论文部分内容阅读
【摘 要】 房屋建筑结构设计中常见问题进行分析，有利于保证房屋建筑自身的功能，并且利于对工程资金投入进行控制，有利于对房屋建筑结构设计的提高，是值得相关工作人员深入思考的事情。
【关键词】 房屋建筑；结构设计；问题
随着我国建筑行业的不断发展，人们对房屋建筑的功能性要求也发生变化，使得房屋建筑向科技化、信息化的方向发展，因此，也对房屋建筑的设计提出了更多的要求，但房屋建筑结构设計中要注意以下常见问题：
一、抗震设计
每年世界范围内发生地震的次数已达50万多次，而国内的地震次数便占了当中的1/3。地震灾害严重损害了国内的经济发展与社会发展，并带来了严重灾难。因此在房屋建筑的结构设计中，需对结构的抗震性能充分考虑。针对地震灾害采取有关预防措施，尽可能减少地震灾害对于房屋建筑的损害，确保人们的生命安全与财产安全。本文就对房屋建筑在结构抗震设计上的若干要求展开了研究。
对于房屋建筑而言，其受震害程度与建筑本身的高宽比具有一定的关系。受地震作用影响，房屋建筑的倾斜程度（侧移程度）会因为其本身高宽比越大而越严重。同时，房屋建筑的层数越多，其在地震灾害中所面临的破坏也会越严重。因此，为了保障房屋建筑对于地震破坏的抵抗能力。在设计期间，需对其建筑的高度与宽度进行合理控制。结合房屋建筑的实际情况，在保障房屋建筑的抗震要求的条件下，对房屋建筑层数进行合理调整。
构造柱、圈梁等均属于提高房屋建筑抗震性能的重要组成部分。其中构造体有利于增强建筑墙体的抗剪性能，并优化建筑结构变形能力，从而使建筑结构在外力作用不大的影响下仅发生变形，不对建筑结构整体的稳定性产生影响。因此，在布置构造柱时，需以《抗震规范》作为布置依据，在墙体交叉处均设置构造柱，促使墙体材料由脆性演变为延性。另外，圈梁有利于缓解地震对于建筑的损害，提高墙体之间的连接牢固性，对于增强房屋稳固性、整体性等可起到明显的促进作用。在一定情况下，还可抑制墙体产生裂缝。
二、地下室嵌固端的选择问题
在有地下室的结构设计时，地下室的顶板是否作为上部结构的嵌固是很重要的。这不仅仅是关系到计算结构的内力的大小，而且在某些工程中会整体结构成为一个超限建筑，对结构设计造成难点。嵌固的概念，这里所说的嵌固应该是强度嵌固而非力学嵌固；力学嵌固——完全刚性的固定，嵌固点以下刚度无穷大，嵌固点无平动、转动，实现了完全的约束。而强度嵌固——柱的塑性铰出现在地上一层的下端，而不是出现在梁柱节点两侧的梁上，即强梁弱柱，实现的方法：（1）增大梁的抗弯能力；（2）增大地下室柱顶的抗弯能力；（3）满足规范的各项要求。嵌固端所在层楼板要求连续，这样才能保证水平地震力的传递。工程中还会碰到当地下室顶板的标高不一致的情况，以下沉式广场为代表，如果地下室顶板与地上一层高差小于层高的1/3，则只要地上一层的侧向刚度能满足规范要求，则地下室顶板可作为嵌固端，即使高差稍稍超过1/3层高，也可将主楼周边一跨的楼板适当抬高以满足高差，不过需进行加强处理：有错层部位加大梁的刚度，在错层处楼板加腋，以保证水平剪力的传递路径。
三、结构设计不合理
在建筑的施工过程中，建筑设计合理性在很大程度上影响着建筑的整体质量，虽然建筑使用材料和施工技艺对建筑质量的影响很大，但是如果建筑设计不合理，很有可能导致在施工中出现很多影响施工进展的问题，这样一来，首先是浪费建筑材料，给施工方造成损失，另外，如果在设计上出现问题，它对建筑的影响是贯穿于建筑施工全程的，在施工开始时的设计失误，很有可能影响整个建筑施工过程，要求在以后的施工中都要针对起初的设计问题进行修改，这不但给工程顺利开展带来影响，造成工期延误，还会使建筑的施工和原设计初衷不一致，会影响建筑的使用功能和建筑质量。所以，只有确保建筑设计的合理性，才能使建筑的施工质量有所保证，从而提高施工效率。
