建筑结构设计与其施工引发的的常见问题浅析

　　摘要:本文提出了一些建筑设计中在结构设计方面存在的普遍性问题,由于施工中可能也会引发出诸多工程质量问题，笔者同时提出了针对这些问题的防治方法,以满足建筑、结构相协调,体现建筑安全、合理、经济的原则。
　　
　　关键词：结构设计，建筑施工，安全，质量，砌体结构，抗震结构，后浇带
　　
　　引言
　　建筑工程质量直接关系到人民生命和财产的安全,建筑质量主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。在实际工作中,由于种种原因,结构设计人员容易在砌体结构设计、屋面梁与配筋等环节出现失误。建筑结构设计完成后，接下来就是进行施工。建筑施工能否按图施工?设计是否符合实际?施工质量是否能达到设计要求?这些都是作为结构设计人员应关注的问题。在此，笔者根据以往工程与实际案例对设计和施工双方面进行工程阐述。
　　
　　1砌体结构设计中问题处理措施
　　
　　1.1砌体结构布置方式及抗震分析
　　1.11横墙承重的结构布置:一般房屋为矩形平面,其横向刚度远小于纵向刚度,因此有足够数量的横墙,是提高结构抗震性能的主要途径。由震害可知,墙体多为剪切破坏,因此,为了提高横墙的抗震能力,必须提高其抗剪强度。主要措施是提高材料的强度等级,增加横墙上的轴压力。为此,应尽量使横墙成为承重和隔断合二为一的墙体。
　　1.12纵横墙共同承重的结构布置。当房间较大时,设有沿进深方向的梁支承于纵墙上,使纵墙承重。楼板沿纵向搁置,故形成横墙承重,横墙间距不入,一般可满足抗震要求,同时纵墙也因轴压力的存在而提高了抗剪能力。另一方案是纵墙承重与横墙承重沿竖向交替布置,这种方案实际应用不多。
　　1.13纵墙承重的结构布置。该种布置方案,横墙间距大、数量小,且轴压力较小,故对抗震不利;纵墙多易引起弯曲破坏,应慎重选用。
　　1.14混合承重结构布置。这种布置可有多种布置方式,如内框架砌体结构、底层框架砌体结构及局部框架砌体结构等。这种结构体系由两种结构材料弹性模量和动力性能相差很大的两种结构体系组成,因而不是一种良好的抗震结构形式。但因其能满足建筑使用要求,提供较大的使用空间,且结构经济、方便施工,应用较多。总之,选择哪种砌体结构是抗震结构设计中的关键环节,应从抗震的概念设计出发,综合建筑使用功能、技术、经济和施工等方面进行选择。
　　
　　2楼板设计常见问题
　　
　　2.1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。
　　2.2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。
　　2.3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。
　　3.高层结构中竖向荷载设计
　　3.1竖向荷载设计应减轻自重。高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。
　　3.2地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。
　　4施工中楼层面板出现的问题及处理措施
　　
　　装饰层的超重超载施工中常常由于模板支撑不平，造成楼屋面板结构层不平整。有时由于砼浇捣不够认真，也会造成面层凹凸不平，这样就导致砂浆找平层加厚。一般设计找平层厚为20～25mm，而实际找平层最厚可达到70～80mm，平均也达到了40～50mm，无形之中就使恒载增加0．4～0．6KN／m：。同样砌体墙面不平，也存在面层加厚加重的情况。当前住宅多为毛坯房，由业主自行装修，木地板与花岗岩地面荷重相差较大，还有顶棚有无做吊顶、吊柜等，这样造成装修荷载较难确定。以上超重情况相当于设计降低了楼面的使用活荷载、降低了结构安全性。装修荷载方面，可考虑卧室采用木地板，厅、厨、卫部分采用花岗岩或缸砖地面。柱与非承重墙、构造柱与墙体的连接在框架结构中后砌的填充墙与框架柱交接处，沿高度每间隔500mm或400mm设柱拉结，伸入柱内的锚固长度不小于规范规定的受拉钢筋最小锚固长度，施工中浇柱砼之前须预留插筋，在柱侧模上钻孔，这在施工上存在一定难度，再加上如果施工措施未跟上，容易造成漏筋、错位情况严重。对后浇的构造柱往往都是上下各预留插筋，柱下端与梁上预留的插筋连接施工没什么问题，问题在上端，需要在模板上钻孔，定位困难，常常造成上下错位，插筋形同虚设。通常施工单位对遗漏、错位的插筋往往不够重视，采取钻孔、灌环氧树脂，然后插筋的办法，这种措施存在孔深不足，抗拔不满足要求的弊端。有的施工单位干脆凿开砼保护层，将拉结筋焊在柱箍筋上，这种破坏柱结构的做法更是不可取。拉结筋与构造柱对于抗震结构来讲有着相当重要的作用，无论是施工还是设计都应采取措施保证它们的有效作用。针对这种情况结构设计可修改插筋做法，以有利于施工和质量保证。对于遗漏错位的柱插筋、拉结筋设计上须明确采用植筋的做法，钻孔，灌结构胶，插筋锚人的深度不小于10d，这样才能确保起到构造柱和拉结筋的作用。
