浅论建筑结构设计中的常见问题

摘要:我国的建筑设计发展较快,但是在具体的设计中还是存在一定的问题,本文从中挑选三个方面,简单的从屋面梁与配筋设计、砌体结构设计以及结构缝设计方面简单的对我国建设结构设计中所存在的问题进行讨论。

关键词:结构设计 房屋建筑 问题

随着我国建筑行业的不断发展,我国对于房屋建筑设计水平也在不断的提高,但是在实际的建筑结构的设计当中,还是有由于工程人员的疏漏或者其他方面的原因致使设计中出现问题,这些问题无论大小都在对房屋的建筑质量产生了一定程度上的影响,笔者针对屋面梁与配筋设计、砌体结构设计以及结构缝设计这三个方面的内容,加以简单论述。

一、屋面梁与配筋的问题

(一)屋面梁配筋太少

屋面梁配筋太少的原因,主要是在结构建模时,由于结构设计人员图一时的方便,将屋面梁的尺寸直接照抄下层梁的尺寸,由于屋面梁所能承重的荷载较小,计算结果中的配筋不多,致使屋面梁在混凝土收缩、温度变化以及受力变化等作用下因为配筋的数量太少而出现裂缝宽度过大的现象。

(二)受扭屋面梁缺少必要的腰筋

对于建筑中一般的屋面梁而言,为了保证其钢筋骨架的刚度,同时也为了承受做温度以及受力变化所出现的致使梁腹的裂缝过大,一般在结构设计上都会在梁腹板高度大于450毫米的地方加设腰筋,各腰筋之间的间距要小于200毫米。而对于设置悬挑檐口的屋面梁而言,在结构设计中不能等同于一般的屋面梁,要注重按照受扭构件来设计配筋。而在受扭构件的设计中,应当注意两个方面的数值:

1.振型数的取值

振型数的取值关系到结构计算结构的精度,对于一些刚度不均匀以及平面不规则的复杂结构而言,尤其是那种大底盘以及多塔结构的设计中,在考虑到扭转耦联计算的同时,很难考虑到应当去多少振型来对地震作用进行计算。因此在实践中,对振型数的取值一般采用以下的原则:当不考虑扭转耦联计算时,最小的数值应该取3,而当振型数多于3时,应该取3的倍数,但是不能超过房屋的具体层数;当考虑到耦联计算时,振型数应该取至少是9数值,当结构层数较多或者是刚度突变较大时,振型数要相应的多取,但是不能超过具体房屋层数的3倍。

2.周期折减系数

由于在实践中填充墙的存在,房屋的框架结构的实际刚度要大于设计中计算的刚度,而计算的周期要大于实际的周期,所以会使计算出来的地震剪力偏小,从而会使结构设计的抗震性较差,使结构不安全。因此对于砌体中存在填充墙的,周期折减应该取0.6-0.7的数值;而当砌体中填充墙与轻质砌块混合时,对周期折减的系数应该取0.7-0.8;而当砌体中完全不存在填充墙时,周期折减可以取0.9;只有当完全无墙的纯框架设计时,才能对周期不折减。

二、砌体结构设计中存在的问题

(一)底层框架――剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题

底层框架剪力墙砌体结构房屋是指底层为钢筋混凝土框架――剪力墙结构,上部为多层砌体结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼,底层为商店,餐厅、邮局等空间房屋,上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积,将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上,各层设计有挑梁,但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝,该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。

(二)砌体结构布置方式及抗震分析

1.横墙承重的结构布置:一般房屋为矩形平面,其横向刚度远小于纵向刚度,因此有足够数量的横墙,是提高结构抗震性能的主要途径。由震害可知,墙体多为剪切破坏,因此,为了提高横墙的抗震能力,必须提高其抗剪强度。主要措施是提高材料的强度等级,增加横墙上的轴压力。为此,应尽量使横墙成为承重和隔断合二为一的墙体。

2.纵横墙共同承重的结构布置。当房间较大时,设有沿进深方向的梁支承于纵墙上,使纵墙承重。楼板沿纵向搁置,故形成横墙承重,横墙间距不入,一般可满足抗震要求,同时纵墙也因轴压力的存在而提高了抗剪能力。另一方案是纵墙承重与横墙承重沿竖向交替布置,这种方案实际应用不多。

3.纵墙承重的结构布置。该种布置方案,横墙间距大、数量小,且轴压力较小,故对抗震不利;纵墙多易引起弯曲破坏,应慎重选用。

4.混合承重结构布置。这种布置可有多种布置方式,如内框架砌体结构、底层框架砌体结构及局部框架砌体结构等。这种结构体系由两种结构材料弹性模量和动力性能相差很大的两种结构体系组成,因而不是一种良好的抗震结构形式。

三、结构缝设计存在的问题

对于超长建筑物,为减少温度变化对结构的不利影响,合理地设置伸缩缝是必要的。有些设计人员提出用后浇带代替伸缩缝,笔者认为此种做法并不一定妥当。因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响,不能解决温度变化的影响。后浇带处的混凝土封闭后,若结构再受温度变化的影响,后浇带就不能再起任何作用了。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构,除留设施工后浇带外,还应采取其它构造加强措施。

笔者认为对地下室结构宜尽量不设缝,而采取其它技术措施来解决差异沉降问题,如采用桩基,使绝对沉降和差异沉降控制在允许范围内,或在主裙楼之间留设施工后浇带,待主楼封顶后再连成整体。地下室埋于土中,建成后受温度变化的影响相对较小,因此对长度较长的地下室可采取留设后浇带、采用补偿收缩混凝土、局部提高配筋率等措施来解决混凝土干缩和温度应力的影响。

参考文献:

[1]王艳辉.浅谈房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].中小企业管理与科技, 2010,(02):169-170.

[2]宋子煜.论高层建筑设计原理[J].消费导刊,2010,(01):197