多层房屋建筑结构设计中常见问题分析
摘要：随着现代社会发展的商业化、工业化和城市化，房屋建筑逐渐由单层、多层向高层发展，房屋的结构也由简单的混凝砖变的复杂。虽然说这样的建筑形式已经适应现在社会的发展，但是，在具体的结构设计中，还存在着一些需要解决的问题。我们要对当前多层房屋设计中存在的问题和隐患有一定的认识和研究，以不断提高自我的设计水平，使设计的作品比现阶段的其他建筑具有更高的水准，更合理和更经济的结构形式。我们设计工作者应严格执行现行规范，才能从根本上消除设计质量的隐患！
关键词：多层房屋；结构设计；问题分析
Abstract:Wewanttohavesomeknowledgeoftheproblemsandpitfallsinmulti-storeyhousingdesign,toimprovethelevelofdesign,todesigntheworkswithhigherlevel,morereasonableandmoreeconomicalthantheotherbuildingsatthisstage.TheworkersshouldstrictlyenforceexistingnormsinordertofundamentallyeliminatethehiddendangersofthedesignqualityKeywords:multi-storeyhousing;structuraldesign;problemanalysis
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
随着现代社会发展的商业化，工业化和城市化，房屋建筑逐渐由单层，多层向高层发展，房屋的结构也由简单的混凝砖变的复杂，框架、剪刀墙、框—剪、框—筒、简体等现在已经变成现在建筑设计中的主要结构形式。虽然说这样的建筑形式已经适应现在社会的发展，但是，在具体的结构设计中，还存在着一些需要解决的问题。
一．关于设计规范的强制性问题
众所周知，我国的设计规范是强制性的，对于设计人员来说，规范就相当于法律，只要不违反规范，哪怕是设计出现了问题，也有可能不用承担任何的责任。而国外许多发达国家的设计规范都是指导性的，设计出了问题自己负责，休想将责任推向规范。所以我国规范的编制工作者有着更高的要求，同时也会遇到一些复杂的问题。我国的规范并没有明文规定设计工作者不准采用高于规范设定的安全度水平；但在过去计划经济时代的影响下，缺乏经验的设计工作者还是不善于应用具体的施工环境和条件，必要时加以灵活运用；而与此相反，某些故意钻规范空子的人则会沿着规范最低的边缘路线行事，以达到其不良目的并推卸责任！
二．独立基础设计荷载取值问题
钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立结构。《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）第4.2.1条指出：当地基主要受力范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8层且高度在25cm以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震载力测验，但这些房屋在设计时应考虑风荷载的影响。因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。
另一种情况就是，在独立设计基础时，作用在基础顶面上的外荷载，只取轴力设计值和弯柜设计值，无剪力设计值，或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少，影响基础本身和上部结构的安全。
三．结构规范设计浪费问题
作为结构设计工程师，恰到好处的选用材料是应尽的责任。就是以较少的材料完成建筑物各种功能的要求。如果将构件截面任意加大，材料用量任意增多，这个工作，建筑师也能做。当前的建筑结构设计存在的问题中，有一个不容忽视，就是设计中的浪费现象。我们有不少钢筋混凝土高层建筑的用钢量已经超过了国外发达国家的同等规格的用钢量。其不合理处可见一斑。关于建筑结构设计安全度的讨论是正常的，但会不会引起误导，使一些设计人员误以为按我国的规范设计会造成不安全，以至盲目加大构件截面，增加用钢量，造成不必要的浪费。这种可能性是不能不防的。
节约作为人类可持续发展的一种美德，应该是结构设计人员的重要守则。这里提出探讨的知识计划经济时期提出的片面的节约，但即使是那种节约在当时的社会背景下也是合理和必要的。问题是如果将它搬到今天的社会经济状况和体制下，有时就不再适宜。
四．结构计算中几个重要参数的合理选取问题
《建筑抗震设计规范》中第3.6.4.4条指出，所有的计算机计算结果，应经分析判断其合理、有效后方可用于工程设计。通常情况下，计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比以及墙，柱，梁和板之间的配筋、底层墙和柱底部截面的内部设计值、框架—抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力与总地震倾覆力矩的比值、超筋超限信息等等。
