结构工程设计常见问题与解决对策的分析--中国期刊网

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结构工程设计常见问题与解决对策的分析

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：于卿

[导读] 摘要：本文总结了结构设计中的一些常见问题, 并对其进行了分析, 为结构设计人员提出了合理化建议和解决措施, 可供相关工程或者相关人员参考借鉴。

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        摘要：本文总结了结构设计中的一些常见问题, 并对其进行了分析, 为结构设计人员提出了合理化建议和解决措施, 可供相关工程或者相关人员参考借鉴。
        关键词：结构设计; 建筑工程; 常见问题;
        1 引言
        我国的建筑行业市场非常庞大, 发展也较为迅速, 但是相关结构从业人员的水平参差不齐, 设计乱象较多, 比如相当一部分的构件设计, 在规范中仅给出了限值或者建议值, 实际设计人员对同一个问题的理解不同, 最终也导致得出相异的设计结果;也有一部分人员对结构设计概念不清, 是在凭借经验或者盲目模仿地进行结构设计, 为工程质量带来较大的安全隐患;也有一部分人员对结构设计软件依赖性较大, 当实际情况复杂时, 并不能很好的把控设计方法, 往往导致一些人力物力的损失。
        2 结构设计中存在的常见问题及解决措施
        2.1 地基基础设计问题
        地基基础的形式有很多种, 其设计方法也不尽相同, 结构设计人员应当根据地区具体地质条件综合考虑, 合理的选择基础。比较成熟的地基基础形式的结构设计方法, 目前问题较少, 不再赘述, 这里着重讨论预应力管桩。预应力管桩作为高层建筑的常用地基基础形式可承楼高已达40层, 其优点主要表现在两个方面:首先, 预应力管桩桩身强度高、质量好、可靠性大, 对不同地质的适应能力很强、造价比较低廉。其次, 在施工方面, 穿透力强、施工速度快、吊装方便。但是, 该桩在实际应用中经常出现断桩的情况, 这主要是在设计时, 单桩力取值过高, 对水平作用力的考虑明显不足造成的。虽然单桩承载力极限值是根据地勘报告, 按照规范的通用公式计算得来, 但如果管桩桩端的持力层为强风化岩层时, 将桩身极限抗压强度的上限作为桩的竖向承载力极限值, 在上部有深厚的弱土层时, 如此的取值只考虑了上部结构的竖向荷载, 却对底部水平向的剪力考虑不充分了。
        2.2 地梁中存在的问题
        地梁的设计问题往往得不到设计人员的重视, 因此, 对其设计方法也存在很多异议。目前, 主要分为以下两种:第一, 将地梁作为框架梁全程参与结构的设计过程, 忽略地基土带来的荷载作用, 认为框架柱承受建筑的所有荷载。这种结构设计方法, 在实际操作过程中存在相当大的难度。第二, 直接将基础梁分离出框架来, 并不参与结构框架的内力计算, 忽略地梁弯矩的影响使地梁的剪力传递给框架柱, 该种方法具有一定的科学性, 有利于实际工程的应用。
        2.3 承重柱的截面设计过小
        通过调查研究发现, 在不设防的部分区域很普遍存在这种问题, 一些结构设计人员在计算时为求简单, 故意设置较小的截面, 这样就增大了梁柱的线刚度, 将梁简化为了简支梁, 然后按照轴心受压来考虑柱子的设计。但这样的设计方法却没有考虑柱子的约束弯矩, 从而直接影响到柱子的抗弯能力。因而, 这需要从业人员一定要按照标准严格要求设计过程, 不能贪图方便简洁而忽略了建筑的安全性问题。
        2.4 超长结构设计中的问题
        混凝土的本身温度性质和地基的不均匀沉降等问题, 会导致超长结构的开裂, 因而, 应该设置伸缩缝来解决这一问题。混凝土规范中规定最大伸缩缝距离为55m, 然后又指出当采用后浇带施工方法时, 如果能够保证有专门的预加应力措施或能采用较小混凝土温度变化的措施, 伸缩缝的距离可以增大。对于结构设计人员, 在实际工程中较难把握。

