建筑结构设计的常见问题研究

摘　要： 建筑结构设计是一项系统的、全面的工作,在设计中存在的问题是多种多样的,作为设计来讲，需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。我们要始终把提高设计质量作为终身奋斗的目标。本文主要介绍建筑结构设计的常见问题研究的有关内容。
关键词：建筑结构；结构设计；原则；分析
引言
　　建筑结构设计是建筑工程质量的重要保障，在展开建筑工程施工之前，必须先严格的做好建筑工程的结构设计，这样才能够从根本上保证建筑的质量。从本质上来看，建筑结构设计是一项比较复杂、繁琐的工作，既要考虑到建筑的安全性、合理性、经济性，又要考虑到建筑的实用性以及美观性，一旦建筑结构设计存在任何一点偏差，就会为施工带来安全隐患，甚至引发不必要的事故，造成一定的社会负面影响。
1、结构设计应遵循的原则
　　建筑结构设计涉及的知识面较广，千头万绪，但只要能掌握结构设计的基本原则,将会更加直观方便的了解并提高结构设计技术。在结构设计概念中的战略问题为:多道防线、抓大放小、刚柔相济,但是必须要有“打通关节”这一原则在为这些战略问题做保证,才能使得这些战略问题得以顺利实现。
　　1、多道防线。设计为多道防线是结构体系中的安全体系需要采用的基本方案。如果灾难发生时,在某单一构件上寄托全部的生存希望是十分危险的。
　　2、抓大放小。在结构中每一个构件所发挥的作用不尽相同,尽管对于整个结构体系来说,所有的构件靠协同作用来组合成一个整体,“强剪弱弯”、“强柱弱梁”等在建筑结构设计中,需要处处时时精打细算,尤其是在十分重要的概念设计时。
　　3、刚柔相济。要想使得建筑结构体系保持合理性,刚柔相济是要必须遵循的原则。结构刚度太大则变形能力差,然而太柔的结构,则会容易因变形过大而无法正常使用。
　　4、打通关节。当结构体系中的力量传递不能畅通时,就会破坏各个构件之间的静态平衡,要想使得结构体系永远的保持原始的静态或者在需要的范围内保持,打通关节是我们不得不遵守的基础性原则,其它的原则必须依赖于打通关节。而在建筑的结构体系中关节是无处不在的,结构工程师眼中的理想的结构体系,在理论上应该是一个整体,浑然天成的,不存在关节,依赖于这样的理想的结构体系,任何外力的传递和消减可以是十分迅速的。

2、建筑结构设计中常见的问题及其措施
　　1.关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题：
(1).如果底板钢筋双向双排，且在悬挑部分不变，阳角不必加辐射筋，如独立基础配筋时就未加辐射筋。
(2).可将筏板外挑阳角部分的分布钢筋改为直径变小，节约工程造价。
　　2.关于箱、筏基础底板的挑板问题：
(1).底板外挑能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基。
(2).底板外挑便于调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较为节约。
(3).底板外挑能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜。
(4).窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑。
(5).当地下水位很高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题。

　　3.关于箍筋配置问题：
　　箍筋在梁配筋中的比例约占10~20%。例如一8米跨梁，截面为400X600，配筋：上6根25，截断1/3，下5根25，箍筋：8@100/200(4),梁端范围内加密。纵筋总量：3.85*9*8=281kg,箍筋：0.395*3.5*50=69,箍筋/纵筋=1/4, 箍筋相对纵筋来讲所占比例较小，故不必在箍筋上抠的过细，也符合强剪弱弯的设计原则。

