探讨混凝土结构设计中易忽视的细节问题

摘 要: 无论民用建筑，还是工业建筑，结构设计在整个项目的施工、运营以及后期维护、加固改造都起着举足轻重的作用。结构设计中关键及细节问题的把握对于保障建筑的安全和人民财产不受损害是至关重要的。本文讨论了在结构设计中容易被设计者忽视的问题，希望对结构工程师们有一定的参考意义。

关键词:民用建筑；工业建筑；结构设计；结构工程师

中图分类号：TU24 文献标识码： A

前 言

进入21世纪以来，我国经济高速迅猛的发展带动了基础设施建设的步伐。在建筑设计中，结构设计要是在满足建筑使用功能及建筑艺术的效果前提下，也要满足结构的安全，适用，经济，耐久等方面的要求。结构设计中能够掌握结构概念，合理利用规范法规，结合实际的工程情况全面准确的理解结构体系，都是非常重要的。本文主要从以下几个方面探讨设计者在结构设计中常常容易忽视的问题。

结构布置

对于一个建筑结构，结构体系的确定关系到结构受力是否合理，甚至于关系到结构的安全性，而结构布置的是否合理，直接影响到结构体系是否能很好的发挥作用。结构布置方面的问题包括：

房屋结构高度和结构竖向高宽比控制

结构平面布置和竖向布置的合理性

抗震墙、抗侧力体系及底部加强区的布置

竖向抗侧力构件的连续性及截面尺寸、材料强度等级变化是否合理

伸缩缝、沉降缝和抗震缝的设置和构造是否符合规范要求

非主体结构与主体结构的连接安全

结构高宽比是衡量结构的整体稳定，抗倾覆能力，抗侧刚度，承载能力和经济合理性的重要指标。保证结构具有合适的高宽比，合理的水平及竖向布置，布置结构缝等措施都是要使结构的抗侧刚度的均匀变化，防止发生刚度突变形成薄弱层。这些往往需要结构设计工程师们在结构设计的方案初期确定的，充分理解结构的概念，有时还需要通过软件的建模试算，不同方式的比较得出的。

荷载取值

在结构设计中，荷载的正确取值和计算是最基本，最重要，也最容易被忽视的方面。往往有很多设计工程师把一些主要的荷载取值错误或者遗漏。主要问题如下：

一些建筑楼面的活荷载取值被忽视。某些楼面的荷载因为建筑功能要求的特殊应该取值特殊，并且应该在设计中给予足够的重视。例如，对于高层建筑和公共建筑的走廊、门厅和楼梯等“人流可能密集处”，构件计算时应取3.5kN/m2，参与结构整体计算分析时，可不采用“当人流可能密集时”的荷载电梯机房空调机房7KN/ m2，阳台至少取2.5KN/ m2，当人流可能密集时3.5KN/ m2。

恒荷载取值错误。恒荷载的取值决定于结构的使用功能，是否有特殊要求，例如屋面有花园的恒荷载取值问题，如果只考虑覆土厚度，未计入花圃土石自重，会使荷载取值偏小。地下室顶板有覆土的情况，也要考虑覆土的荷载。楼面有垫层及填料时，应该考虑在内，并在明确填料的容重等信息。如地热、公共厨房、卫生间、设备用房排水沟等填料容重

对风雪荷载敏感的结构未提高荷载取值。对风压敏感的高层建筑和高耸结构，以及自重较轻的钢木主体结构，这些结构的风荷载非常重要，由于计算风荷载的各种因素及方法的不确定性，因此基本风压应适当提高。例如风压敏感轻钢结构的独立广告牌，高层建筑屋面女儿墙，砌体结构围墙的抗风设计等。

