浅谈如何做好建筑结构设计过程中的安全控制

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【摘要】建筑结构设计工作责任重大，直接影响到建筑物的安全、适用、寿命及群众的生命财产安全。根据多年从业经验，从墙体结构设计、屋面梁配筋数量，搞成建筑整体设计三个方面，分析了当前建筑结构设计中存在的主要问题，并提出意见。

【关键词】建筑结构　结构设计　安全问题

建筑工程质量的高低及施工过程中的安全问题主要取决了建筑结构设计，因此建筑结构设计是一项繁重而又责任重大的工作。笔者从墙体结构设计，屋面梁配筋数量，高层建筑整体设计三个方面，重要论述了当前建筑结构设计中存在的主体结构设计问题、安全问题进行了研究和探讨。

1　从墙体结构设计方面对安全问题进行控制与管理

1.1多层砌体房屋的建筑局部尺寸未满足抗震要求，该部位未设构造筋

《建筑抗震设计规范》(GB50011―2001)第7.1.6条规定，抗震设防烈度为6度、7度时，承重窗间墙最小宽度、承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离、非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离、内墙阳角至门窗洞边的最小距离不宜小于lm。这些局部部位是结构破坏较为敏感的地方，当这些部位不能满足要求时，结构应采取相应的弥补措施，如采用加强的构造柱或增加横向配筋措施等。

1.2房屋四角与其余部位构造柱采用一样的配筋

《建筑抗震设计规范》(GB50011―2001)第7.3.2条第一款规定，房屋四角构造柱可适当加大截面及配筋。而部分人员设计不分部位采用相同设置的行为，将致使各种柱体的作用得不到充分发挥，还会造成浪费。例如房屋外墙四角是容易损坏的部位，其构造柱的设计一般应加强，若其余部位的构造按照外墙四角的要求进行设置，将造成极大的浪费。

1.3构造柱截面设计时未考虑相连的小墙垛

虽然小墙垛通过拉接筋与构造柱相连接，但实际上这部分小墙体很难发挥有效作用，并且施工也不方便.所以设计时应该把两者合二为一。

2　从屋面梁配筋数量方面对安全问题进行控制与管理

2.1屋面梁配筋太少

结构建模时，设计人员图方便，屋面梁直接拷贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小，计算结果配筋不多，这样屋面梁在温度变化、混凝土收缩和受力等作用下因配筋率过低而裂缝宽度较大。

2.2受扭屋面梁缺少必要的腰筋

对于一般的梁，为了保持钢筋骨架的刚度，同时为了承受温度和收缩应力及防止梁腹出现过大的裂缝，一般构造措施为梁腹板高度大于450mm时加设腰筋，其间距不大于200mm，然后拉筋勾连。对于受扭构件《混凝土结构设计规范》(GB50010―2002)第10.2.5条第二款规定，其纵向受力钢筋的间距不应大于200mm和梁截面短边长度。对于设置悬挑檐口的屋面梁，在结构设计中误等同一般梁，未按受扭构件设计配筋。

2.3楼层平面刚度一些设计不够科学严谨

在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时，采用楼板变形的计算程序，这是一种很不负责的态度。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的，但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”，就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。为了使程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不至于出现根本性的误差，设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。

3　从高层建筑整体设计方面对安全问题进行控制与管理

3.1高层建筑结构平面及立面形式的选择

在高层建筑结构设计中，应尽量使建筑的三心(几何形心、刚度中心、结构重心)尽可能汇于一点，达到三心合一。如若在结构设计中没有做到三心合一，由此就会产生扭转问题。扭转问题就是结构在水平荷载作用下发生的扭转振动效应。扭转振动效应在风载等水平荷载载荷情况下会对结构产生危害，为避免其危害应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一，所以平面和立面形式的选择很关键。高层建筑的平面宜采用简单、规则、对称的形状，避免过于复杂的平面形式，大量震害的资料表明，高层建筑物平面布置不对称、过多的外凸、内凹等复杂形式都容易造成震害。

3.2高层建筑结构设计中的侧移和振动周期问题

高层建筑结构设计中的侧移和振动周期建筑结构的振动周期问题包含两方面：合理控制结构的自振周期；控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。

3.2.1结构自振周期

高层建筑的自振周期(T1)宜在下列范围内：框架结构：T1=(0.1～0.15)N；框一剪、框一筒结构：T1=(0.08～0.12)N；剪力墙、筒中筒结构：T1=(0.04～0.10)N；N为结构层数。结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内：第二周期：T2=(1／3～1／5)T1；第三周期：T2=(1／5～1／7)T1。

3.2.2共振问题

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。

3.2.3水平位移特征

水平位移满足高层规程的要求，并不能说明该结构是合理的设计。同时还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。因为结构周期长、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。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型；框架结构的位移曲线应为剪切型；框一剪结构和框一筒结构的位移曲线应为弯剪型。建筑结构设计是随着经济发展及人们对建筑物功能要求改变，又随着科技的进步而得以实现和解决。以上所提到的几个问题是设计人员在工程设计中较易出差的地方，对设计者来说要把提高设计质量作为终身奋斗的目标，为祖国贡献自己的力量。

4　总结

建筑结构设计关系到建筑物的安全、使用和寿命，稍有不慎，就会造成资源浪费甚至群众生命财产的威胁。因此，设计者一定要本着负责的态度，科学、合理的做好建筑结构设计工作。