關于住宅結(jié)構設計若干問題的思考

　　關鍵詞：住宅結(jié)構設計；若干問題；對策

　　住宅工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關系到人們的生命安全。住宅質(zhì)量的好壞主要由設計質(zhì)量和施工質(zhì)量兩個方面來衡量。相對而言,住宅設計是一項繁重而又責任重大的工作,直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟和合理性。但在實際設計工作中,常常發(fā)生住宅結(jié)構設計的種種概念和方法上的差錯。我國自2000年全面推行建設工程施工圖設計審查制度以來,通過施工圖設計審查發(fā)現(xiàn)并糾正了不少違反《工程建設標準強制性條文》及其他一些違規(guī)設計問題,對規(guī)范設計市場秩序,確保設計質(zhì)量,起到了積極作用。本文結(jié)合筆者多年參加施工圖設計和審查的工作經(jīng)驗,對住宅結(jié)構設計質(zhì)量存在的問題進行了剖析,提出了住宅結(jié)構設計滿足結(jié)構設計規(guī)范要求應注意的問題,并重點論述了住宅結(jié)構概念設計和地基設計,以避免或減少上述類似的情

　　況發(fā)生,確保住宅設計質(zhì)量能上一個臺階。

　　1住宅結(jié)構設計存在的問題及其原因分析

　　1．1防火設計問題比較突出

　　一些設計人員對防火規(guī)范、規(guī)定不熟悉,對建筑物分類有錯誤,導致在設計中對防火標準執(zhí)行有誤,消防處理不當,存在許多安全隱患;一些重要場所的安全疏散出口、疏散門開啟方向不正確,影響安全疏散;有些設計中的防火分區(qū)面積過大,防火間距過長,設計存在隨意性;有些消防設施設計不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防設施將不能有效發(fā)揮作用。

　　1．2部分結(jié)構設計不合理,安全隱患比較多

　　如《建筑抗震設計規(guī)范》第7.1.8條(強制性條文)規(guī)定“底部框架-抗震墻結(jié)構,上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間,抗震墻很少,上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊,造成結(jié)構體系不合理,傳力不明確;有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤,導致整個結(jié)構設計錯誤。一些混凝土構件,特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達不到;有些設計中荷載取值沒有按規(guī)范要求來確定,存在漏算錯算現(xiàn)象;有些結(jié)構設計與提供的計算書不一致,結(jié)構強度遠遠低于計算結(jié)果,設計存在嚴重安全隱患。

　　1．3設計深度達不到規(guī)定要求

　　一些設計人員制作圖紙“偷工減料”,設計粗糙,過于簡單,施工圖中應有的系統(tǒng)圖、大樣圖、相關剖視圖漏缺;一些重要的、應該用圖紙反映的內(nèi)容只標注“見圖集”、“由設備廠家確定”等,施工圖設計表述不全,細部大樣不詳,不能反映工程的全貌;一些重要的設計依據(jù)、設計參數(shù)、工程類別、安全等級、耐火等級、防火消防處理等在設計總說明中沒有標明或交待不全。

　　這些問題的產(chǎn)生,有的是由于設計人員沒有對一般住宅尤其是多層住宅設計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設計的結(jié)果;有的則是由于設計過程中對設計規(guī)范和設計方法缺乏理解;還有的是由于設計者的力學概念模糊,不能建立正確的計算模式,對結(jié)構電算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗。

　　2住宅結(jié)構設計的規(guī)范要求

　　為避免出現(xiàn)上述結(jié)構設計問題,在住宅結(jié)構設計時首先必須從結(jié)構計算和構造上滿足規(guī)范的相關要求。

　　2．1結(jié)構計算應注意的問題

　�。�1）免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符,基礎底板上多算或少算土重。

　　（2）底框砌體結(jié)構驗算。底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構,對具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構,應考慮塑性變形集中的影響,通常對底層地震剪力乘以1.2～1.5的增大系數(shù);底層框架混合結(jié)構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底層框架結(jié)構中只有底層框架抗震墻,應采用雙保險的方法,抗震墻承擔全部剪力,框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時,框架不折減,抗震墻折減到彈性剛度的20%～30%;應考慮底層框架柱中地震作用產(chǎn)生傾覆力矩所引起的附加軸力。

　　（3）避免樓板計算中方法不正確。連續(xù)板計算不能簡單地用單向板計算方法代替;雙向板查表計算時,不能忽略材料泊松比的影響,否則由于跨中彎矩未進行調(diào)整,將使計算值偏小。

　�。�4）對電算結(jié)果的正確性作出有效評價。目前結(jié)構計算大多采用結(jié)構設計計算程序進行計算,如何對計算結(jié)果進行分析、評價,是一個非常重要的方面。因此必須根據(jù)工程設計的經(jīng)驗對計算結(jié)果進行分析、判斷,根據(jù)其正確與否,決定能否作為施工圖設計的依據(jù)。

　　2．2構造設計應注意的問題

　�。�1）注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結(jié)構在地震發(fā)生時具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。

　�。�2）嚴格按照規(guī)范要求,保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強度要求。

　�。�3）為了防止屋面溫度應力引起的墻體開裂,必須采取有效的通風融熱措施。

　�。�4）按抗震構造要求設置的構造柱,應在整個建筑物高度內(nèi)上下對準貫通,上至女兒墻壓頂,下至淺于500mm基礎圈梁,或伸入室外地面以下500mm的構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規(guī)范要求。

