浅析房屋建筑结构设计中的问题

    【小清新】建筑设计 结构 设计方法 问题探讨

房屋建筑结核设计要求达到安全性、适用性、耐久性等功能要求，但在实际的设计过程中，由于存在一些认识上的误区，会导致大量设计问题的出现，主要表现在以下几方面。

1地基与基础方面  

　　 1.1 多层建筑没有地质详勘报告，仅根据建设单位的口头说明，或才简单地以附近的建筑物为参照，在其基础设计资料上进行施工图的设计。地基与基础设计要严格按操作规范进行，做到安全合理适用，必须依据地质勘察的资料，对基础类型和上部结构等多方面的因素要综合考虑，不能只凭地耐力来完成，或者把耐力容许值降低一些，这是不科学的，也是极不安全的。

1.2 对软弱地基要采用换土垫层处理时，没有进行换层设计，依据已有的经验加以处置。要对软弱地基的危害有深刻的认识，如果只凭经验武断地采用砂垫层来加强承载力，而不对垫层宽度和厚度进行精确计算，将带来极大的安全隐患，而且也会造成一定程度的资源浪费。

1.3 民用建筑中柱、梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时，在计算梁、柱和基础的负荷时，没有按现行设计规范将荷载乘以折减系数计算其荷载值，因而采用荷载值偏大。

2 砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用 

构造能够不但提高砖混结构中墙体的抗剪能力，而且构造柱与圈梁联结在一起，可形成对砌体的有效约束，限制墙体裂缝发生和进一步扩大，维持竖向承载力，对增强结构的抗震性能有着很大作用。在如今房屋结构设计中，构造柱往往被作为承重柱使用，这种作法是极不科学的，将引起以下几个问题。  

　　2.1 如果构造柱作为承重柱，将提前受力，导致构造柱对砌体的拉结和约束作用降低，而且在遭遇地震作用时，应力将集中在构造柱位置，并使之首先遭到破坏，在这种情形下，构造柱不但起不到其应有的承力作用，而且会适得其反成为房屋结构中的脆弱部位。

2.2构造柱多数在地圈梁中生根，较少另设基础的，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯部及局部承压强度就超过了原设计的负荷。一旦柱底基础发生冲切或局部承压破坏，便会出现裂缝。因此，重大梁下的柱子应按承重柱要求设计，在梁上荷载和跨度都比较小的情况下，构造柱也可布置于梁下，在验算下墙体的局部承压和抗弯强度时，不计算构造柱作用。经过验算满足，方可在梁下布置构造柱。

3 承重柱截面高度设计过小  

　　 在六度抗震设防区，有的结构设计人员存在误区，认为六度设防就是不设防，为受力分析方便，故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大。把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算。这种做法降低了结构受力分析的难度，但也给房屋结构带来了隐患。没有考虑到梁柱间的刚结作用，即忽略了柱对梁的约束弯矩，再因为柱截面的配筋都较小，在结构受力时，因为柱顶抗弯强度的不足，将导致柱子在梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝，形成塑性饺。在正常使用情况下，柱子就带饺工作。这将对房屋的耐久性产生不利影响，势必引起用户的恐惧心理。这样的结构抗震性差，一旦遭遇地震，倒塌的可能性极大，这显然不符合现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。

4 在框架结构设计中，注重横向框架的设计而忽视了纵向框架设计 

根据现行建筑抗震设计规范要求，水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，各方向的抗侧力构件承担来自该各方向的地震作用，可大大增强抗效果。因此，在框架结构设计中，纵向框架与横向框架同等重要。如果把纵向框梁按普通连续梁进行设计，那么梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置均无法满足框架梁、柱的构造要求。由于对地震的纵向作用欠缺考虑，在实际设计中经常出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配置均不满足要求的现象。

5  悬挑粱的截面高度选用过小

设计者往往比较重视对梁的强度与抗倾覆进行验算，而对梁挠度的验算却有意无意的忽略了。如果梁高选用过小，会引起梁截面的受压区应力过高，致使受压区产生非线性徐变。梁挠度随时间的推移不断加大，从而引起挑梁的变形，使梁板出现裂缝，挑梁变形越厉害，裂缝宽度随之加宽，房屋的正常使用受到影响。据笔者在现场的观察，挑梁的变形发展到后期，梁支座截面上部受拉区有一定宽度的竖向裂缝出现。在支座附近剪弯作用的影响下，竖向裂缝将向下发展成为斜裂缝，梁就基本上毁坏了。当为托墙挑梁时，梁过大的挠度引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝，裂缝在梁支座处沿斜向延伸，越靠上面梁缝就越宽。挑梁的截面过小也不利结构的抗震，竖向地震作用对悬挑结构破坏程度更大。梁高小时，截面的相对受压区高度较大，梁的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。

6 连续梁按单梁进行设计

 这种情况常见于阳台边梁的设计。建筑结构设计者认为边梁上的荷重比较小，对此不够重视，加上为方便作图受力分析，把本应设计为连续的梁按单跨简支梁进行设计，导致梁在支座处上部负筋配置量不够。从而引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝，再发展到引起梁上部栏板出现竖向裂缝。在该边梁长度较长时，问题会趋向严重化。加上该梁大多直接暴露在室外，受环境温度变化的影响，由于梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束，梁内产生收缩应力，原已产生的梁上裂缝处是该收缩应力的作用点，将引起梁的支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通，导致梁承载力降低，对使用安全构成重大威胁。

7 楼板设计常见问题  

　　 板是建筑工程中的主要承重构件，板可将楼面、屋面的荷载传送到周围的墙或梁上，因此，楼板的设计出现问题将影响到梁、墙、柱等构件的安全。对整个设计要有周全的考虑，否则容易出现质量问题，甚至存在严重的安全隐患。下列几个问题在楼板设计中经常发生的。

7.1 设计人员为图计算方便，或者对板的受力状态认识不足，在设计时简单地将双向板用单向板进行计算，出现计算假定与实际受力状态不相符合，引起一个方向配筋过大，而另一方向仅按构造配筋，致使配筋严重不足，造成板出现裂缝。

7.2 板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中，常常在楼板上布置一些非承重隔墙，在楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后，进行板的配筋计算。有些设计人员将隔墙的总荷载附以板的总面积，这是错误的。　　                   

7.3双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩，由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放，短跨方向的跨中钢筋应放在下面，长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面，计算时应用两个方向的各自的有效高度。有的设计得为图省事或对板受力认识不足，配筋计算而取两上方向的有效高度一致进行，使得长跨有效高度偏大，降低配筋，导致结构构件存在质量隐患，严重时出现开明缝的现象。

结语

结构设计是一项全面系统复杂的综合性劳动，结构设计人员要具备扎实的理论知识功底，思维上能灵活创新，态度上认真负责。当前，尤其要加强对房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究，提高业务修养，以不断提升自身的结构设计水平，结合实际勇于创新，设计出比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。