尹文哲 王玉洲

【摘 要】本文對建筑結構設計中常見的可能危及結構安全的技術性問題進行了總結，通過本文可使結構師們在設計實踐中突出重點，有的放矢。

【關鍵詞】建筑；結構設計；安全

引言：

建筑的安全與否事關人民生命財產(chǎn)安全，建筑結構設計的安全性則是建筑安全的前提，對其進行總結探討有助于結構師提高專業(yè)素養(yǎng)，消除安全隱患。本文筆者就平日結構設計實踐中的一些關乎結構安全的問題做以總結，并提出具體的解決對策，以期與廣大同行探討交流，互助共進，并為廣大的業(yè)主提供一個真正安全可靠的建筑結構設計。

1.砌體結構基礎設計寬度不足

基礎設計是結構設計的一個重要組成部分，砌體結構由于容易開裂，對差異沉降十分敏感，所以控制好沉降就顯得非常重要。目前行業(yè)內(nèi)使用較多的基礎設計軟件是中國建筑科學研究院的JCCAD軟件，該軟件對于砌體墻下條形基礎的設計是按每條軸線上的平均線荷載計算的。實際中可能會出現(xiàn)同一軸線上有兩個墻段，我們假定為A、B墻段，其中A墻段6層高，B墻段僅1層高，在設計時程序會把A、B墻段的基礎設計成一樣，也就是說程序把A、B墻段上的總荷載均勻分配給了整條軸線。這種情況就需要有足夠的剛度措施保證荷載能均勻分配到整條軸線，但現(xiàn)實中這是很難保證的，這樣的設計就有可能造成A墻段下條基寬度不足，而B墻段下條基寬度富余，也就可能造成A墻段沉降變形大，B墻段沉降變形小。為此筆者認為這樣的基礎設計是有安全隱患的，應該消除。針對此情況的解決對策是適當增大A墻段條基寬度及配筋，并較小B墻段寬度，必要時按A墻段自身的平均線荷載設計B墻段基礎，以保證基礎安全。

2.磚混底框中采用墻梁計算模型，實際中墻梁模型失效

常用的PKPM系列軟件之砌體結構輔助設計軟件-QITI模塊中對于底框結構的計算提供了墻梁模型的勾選項，并在程序中很好的實現(xiàn)了砌體結構設計規(guī)范中對墻梁的要求，這樣計算的托梁配筋也相比直接豎向導荷的計算模型大幅節(jié)省鋼筋用量。這從程序計算來講肯定是毋庸置疑的，但是筆者此處要說的是現(xiàn)實中有很多過渡層的墻體要么短期預留施工洞，要么長久使用中改造開洞，可能會造成墻梁假定失效，那么墻梁假定失效后的托梁配筋就會嚴重不足，造成安全隱患。當然我們可以說我們的設計圖中有嚴禁改造的免責聲明，但是一旦工程出現(xiàn)嚴重安全事故甚至危及人命時作為結構設計的我們是不能置身事外的。對此筆者建議對于施工和使用中不能完全保證墻梁機理的位置其墻下托梁可按普通托梁設計，不要采用墻梁模型計算，或者取墻梁的托梁和普通托梁二者的包絡設計。

3.樓面荷載取值偏小

現(xiàn)在的建設單位特別是房地產(chǎn)企業(yè)都比較看重工程的造價成本，而設計市場的競爭又相當?shù)募ち?，所以很多的結構設計人員為了控制造價就在樓面荷載取值時力爭最省，通常是僅考慮建筑做法，但現(xiàn)實中經(jīng)常遇到業(yè)主裝修時增加室內(nèi)墊層，厚度30～60mm不等，這樣無形中就增加了結構的恒載。這些超出設計人員預估的加載就是對結構安全的考驗，對此設計中可在樓面荷載計算時適當增加恒載0.5KN/平方米。

4.砌體結構設計中強弱電預留洞位置不當，結構設計未做特殊處理

在整個建筑設計周期中各個專業(yè)的溝通協(xié)調(diào)是必要也是必須的，但是現(xiàn)實中有的設計人員專業(yè)協(xié)作意識不夠或者溝通不暢，如電氣專業(yè)在砌體結構底層承重墻上留洞但并未與結構專業(yè)充分溝通，最后導致電氣強弱電預留洞之間墻段過小，甚至洞口合并形成墻上開大洞口的情況。這對結構來說都是非常危險的，應避免。對此結構師最好的處理方式是主動與電氣專業(yè)溝通，從結構安全角度判斷配套專業(yè)預留洞位置是否合適，如果形成小墻段，就要考慮受壓，抗震及墻垛局部尺寸是否滿足構造等，如果砌體承重墻底層形成開大洞，就應考慮洞頂過梁的加強，必要時按托梁設計。

5.梁元法計算基礎梁時盲目采用上部結構剛性假定，造成配筋過小

PKPM系列軟件之JCCAD模塊中對于梁元法計算基礎梁有五種計算模式，其中每種計算模式在該軟件的計算手冊中都給出了試用條件。這里筆者重點探討的是第三種上部結構為剛性的彈性地基梁計算。《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB5007-2011中第8.4.14條也明確的列出按上部結構為剛性的彈性地基梁計算的條件，可是有的結構師卻形成了一種認識誤區(qū)，只要是框支剪力墻結構就都可用上部結構為剛性的彈性地基梁計算，因為這樣算下來的鋼筋也省，但是這明顯不符合規(guī)范的假定條件。對此建議嚴格按照地規(guī)8.4.14條來控制，如果各項均滿足，則按上部結構剛性假定計算，如果不滿足則可按等帶上部結構剛度的彈性地基梁法計算，或者按普通彈性地基梁法計算。

