关于建筑结构设计的探究

2017-03-09高冲

环球市场 2017年16期

关键词：固端纵筋主梁

高冲

唐山铭嘉建筑设计咨询有限公司

关于建筑结构设计的探究

高冲

唐山铭嘉建筑设计咨询有限公司

建筑工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。为了提高建筑质量，消除隐患，本文指出建筑结构设计过程中常见问题，并进行分析，提出解决措施，以避免或减少类似的情况发生，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济合理。

建筑；结构设计

在建筑结构的设计当中，由于工程人员的疏漏或者其他方面的原因可能致使设计中出现一些问题，对建筑质量产生一定程度上的影响。笔者对常见问题进行简要探讨，希望对工程实际中的建筑结构设计有一定的指导作用。

1.嵌固端的设置问题

高层建筑在进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置，而嵌固端的选取却面临着各种不同情况，设有地下室但其层数或多或少，且基础形式不同等。根据以上情况正确选取其结构嵌固端，是高层建筑结构计算模型中的一个重要假定，它不仅关系到结构中某些构件内力分配的准确性，而且还影响结构产生侧移的真实性，以及结构局部的经济性。结构设计工程师需要注意如下几个方面：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题。

2.建筑结构的共振及水平位移问题

当建筑场地发生地震时，如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近，建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期，通过调整结构的层数，选择合适的结构类别和结构体系，扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别，避免共振的发生。水平位移满足建筑设计的要求，需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时，地震力的大小与结构刚度直接相关，当结构刚度小，结构并不合理时，由于地震力小则结构位移也小，位移在规范允许范围内，此时并不能认为该结构合理。同时，结构周期长、地震力小并不安全；其次，位移曲线应连续变化，除沿竖向发生刚度突变外，不应有明显的拐点或折点。

3.主梁有次梁处应加附加筋

一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，象板上洞口附加筋。位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样的，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。

4.应确保整体结构的合理性

建筑整体结构的科学性和合理性是规范特别强调的内容。规范用于控制结构整体性的主要指标主要如下：

4.1周期比是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的是使抗侧力的构件的平面布置更有效更合理，使结构不至出现过大的扭转。也就是说，周期比不是要求结构足够结实，而是要求结构承载布局合理。如果周期比不满足规范的要求，说明该结构的扭转效应明显，需要增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度，以增大结构的整体抗扭刚度。

4.2位移比(层间位移比)是判断结构平面是否规则的重要指标。规范中规定的位移比限值是按刚性板假定作出的。在位移比满足要求后，再去掉对所有楼层强制采用刚性楼板假定的选择，以弹性楼板设定进行后续配筋计算。此外，对选择偶然偏心，单向地震，双向地震下的位移比，应正确选用。

4.3刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效的主要参数。该值如果不满足《高规》的下限要求，则可能引起结构失稳倒塌，应当足够重视。

4.4剪重比是抗震设计中很重要的参数。由于地震长期作用下，地震影响系数下降较快，由此计算出来的水平地震作用下的结构效应可能太小。因此，出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震力的最小值，该值如不满足要求，则说明结构可能出现比较明显的薄弱部位，必须进行调整。

5.结构设计应注意的具体问题

5.1关于箱、筏基础底板的挑板问题从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较节约。此外，若箱、筏基础底板挑板的阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小，可砍成直角或斜角；如果底板钢筋双向双排，且在悬挑部分不变，阳角不必加辐射筋。

5.2关于梁、板的计算跨度：一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，在应用日广的宽扁梁中是不合适的。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。

5.3纵筋搭接长度为若干倍钢筋直径d，一般情况下，当大直径钢筋强度并未充分利用时，d取钢筋直径的较小值。否则应取钢筋直径的较大值。如框架结构顶层的柱子纵筋有时比下层大，d应取较大的钢筋直径，甚至纵筋应向下延伸一层。其实，两根钢筋放一起，用铁丝捆一下，能起多大用，还消弱了钢筋与混凝土的握裹力。所以，钢筋如有可能尽量采用机械连接或焊接。

5.4柱子造价在框架结构中是很小的，而在抗震时起的作用是决定性的。经实验，考虑空间作用时，柱子纵筋加大至计算值的2.5倍左右才可保证塑性铰不出现在柱子上。可不按计算配筋，大幅度增加纵筋，同时增大箍筋。