1、遵守设计规范。所谓建筑设计的各项指标，就是指在建筑结构设计时要遵循的影响建筑结构稳定性和功能性的标准。这些指标在一定程度上反映出建筑设计的合理与否，只有对这些指标有足够的重视，才能在设计时保证建筑质量。建筑的各项指标要以建筑的一些基本参数为基础，这些参数构成合理建筑结构体系的元素，包括位移比、层间位移角、周期比、轴压比、刚重比等。这些元素都有一定的范围防制，只有在范围限制内，才能保证建筑结构符合安全要求，如果超出一定的范围，就要求设计方对设计方案进行修改，保证其合理性。例如，柱子的轴压比不可以超过规范限值，这样才能保证建筑防震性能的同时减少柱配筋量，节约材料。
2、规范楼板设计过程。建筑内的楼板结构的受力强度和稳定性，决定的建筑的整体安全性的使用舒适性，在进行建筑结构设计时，要对楼板的设计加以注意，对建筑的主次梁受力比进行分析，将受力比较大的楼板进行单独处理，即要保证其有承压能力，又要减少钢筋的使用，使结构的整体稳定性增加。同时还要注意楼板平面内的刚度，在设计时要注意将楼板所承受的荷载合理地传递到梁再到柱上。
3、剪力墙暗柱超筋。软件中设定的暗柱最大配筋率是4%，而各规范以边缘构件方式给出了剪力墙主筋的配筋面积，没有最大配筋率。所以当程序给出剪力墙超筋的警告信息时，可以酌情考虑。规范中允许在地震作用下对剪力墙连梁的刚度进行折减，折减后的剪力墙连梁在都会出现塑性变形，即开裂。但在进行剪力墙连梁设计时，应考虑其配筋是否满弹性变形时承载力的要求。
4、基础宽高比的问题。对于柱下钢筋混凝土独立基础，设计人员往往只考虑在较小的埋置深度内，将基础底面扩大到所需的面积，以满足地基承载力的要求，而忽略了对基础台阶高宽比的要求，基础宽高比或台阶的宽高比大于2.5的基础直接按基础规范扩展基础公式进行设计计算的情况，经常出现基础规范8.2.7条对扩展基础底板配筋计算时规定，对于矩形基础，当台阶的宽高比小于或等于2.5和偏心矩小于或等于1/6基础宽度时，任意截面的弯矩可按规范规定的弯矩公式计算，其本质是对地基反力线性分布的要求，当基础台阶的宽高比大于2.5时，地基反力不再遵循直线分布假定，不能按规范公式进行弯矩计算确定基础底板配筋，宜按弹性地基板计算。 5、较多柱的剪力墙结构设计。现在很多住宅是高层住宅，这类建筑中因高层空间使用的需要必须在墙内外部结构布置有较多的柱当作支撑，但尚未达到框架剪力墙结构的程度，建筑规定中对此类建筑在规范中没有设定具体可行的操作方法，那么有这类结构有以下方法可供参考：结构设计整体分析按较多柱的剪力墙结构规范来设置，创新性地解决建筑设计中的条件问题、矛盾问题和价值问题，使建筑设计创新这一过去主要依靠灵感、不可控制的黑箱型过程转变为更多地依靠理性的、可控制的白箱型过程，增加创新的理性、效率和稳定性。
6、在现有的钢筋混凝土结构上采用钢结构进行加层设计。当在钢结构中设计加层结构体系时，由于抗震规范不包括下部结构的钢筋混凝土，上部为钢结构的建筑设计时，两种结构的对比值和对比度不同，上下两部分刚度就会存在很大的改变，这些都属于超规范和超规程设计，即需由有关建筑监督管理部门组织的建设工程技术专家委员会进行审定，审定通过，即可执行，当钢筋混凝土结构中只有屋盖顶部分采用钢结构时，整个加层设计体系的横方向构件仍为加层设计，则按照有关部门的有关规定进行实际调整设计。
