薛虎　孫豐光　季波

【摘 要】 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最主要的目的在于實現(xiàn)房屋建筑本身的安全性以及功能性，當(dāng)然對于建筑物的耐久性要求也是一項非常重要的指標(biāo)。能夠在所設(shè)計的規(guī)定年限內(nèi)實現(xiàn)建筑物的各種功能需求，并且能夠最大限度減少建設(shè)成本是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化目的。本文根據(jù)筆者工作實踐，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題及對策進(jìn)行了分析和探討。

【關(guān)鍵詞】 房屋；建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；問題

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一門綜合性較強的學(xué)科，其涉及到的領(lǐng)域和工種較多，結(jié)合了很多建筑以及其他學(xué)科生的知識。建筑設(shè)計需要經(jīng)過計算和考慮建筑結(jié)構(gòu)形體以及位置上的設(shè)置。有效的保障建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，提高建筑物總體的承載力，延長建筑的使用年限，提高建筑安全質(zhì)量系數(shù)。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要了解房屋建筑結(jié)構(gòu)的特點，注意設(shè)計中的要點，重點對房屋建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)和受力性能進(jìn)行關(guān)注，在堅持安全、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的原則下，提升房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

1.1房屋建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)所存在的問題

對于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，基礎(chǔ)承受著房屋建筑的所有荷載作用，然而對于房屋建筑基礎(chǔ)的設(shè)計卻是當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍存在的問題之一。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，很多的多層建筑為了節(jié)省開支，并未對其進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘測，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計過程中，往往只是借鑒周邊建筑物的一些施工數(shù)據(jù)。然而通過一些大概的數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計，顯然存在著很多的不安全因素，這對后期房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計形成了很大的困擾。當(dāng)前由于房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計問題導(dǎo)致房屋建筑沉降過大的問題時常出現(xiàn)。造成這一問題的根本原因在于建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計有所偏差。

1.2構(gòu)造柱與承重柱的區(qū)分

構(gòu)造柱只是起著對墻體的一種拉結(jié)與約束作用，承重柱則起著承受墻體荷載以及抵抗建筑結(jié)構(gòu)外來荷載的作用。然而很多房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，將房屋建筑的構(gòu)造柱作為承重柱進(jìn)行設(shè)計，如此一來勢必會加大對構(gòu)架柱的荷載作用，降低其對墻體的約束。并且一旦遭受較大的荷載（如風(fēng)荷載、地震荷載等）作用時，往往會導(dǎo)致構(gòu)造柱處產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。此時構(gòu)造柱會由于自身承載力不足，導(dǎo)致斷裂，造成結(jié)構(gòu)的崩塌。

1.3承重柱的截面設(shè)計不合理

對于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，承重柱往往承受著房屋建筑的全部荷載，其承受荷載能力主要體現(xiàn)于其截面面積。為了有效的節(jié)省成本，一些房屋建筑設(shè)計會將承重柱的截面面積設(shè)計為最小。由于承受柱的截面過小，會使得梁柱之間的線剛度比變大，將梁轉(zhuǎn)化為鉸支的連接方式進(jìn)行考慮，柱依據(jù)軸心受壓來分析，可以看出這種設(shè)計方式會導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)的后期施工中存在很大的安全隱患。

1.4縱向框架設(shè)計的問題

當(dāng)前多層的房屋建筑結(jié)構(gòu)形式大都為框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式是通過梁與柱之間的鉸接而形成一個具有承重體系的結(jié)構(gòu)形式，房屋建筑的框架結(jié)構(gòu)往往分為橫向框架結(jié)構(gòu)與豎向框架結(jié)構(gòu)。然而當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，往往會忽略對縱向框架的設(shè)計。如此就會導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)的橫向承載能力較為良好，而縱向的承載能力表現(xiàn)不足。這種不協(xié)調(diào)的比例是當(dāng)前我國框架結(jié)構(gòu)建筑存在的主要問題。

1.5橫挑梁的荷載設(shè)計過小

進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于挑梁進(jìn)行驗算過程中，往往只注重其強度是否達(dá)標(biāo)，然而這種強度合格會導(dǎo)致挑梁的荷載設(shè)計過小，主要是由于挑梁承受的是豎向荷載作用，為此進(jìn)行其撓度的驗算有著更重要的意義。對于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，橫條梁的撓度設(shè)計不足，會導(dǎo)致梁截面的受壓區(qū)產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致梁體產(chǎn)生裂縫，影響房屋建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題策略探討

為了有效提升房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計水平，實現(xiàn)房屋建筑質(zhì)量的提升，針對上述房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中所存在的問題，提出了以下的解決策略。具體的策略分析如下。

2.1房屋建筑結(jié)構(gòu)地基承載力的核算

房屋建筑結(jié)構(gòu)地基承載力的核算根本在于地基的準(zhǔn)確勘測。為此進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計之前，應(yīng)對相關(guān)地區(qū)的地質(zhì)進(jìn)行勘測，得出準(zhǔn)確的勘查數(shù)據(jù)，基于對基礎(chǔ)設(shè)計的事情情況，準(zhǔn)確核算房屋建筑結(jié)構(gòu)的荷載作用。此外進(jìn)行房屋建筑基礎(chǔ)的設(shè)計時，若需要使用換土墊層來進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)精確計算出所換土層的墊層厚度，方便對地基荷載值的準(zhǔn)確計算。與此同時結(jié)構(gòu)設(shè)計人員進(jìn)行多層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，進(jìn)行梁、柱以及基礎(chǔ)的荷載計算時，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范設(shè)計進(jìn)行荷載的折減系數(shù)的驗算，以確保結(jié)構(gòu)整體的安全性。

