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房屋建筑论文结构设计论文:浅析房屋建筑结构设计

房屋建筑论文结构设计论文:浅析房屋建筑结构设计 [摘要] 本文对房屋结构设计中一些常见问题进行了分 析,并提出了一些相关的设计建议。 [关键词] 房屋建筑 安全 结构设计 随着国民经济的不断发展,我国建筑业也得到了快速发 展,取得了巨大的成就,但同时也存在一些问题。实际设计工 作中,常常发生住宅结构设计的种种概念和方法上的差错, 这些差错的产生,有的是由于设计人员没有对一般住宅尤其 是多层住宅设计引起高度重视。本文浅述了目前房屋结构设 计中存在的问题,并提出了相关的建议。 1.独立基础设计荷载取值不当 钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础, 《抗震 规范》(gb50011-2001)第 4.2.1 条指出,当地基主要受力层 范围内不存在软弱粘性土层时,不超过 8 层且高度在 25m 以 下的一般民用框架房屋或相当的多层框架厂房,可不必进行 地基和基础的抗震承载力验算。这就是说,在八度地震区, 大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的 抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的 影响。 因此, 在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中, 必须输入风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建 筑风荷载不起控制作用就不输入。另一种情况是,在设计独 立基础时,作用在基础顶面上的外荷载(柱脚内力设计值)只 取轴力和弯矩设计值,无剪力设计值,或者甚至只取轴力设 计值。 以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小, 配筋偏少, 影响基础本向和上部结构的安全。 2.承重柱截面高度设计过小 这种情况多发生于六度抗震设防区。一些结构设计者误 认为六度设防就是不设防,为图受力分析方便,他们故意把 柱子的截面高度设计得过小,使梁柱的线刚度比加大(因一 些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于 4 时,计算 简图中梁柱节点可简化为铰支),把梁简化为铰支梁,柱按 轴心受压计算。这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却 给房屋结构埋下了隐患。因为这样做忽略了梁柱间的刚结作 用, 即忽略了柱对梁的约束弯矩, 加之柱截面和配筋都较小, 结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子及梁底 附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性铰。这样,在 正常使用情况下,柱子已开始带铰工作。这不但影响了房屋 的耐久性, 而且也常常引起用户的恐惧心理。 更为严重的是, 这样的结构一旦遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行 抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。 3.砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用 在砖混结构中,构造柱不但能够提高墙体的抗剪能力, 而且构造柱与圄梁联结在一起,形成对砌体的约束,这对于 限制墙体裂缝的开展,维持竖向承载力,提高结构的抗震性 能有着重要的作用。 在当前结构设计中,构造柱经常被作为承重柱使用,这 种作法将引起以下几个问题: (1)构造柱作为承重柱使用后,使得构造柱提前受力, 这不但会降低构造柱对砌体的拉结和约束作用,而且结构一 旦遭遇地震作用时,在构造柱位置必然形成应力集中,首先 破坏。这样,构造柱不但起不到其应有的作用,反而成为房 屋结构中的一个薄弱的部位。 (2)构造柱一般生根于地圈梁中,没有另设基础,构 造柱兼作承重柱使用后,柱底基础的抗冲切、抗弯及局部承 压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承 压破坏,将导致构造柱下沉,引起其周围的墙体出现裂缝。 本文建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。若梁上荷载和 跨度都比较小时,构造柱也可布置于梁下,但此时必须按不 考虑构造柱作用来验算梁下墙体的局部承压和抗弯强度。经 验算满足后,方可在梁下布置构造柱。 4.楼板设计常见问题 楼板是建筑工程中的主要承重构件,是它将楼面、屋面 的荷载传给其周围的墙或梁上。故板的设计问题必将连带 梁、墙、柱等构件的安全。若对整个设计考虑不周,很容易 出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。楼板 设计中常见如下几个问题: (1)设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不 足,简单地将双向板作为单向板进行计算,使计算假定与实 际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按 构造配筋,造成配筋严重不足,致使板出现裂缝。 (2)板承受线荷载时弯矩计算问题。 在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙。故 大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷 载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的 总荷载除以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立 砖斜砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上部的板增加了 一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯 矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板顶出现 裂缝。 (3)双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均 产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方 向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢 筋的上面,计算时应采用两个方向的各自的有效高度。一般 长向的有效高度比短向的有效高度小 d(d 为短向钢筋的直 径)。有的设计者为图省事或对板受力认识不足,而取两个 方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏 大,配筋降低,使结构构件存在质量隐患,甚至出现裂缝的 现象。 5.悬挑梁的梁高选用过小 设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算,而忽 略了对梁手挠度的验算。梁高选用过小,引起梁截面的受压 区应力过高,在正常使用状态下,梁截面受压区产生非线性 徐变,梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁上 板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽,影响了 房屋的正常使用。 据笔者观察, 这种挑梁的变形发展到后期, 梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。受支座附 近上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。受支座附近剪弯作 用的影响,竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝,此时梁已接近 破坏。当为托墙挑梁时,梁过大的挠度会引起梁上墙体在梁 支座附近出现裂缝。裂缝在梁支座处沿竖直方向向上发展, 当到一定高度时沿斜向延伸,缝愈靠上愈宽

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