7、结构的变形与变化引起裂缝的形成。结构的变形与变化，其特点就是在内外变化的影响下进行结构变形。在结构变形变化引起的裂缝中，包含着温度湿度变化、沉陷不均匀、膨胀与收缩等原因。裂缝的形成使结构的内应力逐渐松弛。调查结果显示，混凝土结构产生的裂缝中，由于混凝土凝结过程中的体积收缩、温度变化差异带来的胀缩不均匀以及沉降不均匀等非外力因素造成的裂缝占80%以上。除此之外，次应力和动、静荷载也是引起裂缝的因素。
（1）科学合理地设置伸缩缝和沉降缝。伸缩缝，又被人们称为温度缝。上文中提到，在温差作用和混凝土结构本身收缩的影响下形成一种力量，而这个力在被约束的情况下逐渐变为内部拉应力，长期作用下，会造成屋面、墙体、和楼地面等出现裂缝，严重的甚至会损坏一部分建筑物体。具体来说，就是依据建筑物高差较大、地基土质变异等地方的实际情况，以刚度为标准把建筑划分为不同的单元，让每个单元都可以自由下沉，从而避免不均匀沉降所引起的裂缝。
（2）依据地基的土质构造进行建筑结构的基础設计。由于建筑结构的基础设计与结构安全紧密相关，因此，要想使基础设计安全合理，就应该完备地质资料，并在做好实地勘察的基础上，了解施工地点的实际情况。在进行建筑结构的基础设计时，设计人员必须对选用何种形式基础首先考虑，使上部结构荷载合理地作用于地基土上。而且，还要与实际的工程情况相结合，选用恰当的构件、设备，尽量避免由于选用材料不当而引起的工程质量问题。
四、节能问题
我国民用建筑的规模随着城市建设的发展不断扩大。我们在建设建筑的同时，应认识到建筑需运用大量的能源。由于如今的能源已难以满足人们的生产需求，因此必须从根本上改善建筑用能浪费情况。做好民用建筑结构节能设计，有效节约能源。并对环境起到保护作用，以便有效促进经济的可持续发展。为实现民用建筑物节能目的，必须做好该建筑结构的节能设计。
1、屋顶结构的节能设计措施。目前，坡面屋顶广泛应用于城市和居住小区建筑中。而屋顶采用不同色彩与坡度，使建筑形成了多样化的风格。并且在满足人们审美需求的同时，也确保了屋顶具有很好的保温隔热性能，使其不因温度变化过大而导致屋面结构变形，进而使顶层墙体发生开裂现象，有效保证了建筑物墙体的整体性与抗震能力。现阶段，随着屋顶保温材料的开发应用，使得该类材料不断快速发展，逐渐出现了形状为整体、块状或松散的保温材料。在屋顶保温层中，为避免屋顶厚度及重量过大，应采用密度较小且导热系数低的保温材料。而且为了确保保温效果，应选择吸水率低的保温材料，以免保温层大量吸水，降低保温效果。
2、结合建筑合理设计通风与空调系统的节能措施。空调系统的广泛应用，导致了能源的大量消耗，也加剧了环境污染。所以，应结合建筑合理设计通风和空调系统结构。（1）在确保全年各季节自然通风措施的基础上，为提高自然通风效率，应做好室内气流组织设计，尽可能减少使用机械通风和空调。（2）合理设计空调室外机位置，以保证室外排放空气与自室外吸入空气畅通。（3）应采取措施，防止进出风之间出现气流短路情况。（4）室外机的换热器应设置合理，便于清扫。（5）不能给周围环境造成污染。
房屋建筑作为一个全面、系统的工程，要求设计师必须具有扎实的设计知识功底，具有灵活思维、负责态度，与其它专业设计进行紧密配合，做到事无巨细。对错误进行总结与反思，吸取经验教训，更加合理的设计房屋建筑。确保房屋建筑的安全性与永久性。
参考文献：
[1]初晓红.关于房屋建筑结构设计基本原则与几个常见问题的探讨[）].科技创新与应用>2013，6（21）：67-68.
[2]王锦浩.浅谈建筑结构设计裂缝原因及措施[J].科技信息，2009（19）.
