盧軍

摘 要：本文根據(jù)作者多年的工作經(jīng)驗，就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題進行初步探討，并進一步提出解決問題的有效對策。

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念

近年來，人們的生活水平有了明顯的改善和提高，開始追求更進一步的物質(zhì)享受，也就是說人們對住房的要求越來越高。眾所周知，一個建筑的好壞取決于它的設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量兩個方面，對于住房來說，它質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到人類的生命財產(chǎn)安全，因此，其質(zhì)量是不容忽視的。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該及早介入建筑的概念設(shè)計

所謂的概念設(shè)計一般指不經(jīng)數(shù)值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設(shè)計的方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的的經(jīng)濟可靠性能。同時，也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

為此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須及早介入建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，否則，將會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理，給以后的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來難度。為在建筑物的方案設(shè)計階段正確把握建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，應(yīng)對不同形式的住宅建筑，掌握各自概念設(shè)計中容易疏忽的問題：

1.1 對一般多層砌住宅結(jié)構(gòu)，應(yīng)按《建筑 抗震設(shè)計規(guī)范》（GBJ11-89）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；不宜采用無錨固的鋼筋砼預(yù)制挑檐。

1.2 對鋼筋砼多、高層結(jié)構(gòu)住宅，力求做到：

1.2.1 結(jié)構(gòu)布置應(yīng)盡量采用規(guī)則結(jié)構(gòu)。對復(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。

1.2.2 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。短肢剪力墻抗震等級提高一級，十層以上的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)有一定數(shù)量的普通截面剪力墻，且普通剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。避免用一字型短肢剪力墻，盡量避免讓剪力墻在弱軸方向支承大梁。

1.2.3 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、屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外，還需采取措施，保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。

2 防止由于地基沉降或不均勻沉降引起的構(gòu)件開裂或破壞

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單元；加強上部結(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：對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經(jīng)濟的角度考慮，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，應(yīng)使用同一建筑結(jié)構(gòu)下的樁端位于同一土層中，并應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的液化影響。而對多層建筑而言，從經(jīng)濟的角度考慮，一般不愿意采用長樁的方案，但上海地區(qū)的軟土層覆蓋層厚度較大，一般都需要經(jīng)過地基處理的方式來達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，須認(rèn)真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點及環(huán)境情況，并根據(jù)工程設(shè)計要求，確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術(shù)指標(biāo)，以及各種處理方面的適用性，同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗，進行多方案比較，最終選定安全實用、經(jīng)濟合理的處理方案。地基經(jīng)處理后，還必須滿足規(guī)范所規(guī)定的強度和變形要求。

3 從結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造上滿足規(guī)范要求

3.1 從結(jié)構(gòu)計算角度，看結(jié)構(gòu)計算應(yīng)注意的問題：

3.1.1 避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當(dāng)、建筑物用料與實際計算不符，基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。

3.1.2 建筑物底面對建筑物空間形式的豎向和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的。對于多層和高層建筑， 豎向和水平向結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計基本原理是相同的， 但隨著高度的不斷增加，豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計的控制因素， 其原因有兩個： 其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒； 其二， 側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。與豎向荷載相比， 側(cè)向荷載對建筑物的效應(yīng)不是線性增加的， 而隨建筑高度的增高迅速增大。

3.1.3 底框砌體結(jié)構(gòu)驗算時就應(yīng)注意：①底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮塑性變形集中的影響，通常對底層地震剪力乘以1.2-1.5 的增大系數(shù)。②底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底框架結(jié)構(gòu)中只有底層框架抗震墻，應(yīng)采用雙保險的方法， 抗震墻承擔(dān)全部剪力，框架按剛度比例承擔(dān)剪力。剛度計算時，框架不折減， 抗震墻折減到彈性剛度的20%-30%。③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。

3.1.4 避免樓板計算中不正確方法。 ①連續(xù)板計算不能簡單地用單向板計算方法代替。②雙向板查表計算時，不能忽略材料泊松比的影響，否則， 由于跨中彎矩未進行調(diào)整，將使計算值偏小。

3.1.5 樁筏基礎(chǔ)設(shè)計中對于筏板厚度的取值，一般是先按建筑層數(shù)估算筏板厚度，常規(guī)是按層數(shù)x50mm來估算。譬如說一幢十八層的小高層住宅，我們則先按18x50mm=900mm設(shè)定筏板厚，然后再根據(jù)排樁情況，分別驗算角樁沖切，邊樁沖切及墻沖切，群樁沖切。一般情況均為角樁沖切來控制板厚，但筆者在這里主要強調(diào)一個短肢剪力墻結(jié)構(gòu)下的群樁沖切，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于墻體不封閉，故取值群樁沖切邊界時有相當(dāng)大的困難，而群樁沖切由于樁群重疊面積較大，應(yīng)是一種不利狀態(tài)。筆者一般是取值幾個大層間近似作為沖切邊界，所圍區(qū)域內(nèi)短肢墻體內(nèi)力則作為抗力抵消，雖不完全準(zhǔn)確，但區(qū)域放大后，邊界的開口效應(yīng)有所削弱，是可行的。

3.1.6 以電算結(jié)果的正確性不能作出鴿蝗評價。目前結(jié)構(gòu)計算大多采用計算程序進行計算，如何對計算結(jié)果進行分析、評價，是一個非常重要的方面。必須根據(jù)工程設(shè)計的經(jīng)驗對計算結(jié)果進行分析、判斷，根據(jù)其正確與否，決定能否作為施工圖設(shè)計的依據(jù)。

3.2 從構(gòu)造角度看應(yīng)注意的問題：

3.2.1 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)計中既要保證建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時具有一定的延性，又必須滿足最小配筋的要求。

3.2.2 嚴(yán)格按照規(guī)范要求，保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度，材料選用也必須滿足強度要求。

3.2.3 為了防止屋面溫度應(yīng)力引起的墻體開裂，必須采取有效的通風(fēng)融熱措施。

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

4 結(jié)束語

通過對以上各類常見結(jié)構(gòu)錯誤問題的分析，可以加強結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對常見結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的辨別能力，提高對結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量問題的防治措施，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作做行更安全、更合理。