關(guān)于住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問題的思考
關(guān)鍵詞：住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；若干問題；對策
住宅工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的生命安全。住宅質(zhì)量的好壞主要由設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量兩個(gè)方面來衡量。相對而言,住宅設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作,直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟(jì)和合理性。但在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中,常常發(fā)生住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的種種概念和方法上的差錯(cuò)。我國自2000年全面推行建設(shè)工程施工圖設(shè)計(jì)審查制度以來,通過施工圖設(shè)計(jì)審查發(fā)現(xiàn)并糾正了不少違反《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文》及其他一些違規(guī)設(shè)計(jì)問題,對規(guī)范設(shè)計(jì)市場秩序,確保設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和審查的工作經(jīng)驗(yàn),對住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量存在的問題進(jìn)行了剖析,提出了住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求應(yīng)注意的問題,并重點(diǎn)論述了住宅結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)和地基設(shè)計(jì),以避免或減少上述類似的情
況發(fā)生,確保住宅設(shè)計(jì)質(zhì)量能上一個(gè)臺階。
1住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題及其原因分析
1．1防火設(shè)計(jì)問題比較突出
一些設(shè)計(jì)人員對防火規(guī)范、規(guī)定不熟悉,對建筑物分類有錯(cuò)誤,導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中對防火標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行有誤,消防處理不當(dāng),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(shè)計(jì)中的防火分區(qū)面積過大,防火間距過長,設(shè)計(jì)存在隨意性;有些消防設(shè)施設(shè)計(jì)不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防設(shè)施將不能有效發(fā)揮作用。
1．2部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,安全隱患比較多
如《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.1.8條(強(qiáng)制性條文)規(guī)定“底部框架-抗震墻結(jié)構(gòu),上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應(yīng)對齊或基本對齊”。有些設(shè)計(jì)把底層設(shè)計(jì)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(gòu)體系不合理,傳力不明確;有些設(shè)計(jì)中抗震分類、場地類別選用錯(cuò)誤,導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。一些混凝土構(gòu)件,特別是懸挑構(gòu)件的最小配筋率達(dá)不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達(dá)不到;有些設(shè)計(jì)中荷載取值沒有按規(guī)范要求來確定,存在漏算錯(cuò)算現(xiàn)象;有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與提供的計(jì)算書不一致,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計(jì)算結(jié)果,設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重安全隱患。
1．3設(shè)計(jì)深度達(dá)不到規(guī)定要求
一些設(shè)計(jì)人員制作圖紙“偷工減料”,設(shè)計(jì)粗糙,過于簡單,施工圖中應(yīng)有的系統(tǒng)圖、大樣圖、相關(guān)剖視圖漏缺;一些重要的、應(yīng)該用圖紙反映的內(nèi)容只標(biāo)注“見圖集”、“由設(shè)備廠家確定”等,施工圖設(shè)計(jì)表述不全,細(xì)部大樣不詳,不能反映工程的全貌;一些重要的設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、工程類別、安全等級、耐火等級、防火消防處理等在設(shè)計(jì)總說明中沒有標(biāo)明或交待不全。
這些問題的產(chǎn)生,有的是由于設(shè)計(jì)人員沒有對一般住宅尤其是多層住宅設(shè)計(jì)引起高度重視,盲目參照或套用其他的設(shè)計(jì)的結(jié)果;有的則是由于設(shè)計(jì)過程中對設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法缺乏理解;還有的是由于設(shè)計(jì)者的力學(xué)概念模糊,不能建立正確的計(jì)算模式,對結(jié)構(gòu)電算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗(yàn)。
2住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范要求
為避免出現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題,在住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)首先必須從結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造上滿足規(guī)范的相關(guān)要求。
2．1結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)注意的問題
�。�1）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。底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu),對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(gòu)的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因?yàn)榈讓涌蚣芙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%;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)算中方法不正確。連續(xù)板計(jì)算不能簡單地用單向板計(jì)算方法代替;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）對電算結(jié)果的正確性作出有效評價(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,如何對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、評價(jià),是一個(gè)非常重要的方面。因此必須根據(jù)工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)對計(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)。
