住宅砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題分析

　　關(guān)鍵詞：住宅設(shè)計(jì)；砌體結(jié)構(gòu)；抗震；安全

　　1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的“以人為本”問(wèn)題

　　在建筑設(shè)計(jì)中，“以人為本”成為建筑師是否考慮人的需要、從而是否能夠?qū)崿F(xiàn)建筑活動(dòng)最終目的的分水嶺，其實(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也要考慮“以人為本”的問(wèn)題。那么，在砌體結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中怎樣做到“以人為本”，筆者有如下體會(huì)：

　�。�1）盡量避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)置的梁的位置影響房屋的使用與美觀。在住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，梁既起著支撐上部墻體、樓板荷載的主要作用，又起著劃分不同使用空間功能的作用，梁的設(shè)置既可以減小板跨，又可以降低局部樓板的標(biāo)高。為了使用的美觀，在同一個(gè)房間中的天花板上絕對(duì)不能設(shè)置梁，如果非設(shè)置不可，則可通過(guò)設(shè)置暗梁或反梁來(lái)解決此問(wèn)題。

　　（2）客廳落地窗上的過(guò)梁宜改為支座為兩側(cè)橫墻的簡(jiǎn)支梁。在建筑設(shè)計(jì)中，客廳往往被設(shè)計(jì)成寬度較大的落地窗，窗外設(shè)置生活陽(yáng)臺(tái)，這就使得客廳開窗洞處的外縱墻上僅剩兩個(gè)較小的墻垛。在裝修過(guò)程中，有的住戶為了使用上的方便經(jīng)常打掉這兩個(gè)墻垛。如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)落地窗頂部?jī)H采用過(guò)梁，就存在很大的安全隱患。因?yàn)閴Χ鉃檫^(guò)梁的支座，如果打掉墻垛，過(guò)梁就沒有了支座，其承受的荷載就不能傳到墻體上，過(guò)梁甚至有可能斷裂掉下來(lái)，存在很大的安全隱患。為了便于某些住戶在裝修時(shí)能對(duì)落地窗進(jìn)行有效的改造，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)宜把過(guò)梁改為支座為兩側(cè)橫墻的簡(jiǎn)支梁。

　�。�3）增加屋頂花園的荷載�，F(xiàn)代住宅的屋頂已不再是簡(jiǎn)單的房屋結(jié)構(gòu)的一部分，大部分已變成了頂樓住戶休閑、娛樂的場(chǎng)所。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定的活荷載的大小偏低，不能滿足住戶對(duì)屋頂花園的使用要求。“人因宅而立，宅因人而存，人室相扶感動(dòng)天地”，這本是描述建筑設(shè)計(jì)應(yīng)“以人為本”的話語(yǔ)此時(shí)用在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，凸顯出在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)如何做到“以人為本”已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不得不面對(duì)的問(wèn)題。

　　2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震問(wèn)題

　　砌體結(jié)構(gòu)因其構(gòu)件組成和連接方式的內(nèi)在原因，具有脆性性質(zhì)，其抗剪、抗拉、抗彎強(qiáng)度都較低，再加上近幾年人們?cè)谧≌�設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮人的居住心理，大客廳小臥室，擴(kuò)大廚房與衛(wèi)生間的面積，其抗震性能及抗破壞能力又大大降低，具體表現(xiàn)在：

　�。�1）大客廳常導(dǎo)致內(nèi)縱墻中斷，往往只剩兩道外縱墻，而且這兩道外縱墻的相對(duì)位置都有洞口，大客廳還經(jīng)常導(dǎo)致橫墻間距大于4.2m的房間面積超過(guò)同層面積的1/4甚至更多，地震時(shí)縱墻被破壞往往是因?yàn)闄M墻間距過(guò)大或者樓(屋)蓋剛度較差而在平面外受彎受剪，在窗口上下截面處出現(xiàn)水平裂縫，同時(shí)，縱橫墻的連接處，因?yàn)槭艿絻蓚�(gè)方向地震力地作用受力復(fù)雜，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，若施工時(shí)縱橫墻不同時(shí)交錯(cuò)砌筑，又缺乏足夠的拉結(jié)，則地震時(shí)連接處容易產(chǎn)生縱向裂縫，嚴(yán)重時(shí)縱橫墻拉脫，出現(xiàn)縱墻外閃以至倒塌。

　　（2）同一戶內(nèi)房間面積種類多，懸殊大，表面尺寸變化大，常導(dǎo)致橫墻多數(shù)不能對(duì)齊，不能滿足抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

　�。�3）住宅的結(jié)構(gòu)形式隨住戶的要求變化較大，復(fù)式與錯(cuò)層結(jié)構(gòu)因受老百姓的歡迎而修建較多，復(fù)式結(jié)構(gòu)的樓梯間沒有像一般房間的樓蓋形成空間的盒子結(jié)構(gòu)因而空間剛度較差，且頂層休息平臺(tái)以上外縱墻為一層半高，穩(wěn)定性較差，同時(shí)，這兩種結(jié)構(gòu)造成局部高大房間，此部分的剛度與質(zhì)量與其它部分截然不同，影響了整體的抗震能力。