为了分析判断计算机结果是否合理，结构设计计算时，除了有合理的结构方案，正确的结构计算筒外，正确填写抗震设防等级和场地类别，合理选取电算程序总信息中的各项参数也是十分重要的。
五．楼板设计的荷载计算问题
板是建筑工程中的主要承重构件，是它将楼面、屋面的荷载传到其周围的墙或梁上，所以楼板的设计问题必将连带梁，墙，柱等构件安全。若对整个设计考虑不周，很容易出现设计质量问题，有的还可能存在严重的质量隐患。设计板中有以下一个常见的问题：
1.为了计算方便或者是对板的受力状态认识不足，只简单的将双向板作为单向板来计算，使得计算假定与实际受力状态不符，导致一个方向配筋过大，而另外一个方向仅按构造配筋，造成配筋严重不足，致使板出现裂缝。
2．线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中，常常在楼板上设置一些非承重隔墙，在楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后，进行板得配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载除以板的总面积作为转换结果。另外，板上隔墙顶部常采用立砖斜砌顶紧上部分的楼、屋面板，这样会给上面的一个板增加了一个支撑点，使其变为连续板，支撑点上部出现了负弯矩，而在板得设计中又没考虑板得影响，导致顶板出现裂缝。
3.有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩，由此向双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放，弯矩方向的跨中钢筋应放在下面，长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面，计算时应用两个方向各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小D（D为短向钢筋的直径）。如果不注意这一点，两个方向取同一有效高度进行配筋计算，会导致长跨有效高度偏大，配筋偏低，使结构构件存在质量隐患。
六．悬挑梁以及连续梁问题
1.悬挑梁的梁高选用太小
很多时候，设计者往往只注重了梁强度和倾覆力的验算，而忽略了对梁高度的验算。梁高选用过小，会引起梁截面的受压区应力过高，在正常使用状态下，梁截面受压区产生非线性徐变。梁挠度随着时间的推移不断加大。挠梁的变形引起楼板出现裂缝，裂缝宽度随着挠梁的加大而加宽，从而影响了房屋的正常使用。据调查，这种挑梁的变形发展到后期，梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。受支座附近剪弯作用的影响，竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝，此时的梁就已经接近破损。当为托墙挑梁时，梁过大的挠度引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝。悬挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利，悬挑结构对竖向地震作用最为敏感。梁高小时，截面的相对受压区高度较大，梁的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承受力。
2.连续梁按单梁进行设计
这种情况多发生在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷载一般较小，没有引起设计师的重视。因受力分析方便，设计师把实际应为连续梁的梁按单跨简支梁进行设计，致使梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝，进而引起梁上部栏板出现竖向裂缝。如果该边梁长度较长时，问题将会变的更加严重。因为该梁一般会被直接暴露在室外，受环境温度影响比较大；当环境温度变化时，梁的伸缩受到梁端柱或者挑梁的影响，在梁内产生收缩应力，该收缩应力作用于原已产生的梁上裂缝处，引起梁的支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通，梁承载力下降，直接影响了使用安全。
七结束语
房屋结构设计是个系统，全面的工作，作为结构设计人员，需要扎实的理论知识功底，灵活的思维创新能力和严肃认真的工作态度。随着社会经济的发展，多层房屋的设计已经形成一个趋势。设计人员们应该加深对当前房屋设计规范的了解，以及对当前多层房屋设计中存在的问题和隐患有一定的认识和研究，以不断提高自我的设计水平，使设计的作品比现阶段的其他建筑具有更高的水准，更合理和更经济的结构形式。我们设计工作者应严格执行现行规范，才能从根本上消除设计质量的隐患！
参考文献：
1.《建筑抗震设计规范》
2.建筑结构设计问题探讨李向东延安大学基建处716000
3.刘成成现代高层建筑结构概念设计探讨[期刊论文]-四川建材2009(3)
4于宏武.王晓波.陈红高层建筑外部尺度及节能[期刊论文]-黑龙江科技信息2010(23)
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