2．2構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題
�。�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)上下對準(zhǔn)貫通,上至女兒墻壓頂,下至淺于500mm基礎(chǔ)圈梁,或伸入室外地面以下500mm的構(gòu)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(gòu)設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)與地基設(shè)計(jì)
3．1必須及早介入建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)
住宅設(shè)計(jì)無論是多層磚混或框架剪力墻結(jié)構(gòu),都不同于以往的靜力設(shè)計(jì),必須從抗震的角度,采用二階段設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防要求。為此,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須及早介入建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì),否則將會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理,給以后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來難度。住宅結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)是指一些在計(jì)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(yùn)用“概念”進(jìn)行分析,作出判斷,以便采取相應(yīng)的措施。例如結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理的概念、力學(xué)概念以及由震害試驗(yàn)現(xiàn)象等總結(jié)提供的各種宏觀和具體的經(jīng)驗(yàn)等。這些概念及經(jīng)驗(yàn)貫穿在方案確定及結(jié)構(gòu)布置過程中,也體現(xiàn)在計(jì)算簡圖或計(jì)算結(jié)果的處理中。住宅結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中起著舉足輕重的作用,一幢建筑物的設(shè)計(jì),如果沒有事先經(jīng)過全盤正確的概念設(shè)計(jì),以后的計(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。因此在建筑物的方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)正確把握建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì),對不同形式的住宅建筑掌握各自概念設(shè)計(jì)中容易疏忽的要點(diǎn)。
�。�1）對一般多層砌體住宅結(jié)構(gòu),應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計(jì)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(gòu)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(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;不宜采用無錨固的鋼筋砼預(yù)制挑檐。
�。�2）對鋼筋砼多、高層結(jié)構(gòu)住宅,力求做到結(jié)構(gòu)布置盡量采用規(guī)則結(jié)構(gòu)。對復(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;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)來自平行于該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面方向的地震力;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(qiáng)住宅地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為防止或減少由于地基沉降或不均勻沉降引起的構(gòu)件開裂或破壞,可以從建筑措施、結(jié)構(gòu)措施、地基和基礎(chǔ)措施方面加以控制。諸如:避免采用建筑平面形狀復(fù)雜、陰角多的平面布置;避免立面體形變化過大;將體形復(fù)雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個(gè)單元;加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度;同一建筑物盡量采用同一類型基礎(chǔ)并埋置于同一土層中等一系列措施。地基的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)分別就高層建筑與多層建筑考慮不同的設(shè)計(jì)。
（1）對高層建筑來說,由于需要一定的埋置深度,從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,基礎(chǔ)一般采用樁箱或樁筏結(jié)合的形式。此時(shí)應(yīng)保證箱體的整體剛度,群樁布置的形心應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)重心相吻合;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。
�。�2）對多層建筑而言,從經(jīng)濟(jì)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(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。
4結(jié)束語
總之,建設(shè)工程是一種特殊商品,工程投資大、建設(shè)周期長,其工程設(shè)計(jì)質(zhì)量不僅關(guān)系到工程的投資效益、使用要求,而且直接關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此抓好設(shè)計(jì)質(zhì)量管理工作顯得非常重要。針對當(dāng)前設(shè)計(jì)質(zhì)量狀況,設(shè)計(jì)單位應(yīng)加強(qiáng)內(nèi)部的質(zhì)量管理,設(shè)計(jì)管理部門要加大對設(shè)計(jì)質(zhì)量的監(jiān)督管理,結(jié)合施工圖設(shè)計(jì)審查、專項(xiàng)檢查、質(zhì)量抽查等工作,加強(qiáng)對業(yè)主、勘察、設(shè)計(jì)單位的市場監(jiān)管力度。特別是設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須在滿足國家設(shè)計(jì)規(guī)范要求的前提下,加強(qiáng)住宅結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)和地基設(shè)計(jì),才能提高住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平,確保住宅設(shè)計(jì)質(zhì)量不斷提升,以使住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做到更安全、更合理。
[參考文獻(xiàn)]
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