淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題分析

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論文關(guān)鍵詞：安全；結(jié)構(gòu)抗震；承載力

  論文摘要：本文主要針對(duì)當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一些常見卻又常被人們忽視的錯(cuò)誤進(jìn)行了剖析，指出了錯(cuò)誤的原因和后果，并給出了一些設(shè)計(jì)建議和構(gòu)造的要求。   1地基與基礎(chǔ)方面   1.1多層房屋建筑無地質(zhì)詳勘報(bào)告，僅僅依據(jù)建設(shè)單位口頭或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料就進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要做到合理，安全適用，設(shè)計(jì)人員必須依據(jù)地質(zhì)勘察資料，統(tǒng)一考察多方面因素進(jìn)行基礎(chǔ)類型和上部結(jié)構(gòu)方寧設(shè)計(jì)，僅憑地耐力這一數(shù)據(jù)是不完全面的，也是不安全的，更不能盲目地把耐力容許值取得小一些就認(rèn)為成無一失了。   1.2采用換土墊層進(jìn)行軟弱地基處理，不進(jìn)行換土墊層設(shè)計(jì)，只憑經(jīng)驗(yàn)處置。有時(shí)設(shè)計(jì)者軟弱地基的危害認(rèn)識(shí)不足，只是簡(jiǎn)單地憑借經(jīng)驗(yàn)采用砂墊層加強(qiáng)一下承載力，沒有進(jìn)行墊層寬度和厚度計(jì)算，既不安全，又不經(jīng)濟(jì)。   1.3民用建筑中柱，梁及基礎(chǔ)的負(fù)荷未按規(guī)范乘以折減系數(shù)。設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)多層民用建筑時(shí)，在計(jì)算梁、柱和基礎(chǔ)的負(fù)荷時(shí)未按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范舸用荷載乘折減系數(shù)計(jì)算其荷載值，因而荷載值準(zhǔn)確。       2磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱兼作承重柱用       在磚混結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造不但能夠提高墻體的坑剪能力，而且構(gòu)造柱與圄梁聯(lián)結(jié)在一起，形成對(duì)砌體的約束，這對(duì)于限制墻體裂縫的開展，維持豎向承載力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能有著重要的作用。   在當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，構(gòu)造柱經(jīng)常被作為承重柱使用，這種作法將引起以下幾個(gè)問題。   2.1構(gòu)造柱作為承重柱使用后，使得構(gòu)造柱提前受力，這不但會(huì)降低構(gòu)造柱對(duì)徹底的拉結(jié)和約束作和，而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用時(shí)，在構(gòu)造柱位置必然形成應(yīng)力集中，首先破壞。這樣構(gòu)造柱不但起不到其應(yīng)有的作用，反而成為房屋結(jié)構(gòu)中的一個(gè)薄弱的部位。   2.2構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中，沒有另設(shè)基礎(chǔ)，構(gòu)造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎(chǔ)的抗沖切、抗彎部及局部承壓強(qiáng)度必然不能滿足要求。柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓被出現(xiàn)裂縫。本文建議承重大梁下的柱子應(yīng)按承重柱設(shè)計(jì)。若梁上荷載和跨度都比較小時(shí)，構(gòu)造柱也可布置于梁下，但此時(shí)必須按不考慮構(gòu)造柱作用來驗(yàn)算下墻體的局部承壓和抗彎強(qiáng)度。經(jīng)驗(yàn)算滿足，方可在梁下布置構(gòu)造柱。       3承重柱截面高度設(shè)計(jì)過小       這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū)。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防，不圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設(shè)計(jì)得過小，使梁柱的線剛度比加大（因一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定：當(dāng)梁柱的線剛度比大于4時(shí)，計(jì)算簡(jiǎn)圖中梁柱節(jié)點(diǎn)可簡(jiǎn)化為鉸支）。把梁簡(jiǎn)化為鉸支梁，柱按軸心受壓計(jì)算。這種做法雖然易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析，但卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患。因?yàn)檫@樣做忽略了梁柱間的剛結(jié)作用，即忽略了柱對(duì)消化酶的約束彎矩，加之以柱截面的配筋都較小，結(jié)構(gòu)一旦受力后，柱頂抗彎強(qiáng)度必然不足，從而柱子而梁底附近將會(huì)出現(xiàn)一條或多條水平裂縫，形成塑性餃。這樣在正常使用情況下，柱子已開始帶餃工作。這不但影響了房屋的耐久性，而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴(yán)重的是，這樣的結(jié)構(gòu)一理遭遇地震作用時(shí)，將會(huì)倒塌，這違背了現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則。       4在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，只注意了橫向框架的設(shè)計(jì)而忽視了縱向框架       現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求水平地震作用應(yīng)按兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算，各方面的地震和用應(yīng)由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件來承擔(dān)。