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实际工程中难以保证每超55m就设置伸缩缝, 但采取后浇带来增大设置间距时, 应控制建筑物长度是多少呢?
        第一, 板的配筋应是双层的, 加强受弯矩最大的中部配筋, 而且, 在相连的梁柱上, 应做加强筋, 避免温度带来的推力影响。第二, 超长结构的边角部位很容易产生扭转, 因此, 也应相应加强。当超长结构的长度超出70m之后, 应该对结构进行更加详尽的分析, 可采用施加预应力和添加膨胀剂等措施避免伸缩缝的设置。但效果可能不够好, 所以, 作者还是建议按照规范要求设置伸缩缝。
        2.5 钢筋锚固中存在的问题
        钢框架-剪力墙结构是现代高层建筑中普遍采用的结构形式, 在对剪力墙的设计过程中, 往往因为剪力墙的厚度达不到要求, 从而导致水平锚固的长度也达不到要求。而且由于设计、施工在工艺上的分离, 往往得不到相关从业人员的重视, 以至于现场工人不规范绑扎以及不严格的进行浇捣。针对这一问题, 结构设计人员应该在剪力墙中对暗梁进行分析设置, 即将框架梁的纵向钢筋锚进暗梁里, 方可达到相关要求。
        2.6 筏板取值问题
        筏板基础的设计最主要的就是厚度取值问题了, 它直接影响基础的抗冲切能力。在实际案例中, 进行筏板基础的设计时, 一般是先预估, 后验算。例如, 12层的建筑, 筏板的厚度是按层数乘以50mm即12×50=600mm进行设定。然后再验算在这种厚度下的边角柱冲切以及墙体冲切能, 进行几次调整后, 可到达设计要求。一般情况下, 筏板基础的厚度是由角柱冲切控制的, 但也有特殊情况, 即短肢剪力墙下的群桩冲切, 由于冲切面积大且墙体是开放的, 所以危险性大。
        2.7 梁上起柱是否设置附加筋
        某些工程根据建筑功能的需要, 往往需要将柱子底部设置在梁上, 一部分结构设计人员出于安全的需要, 将梁附加很多横向钢筋, 更有甚者, 在弹性梁基础中柱下梁内也附加上加强钢筋, 这显然是一种没有必要的浪费资源的做法。混凝土规范规定, 位于梁的下部或者梁截面高度范围之内的集中力, 应由附加筋承担, 其形式宜采用箍筋。因而, 次梁搭在主梁上以及柱子放到主梁上时, 梁内是不必要设置附加横向筋的。
        2.8 少墙框架结构的超筋问题
        在结构抗震地区, 有时候为了保证框架结构的弹性层间位移角的限值, 将柱子和墙的钢筋增多, 甚至出现超筋的情况。很多人认为继续加大柱和墙的截面尺寸可以解决, 但后来实践也证实了, 收效甚微, 有时候还使得超筋情况更加的严重。出现这种情况时, 应首先调整剪力墙的布置, 让其与柱网配合, 均匀稳定的传递地震力, 万万不可集中布置, 以免吸收过大的地震能而局部破坏。其次, 增大底层框架柱的截面, 保证总倾覆力矩的80%均由底层框架柱承担, 这样做可有效降低剪力墙分得到地震剪力。如果剪力墙有少量的超筋情况且不可避免, 应取截面的最大配筋率进行结构设计, 抗剪不超筋、抗弯超筋和抗弯不超筋、抗剪超筋应分别进行考虑。
        3 结论
        本文结合作者自身工作经验, 选取典型性的问题作以分析, 抛砖引玉, 旨在强调相关结构设计人员应加强自己能力的培养, 提高对结构设计概念及力学原理的认识, 遵守相关规范, 强化自身专业技能, 从而保证工程安全可靠、经济合理。
        参考文献
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        [2]顾长波.浅谈在建筑结构设计中常见问题的分析[J].城市建筑, 2013 (2) .
        [3]黄澄莹.房屋建筑结构设计中常见的问题探析[J].中国建设信息, 2013 (12) .