【摘 要】隨著現(xiàn)代社會發(fā)展的商業(yè)化、工業(yè)化和城市化,房屋建筑逐漸由單層、多層向高層發(fā)展,房屋結(jié)構(gòu)形式也由簡單的磚混結(jié)構(gòu)變得日趨復雜,在磚混結(jié)構(gòu)中,構(gòu)造不但能夠提高墻體的抗剪能力, 而且構(gòu)造柱與圈梁聯(lián)結(jié)在一起, 形成對砌體的約束,這對于限制墻體裂縫的開展,維持豎向承載力,提高結(jié)構(gòu)的抗震性能有著重要的作用。文章分析了房建結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的一些問題。以期引起結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的重視。
關(guān)鍵詞:房屋建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題分析
前言:
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項繁重而叉責任重大的工作,直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟和合理性,但在實際設(shè)計工作中,常常發(fā)生住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的種種概念和方法上的差錯,這些差錯的產(chǎn)生,有的是由于設(shè)計人員沒有對一般住宅尤其是多層住宅設(shè)計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設(shè)計的結(jié)果;有的則是由于對設(shè)計規(guī)范和設(shè)計方法缺乏理解;還有的是由于設(shè)計者的力學概念模糊,不能建立正確的計算模式,對結(jié)構(gòu)電算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗。
一 地基與基礎(chǔ)方面
1.1地基與基礎(chǔ)設(shè)計要做到合理,安全適用,設(shè)計人員必須依據(jù)地質(zhì)勘察資料,統(tǒng)一考察多方面因素進行基礎(chǔ)類型和上部結(jié)構(gòu)方可設(shè)計,僅憑地耐力這一數(shù)據(jù)是不全面的, 也是不安全的,更不能盲目地把耐力容許值取得小一些就認為萬無一失了。
1.2采用換土墊層進行軟弱地基處理,不進行換土墊層設(shè)計,只憑經(jīng)驗處置。有時設(shè)計者軟弱地基的危害認識不足,只是簡單地憑借經(jīng) 驗采用砂墊層加強一下承載力,沒有進行墊層寬度和厚度計算,既不安全,又不經(jīng)濟。
1.3民用建筑中柱、梁及基礎(chǔ)的負荷未按規(guī)范乘以折減系數(shù)。設(shè)計人員設(shè)計多層民用建 筑時,在計算梁、柱和基礎(chǔ)的負荷時未按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范采用荷載乘折減系數(shù)計算其荷載值,因而荷載值準確。
二 磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱兼作承重柱用
在當前結(jié)構(gòu)設(shè)計中,構(gòu)造柱經(jīng)常被作為承重柱使用,這種作法將引起以下幾個問題:
2.1構(gòu)造柱作為承重柱使用后,使得構(gòu)造柱提前受力,這不但會降低構(gòu)造柱對砌底的拉結(jié)和約束作和,而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用時,在構(gòu)造柱位置必然形成應力集中,首先破壞。這樣構(gòu)造柱不但起不到其應有的作用,反而成為房屋結(jié)構(gòu)中的一個薄弱的部位。
2.2構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中,沒有另設(shè)基礎(chǔ),構(gòu)造柱兼作承重柱使用后,柱底基礎(chǔ)的抗沖切、抗彎部及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓
被出現(xiàn)裂縫。建議承重大梁下的柱子應按承重柱設(shè)計。若梁上荷載和跨度都比較小時,破壞就會出現(xiàn)裂縫構(gòu)造柱也可布置于梁下,但此時必須按不考慮構(gòu)造柱作用來驗算墻體的局部承壓和抗彎強度。經(jīng)驗算滿足,方可在梁下布置構(gòu)造柱。
三 承重柱截面高度設(shè)計過小
這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū)。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計者誤認為六度設(shè)防就是不設(shè)防,為圖受力分析方便,他們故意把柱子的截面高度設(shè)計得過小,使梁柱的線剛度比加大( 因一些結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊中規(guī)定:當梁柱的線剛度比大于4時,計算簡圖中梁柱節(jié)點可簡化為鉸支) ,把梁簡化為鉸支梁,柱按軸心受壓計算。這種做法雖然易于進行結(jié)構(gòu)受力分析,但卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患。 因為這樣做忽略了梁柱間的剛結(jié)作用, 即忽略了柱對消化酶的約束彎矩,加之柱截面的配筋都較小,結(jié)構(gòu)一旦受力后,柱頂抗彎強度必然不足,從而柱子梁底附近將會出現(xiàn)一條或多條水平裂縫,形成塑性鉸。這樣在正常使用情況下,柱子已開始帶鉸工作。 這不但影響了房屋的耐久性,而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴重的是,這樣的結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用時,將會倒塌,這違背了現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強柱弱梁”的設(shè)計原則。
