【摘  要】社會的發(fā)展進步和人民生活水平的提高,對房屋建筑結構設計提出了更高的要求。本文主要針對當前房屋建筑結構設計中出現(xiàn)的幾個常見卻又容易被人們忽視的問題進行了剖析,分析其錯誤產(chǎn)生的原因和可能發(fā)生的后果,并結合實際情況提出了若干設計建議和構造的要求。  

    【小清新】建筑設計 結構 設計方法 問題探討
房屋建筑結核設計要求達到安全性、適用性、耐久性等功能要求,但在實際的設計過程中,由于存在一些認識上的誤區(qū),會導致大量設計問題的出現(xiàn),主要表現(xiàn)在以下幾方面。
1地基與基礎方面  
   1.1 多層建筑沒有地質(zhì)詳勘報告,僅根據(jù)建設單位的口頭說明,或才簡單地以附近的建筑物為參照,在其基礎設計資料上進行施工圖的設計。地基與基礎設計要嚴格按操作規(guī)范進行,做到安全合理適用,必須依據(jù)地質(zhì)勘察的資料,對基礎類型和上部結構等多方面的因素要綜合考慮,不能只憑地耐力來完成,或者把耐力容許值降低一些,這是不科學的,也是極不安全的。
1.2 對軟弱地基要采用換土墊層處理時,沒有進行換層設計,依據(jù)已有的經(jīng)驗加以處置。要對軟弱地基的危害有深刻的認識,如果只憑經(jīng)驗武斷地采用砂墊層來加強承載力,而不對墊層寬度和厚度進行精確計算,將帶來極大的安全隱患,而且也會造成一定程度的資源浪費。
1.3 民用建筑中柱、梁及基礎的負荷未按規(guī)范乘以折減系數(shù)。設計人員設計多層民用建筑時,在計算梁、柱和基礎的負荷時,沒有按現(xiàn)行設計規(guī)范將荷載乘以折減系數(shù)計算其荷載值,因而采用荷載值偏大。
2 磚混結構房屋中構造柱兼作承重柱用 
構造能夠不但提高磚混結構中墻體的抗剪能力,而且構造柱與圈梁聯(lián)結在一起,可形成對砌體的有效約束,限制墻體裂縫發(fā)生和進一步擴大,維持豎向承載力,對增強結構的抗震性能有著很大作用。在如今房屋結構設計中,構造柱往往被作為承重柱使用,這種作法是極不科學的,將引起以下幾個問題。  
  2.1 如果構造柱作為承重柱,將提前受力,導致構造柱對砌體的拉結和約束作用降低,而且在遭遇地震作用時,應力將集中在構造柱位置,并使之首先遭到破壞,在這種情形下,構造柱不但起不到其應有的承力作用,而且會適得其反成為房屋結構中的脆弱部位。
2.2構造柱多數(shù)在地圈梁中生根,較少另設基礎的,構造柱兼作承重柱使用后,柱底基礎的抗沖切、抗彎部及局部承壓強度就超過了原設計的負荷。一旦柱底基礎發(fā)生沖切或局部承壓破壞,便會出現(xiàn)裂縫。因此,重大梁下的柱子應按承重柱要求設計,在梁上荷載和跨度都比較小的情況下,構造柱也可布置于梁下,在驗算下墻體的局部承壓和抗彎強度時,不計算構造柱作用。經(jīng)過驗算滿足,方可在梁下布置構造柱。
3 承重柱截面高度設計過小  
   在六度抗震設防區(qū),有的結構設計人員存在誤區(qū),認為六度設防就是不設防,為受力分析方便,故意把柱子的截面高度設計得過小,使梁柱的線剛度比加大。把梁簡化為鉸支梁,柱按軸心受壓計算。這種做法降低了結構受力分析的難度,但也給房屋結構帶來了隱患。沒有考慮到梁柱間的剛結作用,即忽略了柱對梁的約束彎矩,再因為柱截面的配筋都較小,在結構受力時,因為柱頂抗彎強度的不足,將導致柱子在梁底附近將會出現(xiàn)一條或多條水平裂縫,形成塑性餃。在正常使用情況下,柱子就帶餃工作。這將對房屋的耐久性產(chǎn)生不利影響,勢必引起用戶的恐懼心理。這樣的結構抗震性差,一旦遭遇地震,倒塌的可能性極大,這顯然不符合現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強柱弱梁”的設計原則。
4 在框架結構設計中,注重橫向框架的設計而忽視了縱向框架設計 
根據(jù)現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范要求,水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算,各方向的抗側力構件承擔來自該各方向的地震作用,可大大增強抗效果。因此,在框架結構設計中,縱向框架與橫向框架同等重要。如果把縱向框梁按普通連續(xù)梁進行設計,那么梁柱的節(jié)點和框架中的縱筋、箍筋的配置均無法滿足框架梁、柱的構造要求。由于對地震的縱向作用欠缺考慮,在實際設計中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負筋,跨中縱筋及箍筋的配置均不滿足要求的現(xiàn)象。
