建筑结构设计及施工中应注意的问题

　　[摘要]本文结合各方实践经验，对建筑框架结构设计的原则进行分析，并探讨了在施工中应注意的一些具体问题，最后针对设计构造方面提出了个人见解，以供参考。
　　[关键词]框架结构；概念设计；注意问题
　　一、框架结构设计
　　1.1刚柔并济。合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好?刚到什么程度或柔到什么程度才算合适？笔者认为刚多点使工程不经济，造成造价过高，而且应变能力差。柔多一点虽然造价便宜但是必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变形，甚至会导致立足不稳而失去根本。这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供精确答案。
　　1.2抓大放小。在框架结构体系中具有“强柱弱粱”、“强剪弱弯”等的说法也是钢结构设计中非常重要的概念。有人问：为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢?为什么所有构件都很强的结构体系反而不好，甚至会有安全隐患呢?这里面首先包含着一个简单的道理：绝对安全的结构是没有的。简单地说，虽然整个结构体系是由各科，构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，这时候牺牲在所难免，让谁牺牲呢?明智之举是要让次要构件先去承担灾难。
　　1.3打通关节。理想的结构体系当然是浑然一体的，也就是没有任何关节的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路，设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”，使力量在关节处畅通无阻。中医上云：“通则不痛，痛则不通”，结构就像一个人，气穴若不能畅通，症结和隐患就会产生。在设计的四项基本原则中，“刚柔相济”，“多道防线”，“抓大放小”是设计概念中的战略问题，但要想得让这些战略思想得以实现，靠的是“打通关节”这个原则作为保证的，结构设计的具体操作，最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。
　　二、应从概念设计上着手注意几个问题
　　2.1关于强柱弱梁节点。这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。
　　2.2关于“强剪弱弯”措施；强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。
　　2.3注意构造措施。（1）对于大跨度柱网的框架结构，在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽视，应引起重视；（2）对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强构造措施；（3）对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝(规范规定裂缝宽度小于0.3into)，建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150mm，对屋面宜设置后浇带，后浇带处按构造措施宜适当加强。
　　
　　三、建筑结构设计中概念设计需要注意的要点
　　1、合理选择结构方案
　　概念设计的目的是力求设计方案经济、合理、适用，概念设计必须选择一个经济合理的结构方案，即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应该明确总体布置、抗震节点分析、应力等方面。同一结构单元不宜混用不同结构体系，力求平面和竖向规则。总之，必须对建筑师设计要求、结构特点、材料供应、施工条件等情况进行综合分析，并与施工、业主等方面充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时还应进行多方案比较，择优选用。
　　2、选用恰当的计算简图
　　计算简图是进行结构设计的基础，如果计算简图选用不当会导致结构安全事故的发生，因此，选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件，设计师要从实际出发选择合理的计算简图，并且计算简图还应有相应的构造措施来保证。此外，设计师还要注意到在实际结构的节点不可能是纯粹的钢结或铰结点，但是在计算简图的误差应在设计允许范围之内。
　　3、正确分析计算结果
　　在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于软件种类的繁多，而且不同的软件也是存在着很大的差异性，这样就会往往导致计算结果的不相同。因此，设计师要对程序的适用范围、技术条件等全面了解。由于软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果，因此，设计师要充分认识到计算参数的重要性，要凭着自己过硬的专业知识、丰富的经验，在拿到电算结果时应认真分析，要正确地输入合理的计算参数，慎重校核，作出合理判断。
　　随着各项建筑理论的日益丰富，发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。推广概念设计思想是一种有效的办法，概念设计也必然会成为今后结构设计的主流思想，这就让我们来共同学习、发展它，为结构设计的发展作出应有的贡献。
　　参考文献:
　　1.孔雅莎,《建筑结构设计杂谈》[J].建筑结构,2006(3)
　　2.颜兴强,《浅谈建筑结构设计方法》[J].沿海企业与科技,2009(5)

《建筑结构设计及施工中应注意的问题》

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