建筑结构设计有关问题的探讨

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【摘 要】建筑结构设计是一项长期而复杂的课题，一直伴随着建筑的产生与发展，如果这项工作做不好，会直接影响到建筑的质量与使用寿命，本文就地基、构造柱、框架梁、楼板等几个方面提出了一些小的建议。

【关键词】建筑结构；结构设计；探讨

建筑结构设计始于建筑规划开始之时，贯穿于建筑施工的全过程，其作用不容忽视，我们一方面要强调设计施工人员的工作素质，在另一方面，也应当注意把握新的科技动态，随时在技术上给以改进。

一、建筑结构基础

（一）多层房屋建筑应当提供详细的地质勘察报告，不能只依据建设企业口头的叙述或者是笼统参照旁边建筑物的设计资料来设计本建筑物的施工图。建筑物的地基同结构基础设计应当尽可能做到安全适用、科学合理。设计工作人员应当根据详尽的地质勘察报告，全面考察影响建筑结构设计的各种因素。单凭唯一的耐力数据，不能够全面与安全地进行施工图设计。这里要注意盲目的缩小耐力值也是不科学的。

（二）用换土垫层的办法进行地基软弱处理，不能单纯靠经验进行处理。很多时候，设计者未能充分认识到地基软弱的危害，单凭经验就采取砂垫层加强承载力，而没有科学地计算垫层厚度与宽度，既不经济，也不安全。

（三）在民用建筑里，梁、柱等的基础负荷应当按照规范同折减系数相乘。工程设计人员在对多层民用建筑进行设计的时候，不能按照现行规定，把折减系数考虑在内，使得荷载值失真。

二、构造柱的承重作用

构造柱在砖混结构里，不但能提升墙体抗剪力，还可以和圈梁结合在一起，对砌体起到约束作用。这对防止墙体裂缝具有很重要的意义，同时还可以起到维持垂直承载力，提升抗震结构性能的作用。而在目前的结构设计过程中，经常出现的一个误区就是把构造柱当成承重柱来进行应用。这样的作法极易引起下面两个问题。

（一）构造柱过早受力，降低其对于墙体的约束与拉结作用。万一建筑遇到地震时，构造柱附近应力集中，首先会遭到强烈的破坏，这样它不但无法起到应有的功能，而且反而变成了建筑的薄弱部位。

（二）一般的构造柱不另设地基，而是生根在地圈梁内，若其兼作承重柱，则柱底抗弯、承压、抗冲切等能力都会受到影响，无法满足建筑使用要求。笔者认为，承重梁下柱应当按照承重柱进行设计。如果梁上跨度与荷载都很小，构造柱可以安排在梁下，但是这个时候一定要在不考虑构造柱起实际作用的前提下计算墙体抗弯与承压能力。计算准确后，才能布置梁下构造柱。

三、承重柱截面设计改进

有些结构设计者以为六度设防指的就是承重柱可以不受力，不设防。为了设计计算的方便，他们降低柱子截面设计高度，使得梁柱线刚度比超出设计规范要求。这样的做法虽说方便了分析结构受力，可却为房屋的结构安全埋下了极大隐患。这种做法没有注意到梁柱之间的刚结功能。再加上柱截面配筋一般都不大，一旦结构受力，柱顶的抗弯强度一定不足。这产生的后果就是柱子梁底附近出现水平裂缝。在正常的建筑使用过程中，柱子已在带伤工作。这既给房屋耐久功能产生负面影响，也会引起用户的不安心理。而更加严重的问题是，当这种结构遭遇到地震时，倒塌的可能性非常大，与抗震要求中的强柱弱梁原则是相背离的。

四、加强纵向框架设计

现在所施行的抗震规范中，水平震动作用要按不同的主轴方向进行分别计算，各方面受力应当由各侧面的结构构件来承担。通常来讲，横向框架与纵向框架其在结构设计上具有同样重要的作用。一些结构设计人员在纵向上按照一般连续梁设计，框架纵筋、梁柱节点、配置箍筋，都难以符合构造要求。因为没能考虑到纵向地震力作用，在现实中常有支座负筋与箍筋、跨中纵筋配置不足的问题。