　　3住宅結(jié)構設計的概念設計與地基設計

　　3．1必須及早介入建筑結(jié)構的概念設計

　　住宅設計無論是多層磚混或框架剪力墻結(jié)構,都不同于以往的靜力設計,必須從抗震的角度,采用二階段設計來實現(xiàn)三個水準的設防要求。為此,結(jié)構設計人員必須及早介入建筑結(jié)構的概念設計,否則將會導致建筑結(jié)構設計的不合理,給以后的結(jié)構設計帶來難度。住宅結(jié)構的概念設計是指一些在計算中或在規(guī)范中難以作出具體規(guī)定的問題,必須由工程師運用“概念”進行分析,作出判斷,以便采取相應的措施。例如結(jié)構破壞機理的概念、力學概念以及由震害試驗現(xiàn)象等總結(jié)提供的各種宏觀和具體的經(jīng)驗等。這些概念及經(jīng)驗貫穿在方案確定及結(jié)構布置過程中,也體現(xiàn)在計算簡圖或計算結(jié)果的處理中。住宅結(jié)構的概念設計在整個設計過程中起著舉足輕重的作用,一幢建筑物的設計,如果沒有事先經(jīng)過全盤正確的概念設計,以后的計算模式再準確、計算再精確、配筋再合理,也不可能是一個經(jīng)濟、合理的優(yōu)秀設計工程。因此在建筑物的方案設計階段應正確把握建筑結(jié)構的概念設計,對不同形式的住宅建筑掌握各自概念設計中容易疏忽的要點。

　　（1）對一般多層砌體住宅結(jié)構,應按《建筑抗震設計規(guī)范》要求做到優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構體系:縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ,沿平面內(nèi)宜對齊,沿豎向應上下連續(xù);樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處;不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。

　�。�2）對鋼筋砼多、高層結(jié)構住宅,力求做到結(jié)構布置盡量采用規(guī)則結(jié)構。對復雜結(jié)構,可以設置防震縫,把它分割成各自規(guī)則的結(jié)構單元。結(jié)構布置以少設縫為宜,一旦設縫,則應使防震縫的設置與伸縮縫、沉降縫相統(tǒng)一;框架與抗震墻等抗側(cè)力結(jié)構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側(cè)力結(jié)構平面方向的地震力;框剪體系的各抗側(cè)力結(jié)構要形成空間共同工作狀態(tài),除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。

　　3．2加強住宅地基結(jié)構設計

　　為防止或減少由于地基沉降或不均勻沉降引起的構件開裂或破壞,可以從建筑措施、結(jié)構措施、地基和基礎措施方面加以控制。諸如:避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置;避免立面體形變化過大;將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元;加強上部結(jié)構和基礎的剛度;同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。地基的結(jié)構設計應分別就高層建筑與多層建筑考慮不同的設計。

　�。�1）對高層建筑來說,由于需要一定的埋置深度,從經(jīng)濟的角度考慮,基礎一般采用樁箱或樁筏結(jié)合的形式。此時應保證箱體的整體剛度,群樁布置的形心應與上部結(jié)構重心相吻合;當土層有較大起伏時,應使用同一建筑結(jié)構下的樁端位于同一土層中,并應考慮可能產(chǎn)生的液化影響。

　　（2）對多層建筑而言,從經(jīng)濟的角度考慮,一般不愿意采用長樁的方案。但對軟土層覆蓋層厚度較大的地區(qū),一般都需要經(jīng)過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。常用的軟土地基處理方式類型較多,但在選擇地基處理方案前,必須認真研究上部結(jié)構和地基兩方面的特點及環(huán)境情況,并根據(jù)工程設計要求,確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術指標,以及各種處理方面的適用性。同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗,進行多方案比較,最終選定安全實用、經(jīng)濟合理的處理方案。地基經(jīng)處理后,還必須滿足規(guī)范所規(guī)定的強度和變形要求。

　　4結(jié)束語

　　總之,建設工程是一種特殊商品,工程投資大、建設周期長,其工程設計質(zhì)量不僅關系到工程的投資效益、使用要求,而且直接關系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。因此抓好設計質(zhì)量管理工作顯得非常重要。針對當前設計質(zhì)量狀況,設計單位應加強內(nèi)部的質(zhì)量管理,設計管理部門要加大對設計質(zhì)量的監(jiān)督管理,結(jié)合施工圖設計審查、專項檢查、質(zhì)量抽查等工作,加強對業(yè)主、勘察、設計單位的市場監(jiān)管力度。特別是設計單位在進行住宅結(jié)構設計時必須在滿足國家設計規(guī)范要求的前提下,加強住宅結(jié)構的概念設計和地基設計,才能提高住宅結(jié)構設計水平,確保住宅設計質(zhì)量不斷提升,以使住宅的結(jié)構設計工作做到更安全、更合理。

　　[參考文獻]

　　[1]熊丹安.21世紀土木工程類專業(yè)叢書———結(jié)構構造原理與設計(第二版)[M].武漢:武漢理工大學出版社,2003.

　　[2]尉晉龍,賀會軍.淺議住宅設計中的幾個問題[J].山西建筑,2005,(16).