　　（4）住戶在裝修時(shí)開鑿墻體損傷結(jié)構(gòu)的情況時(shí)有發(fā)生，有些墻雖然不是承重墻，但開鑿后對(duì)抗震能力是有影響的。

　　以上這些情況，均導(dǎo)致砌體結(jié)構(gòu)住宅的抗震性能降低，如何提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力，抗震規(guī)范已經(jīng)作出了一系列的規(guī)定，此處不再贅述。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，我們也有一些方法，總的要求是應(yīng)盡量做到平面規(guī)則、整齊，墻段長(zhǎng)度懸殊不大，同一層內(nèi)標(biāo)高一致。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)做好以下三個(gè)方面：

　�。�1）采用簡(jiǎn)單規(guī)整的平面立面布局。結(jié)構(gòu)的總體布置是影響建筑抗震性能的關(guān)鍵問(wèn)題。建筑抗震計(jì)算本來(lái)就是復(fù)雜而且不是非常成熟的科學(xué)，只有結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)單規(guī)整，才能盡量準(zhǔn)確地確定結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖并計(jì)算和分配地震作用。盡量采用橫墻承重體系或者縱橫墻共同承重體系。而且內(nèi)橫墻在平面內(nèi)盡量連續(xù)對(duì)齊，錯(cuò)位墻體不宜過(guò)多。

　�。�2）合理確定圈梁和構(gòu)造柱的位置。設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能可以大大改善，使砌體結(jié)構(gòu)形成兩道防御：第一道時(shí)砌體墻只出現(xiàn)寬度不大的裂縫，層間變形不大，構(gòu)造柱尚未開裂；第二道是砌體裂縫大幅度地發(fā)展，構(gòu)造柱及圈梁對(duì)砌體約束使墻體大變形消耗輸入的地震能量。另外，圈梁應(yīng)封閉連續(xù)，盡可能形成一個(gè)個(gè)近似矩形或圓形的箍。

　�。�3）作好各構(gòu)件之間的拉結(jié)工作，包括砌體墻與墻之間，構(gòu)造柱與墻體，樓屋蓋與圈梁墻體以及其他混凝土構(gòu)件與墻體之間均應(yīng)設(shè)置可靠連接。

　　3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的成本控制問(wèn)題

　�。�1）設(shè)計(jì)樓板時(shí)應(yīng)盡量采用規(guī)則的形狀，少用或不用異形板。規(guī)則樓板鋼筋用量少，施工方便，受力分析簡(jiǎn)單；異形板不但受力分析復(fù)雜，而且還容易在板折角處產(chǎn)生裂縫，為了減少裂縫，就必須在板塊的陰、陽(yáng)角處附加鋼筋，增加鋼筋用量，提高住宅成本。

　　（2）現(xiàn)澆板的厚度應(yīng)盡量按經(jīng)濟(jì)板塊的跨厚比控制，最好將板塊做成雙向板受力，因?yàn)殡p向板的鋼筋用量比單向板要節(jié)省很多。

　�。�3）宜設(shè)置挑梁與卡口梁來(lái)支撐陽(yáng)臺(tái)板，避免直接采用挑板形式。

　�。�4）構(gòu)造柱圈梁應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)置。對(duì)于支撐受力較大的梁的墻體，若局部抗壓強(qiáng)度不夠，則宜采用設(shè)置梁墊的形式，而不采用另加構(gòu)造柱的形式，因?yàn)榱砑訕?gòu)造柱又要增加鋼筋用量。同時(shí)，在設(shè)置門窗洞口時(shí)，盡量不要在門窗兩側(cè)形成小于180mm的墻垛，否則，此處的墻垛在施工時(shí)只能采用素混凝土澆筑，這樣人工與材料費(fèi)用就會(huì)增加，工期也會(huì)相對(duì)較慢。

　�。�5）鋼筋選擇要合理。Ⅰ級(jí)鋼筋強(qiáng)度Fy=210N/mm2；Ⅱ級(jí)鋼筋強(qiáng)度Fy=310N/mm2，Ⅱ級(jí)鋼筋強(qiáng)度比Ⅰ級(jí)鋼筋強(qiáng)度高47%，而價(jià)格相差不大。在一些板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常采用Φ10～Φ12Ⅰ級(jí)鋼，若換成Ⅱ級(jí)鋼，鋼筋用量可減少30%左右。特別是目前住宅設(shè)計(jì)中大廳較多，許多廳的面積20～30m2，而建筑中又不允許廳中設(shè)梁，在這樣大的板中受力筋采用Ⅱ級(jí)鋼筋比Ⅰ級(jí)鋼筋要節(jié)省很多。

　　另外，在砌體結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樓梯選型一定要合適，否則也會(huì)提高工程造價(jià)。在一些工程中，我們經(jīng)�？吹�3m乃至4m寬的樓梯仍采用板式。實(shí)際上，當(dāng)樓梯長(zhǎng)度大于3m時(shí)，就應(yīng)該為梁式樓梯。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量采用節(jié)約方案，降低造價(jià)。

