浅谈建筑结构设计中常遇的问题及对策进行分析

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摘 要：随着我国经济飞快发展，建设已经成了我国各个地方一个重要工程必不可少的建筑结构设计也是一项繁重而又责任重大的工作，人们也对建筑物的安全、适用、经济和合理性都越来越重视。一些在建筑结构设计中存在着各种各样的问题，要想解决这些问题，设计人员就必须有扎实的理论知识，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。这样才会给人们一个安全、适用、经济和合理的建筑，本文就对建结构设计中的常遇问题进行了分析，并结合自身工作体验做出了相关实例探讨其解决对策。

关键词：建筑结构设计；回填土；伸缩缝；地梁；锚固；

中图分类号：TU3文献标识码： A

一、前 言

在进行建筑结构设计时，常会出现一些棘手的问题需要结构工程师来分析处理。部分问题是由于规范(规程)没有相应具体规定或原则规定而引起的；有些则是由于施工方法不对或施工条件不良而引起的。这些实际的工程问题或多或少地影响着建筑物的质量好坏，甚至威胁到建筑结构的安全。因而，结构工程师详尽具体地分析这些工程问题，并进行妥善处理就显得尤为重要，只有真实地反映结构的实际状况，才能确保建筑物的安全性和可靠性。笔者在此结合具体工程实例，就结构工程设计中常遇到的有关问题进行相关分析探讨。

二、建筑结构设计的原则

建筑结构设计的基本原则是经济、适用、安全、美观、便于施工。一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。结构设计一般在建筑设计之后进行，所以建筑结构设计一方面“受制”于建筑设计，另一方面又“反制”于建筑设计。结构设计应满足、实现各种建筑要求，而不能对建筑设计造成；而结构设计的能力范围是建筑设计的上限，也就是说建筑设计不能超出结构设计的能力范围，不能违背安全、经济、合理的结构设计原则，建筑设计的实现与否取决于结构设计。

三、回填土质量问题

在建筑结构的设计中，无论是地下室还是地下结构都会遇到回填土问题，回填土质量好坏很大程度上影响着结构的稳定性、结构的侧移、安全性等。这一点在高层、超高层建筑结构设计上表现得尤为明显。

基本顺序是先开挖基槽，施工完地下结构，然后进行土回填。举例来说，在合肥地区的回填土一般使用灰土，分层夯实，往往无法确保回填土施工的质量。究其原因，共有两种：①灰土很难搅拌均匀，搅拌时需要的场地较大，因灰土量大导致相应的劳动强度也很大；搅拌过程中会对环境造成污染，很难在市区进行。②在进行夯实时，很难将临近地下结构处与地下结构上的灰土夯实，易造成地下结构的损坏。进行结构计算过程中，一般对地下结构部分进行嵌固处理，若回填土质量不佳，就会导致与实际有较大差别。增大了结构的水平位移，降低其稳定性，减小其抗侧刚度，进而对结构的安全性能造成影响。除此之外，若较深的回填土夯实的不好，常常会有地坪下沉、开裂的情况出现，使建筑无法正常使用。举例来说，如安徽邮电通信调度中心，其作为一幢超高层建筑，地上39层，地下3层，结构高度为138．6m。在完成地下结构的施工后，用3：7灰土进行回填。由于主楼部分基坑支护结构和地下室间有操作距离且有较深的深度，致使夯实出现困难。搅拌的灰土不均匀，基坑里存在建筑垃圾，导致回填土质量不佳。而裙房部分则有回填土较厚且厚薄不均的现象出现。另一方面，引起主楼的问题是，基础埋深是否已满足规范结构计算时，地下结构是否已保证嵌固对结构的水平刚度有多大影响?对于裙房来说，其底层地面采用高级铺装，太深的回填土是否会导致地坪开裂、下沉，在综合考虑诸多影响因素后，最终使用压密注浆的办法对加密处理回填土。通过加密处理，发现回填土中大量存在着空隙，加密使用了很多的水泥，处理结果十分成功，在使用过程中，地面并没有下沉的现象出现，对结构的安全性做出了有力的保障。表1对不同结构类型的填土密实度的要求作了简要说明。

