浅谈建筑工程结构设计中的几个要点

摘要：随着我国建筑行业的迅速发展，建筑类型与功能愈来愈复杂，再加上城市人口的不断增多、建筑用地日益紧张，建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。本文通过对建筑结构设计规范和实践，总结了结构设计的几点经验。

关键词：建筑 结构设计 结构体系 抗震设计

一．关于超长结构伸缩缝的设置

混凝土结构设计规范第9.1.1条中规定钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55m，而7.1.2条则规定当采取后浇带分段施工，专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施且有充分依据的，伸缩缝间距可适当增大。据此，伸缩缝的设置应根据建筑结构的体形灵活设置，并考虑结构分块区域内砼的应力变化和施工条件的影响。按照以往的设计实践经验，对于单层或多层建筑物长度在55-70M，如果建筑物整体结构体形及结构刚度变化差异不大时，采取设置施工后浇带及相应的构造加强措施后，不设置伸缩缝是可行的。但在结构设计中必须对梁柱配筋局部加强调整。首先是单向板钢筋应双层设置，并适当加强中部区域的梁板配筋，中部区域应力变化较大，而两侧梁柱，特别是边跨的柱配筋必须加强以抵抗温度应力带来的推力，同时也应当通过构造调整抵消超长结构在“角”位置处扭转效应产生的应力影响。当框架结构超过70m时，须采取特殊的措施才能不设置伸缩缝，譬如说采用预加应力，掺入抗裂外加剂等等，而且作为超过70m 的结构，必须对温度及收缩裂缝采取定量的分析，并采取相应的预应力并采取相应的预应力施工工艺，因此，超长结构伸缩缝的设置，应结合设计规范，在结构受力分析清晰后选定设置位置，并根据以往工程经验进行必要的结构或构造调整。

二．关于桩筏基础中筏板取值

桩筏基础设计中对于筏板厚度的取值，通常情况是先按建筑层数x50mm来估算。譬如说一幢十八层的小高层住宅，我们则先按18x50mm=900mm设定筏板厚，然后再根据排桩情况，分别验算角桩冲切，边桩冲切及墙冲切，群桩冲切。一般情况均为角桩冲切来控制板厚，在这里主要强调一个短肢剪力墙结构下的群桩冲切的实践经验。短肢剪力墙结构由于墙体不封闭，故取值群桩冲切边界时有相当大的困难，而群桩冲切由于桩群重叠面积较大，应是一种不利状态。笔者一般是取值几个大层间近似作为冲切边界，所围区域内短肢墙体内力则作为抗力抵消，虽不完全准确，但区域放大后，边界的开口效应有所削弱，是可行的。

三．板面设置温度应力筋

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第10.1.9条规定在温度收缩应力较大的现浇板区域内，钢筋间距宜取为150~200mm，并应在板的末配筋表面布置温度收缩钢筋，板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。对于这一条设计人员的理解又会产生出入。什么区域属于温度收缩应力较大的区域？笔者认为对于规则较短的建筑物我们可以在各楼面边跨及屋面层设置相应的温度应力钢筋，而对于超长结构，则建议在超长结构的长向均应设置双层钢筋。其余部位则可因人而异，功能重要的区域设置，有条件的建设子项设置，而不必过于强调。另外有一点，当地下室筏板厚度大于1200mm时，笔者建议在筏板中间配置温度收缩应力钢筋以抵抗大体积混凝土所产生的收缩及温度应力，配筋量笔者建议取1/2筏板厚的0.1%，且不小于φ12@200。

四．梁上起柱是否设置附加钢筋

笔者曾遇到某些工程梁上起柱及次梁上面都在梁中附加横向钢筋，有的同志甚至在弹性梁基础中柱下梁内亦附加钢筋，这完全没有必要。虽然这是偏于安全的一种做法，但如果计算不需要则就是浪费了。《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第10.2.13条规定，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（箍筋，吊筋）承担，附加横向钢筋宜采用箍筋。因此次梁放在主梁上面及梁上起柱，主梁是不必设置附加横向钢筋的。《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》就是如此的。但还是有相当多的设计人员认为梁上起柱应设置横向钢筋，其理由是柱的轴力（集中荷载）会通过柱中的纵向钢筋传到梁截面。这就不对了，柱轴力是由柱截面的混凝土传到梁的上表面，而不是由柱内钢筋传递的，否则独立基础内岂不是也要设置吊筋了？这一类问题我觉得搞清楚了在工程实践中可以避免一些不必要的浪费。

五．强柱弱梁的设计理念

强柱弱梁的概念主要是针对小震不坏，中震可修，大震不倒的抗震设防目标而提出的。柱破坏了建筑物整个都会倾覆，而梁破坏则仅是某个区域失效，因此柱较之梁破坏的损害更大，当前我们的经济已高速发展，我们设计人员在设计中一定要将这一概念设计贯彻下去。其一必须严格控制柱轴压比，我们目前的计算均是基于小震下进行的，如果小震下柱子轴压比过高，则大震下地震力将对边柱产生一个巨大的附加轴力（有文章研究表明约增加30%），则柱子根本不可能有这点安全储备，在大震即会破坏，那又何谈大震不倒呢？笔者认为轴压比在任何情况下均不宜超过0.9%，且我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理，建议边柱，角柱应适当加强，特别是角柱，建议应全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%。所有框架柱，不包括小截面柱，笔者建议纵筋均应大于20，且柱筋品种不宜过多，矩形截面柱尽可能对称配筋。而对梁配筋笔者则建议应配足梁中部筋，而支座筋则可通过调幅让其适当降低，以使地震作用下能形成梁铰机制，防止柱先于梁屈服，使梁端能首先产生塑性铰，保证柱端的实际受弯承载力大于梁端的实际受弯承载力。

六．剪力墙结构中的问题

短肢剪力墙结构设计中有几个问题值得我们重视，处理不当经常会成为薄弱点，这也是抗震审查中经常发现的问题。其一是对普通长墙的界定，高规JGJ3-2002第7.1.2条中规定一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙，短肢剪力墙是指截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。这就给我们带来一个困惑，高厚比为7.9倍及8.1倍的两种墙受力特性截然不同，由此而引起的配筋亦相差甚远（对四级剪力墙而言，短肢剪力墙在一般部位的配筋率要求大于1.0%，而普通墙则仅要求边缘构件配筋率0.4%，墙身部分配筋率仅为0.2%。）因此笔者在布置长墙时建议控制高厚比大于9，这样就与短肢剪力墙有所区分而不会混淆。其二是关于小墙肢JGJ3-2002第7.2.5条规定矩形截面独立墙肢的截面高度不宜小于截面厚度的5倍，因为当墙肢高厚比较小时受力特性是脆性破坏，属抗震不利构件。因此笔者认为在剪力墙结构设计中应尽量避免次类构件的出现，特别是高厚比小于3的小墙肢应不出现，如出现建议一种是按构造柱考虑，不作为抗侧力构件，否则应按框架柱设计，尽量降低轴压比，加强配筋。

参考文献

[1] 钱令希. 工程结构设计. 北京: 水利电力出版社, 1983.

[2] 赵国藩. 工程结构可靠性理论与应用. 大连:大连理工大学出版社, 1996.