四 在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中,只注意了橫向框架的設(shè)計而忽視了縱向框架
現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算,各方面的地震 作用應由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件來承擔。就是說,在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中,縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計者對以于非抗震設(shè)計,麗縱向地按普通的連續(xù)梁進行設(shè)計,梁柱的節(jié)點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法不答合框架的構(gòu)造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用,在實際設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)粱的支座負筋,跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現(xiàn)象。
五 懸挑梁的梁高選用過小
梁高選 用過小,引起梁截面的受壓區(qū)應力過高,在正常使用狀態(tài)下,梁截面受壓區(qū)產(chǎn)生非線性徐變。 梁撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁板出現(xiàn)裂縫,裂縫寬度隨著挑梁變形的回大而加寬,影響了房屋的正常使用。據(jù)觀察,這種挑梁的變形發(fā)展到后期,梁支座截面上部受拉區(qū)常常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響,豎向裂縫向下延伸發(fā)展為斜裂縫,此時梁已接近破壞,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,縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對結(jié)構(gòu)的抗震也很不利。懸挑結(jié)構(gòu)對豎向地震的作用最為敏感。
六 連續(xù)梁按單梁進行設(shè)計
這種情況多發(fā)在陽臺邊梁的設(shè)計中。由于邊梁上的荷重一般較小,沒有引起設(shè)計者的重視,為圖受力分析方便,設(shè)計者把實際應為連續(xù)梁的梁按單簡支梁進行設(shè)計,致使梁在支座處上部負筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫,進而引起梁上 部攔板出現(xiàn)豎向裂縫。如果該邊梁長度較長時,問題將會變得更加嚴重。因為該梁一般直接暴露在室外,受環(huán)境溫度影響較大。當環(huán)境溫度變化時,梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束,在梁內(nèi)產(chǎn)生收縮應力,該收縮應力作用于原已產(chǎn)生的梁上裂縫處,引起梁的支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通,梁承載力降低,直接影響了使用安全。
七 樓板設(shè)計常見問題
板是建筑工程中的主要承重構(gòu)件,是它將樓面, 屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上, 樓板的設(shè)計問題必將連帶梁、墻、柱等構(gòu)件安全。若對整個設(shè)計考慮不周,很容易出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量問題,有的還可能存在嚴重的質(zhì)量隱患。樓板設(shè)計中常見如下幾個問題。
7.1設(shè)計時為了計算方便或因?qū)Π宓氖芰顟B(tài)認識不足,簡單地將雙向板作用按單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態(tài)不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向僅按構(gòu)造配筋造成配筋嚴重不足,致使板出現(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 故大樓板設(shè)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。但有些設(shè)計人員錯誤地將隔墻的總荷載除以板的總面積。另外,板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌并頂緊上部分的樓、屋面板,這樣會給上部的板增加了一個中間支承點,使其變?yōu)檫B續(xù)板,支承點上部出現(xiàn)了負彎矩,而在板的設(shè)計中又沒考慮該部分的影響,致使板頂出現(xiàn)裂縫。
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。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d ( d為短向鋼筋的直徑)。有的設(shè)計者得為圖省事或?qū)Π迨芰φJ識不足,而取兩個方向的有效高度一致進行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在質(zhì)量隱患,甚至出現(xiàn)開明縫的現(xiàn)象。
八 結(jié)論:
總之,我們設(shè)計工作者應按規(guī)范相應的構(gòu)造要求嚴格執(zhí)行,才得以從根本上消除設(shè)計質(zhì)量的隱患。