焦占雨 申敏凱

（北京中元工程設(shè)計(jì)顧問公司，北京，100190）

剖析住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題

焦占雨 申敏凱

（北京中元工程設(shè)計(jì)顧問公司，北京，100190）

住宅工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的生命安全和社會(huì)和諧穩(wěn)定，普通住宅質(zhì)量的好壞主要由設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量兩個(gè)方面來衡量，本文主要從住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意問題為切入點(diǎn)，充分說明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性。

住宅；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；問題

住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作,它直接影響到建筑物的安全適用、經(jīng)濟(jì)和合理性。但在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中,住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員常常會(huì)發(fā)生種種概念和方法上的差錯(cuò),這些差錯(cuò)的產(chǎn)生,有的是由于設(shè)計(jì)人員對(duì)一般住宅尤其是多層住宅設(shè)計(jì)沒有引起高度重視,盲目參照或套用其他設(shè)計(jì)的結(jié)果；有的則是由于設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法缺乏理解;還有的是由于設(shè)計(jì)人員的力學(xué)概念模糊,不能建立正確的計(jì)算模式,對(duì)結(jié)構(gòu)電算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗(yàn)。為了避免或減少類似的情況發(fā)生,確保住宅設(shè)計(jì)質(zhì)量能上一個(gè)臺(tái)階,應(yīng)從以下幾個(gè)方面對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見病加以防范。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該及早介入建筑的概念設(shè)計(jì)。

建筑的概念設(shè)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中起著舉足輕重的作用,一幢建筑物的設(shè)計(jì),如果沒有事先經(jīng)過全盤正確的概念設(shè)計(jì),以后的計(jì)算模式再準(zhǔn)確、計(jì)算再精確、配筋再合理,也不可能是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理的優(yōu)秀設(shè)計(jì)工程。住宅設(shè)計(jì)無論是多層砌體結(jié)構(gòu)還是框架剪力墻結(jié)構(gòu),都不同于以往的靜力設(shè)計(jì),必須從抗震的角度,采用二階段設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防要求。為此,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須及早介入建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì),否則將會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理,給以后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來難度。為在建筑物的方案設(shè)計(jì)階段正確地把握建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì),應(yīng)對(duì)不同形式的住宅建筑,需掌握各自概念設(shè)計(jì)中容易疏忽的要點(diǎn)。

1、對(duì)一般多層砌體結(jié)構(gòu)住宅,應(yīng)按GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求做到:優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系；縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ,沿平面內(nèi)宜對(duì)齊,沿豎向應(yīng)上下連續(xù)；樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處；不宜采用無錨固鋼筋混凝土預(yù)制挑檐。

2、對(duì)鋼筋混凝土多、高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)住宅,力求做到:結(jié)構(gòu)布置應(yīng)盡量采用規(guī)則結(jié)構(gòu)；對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu),可以設(shè)置防震縫,把它分割成各自規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元,結(jié)構(gòu)布置以少設(shè)縫為宜,一旦設(shè)縫,則應(yīng)使防震縫的設(shè)置與伸縮縫、沉降縫相統(tǒng)一；框架與抗震墻等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置,以便各自承擔(dān)來自平行于該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面方向的地震力；框剪體系的各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要形成空間共同工作狀態(tài),除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比,保證抗震墻本身的剛度外,還應(yīng)采取措施保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。

二、防止由于地基不均勻沉降引起的構(gòu)件開裂預(yù)防或減少不均勻沉降的危害,可以從建筑措施、結(jié)構(gòu)措施、地基和基礎(chǔ)措施方面加以控制。

諸如:避免采用建筑平面形狀復(fù)雜、陰角多的平面布置；避免立面體形變化過大；將體形復(fù)雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個(gè)單元；加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度；同一建筑物盡量采用同一類型基礎(chǔ)并埋置于同一土層中等一系列措施。應(yīng)該引起重視的是:對(duì)高層建筑而言,由于基礎(chǔ)應(yīng)有一定的埋置深度,從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,基礎(chǔ)一般采用樁箱或樁筏結(jié)合的形式,此時(shí)應(yīng)保證箱體的整體剛度,群樁布置的形心應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)重心相吻合。當(dāng)土層有較大起伏時(shí),應(yīng)使同一建筑結(jié)構(gòu)下的樁端位于同一土層中,并考慮可能產(chǎn)生的液化影響。而對(duì)多層建筑而言,從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,一般不采用長樁的方案,但是當(dāng)軟土覆蓋層厚度較大時(shí),需要通過地基處理的方式來達(dá)到控制建筑物沉降的目的。

