結構設計中常見問題分析
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【摘 要】隨著近年來我國經濟的發展，人民生活質量水平不斷得到提高，對設計行業提出了更高的要求。結構設計中相當部分構件的設置，規範僅給出了最低限值或建議取值，實際設計過程中各人的理解不同可能對整個設計帶來相當大的區別。
【關鍵詞】安全；結構設計；常見問題 1 關於地基與基礎方面 1.1 多層房屋建築無地質詳勘報告，僅僅依據建設單位口頭或籠統參照附近建築物的基礎設計資料就進行施工圖設計。地基與基礎設計要做到合理，安全適用，設計人員必須依據地質勘察資料，統一考察多方面因素進行基礎類型和上部結構方寧設計，僅憑地耐力這一數據是不完全面的，也是不安全的，更不能盲目地把耐力容許值取得小一些就認為成無一失了。 1.2 採用換土墊層進行軟弱地基處理，不進行換土墊層設計，只憑經驗處置。有時設計者軟弱地基的危害認識不足，只是簡單地憑藉經驗採用砂墊層加強一下承載力，沒有進行墊層寬度和厚度計算，既不安全，又不經濟。 1.3 民用建築中柱，樑及基礎的負荷未按規範乘以折減係數。設計人員設計多層民用建築時，在計算樑、柱和基礎的負荷時未按現行設計規範採用荷載乘折減係數計算其荷 載值，因而荷載值準確。
2 關於樁筏基礎中筏板取值 樁筏基礎設計中對於筏板厚度的取值，一般是先按建築層數估算筏板厚度，常規是按層數×50mm來估算。譬如說一幢十八層的小高層住宅，我們則先按18×50mm=900mm設定筏板厚，然後再根據排樁情況，分別驗算角樁衝切，邊樁衝切及牆衝切，群樁衝切。一般情況均為角樁衝切來控制板厚，但在這裡主要強調一個短肢剪力牆結構下的群樁衝切，短肢剪力牆結構由於牆體不封閉，故取值群樁衝切邊界時有相當大的困難，而群樁衝切由於樁群重疊面積較大，應是一種不利狀態。一般是取值幾個大層間近似作為衝切邊界，所圍區域內短肢牆體內力則作為抗力抵消，雖不完全準確，但區域放大後，邊界的開口效應有所削弱，是可行的。
3 關於強柱弱樑的設計理念 強柱弱樑的概念主要是針對小震不壞，中震可修，大震不倒的抗震設防目標而提出的。柱破壞了建築物整個都會傾覆，而樑破壞則僅是某個區域失效，因此柱較之樑破壞的損害更大，當前我們的經濟已高速發展，我們設計人員在設計中一定要將這一概念設計貫徹下去。其一必須嚴格控制柱軸壓比，我們目前的計算均是基於小震下進行的，如果小震下柱子軸壓比過高，則大震下地震力將對邊柱產生一個巨大的附加軸力，則柱子根本不可能有這點安全儲備，在大震即會破壞，那又何談大震不倒呢？軸壓比在任何情況下均不宜超過0.9%，且我們對柱斷面及配筋設置時應分部位處理，建議邊柱，角柱應適當加強，特別是角柱，建議應全柱加密箍筋，且配筋率不宜小於1%。所有框架柱，不包括小截面柱，建議縱筋均應大於20，且柱筋品種不宜過多，矩形截面柱儘可能對稱配筋。而對樑配筋筆者則建議應配足樑中部筋，而支座筋則可通過調幅讓其適當降低，以使地震作用下能形成樑鉸機制，防止柱先於樑屈服，使樑端能首先產生塑性鉸，保證柱端的實際受彎承載力大於樑端的實際受彎承載力。
4 關於在框架結構設計中，只注意了橫向框架的設計而忽視了縱向框架 現行建築抗震設計規範要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算，各方面的地震和用應由該方向的抗側力構件來承擔。說是說，在框架結構設計中，縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些設計者對以於非抗震設計，而縱向地按普通的連續樑進行設計，樑柱的節點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法不答合框架的構造要求。由於沒有考慮地震的縱向作用，在實際設計中經常出現樑的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現象。
5 關於懸挑樑的樑高選用過小 設計者往往只注意了對樑的強充和傾覆進行驗算，而忽略了對樑手撓度的驗算。樑高選用過小，引起樑截面的受壓區應力過高，在正常使用狀態下，樑截面受壓區產生非線性徐變。樑撓度隨時間的推移不斷加大。挑樑的變形引起樑板出現裂縫，裂縫寬度隨著挑樑變形的回大而加寬，影響了房屋的正常使用。這種挑樑的變形發展到後期，樑支座截面上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。受支座附近上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響，豎向裂縫向下延伸發展為斜裂縫，此時樑已接近破壞，當為託牆挑樑時，樑過大的撓度引起樑上境況體在樑支座附近出現裂縫。裂縫在樑支座處沿斜向延伸，縫愈靠上愈寬。挑樑的截面過小對結構的抗震也很不利。懸挑結構對豎向地震的作用最為敏感。樑高小時，截面的相對受壓區高度較大，樑的延性減小，在豎向地震作用下易發生脆性破壞，失去承載力。
6 關於板面設置溫度應力筋 《混凝土結構設計規範》GB50010-2010第9.1.8條規定在溫度、收縮應力較大的現澆板區域，應在板的表面雙向配置防裂構造鋼筋。配筋率均不宜小於0.1%，間距不宜大於200mm。對於這一條設計人員的理解又會產生出入。什麼區域屬於溫度收縮應力較大的區域？對於規則較短的建築物我們可以在各樓面邊跨及屋面層設置相應的溫度應力鋼筋，而對於超長結構，則建議在超長結構的長向均應設置雙層鋼筋。
7 關於樓板設計常見問題 板是建築工程中的主要承重構件，是它將樓面，屋面的荷載傳給其周圍的牆或樑上，樓板的設計問題必將連帶樑、牆、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周，很容易出現設計質量問題，有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。
7.1 設計時為了計算方便或因對板的受力狀態認識不足，簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態不符，導致一個方向配筋過大，而另一方向僅按構造配筋，造成配筋嚴重不足，致使板出現裂縫。 7.2 板承受線荷載時彎矩計算問題，在民用建築中，常常在樓板上佈置一些非承重隔牆故大樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載後，進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔牆的總荷載附以板的總面積。另外，板上隔牆頂部處理常採用立磚斜砌砌頂緊上部分的樓、屋面板，這樣會給上部的板增加了一箇中間支承點，使其變為連續板，支承點上部出現了負彎矩，而在板的設計中又沒考慮該部分的影響，致使板頂出現裂縫。 7.3 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩，由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放，短跨方向的跨中鋼筋應放在下面，長跨方向的跨中鋼筋置於短跨鋼筋的上面，計算時應用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d（d為短向鋼筋的直徑）。有的設計得為圖省事或對板受力認識不足，而取兩上方向的有效高度一致進行配筋計算，致使長跨有效高度偏大，配筋降低，使結構構件存在的質量隱患，甚至出現開明縫的現象。
總之，我們設計工作者應按規範相應的構造要求嚴格執行，才得以從根本上消除設計質量的隱患。