[3]陆正，建筑结构设计中的技术要点与规范分析[I]）科技资讯，2012
【关键词】 房屋建筑；结构设计；问题
随着我国建筑行业的不断发展，人们对房屋建筑的功能性要求也发生变化，使得房屋建筑向科技化、信息化的方向发展，因此，也对房屋建筑的设计提出了更多的要求，但房屋建筑结构设計中要注意以下常见问题：
一、抗震设计
每年世界范围内发生地震的次数已达50万多次，而国内的地震次数便占了当中的1/3。地震灾害严重损害了国内的经济发展与社会发展，并带来了严重灾难。因此在房屋建筑的结构设计中，需对结构的抗震性能充分考虑。针对地震灾害采取有关预防措施，尽可能减少地震灾害对于房屋建筑的损害，确保人们的生命安全与财产安全。本文就对房屋建筑在结构抗震设计上的若干要求展开了研究。
对于房屋建筑而言，其受震害程度与建筑本身的高宽比具有一定的关系。受地震作用影响，房屋建筑的倾斜程度（侧移程度）会因为其本身高宽比越大而越严重。同时，房屋建筑的层数越多，其在地震灾害中所面临的破坏也会越严重。因此，为了保障房屋建筑对于地震破坏的抵抗能力。在设计期间，需对其建筑的高度与宽度进行合理控制。结合房屋建筑的实际情况，在保障房屋建筑的抗震要求的条件下，对房屋建筑层数进行合理调整。
构造柱、圈梁等均属于提高房屋建筑抗震性能的重要组成部分。其中构造体有利于增强建筑墙体的抗剪性能，并优化建筑结构变形能力，从而使建筑结构在外力作用不大的影响下仅发生变形，不对建筑结构整体的稳定性产生影响。因此，在布置构造柱时，需以《抗震规范》作为布置依据，在墙体交叉处均设置构造柱，促使墙体材料由脆性演变为延性。另外，圈梁有利于缓解地震对于建筑的损害，提高墙体之间的连接牢固性，对于增强房屋稳固性、整体性等可起到明显的促进作用。在一定情况下，还可抑制墙体产生裂缝。
二、地下室嵌固端的选择问题
在有地下室的结构设计时，地下室的顶板是否作为上部结构的嵌固是很重要的。这不仅仅是关系到计算结构的内力的大小，而且在某些工程中会整体结构成为一个超限建筑，对结构设计造成难点。嵌固的概念，这里所说的嵌固应该是强度嵌固而非力学嵌固；力学嵌固——完全刚性的固定，嵌固点以下刚度无穷大，嵌固点无平动、转动，实现了完全的约束。而强度嵌固——柱的塑性铰出现在地上一层的下端，而不是出现在梁柱节点两侧的梁上，即强梁弱柱，实现的方法：（1）增大梁的抗弯能力；（2）增大地下室柱顶的抗弯能力；（3）满足规范的各项要求。嵌固端所在层楼板要求连续，这样才能保证水平地震力的传递。工程中还会碰到当地下室顶板的标高不一致的情况，以下沉式广场为代表，如果地下室顶板与地上一层高差小于层高的1/3，则只要地上一层的侧向刚度能满足规范要求，则地下室顶板可作为嵌固端，即使高差稍稍超过1/3层高，也可将主楼周边一跨的楼板适当抬高以满足高差，不过需进行加强处理：有错层部位加大梁的刚度，在错层处楼板加腋，以保证水平剪力的传递路径。
三、结构设计不合理
在建筑的施工过程中，建筑设计合理性在很大程度上影响着建筑的整体质量，虽然建筑使用材料和施工技艺对建筑质量的影响很大，但是如果建筑设计不合理，很有可能导致在施工中出现很多影响施工进展的问题，这样一来，首先是浪费建筑材料，给施工方造成损失，另外，如果在设计上出现问题，它对建筑的影响是贯穿于建筑施工全程的，在施工开始时的设计失误，很有可能影响整个建筑施工过程，要求在以后的施工中都要针对起初的设计问题进行修改，这不但给工程顺利开展带来影响，造成工期延误，还会使建筑的施工和原设计初衷不一致，会影响建筑的使用功能和建筑质量。所以，只有确保建筑设计的合理性，才能使建筑的施工质量有所保证，从而提高施工效率。
