关于建筑结构设计问题的探讨

王劲　刘伟

摘 要：作为建筑结构设计人员，除了需要扎实的理论知识和严谨的工作态度，还需要对建筑结构的设计过程充分了解，才能设计出先进、稳定、安全性高的建筑，本文作者根据多年的结构设计工作经验，对建筑结构设计出现的问题进行了探讨。

关键词：结构设计；特点；注意问题

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0094-01

引言

随着城市化进程加快发展，全国各地的高层建筑不断涌现，建筑质量出现的问题越来越多，也越来越严重。而建筑结构的设计在建筑中起着至关重要的位置，建筑结构设计是个系统，全面的工作。简而言之，就是用基础，墙、柱、梁、板、楼梯，大样细部等结构元素来构成建筑物的结构体系，它包括竖向和水平的承重及抗力体系，把各种荷载作用下结构的内力分析传递至基础。结构设计的成果体现在绘制的结构施工图上，该图纸是结构工程师的语言，是直接面对施工现场及相关工程技术人员的，应该按照一定的规范绘制。

1 建筑结构设计的特点

1.1 水平荷载成为决定性因素

建筑物自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑物高度成线性关系；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与建筑物高度的二次方成正比。另外，对某一定高度建筑物而言，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

1.2 轴向变形不容忽视

建筑物中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响。

1.3 结构延性是重要设计指标

对低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。结构设计考虑根据建筑物特点，考虑各个方面，为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

2 建筑结构设计的注意事项

2.1 关于框架结构设计

建筑框架结构设计主要是依据框架设计、抗震等级、人防等级、地基情况及承载力、防潮抗渗做法，活荷载值、材料等级、施工中的注意事项、选用详图、通用详图或节点以及施工图中未画而通过说明来表达的信息。如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3等。

根据建筑结构类型及概况，建筑结构安全等级和设计使用年限，建筑抗震设防分类、抗震设防烈度（设计基本地震加速度及设计地震分组），场地类别和钢筋混凝土结构抗震等级、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度，人防工程抗力等级等。

设计±0.000标高所对应的绝对标高，考虑持力层土层类型及承载力特征值，地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位，地基液化，湿陷及其他不良地质作用，地基土冻结深度。

受力钢筋混凝土保护层厚度，结构的统一做法和构造要求，现行规范规程及标准图选用，以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。

2.2 关于框架剪力墙设计

在地震区，结构设计时，一般要限制框支墙的总榀数不超过全部横墙榀数的50%，也就是说，框支墙占墙体的比例宜控制在l/2以内。

增加落地剪力墙的厚度（但不宜超过原墙厚的2倍），提高落地前力墙与框架柱的强度等级，减少洞口尺寸，控制落地剪力墙的间距不宜大于建筑物宽度的2.5倍；把落地剪力墙组合布置成筒状或工字形等来增加结构底部的总抗侧刚度。

为了保证刚度的变化能顺利地传递和转变，避免在框支楼盖顶处发生刚度急剧突变。必须对框支楼盖层的设计作特殊的要求，如板厚不宜小于180mm，采用现浇钢筋混凝土且强度等级不宜低于C30，并应采用双向上下配筋、配筋率不宜低于0.25%；楼板的外侧边可利用纵向框架梁或底层外纵墙加强。楼板开洞位置距外侧边应尽量远一些，在框支墙部位楼板则不宜开洞。

根据建筑使用功能，也可将底层框架扩展为2～3层。刚度随层高逐渐变化，使刚度逐渐减弱而避免突变。另外，在框架的最上面一层设置设备层，作为刚度的过渡层（即转换层），使结构转换层上下刚度较为接近。

框架梁柱是底部大空间部分的重要支承，它主要承受垂直荷载及地震倾覆力矩、其断面尺寸要通过内力分析，从结构强度、稳定和变形等方面确定。框架梁高度一般可取（1/8～1/6）梁跨，框架柱截面应符合轴压比N/fcbh，N为地震力及竖向荷载作用组合的计算轴力，fc为柱混凝土轴心受压设计强度。

其他在结构上还有若干注意问题，如在剪力墙肢端增设暗柱，以及规定一些最小配筋率及搭接长度等，其结构加强措施视具体情况酌情处理和采用。

框支剪力墙在竖向布置时为防止刚度突变应采取各种措施，使其大空间底层的层刚度变化率r接近于1，不宜大于2；不宜在地震区单独使用框支剪力墙结构，即需要时可采取框支剪力墙与落地剪力墙协同工作结构体系。

2.3 关于筒体结构设计

筒体在框-筒结构中，是结构受力的主要部分，因此，必须适当加入其刚度。

保证筒体外围墙壁的厚度，目前设计的内墙厚度一般采用200mm或250mm，而外围墙体厚度根据建筑 高度等有所不同。从结构受力的角度来看，外围墙体对抗弯、抗扭效果会更好，同时还要承担框架梁的垂直荷载，因此其厚度不能太薄。

加大筒体部分连梁的高度，一般筒体部分连梁高度由建筑物门窗等决定的。增加连梁高度可以建筑物敢赌，但是太高，容易造成配筋困难，在地震情况下容易出现裂缝，降低结构的延性。高度大于2.5就可以。

2.4 关于钢结构设计

抗风柱与钢梁有弹簧板相连接，理想的状态是抗风柱为受弯构件，只承受自重和风载。这时根据个人经验认为细长比可以适当放宽一些（220～250）。钢规对抗风柱没有明确规定，仅在5.3.8对受压柱规定为150。现实中很多弹簧板连接是失效的，有的干脆用Z型钢板代替，这种情况下，抗风柱应算做压弯构件，它要承受部分屋面荷载，长细比容许数还是保守些为好（180～200）。

3 结论

总之，建筑结构设计是一个全面、系统的设计工作，需要扎实的理论基础，创新的思维和严谨负责的工作态度。作为一个设计人员，应该从基层做起，理解规范，密切配合其他专业知识综合考虑设计，并善于总结工作中的经验和失败教训。

参考文献

[1] 吴晓琳.浅析建筑结构设计与特点[J].中国高新技术企业，2009（11）.

[2] 张捷.中小企业的关系型借贷与银行组织结构[J].经济研究，2002（6）.

[3] 沈浦生.楼盖结构设计原理[M].北京：科学出版社，2003.