淺議住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

劉  鵬1 劉海田2

（1.身份證號(hào)41070219830312251x  河南新鄉(xiāng)  453000；

2.身份證號(hào)410721198410013561  河南新鄉(xiāng)  453000）

【摘要】本文闡述了建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)構(gòu)思的重要性，作者從住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常會(huì)存在的問(wèn)題分析入手，對(duì)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)把握的環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；多層結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中的重要的環(huán)節(jié)， 。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要?jiǎng)?wù)實(shí)，任何一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)都必須要協(xié)調(diào)好結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。一幢建筑物的設(shè)計(jì)，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)全盤正確的概念設(shè)計(jì)，計(jì)算模式再準(zhǔn)確、計(jì)算再精確、配筋再合理，也不可能是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理的優(yōu)秀設(shè)計(jì)工程。

一、住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

在實(shí)際設(shè)計(jì)中我們往往發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師面對(duì)開(kāi)發(fā)商含鋼量的要求時(shí)往往很頭疼，住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造價(jià)的控制的不理想，究其原因，主要有以下幾方面 ：

一是對(duì)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重視不足。對(duì)于一項(xiàng)建筑工程，科學(xué)、合理、實(shí)用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將直接決定其工程成本，然而在實(shí)際過(guò)程中，開(kāi)發(fā)商往往只過(guò)于關(guān)注建筑使用功能性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并未得到應(yīng)將有的重視，從而造成了建筑在設(shè)計(jì)前期并未結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮進(jìn)去，而只是在后期做局部、片面的含鋼量的控制，這樣導(dǎo)致的結(jié)果必然是住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性不足，消極的態(tài)度使其只能依附于建筑設(shè)計(jì)，沒(méi)有統(tǒng)籌兼顧，對(duì)于降低成本大為不利。

二是設(shè)計(jì)精細(xì)化程度不足。眾所周知，要做好設(shè)計(jì)，必須要花時(shí)間仔細(xì)推敲，含鋼量的控制往往體現(xiàn)在細(xì)節(jié)上，需要設(shè)計(jì)師做更精細(xì)的設(shè)計(jì)考慮，才能實(shí)現(xiàn)含鋼量嚴(yán)格控制的需求。而開(kāi)發(fā)商對(duì)設(shè)計(jì)工期的緊縮，常使得設(shè)計(jì)師無(wú)暇進(jìn)行更為精細(xì)合理的設(shè)計(jì)。若是可能，應(yīng)當(dāng)盡量為設(shè)計(jì)留出足夠的精細(xì)化設(shè)計(jì)的時(shí)間，對(duì)開(kāi)發(fā)商成本控制及設(shè)計(jì)質(zhì)量都是極有利的保證。三是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否可行、合理分析不足。有數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于整體建筑工程費(fèi)用占 1% 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可對(duì)住宅成本的 75%以上產(chǎn)生影響，這一顯著比例無(wú)疑說(shuō)明了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是何等重要。然而開(kāi)發(fā)商并未給出應(yīng)有的重視，僅從一些較為粗淺、宏觀的方面考察設(shè)計(jì)方案，一面想控制含鋼量，一面又對(duì)結(jié)構(gòu)的合理性置若罔聞，看似不得已的轉(zhuǎn)換層、大跨度等結(jié)構(gòu)形式的使用，其實(shí)在前期均可加以分析處理而得以避免，這樣做不僅加大工程復(fù)雜性，更是大大增加了造價(jià)成本。

二、住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)把握的環(huán)節(jié)

在建筑物的方案設(shè)計(jì)階段，應(yīng)重點(diǎn)做好建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)的正確把握關(guān)，應(yīng)針對(duì)不同形式的住宅建筑，掌握各自概念設(shè)計(jì)中容易疏忽的，且極為重要的要點(diǎn)：

（一）對(duì)一般多層砌住宅結(jié)構(gòu)， 應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GBJ11-89）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(gòu)體系：縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)；樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處；不宜采用無(wú)錨固的鋼筋砼預(yù)制挑檐。

（二）對(duì)鋼筋砼多、高層結(jié)構(gòu)住宅，力求做到： 1、結(jié)構(gòu)布置應(yīng)盡量采用規(guī)則結(jié)構(gòu)。對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置防震縫，把它分割成各自規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，結(jié)構(gòu)布置以少設(shè)縫為宜，一旦設(shè)縫，則應(yīng)使防震縫的設(shè)置與伸縮縫、沉降縫相統(tǒng)一；2、框架與抗震墻等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置，以便各自承擔(dān)來(lái)自平行于該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面方向的地震力； 3、框剪體系的各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)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(zhǎng)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。

