关于建筑结构设计要点分析

摘　要：经济社会的不断发展，基础的物质生活已经满足不了人们需求，人们追求生活的舒适已经从物质层面到达精神层面上，因此人们对自己居住环境的要求也越来越高，这就要我们发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。本文从现浇梁板、防震设计、转换层和节能四个方面进行了探讨。
关键词：现浇梁板；防震设计；转换层；节能
一、关于现浇梁板共同作用的问题
现浇梁应考虑翼缘板的作用以为业内所共识，在实际工程设计中，电算仅通过增加梁刚度的方法来实现，规范也有相关规定，但对于框架梁翼缘板内与梁肋平行的上下层钢筋共同参与梁端截面抗弯承载力的作用问题，国家相关规范均为有作出过明确的说明与规定。设计时常常将按实际刚度计算所得的梁端负弯矩钢筋均配置在梁肋内，而翼缘板钢筋则按现浇板受力要求配置。这就无形中增加了梁端负弯矩钢筋的配筋量，导致框架梁的负屈服弯矩承载力的相应提高，极易形成“强梁弱柱”。
为实现“强柱弱粱”的设计目的，保证在罕遇地震时能首先在梁端附近出现塑性铰，形成具有延性功能的结构体系，则应将按设计荷载、地震作用计算所需的梁端负弯矩钢筋合理地分布在梁肋及其有效的翼缘宽度范围内；或者将计算所需的梁端负弯矩钢筋减去有效翼缘宽度范围内的板内上下层钢筋面积，然后将剩余的负弯矩钢筋配置在梁肋的宽度范围内。至于多少范围内的板内钢筋可以被考虑为共同参与梁支座截面的抗弯工作这一问题，参考有关资料，笔者认为近似取５～６倍的板厚度（中梁）、２．５～３倍的板厚度（边梁）。

二、结构设计中的防震设计
2.1横墙间距限制
砖墙在平面内受剪承载力较大，多层砌体的横向地震力主要由横墙承担。地震中，横墙间距大小对房屋倒塌影响很大，而平面外（出平面）受弯承载力很低。当多层砌体房屋横墙间距加大时，相当一部分地震作用需要通过房屋的楼盖传至纵墙，因而纵墙会产生出平面的弯曲破坏。因此，多层砌体房屋应按所在地区的地震烈度与房屋楼（屋）盖的类型来限制横墙的最大间距。
新修订的《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１－２０１０）中横墙间距较原有规范有所减少，主要考虑多层砌体房屋中墙体作为抗震的主要抗侧力构件，墙体数量越多、间距越小，则抗震能力越强。需要指出，规范给出的房屋抗震横墙最大间距要求是为了尽量减少纵墙的出平面破坏，而并不是说满足上述横墙最大间距的限值就能满足横向承载力验算的要求。当各横墙间距满足最大间距要求，而房屋各层横墙甚少以致形成空旷的多层房屋时，还应视具体情况适当降低房屋的高度。
2.2局部尺寸要求
受房屋局部尺寸影响，有时地震仅造成结构局部破坏，并不会造成整体结构的倒塌。然而，房屋局部破坏必然影响房屋的整体抗震能力。为此规范严格限制：（１）承重窗间墙的最小宽度；（２）承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离；（３）非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离；（４）内墙阳角至门窗洞边的最小距离；（５）其他局部尺寸。新规范限制砌体结构房屋局部尺寸，其目的是避免墙体的受力分布和抗力的过分不均匀，防止因某些重要部位的局部破坏而造成整栋结构的破坏甚至倒塌。
实际设计中，外墙尽端至门窗洞边的最小距离往往不能满足要求，此时可以采用加强的构造柱或增加水平配筋来应对，但不能认为采用构造柱措施就可以不考虑局部尺寸要求。若采用较多构造柱来代替必要的墙段，会使砌体结构改变其结构体系，这对房屋抗震是不利的。因此，新的《抗震设计规范》要求不应采用砌体墙和混凝土墙混合承重的结构体系。

