探论建筑工程的结构设计问题

摘要：本文作者根据长期的实践经验，列出了一些带有普遍性的常见问题，希望通过对结构设计中这些常见问题的分析，能够给同行一定的借鉴和参考。

关键词：建筑工程、结构设计、问题研究

Abstract: in this paper the author according to the long-term practice experience, the list of some common problems with universal, hope through to the structural design of these common problem analysis, can to their peers of certain reference and reference.

Keywords: construction project, the structure design, research problems

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号

一前言

结构设计在建筑工程起着十分重要的作用，其不仅关系着建筑物的使用性能，还关系着工程施工的具体方案，影响了工程的经济效益。

本文重点研究了建筑结构设计过程中出现的缺陷，以保障设计质量能够达到理想要求。

二钢筋混凝土的承重选型及布置

⑴房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值。现行的《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。实际工程中经常存在这样的问题：某高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值，甚至有个别高层建筑房屋高度和高宽比均超出规定限值，且既无可靠的设计依据，在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强措施，给结构抗震带来安全隐患。另外还有一点也容易被设计人员所忽视，就是房屋适用高度除与结构体系类型和抗震设防烈度有关外，尚与场地类别和结构规则程度等因素有关，当结构位于Ⅳ类场地或平面与竖向布置均不规则时，其最大适用高度应适当降低(一般降低20％)。如某高层建筑32层，高115.8m，框架剪力墙结构，7度设防，Ⅳ类场地，根据规范其适用高度为120m，但由于建于Ⅳ类场地，其最大适用高度应适当降低(若按降低20％考虑，其最大适用高度应为96m)，则该高层建筑需按超限高层建筑来

考虑。

⑵结构布置不合理。结构设计中十分重要的环节就是结构的布置要合理，即结构布置尽可能的“规则”。由于引起结构不规则的因素很多，特别是对于复杂的建筑体型，很难一一用若干简单的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。正是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把握不够，有时甚至听任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。①平面扭转。由于平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构，在地震中会因产生扭转不规则而受到严重的破坏，所以在布置抗侧力结构时，应使结构均匀分布，令荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转不规则的不利影响。②楼板局部不连续。一些高层建筑中经常带有较大范围的错层，使楼层的楼板不连续，楼板的平面刚度急剧变体导致结构不规则。目前在工程设计中应用的多数计算分析方法和计算软件，大多数都假定楼板在平面内不变形，平面内刚度为无限大，这对于大多数工程来说是可以接受的。但当楼板平而比较狭长、有较大的凹人和开洞时，被凹口或洞口划分开的各部分之间的连接较为薄弱，在地震作用中容易相对振动而使削弱部位产生震害，楼板可能产生显著的面内变形，因此应该对凹入或洞口的大小加以限制，并应采取相应的加强措施。③楼层的突然变化。当结构上部楼层相对于下部楼层收进时，收进的部位越高、收进后的平而尺寸越小，结构的高振型反应越明显，当顶部刚度过小时会出现鞭梢效应。当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，结构的扭转效应和峰向地震作用效应明显，对抗震不利，因此应按规范对收进后的平面尺寸和外挑尺寸加以限制，设计上应考虑竖向地震作用的影响。④竖向构件不连续。在高层没计时，底层为了有一个较大的空间，常将底层设计为带转换层的大空间结构，使上部结构不落地，采用梁上起柱的办法，这就形成了柱构件上下不连续，容易使结构形成薄弱部位，对结构的抗震极为不利。

⑶结构缝宽度设计不合理。对于超长的工程建筑物，为了减少温度变化对结构的影响，应合理地设置伸缩缝。有些设计人员采用后浇带代替伸缩缝，后浇带根本不能解决温度变化的影响,只能减少混凝土材料干缩的影响。对不便于设置温度伸缩缝的超长结构，除留设施工后浇带外，还应采取其他构造加强措施，如加强顶层屋面的保温隔热措施，对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的温度筋，或采用预应力混凝土结构等。

对于地下室结构尽量不要设缝。有些设计人员常在高层建筑地下室.与裙房地下室之间设置沉降缝，这虽可解决两者问的沉降差异问题，但地下室设缝会带来一系列的问题，如地下窒底板和外墙在沉降缝处的节点处理非常复杂，施工困难，易出现渗漏水等质量问题，另外还常会导致高层部分的基础有效埋深不足。因此，笔者认为对地下室结构宜尽量不设缝，而采取其他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闱内，或在主裙楼之间留设施上后浇带，待主楼封顶后再连成整体。

三地基基础设计方面

⑴对基础的选型或施工的可行性考虑不够充分。如某高层建筑，设计时采用大直径钻孔灌注桩，桩尖穿越6～8m的卵石层进入中风化岩1倍桩径。按照现有的施工条件，桩尖穿越较厚的卵石层十分困难，成孔质量也很难保证，如果根据附近相似地质条件的工程经验，以卵石层为持力层，并在桩端进入卵石层一定深度后进行桩底注浆，同样能达到提高单桩承载力、减小桩基沉降的目的。

⑵高层建筑基础有效埋置深度不足。在工程设计时，设计人员往往容易忽视规范的相关规定。如某高层建筑30层，H=106m，地下1层，设计采用桩基，筏板基础埋深为5.5m，不满足《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》(JCJ6―99)第4.0.2条中关于桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1／18的要求，该基础的埋深应不小于H／18=5.9m。有些工程主楼为高层。裙房为多层，两者之间用沉降缝断开，使主楼地下室在沉降缝一侧没有可靠的侧限。高层建筑规范规定，基础有效埋深应从具有可靠侧限的地面算起，而在工程设计中，设计人员往往容易忽略”可靠侧限”这一蘑要因素。

⑶单桩承载力取值出现偏差或缺乏计算依据。①由于成桩的工艺各不相同，因此地基土对不同的桩型的支承能力也就不相同。也就是说，要按照规范中的经验公式计算单桩的竖向的承载力的时候，对不同的桩型以及极限端阻力也是不一样的。设计者经常会忽略这些差异。因此计算的单桩承载力就会出现偏差。②验算桩身承载力时，没有考虑施工工艺系数 或桩身压曲的影响；对抗拔桩，仪计算桩身承载力，没有进行桩身抗裂验算。③有地下室时，在按静载试验确定单桩承载力时，没有扣除地下室深度范围内的桩侧摩阻力。由于基坑开挖后暴露时间不宜过长，试桩一般都在基坑开挖前进行，基坑开挖后，地下室深度范围内的桩侧摩阻力已不再存在，因此不应考虑。④桩端以下存在软弱下卧层时，常忽略软弱下卧层承载力和桩基沉降验算；也有的工程桩端以下硬持力层的厚度过薄，小于《建筑桩基技术规范》(JGJ94―94)第3.2.3.5条规定的不宜小于4d(d为桩径)的要求，且持力层以下存在很厚的软弱下卧层，而在单桩承载力取值时又没有充分考虑这一因素，使房屋的安全和使用存在隐患。

四结束

随着我国科技的迅猛发展，建筑工程结构设计的技术也会越来越多。不论设计的技术怎样多，都要持续保证建筑的楼房要有足够的抗震和抗风的能力。也就是说在设计的时候要保证具有足够的承载力和变形能力。总的来说就是保证建筑工程结构的合理性、安全性以及经济性．