关于建筑结构设计中常见问题及措施的论述

摘　要：现代社会瞬息万变，随着社会的进步，物质生活的进一步改善，人们对建筑形态多元性、创新性的要求越来越强烈，因此对结构安全性和时效性也提出了新的要求。本文笔者根据以往的工作实践并结合具体的工程实例，对建筑结构设计中经常遇到的回填土质量、地梁、钢筋锚固和伸缩缝等问题进行了分析，提出了处理这些问题相关措施。
关键词：结构设计；常见问题；分析；处理措施
建筑结构设计的原则是:适用、安全、经济、美观,同时要便于施工。这5个方面各有所重,又互为矛盾,最优建筑结构设计是这5个方面的最佳结合。结构设计一般在建筑设计之后。结构设计不 能破坏建筑设计,建筑设计不能超出结构设计的能力范围。结构设计决定建筑设计能否实现,在这个意义上,结构设计显得更为重要。
　　在建筑结构设计过程中，有一些具体的工程问题常常令结构工程师困惑。有些是规范（规程）没有具体规定或原则规定而引起的问题；有些是施工方法或条件而引起的问题。这些具体的工程问题对建筑物的质量有着较大的影响，甚至影响结构的安全。这要求结构工程师对这些工程问题进行具体分析，妥善处理，力求反映结构的实际状况，保证建筑物的安全、可靠。现结合具体工程实例，就结构工程设计中遇到的有关问题进行探讨。

　　1.回填土质量问题
　　在建筑中，地下室或地下结构都要遇到回填土问题，回填土质量好坏，对结构的稳定性、结构的侧移、安全性有着较大的影响。尤其是高层、超高层建筑的影响更大。先开挖基槽，施工完地下结构，然后土回填。某些地区用灰土回填，分层夯实，回填土施工质量往往难以保证。这有两种原因，其一，灰土搅拌很难均匀，这需要较大的场地，因灰土量大有相当大的劳动强度；搅拌过程中，有一定的环境污染，在市区很难操作。其二，夯实过程中，临近地下结构处和地下结构上的灰土很难夯实，易损坏地下结构。在结构计算中，地下结构部分一般作嵌固处理，如回填土质量不好，那就与实际情况相差较大。使结构的水平位移加大，稳定性降低，抗侧刚度减小，影响结构的安全。另外，较深的回填土夯实不好，常常引起地坪下沉、开裂，影响建筑的正常使用。如某邮电通信调度中心是一幢超高层建筑，地上39 层，地下3 层，结构高度138.6m。施工完地下结构后，用3:7灰土回填。主楼部分因基坑支护结构与地下室间没有操作距离且深度较深，夯实困难。灰土搅拌不均匀，基坑里有建筑垃圾，回填土质量较差。裙房部分则回填土较厚且厚薄不均。对于主楼，引起的问题是，基础埋深是否满足规范?结构计算时地下结构是否算嵌固? 对结构的水平刚度影响有多大? 对于裙房，底层地面已确定为高级铺装，回填土过深是否引起地坪开裂、下沉?考虑了这些不利的影响，决定采用压密注浆的方法对回填土进行加密处理。加密处理表明，回填土里存在着大量的空隙，加密用去了大量的水泥，处理相当成功，使用表明没有发现地面下沉的现象，保证了结构的安全和建筑的正常使用。

　　2.地梁问题
　　在框架结构中，地梁的设计是结构工程师经常遇到的。它的作用是，1)地梁与基础连接，地梁对基础起拉接作用，一定程度的调整基础不均匀沉降；2)当基础埋置较深时，地梁与框架柱连接，降底了框架柱计算高度，地梁对框架柱内力分析有一定的影响；3)地梁是支撑底层墙体的受力构件。地梁的受力状态与普通的框架梁的受力状态不同，普通的框架梁在荷载作用下，梁产生变形不受其他介质约束，梁上荷载传递给框架柱；而地梁在荷载作用下，梁变形受到土的约束，一部分荷载通过梁底土的反力和梁侧土摩擦阻力传递给地基；另一部分荷载传递给框架柱。由于土反力的复杂性，目前定量确定土反力和梁侧土摩擦阻力还有困难。在工程设计中，有两种处理方法，第一种是把地梁按一层框架梁计算，不计地基土的影响，把荷载全部传框架柱。这种处理方法使计算模型与实际情况不符。地梁与框架梁不同，地梁处没有风力、地震作用，也没有水平变形，按嵌固考虑。结构电算时，往往“底层层高”不高(即地梁与基础顶面距离)，形成“底层框架柱”为短柱或极短柱，使电算结果很不合理。第二种是把地梁不参与框架结构的整体计算，当作简支梁，地梁的剪力传递给框架柱，不计地梁弯距的影响。笔者认为，尽管二种方法都有缺陷，相比之下，第二种方法要相对合理些。

　　3.钢筋锚固问题
　　在钢筋混凝土框架———筒体结构、剪力墙结构中，框架梁钢筋在剪力墙锚固是非常重要的，强节点、强锚固是抗震概念设计的重要一环。实际工程中常因为剪力墙厚度不够，而导致钢筋水平锚固长度不够，不能满足规范8.3.8条的要求，水平锚固问题往往容易忽视。某工程中，主楼框架梁支撑在剪力墙上，剪力墙厚度为300，混凝土强度等级为C35，框架梁纵向钢筋为Ⅱ级钢筋，直径为25，Ⅱ级框架的纵向钢筋锚固长度为40d，则为1000。详见图1，纵筋水平锚固长度应大于0.45IaE，即大于450。则剪力墙的厚度不够。而且，剪力墙与框架梁纵筋绑扎在一起，造成钢筋绑扎困难、混凝土浇捣条件不好。在剪力墙中设置暗梁，将框架梁纵向钢筋锚入暗梁中，满足规范的要求。

　　4.伸缩缝问题
　　伸缩缝也称为温度———收缩缝，是因为温度的变化和混凝土的收缩会产生水平向和竖向的内力和变形。钢筋混凝土结构一般不计算温度和收缩产生的内力，是因为建筑物的温度和收缩参数难以确定，另外混凝土不是弹性材料，它有塑料变形、徐变、应力松弛。实际计算的内力远小于按弹性结构的计算值，因此由构造措施来保证。当房屋长度超过一定限值时，规范要求设伸缩缝。伸缩缝缝宽规范没有规定，理论上是由计算确定。在工程设计中，是由经验确定。在建筑物中设收缩缝，给建筑处理和美观带来不利的影响，现有建筑物流行不设伸缩缝。一般有两种措施来保证，一是设后浇带；另一种是在混凝土中添加微膨胀剂来减少温度收缩应力。如以上两种措施联合使用，综合效果会更好。

　　5.结束语
　　以上的问题在结构设计和工程施工中常常遇到，容易被忽视,若不注意很容易导致结构设计不合理甚至发生工程事故。在以前的很多工程项目中都曾发生过类似的问题,有的甚至造成了一定的经济损失。所以在设计时这就要求结构工程师要有扎实的基础知识，熟悉规范的条文和施工过程，灵活处理这种结构问题，使之满足规范的要求，使建筑结构设计更加安全、经济、合理。