《建筑结构荷载规范2012》（强条）第7.1.2条新规定 “对雪荷载敏感的结构，应采用100 年重现期的雪压”。对雪压敏感的结构主要指大跨、轻质屋盖结构，此类结构的雪荷载经常是控制性荷载，雪荷载远超过自重，极端雪荷载作用下的容易造成结构整体破坏，后果特别严重。近年来的历史少见的大雪天气，大跨轻质屋盖结构因雪灾破坏的事件时有发生，如哈尔滨红旗加油站，道理某菜市场倒塌等等。

特殊荷载的取值问题。在结构设计中，往往一些特殊部位，或者是特殊功能要求的荷载取值都要很大，如果取值偏小或者遗漏，造成结构的安全问题是巨大的，这方面要引起工程师们格外重视。例如，地下室顶的消防车荷载，要考虑不同覆土厚度、板跨对荷载的影响，对梁板的设计时荷载的取值的不同，以及在设计基础时不需要考虑消防车荷载。一些特殊设备的荷载也应该在施工图表达时注明，如屋面处的高位水箱、冷却塔、卫星天线、发射塔、避雷针、擦窗机等的荷载，风荷载作用下当然像发射塔等高塔的钢结构应该参与整体计算；楼面处的变压器、配电柜、制冷机组、空调机房，水处理设备等的荷载，有吊灯等吊挂荷载等。屋面四周有上返梁时，由上返梁包围的屋面可能造成积水，也应在屋面设计中给予考虑，或者采取有效的措施避免积水。

特殊部位及构件的设计

在结构设计中一些重点部位或构件的设计应该格外重视，采取单独计算、重点分析，加强构造措施等方法去保证其安全度。

3.1 地下室外墙的设计

一般情况下，地下室外墙承受的荷载主要有结构自重、地面活荷、侧土压力等。剪力墙的受力模型与上部结构的结构形式及水平布置有很大关系。对于框架结构，±0.000楼板对地下室外墙的顶端约束较弱，可简化为铰接，而对于剪力墙结构，剪力墙及±0.000楼板对地下室外墙的顶端约束较强，可简化为固定约束。一般基础的刚度都远大于墙体刚度，故可将外墙的底端为固定约束，固端弯矩相等，地下室外墙的底端外侧的配筋也要考虑这一个固端弯矩的影响。计算分析表明，在满足裂缝要求情况下的外墙一般都能满足承载力要求，反之不一定满足。

3.2 出屋面较高女儿墙的设计

高层建筑中，一般为了追求立面的整体效果，出屋面的女儿墙都很高，女儿墙所承受的风荷载和地震荷载都很大，而且对主体结构的影响也很显著，这一点常常被设计者们所忽视。常规尺寸的女儿墙（不高于1.5m）的计算，可以在计算是近考虑女儿墙的自重，而不考虑其参与整体结构分析，这种方法满足精度要求，也不会影响到结构的安全性。然而当女儿墙较高时，就要仔细计算女儿墙承受的水平荷载。配筋计算可以按是支撑上屋顶的悬臂结构，且宜双层配筋，同时也应保证屋顶结构的梁或者墙有足够的抗弯和抗扭刚度。在结构条件允许的情况下可以选择让顶层的墙肢或者柱子升至出屋面，并增设水平拉梁，以增加出屋面女儿墙的抗侧刚度。

结 语

建筑结构设计是一个综合复杂的过程，需要我们结构工程师熟悉规范，有足够的结构概念，选择合理的结构形式和布置方式，注重细节问题的处理方法和措施，根据具体项目进行具体分析，这样才能保证结构满足安全、适用、经济、美观的要求。

参考文献

[1]蒋莉莉，浅议高层建筑结构设计要点[J].民营科技，2007.11.

[2] 中华人民共和国行业标准. GB50011-2010建筑抗震设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社, 2010.

[3]广东省建筑设计研究院标准.GDA0003-2012高层住宅结构设计统一技术措施.2012.12.

[4]朱炳寅，建筑结构设计问答及分析[M]. 北京：中国建筑工业出版社.2013.5.