（三）多層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。多層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系一般采用純框架體系，與鋼筋混凝土框架體系類似，縱、橫方向均為剛接框架，但將梁、柱改為鋼梁和鋼柱，且大多采用 H 型截面，其承載能力及空間剛度均由剛接框架提供，適用于無(wú)法設(shè)置支撐的建筑物。由于結(jié)構(gòu)采用型鋼，故其成為施工速度最快的一種結(jié)構(gòu)形式，采用該種結(jié)構(gòu)體系的鋼結(jié)構(gòu)住宅，柱網(wǎng)分布有大跨度和小開(kāi)間密柱式兩類。1、應(yīng)用于住宅的大跨度結(jié)構(gòu)，合理利用鋼結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，充分發(fā)揮鋼材作用，建筑空間開(kāi)敞，平面布置靈活，空間可變性較強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸隨柱網(wǎng)增大而增大。受梁柱體系高跨比的限制，隨跨度的增大，結(jié)構(gòu)鋼梁的高度也隨之增大，通常結(jié)構(gòu)鋼梁高跨比為 1： （15~20） 。從結(jié)構(gòu)受力分析的合理性和經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮，用于住宅的大跨度鋼結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)以 6.0~7.2m 為宜。此時(shí)結(jié)構(gòu)梁高約 300~500mm，按層高2.8m 考慮，立面開(kāi)窗高度能達(dá) 1.4m 以上，基本滿足住宅規(guī)范要求。

2、當(dāng)建筑設(shè)計(jì)方案為每一開(kāi)間均設(shè)有柱時(shí)，可采用小開(kāi)間密柱式布置，一般柱距為 3~5m，此結(jié)構(gòu)類型因跨度小，梁、柱斷面都相對(duì)減小，在立面開(kāi)窗、開(kāi)門上有較大自由度，由于跨度小，結(jié)構(gòu)梁柱斷面和相應(yīng)的樓板厚度均減小，可減小結(jié)構(gòu)自重，是較為經(jīng)濟(jì)的方法。但住宅空間布局受限制較大，難以形成開(kāi)敞的大空間，建筑空間的可變性仍較弱。

（四）設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)處理要明確的重點(diǎn)

當(dāng)土層有較大起伏時(shí)，應(yīng)使用同一建筑結(jié)構(gòu)下的樁端位于同一土層中，并應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的液化影響。而對(duì)多層建筑而言，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，一般不愿意采用長(zhǎng)樁的方案，但對(duì)于軟土層覆蓋層厚度較大的樓盤，一般都需要經(jīng)過(guò)地基處理的方式來(lái)達(dá)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(rèn)真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點(diǎn)及環(huán)境情況，并根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，確定地基處理范圍和處理后要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，以及各種處理方面的適用性，同時(shí)綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行多方案比較，最終選定安全實(shí)用、經(jīng)濟(jì)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(qiáng)度和變形要求。

三、從結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造上應(yīng)滿足的規(guī)范要求

（一）從結(jié)構(gòu)計(jì)算角度，看結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)注意的問(wèn)題：

1、避免荷載計(jì)算的錯(cuò)誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當(dāng)、建筑物用料與實(shí)際計(jì)算不符，基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。

2、底框砌體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)就應(yīng)注意：①底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對(duì)具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮塑性變形集中的影響，通常對(duì)底層地震剪力乘以 1.2-1.5 的增大系數(shù)。②底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡(jiǎn)單地按框架抗震墻的方法。因?yàn)榈卓蚣芙Y(jié)構(gòu)中只有底層框架抗震墻，應(yīng)采用雙保險(xiǎn)的方法，抗震墻承擔(dān)全部剪力，框架按剛度比例承擔(dān)剪力。剛度計(jì)算時(shí)，框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的 20%-30%。③應(yīng)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(jì)算中不正確方法。①連續(xù)板計(jì)算不能簡(jiǎn)單地用單向板計(jì)算方法代替。②雙向板查表計(jì)算時(shí)，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨中彎矩未進(jìn)行調(diào)整，將使計(jì)算值偏小。

4、以電算結(jié)果的正確性不能作出鴿蝗評(píng)價(jià)。目前結(jié)構(gòu)計(jì)算大多采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算，如何對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，是一個(gè)非常重要的方面。必須根據(jù)工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，根據(jù)其正確與否，決定能否作為施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。

（二）從構(gòu)造角度看應(yīng)注意的問(wèn)題：

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

2、嚴(yán)格按照規(guī)范要求，保證鋼筋在各個(gè)部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長(zhǎng)度，材料選用也必須滿足強(qiáng)度要求。

3、為了防止屋面溫度應(yīng)力引起的墻體開(kāi)裂，必須采取有效的通風(fēng)融熱措施。

4、按抗震構(gòu)造要求設(shè)置的構(gòu)造柱，應(yīng)在整個(gè)建筑物高度內(nèi)上下對(duì)準(zhǔn)貫通，上至女兒墻壓頂，下至淺于 500 毫米基礎(chǔ)圈梁，或伸入室外地面以下 500 毫米，構(gòu)造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規(guī)范要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)分析可以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)常見(jiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理解，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，使住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做行更安全、更合理。