建筑结构设计规范和设计方法

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摘 要：本文分析了几个建筑设计中结构设计方面存在的普遍问题,并提出了针对这些问题的防治方法,供大家参考借鉴.

关 键 词：建筑结构设计存在问题

建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作,直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性.但在实际设计工作中,常常发生建筑结构设计的种种概念和方法上的差错,这些差错的产生,有的是由于设计人员没有对一般建筑尤其是多层建部设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果；有的则是由于设计对设计规范和设计方法缺乏理解；还有的是由于设计者的力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,对结构验算结果也缺乏判断正确与否的经验,为了避免或减少类似的情况发生,确保建筑设计质量能上一个台阶,应从以下几个方面对结构设计中的常见问题加以改进：

1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.

原因是原设计各层挑梁均按承受本层楼盖及其墙体的荷载进行计算.但实际结构中,悬挑梁上部墙体均为整体砌筑,且下部墙体均兼上层挑梁的底摸,这样挑梁上部的墙体及楼盖的荷载实际上是由上往下传递.上述挑梁的设计计算与实际工程中受力及传力路线不符是导致底层挑梁承载力不足并出现受力裂缝的主要原因,解决的办法要么改变计算简图及受力路线,要么注意施工顺序和施工工序.

2关于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.

3关于超长结构

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.这两条在实际设计过程中较难把握.工程实例中超过55m就设置伸缩缝,这显然是很难保证的,但采取后浇带分段施工后究竟应控制房屋长度多少而不至于产生裂缝等不良现象呢?这取决于各地区的温差及混凝土不同的收缩应力.按照常规,单层房屋超过55m在70m以内时,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,多个工程均未产生严重的裂缝.但在结构设计中必须对梁柱配筋进行概念上的调整.首先是长向板钢筋应双层设置,并适当加强中部区域的梁板配筋,中部区域作为一个中点必然受较大应力,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,而超长结构在角部容易产生的扭转效应也须我们在设计中对角部结构进行加强.当框架结构超过70m时,必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,并相应施加预应力,这在许多工程实例中应用的效果也是众目共睹的.如果对超长结构,不能有效的分析清楚受力情况,还应按规范要求设置伸缩缝.

4防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏

预防或减少不均匀沉降的危害,可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制.诸如：避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置；避免立面体形变化过大；将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元；加强上部结构和基础的刚度；同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施.应该引起重视的是：对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式,此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合.当土层有较大起伏时,应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响.

5从结构计算和构造上满足规范要求

5.1从结构计算角度,看结构计算应注意的问题

避免荷载计算的错误.诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重.底框砌体结构验算时就应注意：底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通常对底层地震剪力乘以1.2-1.5的增大系数；底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法.连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替；双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则,由于跨巾弯矩未进行调整,将使计算值偏小对电算结果的正确性进行正确评价.

5.2从构造角度看应注意的问题

注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值.尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求.严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求.为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风散热措施.按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,上至女儿墙压顶,下伸人基础圈梁,或伸人室外地面以下500毫米,构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求.

6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,一般是先按建筑层数估算筏板厚度,常规是按层数×50mm来估算.譬如说一幢十八层的小高层住宅,我们则先按18×50mm等于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,但笔者在这里主要强调一个短肢剪力墙结构下的群桩冲切,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.

7结语

建筑结构设计是随着经济发展及人们对建筑物功能要求改变,又随着科技的进步而得以实现和解决.以上所提到的几个问题是设计人员在工程设计中较易出差的地方,对设计者来说要把提高设计质量作为终身奋斗的目标,更好地服务于我国的建筑事业.