剖析建筑结构设计中常见的问题与安全度

　　【摘要】：本文主要针对当前房屋建筑结构设计中一些常见却又常被人们忽视的错误和当前的建筑安全事故及现行规范中的构造进行了剖析，指出了错误的原因和后果，并给出了一些设计建议和构造的要求。论述了我全事故及现行规范中的构造，提出节约的建议。
　　【关键词】：结构抗震；承载力；建筑结构；设计安全度
　　【正文】：
　　一、上部及地下室结构设计
　　1.二层大底盘地下室，地上为01、02、03、04、05号楼高层住宅(商业)组成的建筑群。
　　地下室底板、侧壁均采用全现浇钢筋混凝土，因地下室超长，设计采用后浇带（后浇带间距30m左右）措施，后浇带应在该部分混凝土浇筑两个月后浇筑，且地下室底板、侧壁、顶板混凝土中应掺入亲水性聚丙烯纤维防止裂缝产生。
　　上部结构各单元间采用防震缝分开，形成相对独立的结构单元。高层住宅地面以上采用全现浇钢筋混凝土结构。
　　2.各户型单元之用途、结构形式及抗震等级详下表：
　　楼号（户型） 用途 结构形式 抗震等级
　　01、02、03、04二三单元 住宅 剪力墙 二级
　　05 商业 框剪 三级
　　04一单元 商业 框架 三级
　　地下室  框架 三级
　　3．结构规则性判别。
　　所有户型不满足规则性条数为2条，属不规则结构。其中：
　　第一条为扭转不规则；
　　第二条为凹凸不规则。（4号楼一单元及5号楼属于规则结构）
　　二、地基与基础方面
　　1多层房屋建筑无地质详勘报告，仅仅依据建设单位口头或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，不进行换土垫层设计，只凭经验处置。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用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舸用荷载乘折减系数计算其荷载值，因而荷载值准确。
　　三、地基基础设计
　　1.场地的工程地质及水文地质条件
　　各主要土层的压缩模量和承载力特征值如下表：
　　岩土名称 素填土 粉土 粉纱 细砂 松散卵石 稍密卵石 中;密卵石 密实卵石 密实卵石 中风化泥岩
　　承载力特征值（kPa） 90 105 110 120 200 350 600 800 800 800
　　压缩模量(Mpa) 3.5 6.0 6.0 7.0 18 25.0 35.0 44. 45 
　　该场地地下水位周围建筑工程工地降水影响，测得稳定地下水位为4.5m左右，稳定水位标高560.8~562.48m，年变化幅度在1.0m左右，预计该场地丰水期最高潜水位标高在563.5左右，基础施工时需采用降水措放及纯地下室的抗浮措施，并进行专项降水和抗浮设计。
　　2.基础选型
　　主楼基础:4#楼一单元为独立基础，5#为独立基础和条基，其余楼幢采用筏板基础,主楼外地下室采用全现浇钢筋混凝土框架结构,基础采用柱下独立基础及墙下条形基础。
　　3．本工程水头高度为4.9m，采用抗浮锚杆+抗水板措施。
　　四、楼板设计常见问题
　　板是建筑工程中的主要承重构件，是它将楼面，屋面的荷载传给其周围的墙或梁上，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。楼板设计中常见如下几个问题。
　　7.1设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足，简单地将双向板作用单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符，导致一个方向配筋过大，而另一方向仅按构造配筋，造成配筋严重不足，致使板出现裂缝。
　　7.2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。
　　7.3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，而取两上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，甚至出现开明缝的现象。
　　总之，我们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。
　　五、不容忽视设计中的浪费现象
　　当前建筑结构设计存在的问题中，有一个方面不容忽视，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，已超过国外同等高度钢结构的用钢量，其不合理可见一斑!
　　现在这种关于建筑结构设计安全度的讨论是正常的，但我担心会不会引起误导，使一些设计人员误以为按我国规范进行设计会造成不安全，以致盲目加大构件截面，增加用钢量，造成不必要的浪费。这种可能性是不能不防的。
　　六、结构设计，提倡节约
　　在20世纪60年代初编制我国混凝土规范时，对当时工程事故频繁状况，不少专家曾提出增大安全度，但限于当时政治形势和经济状况而未能实现。现在条件变了，安全度应该提高。现行我国规范规定的是最低用钢量，设计者一般根据结构重要性，予以适当提高，所以下能以此来判定我们在工程中的材料用量，更不能以我们的最低值来与人家比。我国规范规定的柱子最小含钢量力0.4％，是不考虑抗地震时的数量，我们大多数城市设计时都考虑抗震，高层建筑更是都要考虑，这时柱子的最小含钢量就是0.5%~1.0%。而且设计单位在设计高层建筑的柱子时,用钢量常比规范要求的还大,因此与国外相比，实际用钢量并不太小。
　　我们有些构造要求，已与国外持平，如剪力墙的最小配筋率为0.25%，与美国相同。至于墙的暗柱配筋量，在许多方面已是世界领先。我国规范对于梁受压钢筋的配筋率，有明确规定。且数值与美国基本相等，并非“无此规定”。至于受拉钢筋的最小配筋率，有设计经验的人都知道，在一般梁板构件中，此值并不起作用，有影响的是在类似基础厚板一类构件中。这种构件中，我国规范与国外规范相比，在某些情况下配筋更多。
　　七、施工要求
　　1.基坑开挖时应降水并做基坑护壁。
　　2.施工中应在附近建筑及边坡线布置变形观测点，定时观测。
　　3.施工中应按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002，J186-2002)设沉降观测点，定时观测。
　　【结束语】：总之，我们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。
　　【参考文献】：
　　[1]林同炎，S.D.思多台斯伯利，结构概念和体系，建筑工业出版.
　　[2]戴国莹，李德虎，建筑结构抗震鉴定及加固的若干，建筑结构，1999（4）.
　　[3]高立人，王跃，结构设计的新思路--概念设计，建筑，1999（1）

《剖析建筑结构设计中常见的问题与安全度》

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