土木工程建筑结构设计中的问题与策略

2020-11-25李欣茹

建材发展导向 2020年9期

李欣茹

（阳泉市建筑设计院，山西阳泉 045000）

建筑结构设计是土木工程建筑施工的基础，结构设计质量对于土木工程建筑施工质量、对于用户的生命财产安全、对于建筑的正常使用均有很大的影响；有专家甚至认为：建筑结构设计决定土木工程建筑的施工质量。为提高建筑施工质量，必须从源头上抓起，不断提高建筑结构设计质量。

1 抗震设计的基本要求

1.1 建筑抗震设防目标的要求

裂而不倒被称作是传统的建筑抗震设防目标，在《建筑抗震设计规范》中将这一设防目标具体化为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。为了达到这一目标，要求结构构件具有足够的承载力和塑性变形能力。

1.2 地震区地基基础的设计要求

建筑地基基础设计应根据建筑物的性质、规模、高度和体型；对地基变形的要求；场地和地基条件的复杂程度；以及由于地基问题对建筑物的安全和正常使用可能造成影响的严重程度等因素来确定。基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数都应按相关规范的规定采用。

1.3 建筑抗震概念设计的要求

抗震概念设计一般是指一些在计算中或在规范中难以做出具体规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析，依据结构破坏机理、地震破坏现象、试验现象和工程经验等总结的基本设计思想和原则，用符合工程客观规律和本质的方法，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施，对所设计的对象作宏观的控制。抗震概念设计是抗震设计的重要组成部分，可以保证正确的设计原则。

2 场地、地基与基础

2.1 建筑地基基础类型的确定

建筑物的基础需要承载上部所有结构重量，其类型的选择需要根据施工区域水文、地质勘察资料，以及上部结构形式、载荷等要素进行综合分析才能确立较为科学的基础形式。而且，基础类型会对建筑安全、功能、成本产生直接影响，必须以慎重的态度对待，选择科学、有效的基础方案。若建筑层数较少、载荷较小，且建设区域水文、地质等要素处于较好水平，可以选择独立基础、条形基础等；若建筑层数较多、载荷较大，且建设区域的水文、地质等要素存在较大问题，可以选择桩基础；若建筑层数较多、建设区域水文地质条件优越，或者建筑层数较少且基础持力层的土质较差，均可使用筏板类型的混凝土基础。

2.2 建造在斜坡上的建筑物，未采取切实有效的结构措施

近年来，斜坡地形对地表地震动的影响研究取得了实质性的进展，而黄土斜坡对地震动的影响还不明确。加之，以往考虑斜坡实测地形记录与数值计算分析之间关联的研究不多，且数值模拟中较多地考虑单一频率简单波输入、均质边坡模型以确定斜坡卓越频率，而富含多种频率的实际地震动输入、非均质边坡模型往往被忽视。因此极有必要对黄土斜坡的动力响应特征做进一步的研究。

2.3 在复合地基中，不重视褥垫层的作用

褥垫层在竖向荷载作用下，压迫桩体，使桩体逐渐向褥垫层刺入，桩顶部垫层材料在受压缩的同时，向周围发生流动，调整桩土应力比和桩土水平荷载的分担，使桩间土的承载力得到充分发挥，并使基底的接触压力得到了均衡和调整，减少基础底面的应力集中，减少基础的剪切破坏，复合地基的承载力将大大提升。

3 结构选型

3.1 如何选择合理经济的结构体系

建筑结构抗侧力结构体系能够提升建筑水平抗震性能。混凝土结构设计要综合建筑功能性、高度、结构等要素进行考虑，选择有效的抗侧力结构形式。若建筑高度较低且对大空间要求较高，可以选择框架结构作为混凝土结构抗震体系，以便充分利用框架结构的灵活空间；若建筑高度适中且对大空间要求较低，可以选择剪力墙结构，确保土木建筑混凝土结构刚度满足标准要求，且结构水平位移较小；对于建筑空间、结构类型都要求较高的建筑，可以选择框剪结构、框筒结构等进行设计，在满足土木建筑功能性要求的同时保障结构抗侧力刚度达标。

3.2 如何确定建筑结构隔震与消能减震

土木工程结构节点要填充隔震材料以降低因地震造成的危害。当发生地震时巨大的地震能量会使上层物体产生波动，当这些能量传道建筑物底部时，会造成建筑物一定程度的震动或倾斜，如果此时在建筑底部关键节点设定隔震装置，就能够第一时间减缓地震能量的释放，使上层建筑晃动幅度降低，因此保证上层建筑以及人员的安全。节点位置选择需要注意，由于建筑位置具有一定的结构要求，所以对设置的隔震装置有一定的限制，安装的隔振装置一定要设置在建筑物的底层位置，才能达到预期的减缓冲击的效果。

3.3 钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的规定

混凝土结构的伸缩缝是结构缝的一种，目的是为减小由于早期水化热或使用期季节温差和施工期或使用早期的混凝土收缩等间接作用效应积累的影响，将混凝土结构分割为较小的单元，避免引起较大的约束应力和开裂。规范中对钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距做了明确规定。对于某些间接作用效应较大的不利情况，伸缩缝的间距宜适当减小；但近年来许多工程实践表明，采取有效的综合措施，伸缩缝间距可以适当的增大。