6.框架結構設計中未能正確模擬現(xiàn)澆樓梯對整體結構的影響

框架結構中樓梯對整體結構的斜撐作用在汶川地震以后已得到業(yè)界公認，2010版《建筑抗震設計規(guī)范》第6.1.15條也明確的提到了當樓梯構件與主體結構整澆時，應計入樓梯構件對地震作用及其效應的影響。但是在具體的結構計算中現(xiàn)有的SATWE軟件雖然有樓梯輸入功能，并看似能考慮樓梯的斜撐作用，但是計算結果卻很不理想，甚至有時計算的樓梯間框架柱配筋比不考慮樓梯作用時還小，這與汶川地震震后調(diào)查結論是不符的。另外目前的SATWE軟件對于樓梯的模擬也不能真實的反映我們的樓梯設計，通常需要結構師人工干預調(diào)整，比如平臺處沒有梯柱，帶平臺梁的樓梯模擬成折板樓梯等，這都和實際有差距，所以筆者認為這樣的模擬不能真實反映整澆樓梯構件對結構的剛度影響，當然這樣的設計肯定也不能實現(xiàn)我們的抗震設防意圖。對此建議不要采用與主體結構整澆的樓梯，最好作成帶滑動支座的樓梯，以減少樓梯構件對主體結構剛度的影響。

7.砌體結構設計中標準層與底層洞口錯位，上層窗間墻擱置于底層洞口中間。

砌體結構設計中有時會遇到底層功能為儲藏和車庫，標準層為住宅，同一墻段底層開大洞口，標準層開廚房和衛(wèi)生間窗戶，此時形成錯洞口且上層的窗間墻正好落在底層洞口中間。這樣的情況對于一些經(jīng)驗不足的結構師可能會在結構建模時疏忽，并按普通的墻上開洞輸入，最終底層洞口頂部梁也未采取措施。那么這樣的處理就是很危險的，因為一個幾層重的墻垛要靠一個過梁來承托。對此建議設計師在做砌體設計首先排查豎向構件不連續(xù)及上下層洞口錯位的情況，并作出重點標識，最終在后續(xù)設計中按實際受力情況來處理，必要時按托梁設計。

8.筏板基礎和地下室抗浮設計措施不明確

抗浮設計是筏板基礎和地下室設計的重要部分，基礎和地下室會不會因浮力作用破壞跟抗浮水位和抗浮措施有很大的關系。筆者曾親歷過一個項目，地上三棟18層剪力墻結構的住宅及部分二層商業(yè)裙房，地下室連成整體并作為地下車庫使用，主樓基礎為1米厚筏板基礎，裙樓及車庫為獨立基礎加防水板。設計圖紙中明確注明了降水要求及不降水時地下室回填土應及時回填的要求，但是實際施工中施工單位沒有按設計要求操作，既無降水措施，也未對裙房及車庫部分回填土及時回填，結果在8月豐水期因地下水位上漲致使二層裙樓及車庫部分發(fā)生上浮，上浮量最大的30mm，影響最大的位置發(fā)生在主群樓交接的沉降后澆帶處。通過此案例得出的結論是：即便設計有具體的要求和保證抗浮措施，工程也可能會出現(xiàn)問題，那么如果設計圖紙中沒有相關措施而出現(xiàn)問題的話，結構師的責任得有多大呢！所以圖紙中必須明確的標注抗浮設計水位，明確的寫出降水深度及降水截止時間要求，還有防水板上是否回填、回填材料、回填厚度等的要求，另外在技術交底等環(huán)節(jié)對此應作為重點強調(diào)。

9.筏形基礎承載力特征值計算時基礎埋置深度取值偏大導致不安全

地基基礎設計規(guī)范第5.2.4條對于d（基礎埋置深度）有明確的定義，其中提到對于地下室，當采用箱形基礎或筏基時，基礎埋置深度自室外地面標高算起。此處筆者要說的是規(guī)范中的規(guī)定只適用于地下室外墻位于筏基以內(nèi)或者地下室外墻距離筏基邊緣距離很小的情況，如果筏基位于大片地下室的中部或者筏基一側有大片地下室，那么這時的基礎埋置深度是應該從地下室地面標高計算的，但是可以另加一部分折算厚度，折算厚度按地基基礎設計規(guī)范5.2.4條條文說明計算即可。

結束語：結構師擔負著維護結構安全的重任，每一次震害都是對結構師的一次大考。每當大災大難面前我們感慨生命的脆弱之時，我們更多感受到的是一個結構師的社會責任。與其在災難面前無助、反思不如在平日的工作中勤奮鉆研、認真思考，并最終學以致用作一個結構安全的真正守護者。

參考文獻：

[1]《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010，中國建筑工業(yè)出版社

[2]《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2011，中國建筑工業(yè)出版社

[3]《獨基、條基、鋼筋砼地基梁、樁基礎和筏板基礎設計軟件-JCCAD用戶手冊》，中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部