建筑结构设计常见问题分析

杜恩阁

摘要：随着我国经济的快速发展，建筑业也在不断提升。在建筑结构设计中有些问题常常被忽略,但这些问题却直接影响了工程质量，并提高了经济造价。本文主要叙述笔者根据多年工作经验对建筑结构设计中常见的一些问题进行分析。

关键词：结构设计：问题分析

Abstract: along with the rapid economic development of our country, the construction is also in the rise. In building structural design of some problems are often neglected, but the problem is a direct impact on the engineering quality, and increase the economic cost. This paper mainly described the author according to years of work experience in the design of building structures to some common problems are analyzed.

Keywords: structure design: question analysis

中图分類号：TB482.2文献标识码：A 文章编号：

前言：在建筑设计中结构设计是一项繁重且责任重的工作，结构设计是建筑施工的前期规划，直接影响到建筑的质量和成本。因此，我们广大工程设计人员要深刻领会各种实质性内容，在设计的过程中应根据实际情况灵活运用，善于总结经验，对一些不是很明确的问题，要多进行调查研究。

1 基本概念模糊的问题

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。如一栋 Y 字型的 16 层楼，一层转换，该楼平面为 Y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，按规范规定的平面及竖向不规则类型，属于严重不规则结构。在设计时应注意调整外围剪力墙，使层间位移比小于 1. 2，控制楼层侧向刚度不小于相邻上部楼层侧向刚度的 70% 及其上相邻 3 层侧向刚度平均值的80% 。在设计时应全面严格控制结果，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。

例如框架-剪力墙结构.本来框-剪结构中剪力墙占的比重很少,双向可能仅有几片墙,而恰在布置剪力墙处其侧面的楼板上设备或建筑需要开洞,从而造成水平力无法传给剪力墙,失去了剪力墙的作用,传不到墙上的地震力只能由框架承担,可能造成框架的破坏.而这种情况在模型计算时根本没有考虑,从而为设计埋下隐患.

2. 砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用

在砖混结构中，构造柱不但能够提高墙体的抗剪性能，而且构造柱与圈梁联结在一起，形成对砌体的约束，这对于提高房屋的整体性，限制墙体裂缝，保证竖向承载力，提高结构的抗震性能有着重要的作用。在当前结构设计中，构造柱经常被作为承重柱使用，这种作法将引起以下几个问题。

（1）构造柱作为承重柱使用后，由于钢筋混凝土构造柱与砖砌体材料的弹性模量相差 8- 10 倍，就产生由于刚度差引起的受力集中，构造柱就成了受力柱，首先破坏。这样构造柱不但起不到其应有的作用，反而成为房屋结构中的一个薄弱部位。

（2）构造柱一般生根于地圈梁中，没有另设基础，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部被承压破坏便会出现裂缝。

3.必须及早介入建筑结构的概念设计

房屋设计无论是多层砖混或框架剪力墙结构,都不同于以往的静力设计,必须从抗震的角度,采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此,结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计,否则将会导致建筑结构设计的不合理,给以后的结构设计带来难度。房屋结构的概念设计是指一些在计算中或在规范中难以作出具体规定的问题,必须由工程师运用“概念”进行分析,作出判断,以便采取相应的措施。例如结构破坏机理的概念、力学概念以及由震害试验现象等总结提供的各种宏观和具体的经验等。这些概念及经验贯穿在方案确定及结构布置过程中,也体现在计算简图或计算结果的处理中。房屋结构的概念设计在整个设计过程中起着举足轻重的作用,一幢建筑物的设计,如果没有事先经过全盘正确的概念设计,以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理,也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。因此在建筑物的方案设计阶段应正确把握建筑结构的概念设计,对不同形式的房屋建筑掌握各自概念设计中容易疏忽的要点。

（1）对一般多层砌体房屋结构,应按《建筑抗震设计规范》要求做到优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。

（2）对钢筋砼多、高层结构房屋,力求做到结构布置尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割成各自规则的结构单元。结构布置以少设缝为宜,一旦设缝,则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。

例如房屋的高宽比.一般设计人员并不注意,因为高宽比不是规范中应遵守的指标,高宽比不仅用于控制结构的整体稳定,其实它是一个非常重要的经济性指标.以目前设计最为普遍的高层住宅剪力墙结构而言,7度时不大于6,8度时不大于5为宜.如果方案阶段结构人员不参与把控,待建筑方案通过后进入施工图设计时则将很难修改.目前最常设计的高层住宅大部分高度为80~100米,而建筑平面的宽度经常为12~14米左右,则建筑的高宽比达7~8或以上,如果平面布置没有任何外凸时,结构计算分析会发现,将建筑平面中所有的分隔墙全部设为剪力墙仍然需要300厚甚至部分要400厚,或者将常规设计200厚墙加厚至300时,层间位移角减小甚微,这正是因为高宽比太大,结构沿竖向已成为以薄壁构件,而结构的刚度与墙长为3次方的关系与墙厚仅为1次方,所以增加墙厚收效甚微.但此时建筑方案已定,平面已无法更改,因此会造成巨大的经济浪费,单方混凝土及钢筋用量相比正常高宽比的建筑会高出很多!

4.加强房屋地基结构设计

为防止或减少由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏,可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如:避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面体形变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。地基的结构设计应分别就高层建筑与多层建筑考虑不同的设计。

（1）对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式。此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合;当土层有较大起伏时,应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响。

（2）对多层建筑而言,从经济的角度考虑,一般不愿意采用长桩的方案。但对软土层覆盖层厚度较大的地区,一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标,以及各种处理方面的适用性。同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验,进行多方案比较,最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后,还必须满足规范所规定的强度和变形要求。

结语：结构设计是个系统、全面的工作。作为结构设计人员，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。加强对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]吴丽萍.关于房屋建筑结构设计的探讨[J].管理观察, 2009

[2]李静,言景,杨虹.浅谈结构的优化设计[J].山西建筑, 2010

[3]建筑抗震设计规范(GB50011-2010)

[4]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)