5  懸挑粱的截面高度選用過小
設計者往往比較重視對梁的強度與抗傾覆進行驗算,而對梁撓度的驗算卻有意無意的忽略了。如果梁高選用過小,會引起梁截面的受壓區(qū)應力過高,致使受壓區(qū)產(chǎn)生非線性徐變。梁撓度隨時間的推移不斷加大,從而引起挑梁的變形,使梁板出現(xiàn)裂縫,挑梁變形越厲害,裂縫寬度隨之加寬,房屋的正常使用受到影響。據(jù)筆者在現(xiàn)場的觀察,挑梁的變形發(fā)展到后期,梁支座截面上部受拉區(qū)有一定寬度的豎向裂縫出現(xiàn)。在支座附近剪彎作用的影響下,豎向裂縫將向下發(fā)展成為斜裂縫,梁就基本上毀壞了。當為托墻挑梁時,梁過大的撓度引起梁上墻體在梁支座附近出現(xiàn)裂縫,裂縫在梁支座處沿斜向延伸,越靠上面梁縫就越寬。挑梁的截面過小也不利結構的抗震,豎向地震作用對懸挑結構破壞程度更大。梁高小時,截面的相對受壓區(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)梁按單梁進行設計
 這種情況常見于陽臺邊梁的設計。建筑結構設計者認為邊梁上的荷重比較小,對此不夠重視,加上為方便作圖受力分析,把本應設計為連續(xù)的梁按單跨簡支梁進行設計,導致梁在支座處上部負筋配置量不夠。從而引起梁在支座附近上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫,再發(fā)展到引起梁上部欄板出現(xiàn)豎向裂縫。在該邊梁長度較長時,問題會趨向嚴重化。加上該梁大多直接暴露在室外,受環(huán)境溫度變化的影響,由于梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束,梁內(nèi)產(chǎn)生收縮應力,原已產(chǎn)生的梁上裂縫處是該收縮應力的作用點,將引起梁的支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通,導致梁承載力降低,對使用安全構成重大威脅。
7 樓板設計常見問題  
   板是建筑工程中的主要承重構件,板可將樓面、屋面的荷載傳送到周圍的墻或梁上,因此,樓板的設計出現(xiàn)問題將影響到梁、墻、柱等構件的安全。對整個設計要有周全的考慮,否則容易出現(xiàn)質(zhì)量問題,甚至存在嚴重的安全隱患。下列幾個問題在樓板設計中經(jīng)常發(fā)生的。
7.1 設計人員為圖計算方便,或者對板的受力狀態(tài)認識不足,在設計時簡單地將雙向板用單向板進行計算,出現(xiàn)計算假定與實際受力狀態(tài)不相符合,引起一個方向配筋過大,而另一方向僅按構造配筋,致使配筋嚴重不足,造成板出現(xiàn)裂縫。
7.2 板承受線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑中,常常在樓板上布置一些非承重隔墻,在樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后,進行板的配筋計算。有些設計人員將隔墻的總荷載附以板的總面積,這是錯誤的!                    
7.3雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產(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放在下面,長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面,計算時應用兩個方向的各自的有效高度。有的設計得為圖省事或?qū)Π迨芰φJ識不足,配筋計算而取兩上方向的有效高度一致進行,使得長跨有效高度偏大,降低配筋,導致結構構件存在質(zhì)量隱患,嚴重時出現(xiàn)開明縫的現(xiàn)象。
結語
結構設計是一項全面系統(tǒng)復雜的綜合性勞動,結構設計人員要具備扎實的理論知識功底,思維上能靈活創(chuàng)新,態(tài)度上認真負責。當前,尤其要加強對房屋建筑結構設計中常見問題的認識與研究,提高業(yè)務修養(yǎng),以不斷提升自身的結構設計水平,結合實際勇于創(chuàng)新,設計出比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準、更合理和更經(jīng)濟的結構形式。