2.2承重柱與梁的鉸支

承重柱承載著房屋建筑結(jié)構(gòu)的全部重量，為此對于承重柱的荷載驗算過程中，應(yīng)依據(jù)規(guī)范進(jìn)行荷載系數(shù)的折減，以提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性與穩(wěn)定性。然而對于房屋建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性而言，單獨加大承重柱的承載能力依舊有很多不足，需要進(jìn)一步加大承重柱與梁之間的鉸支能力，如此可以有效實現(xiàn)梁的撓度能力提升，使得結(jié)構(gòu)整體的剛性有所下降。此外，若梁的跨度減小，其荷載的承受能力則相應(yīng)增強，如此將一些構(gòu)造柱設(shè)置于梁下，實現(xiàn)墻體的拉結(jié)與約束作用的提升。然而此時就需要對構(gòu)造柱的承載能力以及抗彎矩作用進(jìn)行驗算，防止梁上部的荷載作用導(dǎo)致構(gòu)造柱出現(xiàn)應(yīng)力集中，應(yīng)力屈服的狀況。

2.3合理設(shè)計承重柱的截面

合理的建筑設(shè)計中，承重柱有著非常重要的地位，是整個結(jié)構(gòu)承載力的核心。進(jìn)行荷載的驗算時，依據(jù)規(guī)范進(jìn)行折減，最終確定承重柱的荷載大小。依據(jù)荷載作用大小、混凝土強度等級等，設(shè)計合理的承重截面。然而對于房屋建筑結(jié)構(gòu)整體而言，并非承重柱的截面面積越大，其設(shè)計的安全性就越高。從承重柱自身而言，其截面面積越大，其承載能力越大。然而截面面積的提升，往往會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的自重增加，這對于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的設(shè)計提出了更高的要求，同時也會導(dǎo)致建筑的成本上升。因此選擇合理的承重柱截面，既能夠?qū)崿F(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性安全，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)建筑成本的最優(yōu)化。

2.4重視框架結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計

所謂框架結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計，指的是框架結(jié)構(gòu)的橫梁布置。房屋建筑的荷載，通常是傳遞給梁，通過梁體，傳遞給承重柱，最終傳送到結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部位。為此進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計有著非常重要的意義。通常而言，房屋建筑的縱向設(shè)計為保證房屋建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，實現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最有效途徑。通常橫向梁體設(shè)計應(yīng)盡可能選用小尺寸，如此對于一些大空間的房建，可以保證其房屋建筑空間的充分利用。

2.5挑梁荷載的合理設(shè)計

挑梁可以有效的實現(xiàn)對梁體受壓區(qū)域應(yīng)力的控制，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定。為此進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，所設(shè)計的挑梁結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)梁體受壓能力的提升。對于挑梁而言，其梁高小，則會導(dǎo)致其受壓區(qū)域相對較小，承受荷載能力有所不足。然而由于自重較小導(dǎo)致梁的延性會有所上升。豎向荷載作用時，抗脆性破壞能力有所提升。為此如何選取挑梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)依據(jù)實際情況，選擇合理的受壓區(qū)域。

2.6抗震設(shè)計

外部因素作用中，地震作用較為特殊，因為地震荷載作用的時間、地點以及強度都無法準(zhǔn)確預(yù)測，地震活動沒有任何規(guī)律性。一旦發(fā)生能量等級高的地震作用時，建筑物的破壞可能是毀滅性的。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)對于地震荷載作用進(jìn)行充分考慮，盡可能減小地震作用對于房屋建筑的損毀程度。目前對于建筑物的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，有著一些比較有效的設(shè)計方案。通常情況下，結(jié)構(gòu)對稱的建筑物其荷載承受處于均勻狀態(tài)，建筑物的延性較大，結(jié)構(gòu)的危險截面比較少，因此對于抗震性能也有著明顯的效果。對強能量級別的地震作用，首先發(fā)生破壞的是一些次要構(gòu)件，這樣可以有效保證主要構(gòu)件的穩(wěn)定性，使得建筑結(jié)構(gòu)不至于失穩(wěn)。這種設(shè)計理念稱之為多道設(shè)防思想，通過次要構(gòu)件來保護(hù)主要構(gòu)件，通過主要構(gòu)件來保證建筑物本身的安全。

3 結(jié)語

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項系統(tǒng)且復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，其荷載作用的計算、其承載能力的提升是結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重點，其他的設(shè)計則圍繞這一重點來進(jìn)行，如梁、柱的合理布置，橫縱向的結(jié)構(gòu)的相互協(xié)調(diào)等等。為此進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的策略與優(yōu)化研究時，應(yīng)始終基于這一重心問題，不斷展開探索，才能有效提升設(shè)計水平，促進(jìn)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展。

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