五、增加悬挑梁梁高

设计者忽略验算梁高度，梁度过低让梁截面受压区发生极高的应力，正常情况下，在梁截面的压力承受区会形成非线性渐变。随着时间向前推移，梁挠度逐渐增加，直至变形的挑梁使得梁板有裂缝出现。梁板裂缝宽度会一直随挑梁的严重变形而加宽，继而影响到建筑物的正常使用。根据研究，挑梁变形持续到后期，支座截面上半部分的受接区很容易出现更宽的垂直裂缝。受到支座旁边弯剪力的影响，垂直裂缝会向下延伸，直到发展成斜裂缝。这时候的悬挑梁已接近于破坏，当建筑形态为托墙挑梁时，过高的梁挠度会引发支座旁边裂缝，裂缝斜向沿伸，越向上的裂缝越宽。太小的挑梁截面不利于建筑结构抗震，而悬挑结构对于垂直方向的地震力反应极为敏感。当梁高不足时，截面受压区相对高度较大，梁会因此减少延展性，当垂直地震作用力反应到其上时，易形成脆性破坏，使承载力丧失。

六、重视连续梁设计

因为边梁荷重通常情况下都不大，未能得到设计人员的足够重视，在做图时为了分析受力的方便，设计者经常将连续梁按照单简梁来设计，这样支座上缘配置负筋严重不足，一定会使得支座上部附近受拉区产生垂直裂缝，接下来引发拦板垂直裂缝。若这一侧梁的长度过大，问题会显得更为突出。该梁通常来讲是完全暴露于室外的，容易受到温度、环境等外在因素的影响，挑梁与梁端柱影响到梁的伸缩功能，梁内发生收缩应力，引发支座附近梁截面的裂缝贯通，降低承载力，产生房屋安全隐患。

七、解决楼板设计的问题

建筑结构设计中，楼板所起到的作用不容忽视，它把屋面、楼面的荷载力传递至旁边的梁或者墙上，楼板的设计与柱、墙、梁等的设计安全紧密联系在一起。如果考虑不周全，极易引发质量问题，严重的会发生安全隐患，楼板在设计中常有的问题有下面几种。

（一）在设计时基于计算方便的考虑，或者是没有充分认识清楚楼板受力情况，把双向板作为单向板来进行计算，这种假定计算同实际受力情况完全不一致，一个方向上配筋过多，另一个方向配筋不足，由此出现了楼板裂缝。

（二）设计者对板承受线荷载弯矩计算错误，民用建筑设计上，会在楼板上设计一些非承重墙，设计楼板时，会把这些非承重隔墙线荷载转换为等效均匀布置荷载，再进行楼板配筋。可是一些工程设计者人为地把非承重墙总荷载依附到楼板总面积上。还有这类墙体顶部通常以立砖斜砌的办法顶紧上层楼面板。由此，可以为上层楼板增加新的支撑点，让其改变成连续板，支撑点顶部形成负弯矩，可是设计时未能考虑到这一点，造成板顶发生裂缝。

（三）双向板上取了过大的高度值。双向板正负方向都有弯矩产生，所以其跨中正弯矩配置钢筋是用纵横层叠放置的办法来安排。短向跨中钢筋应置于下侧，长向跨中钢筋置于上侧。进行计算时应当分两个方向选取有效高度。一些设计人员因为对于楼板受力的认识水平不到位，或者是图计算省事，把两个方向高度统一进行计算，使得长跨向配筋不足，让构件形成裂缝与安全隐患。

八、总结：

建筑结构设计是系统而全面的工作，要用严肃的态度与灵活的思维来对待，设计人员应从基本构件算起，深刻理解设计原则、设计规范的含义，密切配合各专业资料，做到事无巨细，通盘考虑，把这项工作做好。

参考文献：

[1]益德清，杨学林， 房屋建筑结构设计中的常见问题[J].浙江建筑，2002（02）；

[2]冯键良， 民用建筑结构设计过程中存在问题浅析[J].中国新技术新产品，2009，（12）