建筑結構設計幾個問題淺談

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1關于“抗震措施”與“抗震構造措施”的理解

目前，結構設計中有部分設計人員對“抗震措施”與“抗震構造措施”的認識不是特別清晰，抗震措施指除地震作用計算和抗力計算以外的抗震設計內容，包括抗震構造措施，因此抗震構造措施是抗震措施的一部分；對于某一工程抗震措施與抗震構造措施的等級可以不同，但是構造措施等級必須是在抗震措施等級的基礎上進行適當調整而來，它們是相關聯的；從我國抗震設計規范可以看出，目前建筑結構抗震設計主要包括抗震承載力與延性兩個方面，抗震構造措施應該完全屬于延性的范疇，“延性構造的高、中、低要求”與抗震構造措施的抗震等級“一、二、三、四”相對應（抗震等級一級為高延性，抗震等級四級為低延性）；抗震措施中計算要求部分應該屬于抗震承載力范疇，抗震設計關系見圖1。

2關于鋼筋混凝土獨立基礎設計的理解

獨立基礎設計對于結構設計人員都很熟悉，對于多層建筑結構在地基承載力不是很低的情況下，通常優先選擇采用獨立基礎，但是對于部分結構設計人員并非能夠完全掌握并做到熟練應用。首先，結構設計過程中，獨立基礎設計是按基底反力呈直線分布來進行一系列計算分析的，根據試驗結果，除巖石地基以外，基礎臺階高寬比小于或者等于2.5時，獨立基礎的外挑剛度可以實現使基底反力呈直線分布。因此，基礎高寬比是獨立基礎設計的前提；其次，獨立基礎平面尺寸通常受上部結構荷載、地基承載力特征值（包括承載力修正）以及回填土厚度與地面荷載情況等主要因素有關；上部結構荷載主要可以分為兩種情況，一種為豎向荷載起控制左右，該情況下基礎宜優先采用方形或者矩形截面，另一種為豎向荷載較小，彎矩起控制作用，該情況較多發生于大跨度輕鋼結構，該情況下獨立基礎宜按照矩形設計；地基承載力特征值對于平面尺寸的影響主要體現在深度承載力修正系數上，對于寬度修正及承載力結構設計人員一般無異議。其實，設計人員若能深刻理解以下兩點，就不難做到對獨立基礎深度修正的把握：淤深度修正的實質是考慮基礎兩側的超載壓重能抵抗土體向上滑動，從而使提供土體的穩定性；于地基承載力特征值不僅體現在強度上，另一方面亦是地基變形特征的表現形式。只要深刻理解該兩點就可對不同地下情況進行靈活應用修正深度。例如，某四層工業廠房，原天然地面標高比設計地面標高底1m，若地基土為砂質類土，排水性良好，該種情況下只要要求基礎施工完成后及時回填填土至設計標高，獨立基礎設計完全可以按照設計地面標高進行深度修正，這樣可以大大減小基礎截面尺寸，節省不必要浪費。再次，很多結構設計人員認為，獨立基礎高度是由沖切與剪切控制的，其實事實并非如此；當基底凈反力不是很大（一般低于200kPa）情況下，獨立基礎的截面高度是由構造控制的，即基礎臺階高寬比與基礎邊緣高度等因素控制，只有當基礎凈反力較大情況下、截面高度才由沖切與剪切控制；另外基礎高度還與混凝土強度、柱縱筋直錨長度（逸20d）等因素有關。總之，結構設計人員只有對獨立基礎與地基土間受力機理有深刻理解，才能靈活應用于實際工程。

3填充墻對主體結構影響

對于高層建筑結構設計，設計人員往往簡單按照《高規》第4.3.17條進行自振周期折減系數進行取值，通常會忽略填充墻對結構規則性的影響，規范中自振周期折減系數取值是考慮填充墻對主體結構剛度的均勻作用，事實上，建筑功能布置往往是區域性的，填充墻布置很難做到整棟建筑均勻。如何能夠準確判別并減輕填充墻不均勻布置對主體結構的影響，首先，建議建筑設計師對不合理布置進行調整，調整建筑方案布置往往很難實現；其次、結構設計師應對主體結構進行概念設計，從結構體系以及構造上減輕填充墻對主體結構的影響；然后，通過電算與手算相結合的方式進行填充墻不利布置分析，并采用包絡設計的辦法考慮其不利布置的影響。例如，某一底層商業上部住宅的房屋，一層填充墻很少，上部樓層填充墻較多，若簡單的取同一周期折減系數，計算結果可能會掩蓋底層與上部樓層實際層剛度差異，很難發現薄弱層或者軟弱層，正確的做法應采用同一計算模型取不同的填充墻對結構周期的折減系數進行分別計算，手工驗算底部商業層與上層的側向剛度比，避免軟弱層或者薄弱層的出現，這樣使結構設計更合理、更安全。因此，填充墻不僅僅會導致短柱的問題，還會引起上下層結構剛度的突變以及造成結構平面扭轉等不利影響。

4結語

本文可以總結為以下幾點：（1）抗震措施與抗震構造措施有廣義與俠義之分，正確理解其各自定義本質，準確把握才能指導設計工作，使結構能在較低承載力情況下具有較高延性，較高承載力情況下適當放寬延性要求，使建筑結構真正做到安全經濟。（2）正確理解與把握獨立基礎與地基協同受力機理，熟練掌握獨立基礎設計要領，在一些復雜地質條件下做到準確判斷獨立基礎方案的可行性以及是否需要采取必要的措施。（3）填充墻的不均勻布置對主體結構往往是不利的，結構設計師應該能夠準確判斷填充墻的影響結果并采取相應加強措施。

本文通過工程中常見幾個問題進行簡單論述與分析，并結合本人近幾年工程設計經驗給出一些設計建議，為今后同行建筑結構設計師提供必要的參考。因本人知識技術水平及設計經驗的限制，可能會有更好的設計理論與方法，我們結構工程師應該從設計中不斷總結經驗，提升自己專業基礎知識與業務能力。

參考文獻

[1]混凝土結構設計規范：GB50010-2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]高層建筑混凝土結構技術規程：JGJ3-2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]建筑抗震設計規范：GB50011-2016[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[4]朱炳寅，編著.建筑抗震設計規范應用與分析.北京：中國建筑工業出版社，2011.

作者:茅榮華 單位:海門市建筑設計院有限公司