常用的軟土地基處理方式類型較多,但在選擇地基處理方案前,必須認(rèn)真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點(diǎn)及環(huán)境情況,并根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求,確定地基處理范圍和處理后要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo),以及各種處理方法的適用性。同時(shí)綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行多方案比較,最終選定安全實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理的處理方案。地基經(jīng)處理后,還必須滿足規(guī)范所規(guī)定的強(qiáng)度和變形要求。

三、從結(jié)構(gòu)計(jì)算角度看應(yīng)注意的問題

1、避免荷載計(jì)算的錯(cuò)誤。諸如:漏算或少算荷載、活荷載折減不當(dāng)、建筑物用料與實(shí)際計(jì)算不符、基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。

2、底部框架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)就應(yīng)注意:a.底部剪力法僅適用于質(zhì)量和剛度分布比較均勻的結(jié)構(gòu),對(duì)具有薄弱層的底部框架結(jié)構(gòu),應(yīng)考慮底層變形集中的影響,通常對(duì)底層地震剪力乘以1.2～1.5的增大系數(shù)。b.底部框架結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡單地按框架—抗震墻結(jié)構(gòu)的分配方法進(jìn)行分配。因?yàn)榈撞靠蚣芙Y(jié)構(gòu)中只有底層框架—抗震墻,應(yīng)采用雙保險(xiǎn)的方法,抗震墻承擔(dān)全部剪力,框架按剛度比例承擔(dān)剪力。剛度計(jì)算時(shí),框架不折減,抗震墻折減到彈性剛度的20%～30%。c.應(yīng)考慮底層框架柱中地震作用產(chǎn)生傾覆力矩所引起的附加軸力。

3、避免樓板計(jì)算方法不正確。a.連續(xù)板計(jì)算不能簡單地用單向板計(jì)算方法代替。b.雙向板查表計(jì)算時(shí),不能忽略材料泊松比的影響,否則由于跨中彎矩未進(jìn)行調(diào)整,將使計(jì)算值偏小。

4、不能盲目地對(duì)電算結(jié)果做出正確評(píng)價(jià)。目前結(jié)構(gòu)計(jì)算大多采用計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算,如何對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、評(píng)價(jià),是一個(gè)非常重要的方面。必須根據(jù)工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、判斷,確定其正確與否,決定能否作為施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。

四、從構(gòu)造角度看應(yīng)注意的問題

1、注意構(gòu)件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設(shè)計(jì)中既要保證建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。

2、嚴(yán)格按照規(guī)范要求,保證鋼筋在各個(gè)部位必須具有足夠的錨固、延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強(qiáng)度要求。

3、為了防止或減輕屋面溫度應(yīng)力引起的墻體開裂,屋面應(yīng)設(shè)置保溫、隔熱層,屋面保溫(隔熱)層或屋面剛性面層及砂漿找平層應(yīng)設(shè)置分格縫。

4、按抗震構(gòu)造要求設(shè)置的構(gòu)造柱,應(yīng)在整個(gè)建筑物高度內(nèi)上下對(duì)準(zhǔn)貫通,上至女兒墻壓頂,下至基礎(chǔ)圈梁或伸入室外地面以下500 mm,構(gòu)造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規(guī)范要求。

五、結(jié)語：

通過對(duì)各類常見結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤問題的分析,可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)對(duì)常見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的辨別能力,提高對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通病的防治能力,使住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做得更安全、更合理。

[1] 馮豪.概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].山西建筑,2009,32(5):73-74.

[2] 余明稹.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)問題[J].城市建設(shè),2010,32 (10):58-59.

TU745

1674-3954（2011）03-0184-01