　　
　　5以后浇带工程应用为实例计算分析
　　
　　某市某办公综合楼工程全长96m，共设有一道后浇带。施工后浇带是整个建筑物，包括基础结构施工中的预留缝，待主体结构完成，将后浇带混凝土补齐后，这种“缝”即不存在，这样在整个结构施工中既解决了高层主楼与低层裙房的差异沉降，又达到了不设永久变形缝的目的。设计要求在施工时从基础到屋面均留设800mm宽后浇带。此后浇带应在主体结顶45d、砌体基本完成后，采用微膨胀混凝土配制的混凝土浇灌，后浇混凝土强度等级应比相应位置混凝土强度等级提高5MPa。
　　5.1校核B轴悬挑梁MN的危险截面的正截面承载能力。此悬挑梁的计算跨度为5.2m。
　　5.2根据以往的施工经验，在后浇混凝土浇注之前，楼面施工活荷载标准值可取为2.0kN/m2。
　　5.3用线弹性分析方法分别计算此构件截面在恒载作用下的荷载效应M1和在施工活荷载作用下的荷载效应M2。
　　M1=252.944kM•m
　　M2=114.456kM•m
　　5.4荷载组合：
　　M=1.2×M1+1.4×M2
　　=1.2×252.944+1.4×114.456
　　=463.7712kM•m
　　5.5截面参数：
　　fy=fy’=300N/mm2，h=700mm，
　　as=60mm（两排），as’=35mm（一排），
　　h0=h-as=700-60=640mm，
　　fc=11.9N/mm2，=1.0，
　　AS=1884mm2，AS′=1256mm2。
　　5.6按《混凝土结构设计规范（GB50010-2002）中的相应公式（7.2.1-2）进行正斜截面承载力验算，验算结果表明需在悬挑梁上部增加附加钢筋（措施一）或设置竖向支撑（措施二）。
　　5.7以M作为截面弯矩设计值计算AS，并重新排列上部钢筋。已知：AS'=1256mm2，h=700mm，as=60mm（两排钢筋），as'=35mm（一排），ho=h-as=700-60=640mm,fc=11.9N/mm2,=1.0M=fcbx(ho-x/2)+fy'AS'(ho-as')即:463.7712×106=1.0×11.9×250×x×(540-x/2)+300×1256×(640-35)，所以x=175mm＞2as'=70mm。
　　因为fcbx=fyAS-fy'AS'，故:As=fcbx/fy+As'=1.0×11.9×250×175)/300+1256=2991mm2。
　　为了与原设计统一，选用1020的Ⅱ级钢筋。
　　5.8MN梁在截面采用措施一后与原设计相比，梁上部附加钢筋数量增加偏多，根据截面形状，1020也无法按两排排列，若排成三排，则需令as=80mm后重新计算（计算从略）；就本工程而言，可采用措施二：设计竖向支撑来解决。由于本工程基础为软土地基，故可选用竖向支撑形式。
　　
　　6结束语
　　
　　建筑结构设计是随着经济发展及人们对建筑物功能要求改变,又随着科技的进步而得以实现和解决的。对设计者来说要把提高设计质量作为终身奋斗的目标。总之，我们设计工作者应充分理解规范的有关规定，并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与施工中的隐患。
　　参考文献
　　1.《砌体工程施工及验收规范》(GB50203-98)
　　2.《多孔砖砌体结构技术规范》(JGJ137-2001)
　　3．高立人，王跃，结构设计的新思路--概念设计，建筑，1999（1）.
　　4.吴锡华.建筑物后浇带设计施工的思考[J].宁波大学学报（理工版）2001，14.
　　5.何辉，吴祖跃。浅谈高层建筑结构的设计与分析[J]。科技创新导报，2009，（13）
　　作者简介：彭益锋，男，广州珠江外资建筑设计院有限公司。主要从事结构设计。

《建筑结构设计与其施工引发的的常见问题浅析》

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