孙启霖
【摘要】房屋建筑结构的设计直接关系到建筑物的功能实现以及稳定性,因此房屋建筑结构设计是设计环节最重要的部分,房屋建筑结构设计时需要绘制结构平面图、屋顶结构图等图纸,同时在设计过程中还需要注意诸多要点,在实际的房屋建筑结构设计过程中,常常在建筑基础部分、砖混房屋中的构造柱、承重柱截面高度设计、框架结构中的纵向设计、悬挑梁高度等方面出现问题,这些问题会严重影响到房屋建筑功能的实现和施工能耗,同时也会影响到建筑物的稳定性,因此需要深入研究。
【关键词】房屋建筑结构设计;方法;常见问题;分析
1 房屋建筑结构设计的基本方法
1.1 结构平面图
在绘制结构平面布置图时,要输入结构软件进行建模。当建筑地处抗震设防烈度为6度区时,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算的,但必须符合有关的抗震措施要求。因此,对于砌体结构来说可以不用在软件中建模,直接设计即可,但设计中需要注意受压和局部受压的问题。需要注意的是,当建筑地处抗震设防烈度为7度及以上时是必须要输入软件建模计算的。
1.2 屋顶(面)结构图
当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有梁板式及折板式两种。梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面,折板式适用于相反的条件。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。至于坡屋面板的平面画法,通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法,这样更便于施工人员正确理解图纸。图纸设计的关键在于设计人员有足够的空间感,同时也能够明确的知晓设计的目的和设计方法,设计出的图纸必须目的明确,同时能够让施工单位准确的把握施工要点,从而确保施工环节不会因为错误操作影响设计目的的实现。
2 房屋建筑结构设计中常见问题研究
2.1 地基与基础方面
首先最常见的就是地基勘察无正规的地质报告,仅仅是在建筑之前由施工单位根据附近建筑物的设计参数和相关的现场勘察结果进行汇总,并口头汇报给上级单位,这使得建筑施工单位对地基参数的选择不够严谨。基础部分的结果设计要想与地质构造相适应,最大限度的提高地基稳定性,就需要更多的考虑地址因素,进行全面的地质勘查,不能盲目的进行地基部分设计。
其次在换土垫层的处理环节,大多数的施工单位仅仅是凭借经验进行电图更换,然后加强地基的承载力,但是这种处理没有明确的标准,因此并不进行垫层厚度和宽度的计算,虽然这种处理的危害性不大,但是从施工成本的角度来看,不足以在最经济的条件下完成垫层换土的目的。
最后是民用建筑的设计中在进行梁和基础的负荷计算时,需要按照一定的经验系数进行荷载的削减,但是大多数的设计人员在进行荷载计算时,并未考虑经验技术的引入,这会导致梁和基础的荷载在实际中比理论值更大,存在着超负荷的危险。
以上就是地基设计部分的常见问题,主要就是设计前提参数设计不规范,设计过程中不考虑经验系数,设计之后不进行验证。
2.2 砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用
构造柱的存在主要是为了提高墙体的抗剪能力,同时与圈梁组合形成约束力来抵抗墙体的负荷,避免前提出现裂缝,竖向承载力的强化也需要通过构造柱来实现,因此构造柱对于提高抗震性能极为重要,但是在设计中常常将其作为承重柱来使用,这样的设计方式存在着诸多隐患,主要如下:
首先是构造柱如果作为承重柱就必然会承受更大的荷载,这样构造柱的应力就会变得不稳定,削弱了构造柱对墙体的约束作用,如果在出现地震的情况下,构造柱受到墙体和圈梁的牵拉之外,还受到纵向荷载,从而极为容易破损,也就起不到强化建筑物稳定的作用,反而成为了建筑物稳定体系中的弱点。
其次就是构造柱的主要作用是用来加强对墙体的约束并实现横向抗震,但是如果被兼做承重柱的话,那么其必然会承受较大的荷载,柱体下部也无法承接如此大的压力,必然会导致承受压力的柱体基础部分破裂。本文建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。若梁上荷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梁下墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足,方可在梁下布置构造柱。
2.3 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,为受力分析方便,他们故意把柱子的截面高度设计得过小,使梁柱的线刚度比加大。把梁简化为铰支梁,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,加之柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯刚度必然不足,从而柱子在梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝,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,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。
2.4 框架结构设计中忽视纵向框架设计
当前建筑物的抗震设计主要包括纵向和横向两个部分,侧力构件的设计主要就是为了抵抗各个方向的地震作用,抗震设计是空间方向上的各个方向,但是在实际的设计过程中,过于忽视纵向框架设计,仅仅按照普通连续梁进行设计,使得纵向框架无法满足抗震作用。非抗震设计时,一些结构设计者把纵向框梁按普通连续梁进行设计,梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置均无法满足框架梁、柱的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配置均不满足要求的现象。
2.5 悬挑粱的截面高度选用过小
设计者往往只注意了对梁的强度和抗倾覆进行验算,而忽略了对梁挠度的验算。梁高选用过小,常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。梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽,影响了房屋的正常使用。据笔者观察,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,此时梁已接近破坏,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。裂缝在梁支座处沿斜向延伸,梁缝愈靠上愈宽。
结束语:
综上可知,房屋建筑结构的设计对整个建筑业的发展而言,是极为重要的,同时建筑物的各种理念和建筑物的使用功能都需要通过结构设计环节来保障,否则稳定性无法支撑功能的实现。房屋建筑结构设计时需要绘制的結构平面图和屋顶结构图等图纸在不同的结构选型时步骤和注意事项也不一样。对于建筑结构设计中的常见问题如建筑基础部分、砖混房屋中的构造柱、承重柱截面高度设计、框架结构中的纵向设计、悬挑梁高度等方面出现的问题,通过深入的研究都可以避免,经验性的参数也需要加入到设计建模中,这些需要研究人员和设计人员共同的努力来不断提高房屋建筑结构设计质量。
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