1、遵守设计规范。所谓建筑设计的各项指标，就是指在建筑结构设计时要遵循的影响建筑结构稳定性和功能性的标准。这些指标在一定程度上反映出建筑设计的合理与否，只有对这些指标有足够的重视，才能在设计时保证建筑质量。建筑的各项指标要以建筑的一些基本参数为基础，这些参数构成合理建筑结构体系的元素，包括位移比、层间位移角、周期比、轴压比、刚重比等。这些元素都有一定的范围防制，只有在范围限制内，才能保证建筑结构符合安全要求，如果超出一定的范围，就要求设计方对设计方案进行修改，保证其合理性。例如，柱子的轴压比不可以超过规范限值，这样才能保证建筑防震性能的同时减少柱配筋量，节约材料。
2、规范楼板设计过程。建筑内的楼板结构的受力强度和稳定性，决定的建筑的整体安全性的使用舒适性，在进行建筑结构设计时，要对楼板的设计加以注意，对建筑的主次梁受力比进行分析，将受力比较大的楼板进行单独处理，即要保证其有承压能力，又要减少钢筋的使用，使结构的整体稳定性增加。同时还要注意楼板平面内的刚度，在设计时要注意将楼板所承受的荷载合理地传递到梁再到柱上。
3、剪力墙暗柱超筋。软件中设定的暗柱最大配筋率是4%，而各规范以边缘构件方式给出了剪力墙主筋的配筋面积，没有最大配筋率。所以当程序给出剪力墙超筋的警告信息时，可以酌情考虑。规范中允许在地震作用下对剪力墙连梁的刚度进行折减，折减后的剪力墙连梁在都会出现塑性变形，即开裂。但在进行剪力墙连梁设计时，应考虑其配筋是否满弹性变形时承载力的要求。
4、基础宽高比的问题。对于柱下钢筋混凝土独立基础，设计人员往往只考虑在较小的埋置深度内，将基础底面扩大到所需的面积，以满足地基承载力的要求，而忽略了对基础台阶高宽比的要求，基础宽高比或台阶的宽高比大于2.5的基础直接按基础规范扩展基础公式进行设计计算的情况，经常出现基础规范8.2.7条对扩展基础底板配筋计算时规定，对于矩形基础，当台阶的宽高比小于或等于2.5和偏心矩小于或等于1/6基础宽度时，任意截面的弯矩可按规范规定的弯矩公式计算，其本质是对地基反力线性分布的要求，当基础台阶的宽高比大于2.5时，地基反力不再遵循直线分布假定，不能按规范公式进行弯矩计算确定基础底板配筋，宜按弹性地基板计算。 5、较多柱的剪力墙结构设计。现在很多住宅是高层住宅，这类建筑中因高层空间使用的需要必须在墙内外部结构布置有较多的柱当作支撑，但尚未达到框架剪力墙结构的程度，建筑规定中对此类建筑在规范中没有设定具体可行的操作方法，那么有这类结构有以下方法可供参考：结构设计整体分析按较多柱的剪力墙结构规范来设置，创新性地解决建筑设计中的条件问题、矛盾问题和价值问题，使建筑设计创新这一过去主要依靠灵感、不可控制的黑箱型过程转变为更多地依靠理性的、可控制的白箱型过程，增加创新的理性、效率和稳定性。
6、在现有的钢筋混凝土结构上采用钢结构进行加层设计。当在钢结构中设计加层结构体系时，由于抗震规范不包括下部结构的钢筋混凝土，上部为钢结构的建筑设计时，两种结构的对比值和对比度不同，上下两部分刚度就会存在很大的改变，这些都属于超规范和超规程设计，即需由有关建筑监督管理部门组织的建设工程技术专家委员会进行审定，审定通过，即可执行，当钢筋混凝土结构中只有屋盖顶部分采用钢结构时，整个加层设计体系的横方向构件仍为加层设计，则按照有关部门的有关规定进行实际调整设计。
