浅谈建筑结构设计中常见问题及对策

摘要：建筑结构设计是一项系统的、全面的工作,在设计中存在的问题是多种多样的,作为设计来讲，需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。本文探讨了建筑结构设计中常见问题及对策。

关键词：建筑；结构设计；常见问题；对策

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

建筑结构设计是一项强度很高的创造性思维劳动，要运用结构设计人所掌握的大量知识，进行富有创造性的工作，建筑结构设计是一项系统的、全面的工作,在设计中存在的问题是多种多样的,作为设计来讲，需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。我们要始终把提高设计质量作为终身奋斗的目标。

一、建筑结构设计的基本要求

1、层层设置。安全的结构体系在设计过程中必须要层层设置，尤其是当灾难发生时将会在抵抗外在破坏中发挥有效作用。若仅仅将抗风险的希望都集中寄托在建筑的某一个结构上，这是很不稳定的。多肢墙好于单片墙，框架剪力墙好于纯框架好等等，这些都是层层防线的设计思路的重要表现。

2、重大轻小。建筑结构设计中常常涉及到了很多关键的理念，如：“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等，这些都是设计师门需要重视的问题。尽管对于结构体系而言，其是由不同的构件协调构建起了，而由于不同的构件都发挥着不同的作用，其在整个建筑中也有轻重之分。

3、优劣互补。科学的建筑结构体系需要坚持优劣互补的原则。结构太刚其变形能力差，若建筑受到巨大的破坏力时，则应具备的承受的力更大，经常会发生局部受损以至于全部毁坏，而太柔的结构尽管能够限制外力，但经常因为变形过大而难以正常运用。

二、建筑结构设计的常见问题及对策

1、 地基与基础设计方面存在的问题。地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，这是因为不仅该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，而且地基基础也是整个工程造价的决定性因素。但很多房屋建筑无地质勘察报告，仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。还有有些设计者对软弱地基的危害认识不足，当采用换土垫层对软弱地基处理时，不做换土垫层设计，只凭经验处置，只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力，没有进行垫层宽度和厚度计算，既不安全，又不经济。另外一些设计人员设计多层民用建筑时，在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范将荷载乘以折减系数计算其荷载值，因而导致采用荷载值偏大。

在地基与基础设计这一阶段，应选用整体性好，满足地基承载力和建筑物容许变形的要求，并能调节不均匀沉降的基础形式。高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量，有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性。此外，在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性。对多层建筑来说，尤其是软土层覆盖层厚度较大地区的多层建筑，一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前。必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性。进行多方案比较，最终选定安全实用、经济合理的方案

2、结构布置不合理，体型不规则

结构的合理布置（使结构尽可能“规则”)，是抗震概念设计中的十分重要的环节，这里的“规则”包含了对建筑的平立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因素的综合要求。由于引起结构不规则的因素太多，特别是对于复杂的建筑体型，很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。

由于缺乏规范依据及相应的设计规定，加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解，有些设计人员往往对结构规则性难以把握，有时甚至听从业主和建筑师的要求，在实际工程中出现了不少规则性很差、对结构抗震十分不利的高层建筑。这里仅举几个例子：

（1）平面凹凸不规则。这是最常见的一种情况。

（2）平面扭转不规则问题。如框架- 剪力墙结构中，纵横剪力墙布置过分集中或仅布置在房屋的一端，使结构刚度中心严重偏离质量中心。有时甚至是结构整体计算的第一振型为扭转振型。

（3）高位转换问题。如某高层建筑采用框支抗震墙结构，高度约160m，Ⅳ类场地，6 度设防，不仅房屋高度大大超过其最大适用高度，且在第6～7 层处设置了厚板转换层，框支层数达到6层。框支抗震墙属抗震不利的结构体系，新修编的抗震规范，对此类结构的抗震措施仅限于框支层不超过两层。

（4）楼层错层问题。高层建筑中带有较大范围的错层，使楼层的楼板不连续，对结构抗震十分不利。

（5）高层建筑带有明显薄弱层，又没有采取有效的抗震加强措施。

（6）高层建筑结构中，同时采用两种以上的复杂结构。诸如带转换层结构、错层结构、连体结构、多塔楼结构等，均属于复杂结构形式，根据抗震对高层建筑规则性的要求，高层结构不宜同时采用两种以上的复杂结构。

（7）同一结构单元中采用两种不同的结构体系。如某多层框架结构，电梯井及两端山墙部位局部采用砖墙承重。

（8）高层建筑楼板（特别是首层和转换层楼板）开洞过多过大，有的楼板开洞率甚至超过了30%。

在工程设计中应尽量避免采用不规则的结构，不应采用严重不规则的结构。在设计不规则结构时，应采用符合结构实际受力状态的力学模型进行计算分析，并采取有效的抗震加强措施。新修编的建筑抗震设计规范，参考了美国UBC 和欧洲规范8 的做法，对规则与不规则作了一些定量的划分，并规定了相应的设计计算要求。如将楼层最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值的比值大于1.2 时定义为平面扭不规则结构，并规定上述比值不宜大于1.5；对超过梁高的错层，规定应按楼板开洞对待，错层面积较大时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；对竖向不规则结构，规定薄弱地震剪力及某些水平转换构件的地震内力应乘以不同的增大系数，等等。

3、主梁有次梁处加附加筋。一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是:主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺, 在次梁两侧补上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是绝对的。规范中说的比较清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大,次梁荷载较大时,应加附加筋。当主梁高度很高,次梁截面很小、荷载很小时,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大,如工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。总的原则,当主梁上次梁开裂后,从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时, 主梁可不加附加筋。梁上集中力, 产生的剪力在整个梁范围内是一样,所以抗剪满足,集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时,也可满足。

4、 关于箱、筏基础底板的挑板问题。从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较节约。出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基。必要时可加较大跨度的周圈窗井。能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜。窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑。

总之，结构设计是个系统的、全面的工作，需要扎实的理论知识功底、灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。结构的设计不是单求外表的独特与奇异，而是要讲究科学的依据和实用的价值。设计人员要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其他专业来进行设计。只有这样才能真正体会结构设计的意义，推动建筑业向前发展。

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