建筑结构设计基本方法及注意事项

涂冬冬

（江西省赣州市建筑设计研究院，江西 赣州 341000）

前言

结构设计的阶段大体可以分为三个阶段：结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式（例如，砖混结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构、筒体结构、混合结构等以及由这些结构来组合而成的结构形式）。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。

1 结构设计的基本方法

1.1 结构平面图

在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下，就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为6度区时（建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外），根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算，但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模，直接设计即可，但要注意受压和局部受压的问题，必要时进行人工复核。对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张，建议还是输入建模较好，有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算。另外，当建筑地处抗震设防烈度为7度及以上时是必须要输入软件建模计算的。绘制结构平面图时，如果没有建模就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了，这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分，简单快捷的方法是利用软件的图层功能，直接冻结相关的层。然后再建立新的结构图层：圈梁层、构造柱层、梁层、文字层、板钢筋层，等等。这样做的目的是提高绘图效率，方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。

1.2 屋顶（面）结构图

当建筑是坡屋面时，结构的处理方式有两种：梁板式及折板式。梁板式适用于建筑平面不规整、板跨度较大、屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面；反之，则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120mm厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法，建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法（实践证明此方法便于施工人员正确理解图纸）。正确绘图和设计的关键是设计人员真正的心知肚明，结构设计者必须要具备一定的空间概念，正确理解建筑图纸和意图。设计的图纸方能让施工人员明白。由于屋面的起坡会造成阁楼层的部分墙体超高，应结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。

1.3 大样详图

大样详图的绘制可以在建筑详图的基础上直接绘制，前提是建筑详图的准确无误；也可以在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。要注意的是在保持建筑外形的前提下尽量地使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。需要提醒的是建筑标高和结构标高的关系要搞清楚，该减的减，不该减的就不要减。

1.4 楼梯

楼梯梯板要注意挠度的控制，梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求，梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。阁楼层处的楼梯由于有分户墙的存在要设置抬墙梁。注意梁下的净空要求，并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题，必要时应设梯梁。

1.5 基础

基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求（通常情况下可采用C25）。基础的配筋应满足最小配筋率的要求（施工图审查中心重点审查部位）。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用，应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度（因软件计算的是墙下的平均轴力）。基础图中的构造柱，当定位不明确时应给予准确定位。

2 结构设计应注意的问题

2.1 关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题

2.1.1 阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小，可砍成直角或斜角。

2.1.2 如果底板钢筋双向双排，且在悬挑部分不变，阳角不必加辐射筋。

2.2 关于箱、筏基础底板的挑板问题

2.2.1 从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较节约。

2.2.2 出挑板后，能降低基底附加应力。当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可以采用天然地基。必要时可加较大跨度的周圈窗井。

2.2.3 能降低整体沉降。当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜。

2.2.4 窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板，虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑。

2.3 关于梁、板的计算跨度

一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，在应用广泛的宽扁梁中是不合适的。梁板结构，简单点讲，可认为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋（借用台阶式独立基础变截面处的概念）。柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才有问题。

2.4 关于纵筋搭接问题

纵筋搭接长度为若干倍钢筋直径d，一般情况下，d取钢筋直径的较小值。这有个前提，即大直径钢筋强度并未充分利用。否则，应取钢筋直径的较大值。

如框架结构顶层的柱子纵筋有时比下层大，d应取较大的钢筋直径，甚至纵筋应向下延伸一层。其实，两根钢筋放一起，用铁丝捆一下，能起多大作用，还削弱了钢筋与混凝土的握裹力。所以，钢筋如有可能尽量采用机械连接或焊接。

2.5 关于柱子的问题

柱子造价在框架结构中是很小的，而在抗震时起的作用是决定性的。经实验，考虑空间作用时，柱子纵筋加大至计算值的2.5倍左右才可保证塑性铰不出现在柱子上。可不按计算配筋，大幅度增加纵筋，同时增大箍筋。

2.6 关于抗震缝的问题

抗震缝应加大，经统计，按规范要求设的防震缝在地震时有40%发生了碰撞。故应增大抗震缝间距。

2.7 关于回弹再压缩

基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，如独立基础，回弹可以忽略。在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束。如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当作安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

3 结语

结构设计是个系统的、全面的工作，需要扎实的理论知识功底、灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。结构的设计不是单求外表的独特与奇异，而是要讲究科学的依据和实用的价值。设计人员要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其他专业来进行设计。只有这样才能真正体会结构设计的意义，推动建筑业向前发展。

[1]郝建.浅谈建筑结构设计中的几个细节问题[J].信息与电脑(理论版)，2009-09-15.