三、转换层的结构设计
3.1转换桁架的杆件截面的确定
桁架高度确定后，存在一个合理选取桁架杆件截面，即合理选取转换层刚度和承载力的问题。当转换层刚度和承载力过大时，一方面引起地震反应和结构竖向刚度的突然增大，使转换层上下层处于更加不利的受力状态，而且不能满足高规 4． 4． 3 条对上下层受剪承载力的要求。当转换层刚度过小时，上部支撑部分的竖向构件与其他竖向构件之间可能出现较大的沉降差，从而产生明显的次应力，导致其内力和配筋增加，不能形成有效的转换。综合考虑以上两个因素，通过计算与对比分析确定了钢桁架杆件截面，既使得上部框支部分的梁和柱不产生较大的次应力和过大的配筋率，又使得通过适当加强转换层下部墙体水平筋后能够满足规范中上下层受剪承载力的比例限值要求。为满足钢桁架上翼缘与其上支撑柱的连接构造问题，上弦杆的翼缘宽度取为 300 mm(柱宽为 600 mm)，柱纵筋可以绕过翼缘进行弯折锚固到框架梁中，避免了柱与上翼缘的纵筋连接问题，同时保证了节点区混凝土的浇筑质量。
3.2关于带转换桁架的层受剪承载力的计算
从理论上讲，普通层的受剪承载力等于混凝土柱根据实际配筋量计算出来的受剪承载力之和，转换层的受剪承载力等于混凝土柱根据实际配筋量计算出来的受剪承载力之和再加上钢桁架腹杆受剪承载力。但实际上钢桁架两侧固定在混凝土剪力墙上，而混凝土破坏的允许变形较小，钢桁架达到受剪承载力需要很大的变形(经计算约为墙体开裂变形的 3 倍以上)，加之钢桁架本身具有较高的承载力安全富余度，所以在钢桁架未达到极限承载力之前，桁架两端的混凝土会出现局部开裂从而引起结构的内力重分布，钢桁架无法在本层混凝土墙柱达到受剪强度的同时发挥其极限受剪承载力(钢桁架本身不破坏，这也正是设计意图)，因此笔者认为程序 SATWE 给出的带钢桁架转换层抗剪承载力之比，并非我们实际需要控制的层间抗剪承载力之比，实际设计中固然应该对转换层下面一层或两层进行水平抗剪配筋的加强，但可以不必完全按照上述理论公式去满足高规 4． 4． 3 的规定，这样会造成不必要的浪费，尤其是当钢桁架采用 Q345 钢材和具有较高的承载力富余度时。

四、房屋建筑中节能结构的设计
我国在房屋建筑的节能结构与设计中主要突出以下几个方面的内容。首先是屋面的节能设计，因为屋面是整个建筑受外部温度影响最大的一个部分也是面积最大的一个部分，所以提高节能结构与设计重要的工作是对屋面进行设计，通常屋面的节能设计是将容量低、导热系数小、吸水率低一级有一定强度轻质保温材料设置在防水层与屋面板之间等， 不论采用哪种方式都要保证保温层的质量不要过大以免造成屋面承受能力不足。其次是墙体的节能设计，墙体作为建筑围护重要的一个部分，一般都会采用保温性较强，蓄热能力较强一级强度较低的砌块墙和复合式墙体构成。目前我国采用的节能墙体主要使用以下几种措施，一是由单一的材料砌成外墙，二是由保温夹心型复合墙，三则是内保温复合墙，四是外墙之外的保温，这些设计都在墙体的节能结构设计中发挥了至关重要的作用。再次是门窗工程的节能设计，在房屋建筑的结构设计中门窗工程的节能设计也是值得关注的，门窗的透气性、气密性以及保温性等都是首要考虑的因素，这几个方面的物理性能与舒适性和节能型密切相关。现在在门窗节能设计中多采用内衬钢材窗框等，这些都能提高门窗的节能效果，显著降低门窗的传热系数，加强屋内整体结构的保温效果。然而国内一般多采用密封的中空玻璃方式，也就是用两片或者多片平板玻璃，周边则用间隔框分开由密封胶密封，使玻璃层形成有干燥气体空间的玻璃深加工产品。
五、结束语
综上所述，建筑结构设计中的注意事项是多方面的，本文主要从现浇梁板、防震设计、转换层和节能四个方面进行分析。在建筑中的设计中，不仅要有统筹的概念设计考虑，还要有量化的分析，并结合行之有效的构造措施，才能最终保证结构的可靠性。总之，建筑结构设计问题是十分复杂的，我们需要面对现实，深入研究，不断赋予其新内容、新理念，从而提高设计水平和安全性，为以后的结构设计具有积极的意义。

参考文献:
[1]张海峰,乔安宇。 论建筑结构设计中的概念设计及其措施[J]。 黑龙江科技信息,2012,(12)。
[2]孙爱迪。 浅谈建筑结构设计与表现[J]。 科技创新与应用,2012,(9)。