第9期。
2. 刘孟良：《普通砖混房屋结构设计的注意事项》，《山西建筑》，2008年第4期。
3. 孙宇彤：《浅谈房屋建筑结构设计中的若干问题》，《水电站设计》，2005年第3期。
4. 曾展文：《房屋建筑结构设计基本要求》，《价值工程》，2010年第18期。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-559745.htm