　　4.关于宽扁梁中的楼板计算跨度取值：
　　一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，在应用日广的宽扁梁中是不合适的。梁板结构简单点讲，可认为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚及梁边弯距和板厚分别计算，取二者大值配筋。
　　纵筋尽量减少搭接
　　纵筋搭接长度一般为搭接部位钢筋较小直径若干倍，这是确保搭接处小直径钢筋强度的充分发挥，大直径钢筋强度并未充分利用，钢筋重叠部分较多，造成材料浪费。另外搭接处钢筋较密，不便于混凝土振捣密实，消弱了钢筋与混凝土的握裹力。所以建议钢筋尽量采用机械连接或焊接。
　　6.注重框架柱的设计
　　框架柱在整个结构造价中占比较小，但在抗震时起的作用却是决定性的。在汶川地震资料中我们看到许多多层框架结构在一层柱脚及柱顶破坏，特别是一层填充墙较少而上部填充墙较多时，这种情况应该采取不同的周期折减系数进行结构计算，底层建议指定为薄弱层。在条件允许的情况下加大柱截面及配筋，切实贯彻“强柱弱梁”的设计原则。
　　防震缝宽度应适当加大：
规范规定的防震缝距离是在小震情况下的最小值。经统计，在实际地震中按规范最小值要求设置的防震缝在地震时有40%建筑物发生了不同程度的碰撞。而且在施工过程中防震缝堆积的杂物不易清理，很大程度上影响了其防震效果。所以在设计过程中应适当增大防震缝宽度。

　　8. 关于回弹再压缩：
　　基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，如独立基础，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当做安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
　　柱下条基计算方法：
　　一般认为在刚度较大，柱子轴力、柱间距相差不大时，可按倒楼盖计算，实际大部分条基都可以按倒楼盖方法计算，即采用修正倒楼盖。先按平均反力计算连续梁，然后将求得的支座反力与柱子轴力相平衡，将差值的正值加到柱两边的1/3梁上，负值加在梁跨中1/3，相对来讲，跨中1/3的压应力较小。可能要修正多次，直到支座反力与柱子轴力接近平衡。
　　10.主梁有次梁处加附加筋：
　　一般应优先加箍 筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上。附加筋一般要有，但不应绝对。规范说的清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。话又说回来，也不差几根箍筋。但有时画图想偷懒时可用此与老总狡辩。
　　悬挑梁宜做成等截面，尤其出挑长度较短时。
　　与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，加大施工难度。变截面梁的挠度也大于等截面梁。当然，大挑梁外露者除外。外露的大挑梁，适当变截面感官效果好些。
　　12. 现浇板一般应做成双向板。
　　其一，双向板的支承边多，抗震的稳定性好，垮了两边还有两边。单向板垮一边板就下来了。二，双向板经济。从计算上讲，例如四边简支支承的双向板，其单向跨中弯距系数约1/27，两边简支的单向板跨中弯距系数为1/8，二者比为2*1/27 1/8，约为60%。从构造上，双向板的板厚为1/40~50，单向板为1/3~40，双向板薄，再着，即使是单向板，其非受力边也得放构造筋。
　　13.现浇阳台栏板厚度不宜过小：
　　从施工条件来讲，当布单排筋时，板厚应大于80，双排筋时，应大于120。因振捣棒最小为30，布单排筋时，板厚如为60，双向钢筋直径如为8+6，则钢筋两边仅剩23，无法振捣。
　　14.当建筑大多数房间较小，而仅一两处房间较大时，如按大房间确定基础板厚会造成浪费，而按小房间确定则造成配筋困难，当承载力能满足要求时，可在大房间中部垫聚苯卸载，按小房间确定基础板厚。
　　15. 悬挑梁端部的挠度并不完全取决于本身的变形，其支座内垮的影响很可能超过挑梁本身的变形，这一点经常被忽视。
3、结束语
　　建筑结构设计是房屋建设的重要组成部分，是一项系统、全面的工作，牵扯的知识面较广，需要扎实的理论基础、灵活的创新思维和严肃认真的工作态度，更需要我们具有理论联系实际的能力。因此，在进行建筑结构设计时，要从一个个基本的构件算起，抓好细节性工作，严把质量关，将施工现场与结构设计紧密结合，力求把建筑工作做到尽善尽美，为社会提供功能齐全、设计美观、安全可靠的建筑精品。
参考文献
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