表 1填土的压实密度入

说明；填土的压实密度系数入；为土的控制于密度pd 于最大的密度pdma的比值：控制含水量为Wop±2。

四、地梁问题

在框架结构中常会遇到地梁的设计的问题。其作用在于：①地梁与基础相连接，地梁对基础起到了拉接作用，可以在一定程度对基础的不均匀沉降做出相应调整；②基础埋置处在较深位置时，地梁与框架柱相连接，使框架柱计算高度有所降低，地梁在一定程度上影响着框架柱的内力分析；③作为支撑底层墙体的受力构件，地梁的受力状态区别于普通的框架梁的受力状态，普通的框架梁的变形在荷载作用下，并不受其他介质的约束，梁上荷载将传递给框架柱；而地梁变形在荷载作用下被土所约束，借由梁底土的反力和梁侧土摩擦阻力将部分荷载传递给地基；另一部分则传递给框架柱。因为土反力具有复杂性，目前很难对土反力和梁侧土摩擦阻力进行定量确定。在建筑工程的结构设计中，处理方法主要有两种：①将地梁作为一层框架梁来计算，将地基土的影响忽略不计，把荷载全部传递给框架柱。其在恒荷载作用下的计算简图如下图1所示。这种处理方法使得计算模型与实际情况不符。地梁不同于框架梁，地梁处没有风力、地震的作用，也没有水平变形的问题，因而按嵌固考虑。结构电算时，往往“底层层高”不高(即地梁和基础顶面的距离)，形成“底层框架柱”为短柱或极短柱，使电算结果十分不合理。②地梁并不参与框架结构的整体计算，当作简支梁，地梁的剪力传递给框架柱，对地梁弯距的影响忽略不计。将地梁作为简支梁的包络示意图。

五、钢筋的锚固

在钢筋混凝土框架一简体结构、剪力墙结构中，框架梁钢筋于剪力墙的锚固中的重要性不可忽视，强节点、强锚固都是进行抗震概念设计时十分重要的环节。在实际施工时，常有钢筋水平锚固不够长的现象出现，其原因在于剪力墙厚度不够，无法满足规范①第8.3.8条的要求，往往会忽视水平锚固的问题。举例来说，某建筑工程中，主楼框架梁支撑在剪力墙上，其剪力墙厚度为300，混凝土的强度等级为C35，框架梁纵向钢筋为Ⅱ级钢筋，直径为25，Ⅱ级框架的纵向钢筋锚固长度为40d，则为1000。纵筋水平锚固的长度不小于0.451aE, 即大于450，则剪力墙的厚度不够。而且，将剪力墙和框架梁纵筋相绑扎，会导致钢筋绑扎出现困难、浇捣混凝土的条件不佳。将暗梁设置于剪力墙中，在暗梁锚入中框架梁纵向钢筋，方可达到规范①的要求。

六、伸缩缝

伸缩缝又称温度收缩缝，由于温度发生变化和混凝土产生收缩会导致水平向及竖向的内力和变形出现。在钢筋混凝土结构中，温度及收缩产生的内力一般不进行计算，这是由于无法确定建筑物的温度及收缩参数，另外由于混凝土并非弹性材料，它具有有塑料变形、徐变、应力松弛等。因此，实际计算的内力远比按弹性结构的计算值日要小，所以要由相应构造措施来保证。当房屋的长度超过一定限值时，按规范要求需设伸缩缝。伸缩缝缝宽在规范中并无规定，理论上是通过计算来确定的。在建筑工程结构设计实际过程中，伸缩缝的缝宽是由经验来确定的。在建筑物中设收缩缝，会影响到建筑的处理和美观性，因而现有建筑物都流行不设伸缩缝。现有两种措施来保证其安全及合理美观性：①设置后浇带，如安徽邮电通信调度中心就没有设设伸缩缝，而是设置了后浇带；②在混凝土中添加微膨胀剂借以减小温度收缩应力。如联合使用以上两种措施，会有更好的综合效果。

结束语

建筑结构设计在建筑安全中有着举足轻重的地位，为保证建筑行业的更好发展，在结构设计过程中出现的问题必须的到妥善地处理解决。而上述所提到的问题均是工程师们在结构设计和工程施工中常常遇到的，极易遭到忽视。因此，要求结构工程师能够熟练掌握基础知识，熟悉相关规范的条文及施工流程，灵活处理相关常见结构问题，使建筑物的安全、可靠得到保障。

参考文献

[1]混凝土结构设计规范(GBJ10―89)．

[21赵西安，编著．高层结构设计中国建筑科学研究院.