　　4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全問(wèn)題

　�。�1）陽(yáng)臺(tái)設(shè)計(jì)中的安全問(wèn)題。陽(yáng)臺(tái)已成為現(xiàn)代住宅設(shè)計(jì)中一道亮麗的風(fēng)景線，與此相關(guān)的安全問(wèn)題也應(yīng)運(yùn)而生。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)陽(yáng)臺(tái)時(shí)大多采用懸挑形式，而懸挑構(gòu)件是最容易出現(xiàn)安全問(wèn)題的，必須采取一定的措施加以防范。筆者在多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)中，總結(jié)了二點(diǎn)防范措施：一是挑梁上的荷載一定要算準(zhǔn)算夠。二是做好挑梁的抗傾覆問(wèn)題。陽(yáng)臺(tái)挑梁壓長(zhǎng)應(yīng)滿足抗傾覆的要求并符合規(guī)范規(guī)定。當(dāng)然，頂層的挑梁也應(yīng)引起重視，因?yàn)轫攲犹袅荷喜繘]有墻體荷載只有樓板荷載，傾覆問(wèn)題更容易發(fā)生。

　�。�2）樓板設(shè)計(jì)時(shí)的安全問(wèn)題。第一，注意最小配筋率，PKPM軟件在自動(dòng)生成樓板配筋時(shí)，樓板的配筋不一定滿足最小配筋率要求。這就要求我們必須自己核對(duì)。第二，與大跨度樓板相鄰的小跨度樓板板厚不宜與之相差太大，一般不宜超過(guò)30mm否則板彎矩難以協(xié)調(diào)，且不利于抗震時(shí)水平力的傳遞。第三，注意當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)的連梁作為大跨度樓板的支撐時(shí)，不宜小于250mm寬。因?yàn)榇罂缍葮前迮浣钜话阒睆捷^大，如果梁寬較小，就可能無(wú)法滿足鋼筋水平錨固長(zhǎng)度要求，所以應(yīng)盡量避免。第四，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常忽略的一個(gè)問(wèn)題是：樓板配筋圖漏畫鋼筋。一般是將32PKPM軟件生成的圖修改為樓板施工圖，由于軟件差異需要我們認(rèn)真核對(duì)補(bǔ)上遺漏。

　�。�3）女兒墻的安全問(wèn)題。女兒墻由于沒有樓板拉結(jié)，平面外的剛度較差，在地震、臺(tái)風(fēng)時(shí)容易發(fā)生倒塌的安全事故，而構(gòu)造柱與壓頂設(shè)置是影響女兒墻安全的兩個(gè)重要因素，因此，為了防止女兒墻的坍塌，除應(yīng)設(shè)置足夠數(shù)量的構(gòu)造柱及斷面較大的壓頂外，還應(yīng)根據(jù)不同的地震烈度在女兒墻內(nèi)設(shè)置拉結(jié)墻體與構(gòu)造柱的鋼筋。

　�。�4）凸窗的安全問(wèn)題。凸窗是近年來(lái)新出現(xiàn)的一種窗戶形式，不僅對(duì)住宅樓的外觀起到了很好的裝飾作用，而且使住戶在家中有了一個(gè)非常良好的視角，可以盡情眺望周圍充滿鄉(xiāng)村閑情的風(fēng)景。目前流行的飄窗多分為兩種形態(tài)，一種是有臺(tái)階的，一種是完全落地、與地面渾然一體的，它們不僅增加了戶型采光、通風(fēng)的功能，而且也為商品房的外立面增添了無(wú)窮的建筑魅力。但是，在實(shí)際工程中低窗臺(tái)凸窗也暴露出一些問(wèn)題。比如造價(jià)問(wèn)題、對(duì)室內(nèi)布置及裝飾的影響問(wèn)題、與空調(diào)機(jī)的結(jié)合問(wèn)題、安全問(wèn)題。其中，凸窗的安全問(wèn)題與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，也是凸窗美觀、實(shí)用的前提，因此，應(yīng)引起高度的重視。凸窗分為上、下挑板，有的還設(shè)有兩側(cè)或單側(cè)的側(cè)板，在設(shè)計(jì)時(shí)，為安全起見應(yīng)注意以下問(wèn)題：一是挑板與側(cè)板的厚度不宜過(guò)小，80～100mm比較合適，且挑板與側(cè)板應(yīng)采用同一厚度，否則難以保證澆筑的混凝土質(zhì)量；二是在設(shè)計(jì)上、下挑板時(shí)，一定要考慮到可能出現(xiàn)的人體荷載以及抗傾覆問(wèn)題，宜在下挑板的端部做一壓梁，壓梁要伸到窗洞兩側(cè)橫墻內(nèi)或構(gòu)造柱內(nèi)。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　作為一名結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師，筆者有義務(wù)也有責(zé)任呼吁設(shè)計(jì)師們?yōu)榻档推鲶w住宅成本，提高住宅實(shí)用性，增強(qiáng)住宅安全性群策群力，尤其要喚醒大家在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中“以人為本”的意識(shí)與行為。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50003-2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

　　[2]李永梅，孫國(guó)富.適當(dāng)提高砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度[J].建筑科學(xué)，2004.