浅析房屋结构设计

赵延续 徐建明

摘要: 分析了房屋结构设计中存在的一些常见问题，并对这些问题作出了相应的措施，为以后的施工做了一些技术上的分析，方便以后的设计。

关键词: 结构设计；承载力；问题；分析

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1 地基与基础方面

(1) 多层房屋建筑无地质详勘报告，仅仅依据建设单位笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。地基与基础设计要做到合理，安全适用，设计人员必须依据地质勘察资料，统一考察多方面因素进行基础类型和上部结构方宁设计，仅凭地耐力这一数据是不完全面的，也是不安全的，更不能盲目地把耐力容许值取得小一些就认为成无一失了。

(2) 采用换土垫层进行软弱地基处理，不进行换土垫层设汁，只凭经验处。有时设计者软弱地基的危害认识不足，只是简单地凭借经验采川砂垫层加强一下承载力，没有进行垫层宽度和厚度计算，既不安全，又不经济。

(3) 民用建筑中柱，梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时，在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范采用荷载乘折减系数计算其荷载值，因而荷载取值不准确。

2 构造柱兼作承重柱的几点

必要时砌体结构里面是可以设置单独的受力柱的，此柱的截面和配筋应符合混凝土规范的要求，有抗震设防要求时应满足抗震规范的要求。与此枉相连的梁的构造和配筋也要满足相关的要求。在当前结构设计中，构造柱经常被作为承重柱使用，这种做法将引起以下几个问题:

(1) 构造柱作为承重梓使用后，使得构造柱提前受力，这不但会降低构造柱对墙的拉结和约束作用，而且结构一旦遭遇地震作用时，在构造柱位置必然形成应力集中，首先破坏。这样构造柱不但起不到其应有的作刚，反而成为房屋结构中的一个薄弱的部位。

(2) 构造柱一般生根于地圈梁中，没有另设基础，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压就容易出现裂缝。本文建议承重大梁下的柱子应按承重柱没计。若梁上倚载和跨度都比较小时，构造柱也可布置于梁下，但此时必须按不考虑构造柱作用来验算墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足后，方可在梁下布置构造柱。

3 承重柱截面高度设计过小

这种情况多发生于六度抗震设防区。一些结构设计人员误认为六度设防就是不设防，为了让受力分析简单，他们故意把柱子的截面高度设计得过小，使桨牲的线刚度加大( 因一些结构设计手册中规定: 当梁拄的线刚度比大于4时，计算简图中梁柱节点町简化为铰支)。把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算。这种做法虽然易于进行结构受力分析，但却给房屋结构安全埋下了隐患。因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用，即忽略了柱对梁的约束弯矩，加之以柱截面的配筋都较小，结构一旦受力后，柱顶抗弯强度必然不足，从而柱子在粱底附近将会出现几条或多条水平裂缝，形成塑性饺。这样在正常使用情况下，柱子已经开始带铰工作，这不但影响了房屋的耐久性，而且也常常引起用户的恐惧心理，更为严重的是，这样的结构一旦遭遇地震作用时，将会倒塌，这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。

4 框架梁、柱箍筋间距

工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm 加密箍筋最大间距为200mm。电算程序总信息中通常也内定粱、柱箍筋加密区间距为100mn，并以此为依据计算出加密区箍筋面，由设计人员根规范确定箍筋直径和肢数。

但是，在程序内定的条件下，当辅框架梁的跨中部位有次粱或较大的其他集中荷载作用却仅配愤肢箍筋时，多数情况下：非加密区箍筋间距采用200mm会使梁的非加密区配箍不足，因此建议序内定梁箍筋改为取粱的非加密区间距200mm。这样，既可保证梁非加密的抗剪承载力，又可适当增加梁端箍筋加密区( 筛筋间距为100mm)的抗剪能力，梁的强剪性能更能充分体现，当框架梁由于种种原因纵向钢筋超筋时，梁端适当加人抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是为什么梁端纵向受拉钢筋配筋率大2%时，规范规定梁的箍筋直径应比最小构造衄径增大2mm 的原因。

对于框架柱，当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm 时，在某些况下，亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm引起配箍不足。因此，我们也建议程序内定柱的箍筋间距改为取柱的加密的箍筋间区200mm。这里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密区配箍验算时、考虑强弱弯的要求，即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力改设计值，并且不乘以剪力增大系数。

5 连续梁按单梁进行设计

视图受力分析方便，设计者把实际应为连续粱的梁按简支梁进行设计，致使梁在支座处上部负筋配置量过少。这样必然引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝，进而引起梁上部拦板出现竖向裂缝。如果该边梁长度较长时，问题将会变得更加严重。因为该梁一般直接暴露在室外，受环境温度影响较大。当环境温度变化时，梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束，在梁内产生收缩应力，该收缩应力作用于原已产生的粱上裂缝处，引起梁的支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通，粱承载力降低，直接影响了使用安全。

6 悬挑梁的梁高选用过小

梁高选用过小，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。梁挠度随时间的摊移不断加大。挑梁的变形引起梁板出现裂缝，裂缝宽度随着挑梁变形的增大而加宽，影响了房屋的正常使用。受支座附近剪弯作用的影响，竖裂缝向下延伸发展为斜裂缝，此时梁已接近破坏，当为托墙挑梁时，粱过人的挠度引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝。裂缝在粱支座处沿斜向延伸，缝愈靠上愈宽。挑粱的截面过小对结构的抗震也很不利，悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。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，失去承载力。

7 楼板设计常见问题

楼板设计中常见如下几个问题:

(1) 板承受线荷载时弯矩计算问题，在民用建筑中，常常在楼板上布置一些非承重隔墙，故大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，进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外，板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌砌顶紧上部分的楼、屋面板，这样会给上部的板增加了一个中间支承点，使其变为连续板，支承点上部出现了负弯矩，而在板的设计中又没考虑该部分的影响，致使板顶出现裂缝。

(2) 双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩，由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放，短跨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的各自的有效高度。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) 。有的设计得为图省事或对板受力认识不足，而取两个方向的有效高度一致进行配筋计算，致使长跨有效高度偏大，配筋降低，使结构构件存在的质量隐患，甚至出现裂缝的现象。要求设计工作者应按规范相应的构造要求严格执行，才得以从根本上消除设计质量的隐患。

8 结构计算中几个重要参数的合理选取

所有的计算机计算结果，应经分析判断确认其合理、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( 包括最大位移与平均位移比) 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、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架一抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。

9 结束语

为了分析判断计算机计算结果是否合理，结构设计计算时，除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外，正确填写抗震设防烈度和场地类别，合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是十分重要的。