7、结构的变形与变化引起裂缝的形成。结构的变形与变化，其特点就是在内外变化的影响下进行结构变形。在结构变形变化引起的裂缝中，包含着温度湿度变化、沉陷不均匀、膨胀与收缩等原因。裂缝的形成使结构的内应力逐渐松弛。调查结果显示，混凝土结构产生的裂缝中，由于混凝土凝结过程中的体积收缩、温度变化差异带来的胀缩不均匀以及沉降不均匀等非外力因素造成的裂缝占80%以上。除此之外，次应力和动、静荷载也是引起裂缝的因素。
（1）科学合理地设置伸缩缝和沉降缝。伸缩缝，又被人们称为温度缝。上文中提到，在温差作用和混凝土结构本身收缩的影响下形成一种力量，而这个力在被约束的情况下逐渐变为内部拉应力，长期作用下，会造成屋面、墙体、和楼地面等出现裂缝，严重的甚至会损坏一部分建筑物体。具体来说，就是依据建筑物高差较大、地基土质变异等地方的实际情况，以刚度为标准把建筑划分为不同的单元，让每个单元都可以自由下沉，从而避免不均匀沉降所引起的裂缝。
（2）依据地基的土质构造进行建筑结构的基础設计。由于建筑结构的基础设计与结构安全紧密相关，因此，要想使基础设计安全合理，就应该完备地质资料，并在做好实地勘察的基础上，了解施工地点的实际情况。在进行建筑结构的基础设计时，设计人员必须对选用何种形式基础首先考虑，使上部结构荷载合理地作用于地基土上。而且，还要与实际的工程情况相结合，选用恰当的构件、设备，尽量避免由于选用材料不当而引起的工程质量问题。
四、节能问题
我国民用建筑的规模随着城市建设的发展不断扩大。我们在建设建筑的同时，应认识到建筑需运用大量的能源。由于如今的能源已难以满足人们的生产需求，因此必须从根本上改善建筑用能浪费情况。做好民用建筑结构节能设计，有效节约能源。并对环境起到保护作用，以便有效促进经济的可持续发展。为实现民用建筑物节能目的，必须做好该建筑结构的节能设计。
1、屋顶结构的节能设计措施。目前，坡面屋顶广泛应用于城市和居住小区建筑中。而屋顶采用不同色彩与坡度，使建筑形成了多样化的风格。并且在满足人们审美需求的同时，也确保了屋顶具有很好的保温隔热性能，使其不因温度变化过大而导致屋面结构变形，进而使顶层墙体发生开裂现象，有效保证了建筑物墙体的整体性与抗震能力。现阶段，随着屋顶保温材料的开发应用，使得该类材料不断快速发展，逐渐出现了形状为整体、块状或松散的保温材料。在屋顶保温层中，为避免屋顶厚度及重量过大，应采用密度较小且导热系数低的保温材料。而且为了确保保温效果，应选择吸水率低的保温材料，以免保温层大量吸水，降低保温效果。
2、结合建筑合理设计通风与空调系统的节能措施。空调系统的广泛应用，导致了能源的大量消耗，也加剧了环境污染。所以，应结合建筑合理设计通风和空调系统结构。（1）在确保全年各季节自然通风措施的基础上，为提高自然通风效率，应做好室内气流组织设计，尽可能减少使用机械通风和空调。（2）合理设计空调室外机位置，以保证室外排放空气与自室外吸入空气畅通。（3）应采取措施，防止进出风之间出现气流短路情况。（4）室外机的换热器应设置合理，便于清扫。（5）不能给周围环境造成污染。
房屋建筑作为一个全面、系统的工程，要求设计师必须具有扎实的设计知识功底，具有灵活思维、负责态度，与其它专业设计进行紧密配合，做到事无巨细。对错误进行总结与反思，吸取经验教训，更加合理的设计房屋建筑。确保房屋建筑的安全性与永久性。
参考文献：
[1]初晓红.关于房屋建筑结构设计基本原则与几个常见问题的探讨[）].科技创新与应用>2013，6（21）：67-68.
[2]王锦浩.浅谈建筑结构设计裂缝原因及措施[J].科技信息，2009（19）.
[3]陆正，建筑结构设计中的技术要点与规范分析[I]）科技资讯，2012