說是說，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者對(duì)以于非抗震設(shè)計(jì)，而縱向地按普通的連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，梁柱的節(jié)點(diǎn)和框架中的縱筋、箍筋的配置無法不答合框架的構(gòu)造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用，在實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現(xiàn)象。   5懸挑梁的梁高選用過小       設(shè)計(jì)者往往只注意了對(duì)梁的強(qiáng)充和傾覆進(jìn)行驗(yàn)算，而忽略了對(duì)梁手撓度的驗(yàn)算。梁高選用過小，引起梁截面的受壓區(qū)應(yīng)力過高，在正常使用狀態(tài)下，梁截面受壓區(qū)產(chǎn)生非線性徐變。梁撓度隨時(shí)間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁板出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度隨著挑梁變形的回大而加寬，影響了房屋的正常使用。據(jù)筆者觀察，這種挑梁的變形發(fā)展到后期，梁支座截面上部受拉區(qū)常常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。受支座附近上部受拉區(qū)常常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響，豎向裂縫向下延伸發(fā)展為斜裂縫，此時(shí)梁已接近破壞，當(dāng)為托墻挑梁時(shí)，梁過大的撓度引起梁上境況體在梁支座附近出現(xiàn)裂縫。裂縫在梁支座處沿斜向延伸，縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震也很不利。懸挑結(jié)構(gòu)對(duì)豎向地震的作用最為敏感。梁高小時(shí)，截面的相對(duì)受壓區(qū)高度較大，梁的延性減小，在豎向地震作用下易發(fā)生脆性破壞，失去承載力。   6連續(xù)梁按單梁進(jìn)行設(shè)計(jì)       這種情況多發(fā)在陽臺(tái)邊梁的設(shè)計(jì)中。由于邊梁上的荷重一般較小，沒有引起設(shè)計(jì)得的重視，左圖受力分析方便，設(shè)計(jì)得把實(shí)際應(yīng)為連續(xù)梁的梁按單簡(jiǎn)支梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，致使梁在支座處上部負(fù)筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫，進(jìn)而引起梁上部攔板出現(xiàn)豎向裂縫。如果該邊梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，問題將會(huì)變得更加嚴(yán)重。因?yàn)樵摿阂话阒苯颖┞对谑彝?，受環(huán)境溫度影響較大。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束，在梁內(nèi)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，該收縮應(yīng)力作用于原已產(chǎn)生的梁上裂縫處，引起梁的支座附近沿整個(gè)梁截面四周裂縫貫通，梁承載力降低，直接影響了使用安全。       7樓板設(shè)計(jì)常見問題       板是建筑工程中的主要承重構(gòu)件，是它將樓面，屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上，樓板的設(shè)計(jì)問題必將連帶梁、墻、柱等構(gòu)件安全。若對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)考慮不周，很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量問題，有的還可能存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。樓板設(shè)計(jì)中常見如下幾個(gè)問題。   7.1設(shè)計(jì)時(shí)為了計(jì)算方便或因?qū)Π宓氖芰顟B(tài)認(rèn)識(shí)不足，簡(jiǎn)單地將雙向板作用單向板進(jìn)行計(jì)算。使計(jì)算假定與實(shí)際受力狀態(tài)不符，導(dǎo)致一個(gè)方向配筋過大，而另一方向僅按構(gòu)造配筋，造成配筋嚴(yán)重不足，致使板出現(xiàn)裂縫。   7.2板承受線荷載時(shí)彎矩計(jì)算問題，在民用建筑中，常常在樓板上布置一些非承重隔墻故大樓板設(shè)計(jì)中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后，進(jìn)行板的配筋計(jì)算。但有些設(shè)計(jì)人員錯(cuò)誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外，板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌砌頂緊上部分的樓、屋面板，這樣會(huì)給上部的板增加了一個(gè)中間支承點(diǎn)，使其變?yōu)檫B續(xù)板，支承點(diǎn)上部出現(xiàn)了負(fù)彎矩，而在板的設(shè)計(jì)中又沒考慮該部分的影響，致使板頂出現(xiàn)裂縫。   7.3雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個(gè)方向均產(chǎn)生彎矩，由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放，短跨方向的跨中鋼筋應(yīng)放在下面，長(zhǎng)跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面，計(jì)算時(shí)應(yīng)用兩個(gè)方向的各自的有效高度。一般長(zhǎng)向的有效高度比短向的有效高度小d（d為短向鋼筋的直徑）。有的設(shè)計(jì)得為圖省事或?qū)Π迨芰φJ(rèn)識(shí)不足，而取兩上方向的有效高度一致進(jìn)行配筋計(jì)算，致使長(zhǎng)跨有效高度偏大，配筋降低，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在的質(zhì)量隱患，甚至出現(xiàn)開明縫的現(xiàn)象。   總之，我們?cè)O(shè)計(jì)工作者應(yīng)按規(guī)范相應(yīng)的構(gòu)造要求嚴(yán)格執(zhí)行，才得以從根本上消除設(shè)計(jì)質(zhì)量的隱患。   參考文獻(xiàn)   [1]林同炎，S.D.思多臺(tái)斯伯利，結(jié)構(gòu)概念和體系，建筑工業(yè)出版.   [2]戴國(guó)瑩，李德虎，建筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定及加固的若干，建筑結(jié)構(gòu)，1999（4）.   [3]高立人，王躍，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新思路--概念設(shè)計(jì)，建筑，1999（1）.