广东博意建筑设计院有限公司
摘要：随着我国经济的不断发展，人民的生活水平得到了迅速的提高。人们对建筑结构的设计也提出了更高的要求。建筑结构是建筑工程设计当中特别关键的一项工作，结构设计不合理，严重者会导致楼房倒塌，危及人民生命安全，也会影响到企业的形象与名誉。作为设计人员，要掌握结构设计的过程，保证设计结构的安全，还要善于总结工作中的经验。本文结合某建筑工程项目，阐述了该工程项目结构设计各方面的设计方案，可供同行参考。
关键词：建筑结构；结构设计；设计实例
前言
建筑行业中的结构设计存在一定的目的性，而这些目的主要体现在以下三个方面。第一方面，结构设计的首要目的具有安全性，所谓的安全性是指所设计的结构能够承受外界带来的负载和变性，这样可以确保建筑的安全，从而保证人民的生命安全和财产安全；第二方面，结构设计增加了建筑的适用性，换而言之，结构设计要保证在建筑投入使用时，建筑的各个方面都具有工作性；第三方面，结构设计有助于建筑的耐久性，在建筑进行设计时，都有相应的使用年限，尤其是在投入使用时，要确保建筑的耐久性，从而确保建筑的使用年限。
一、结构的设计过程
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。
结构计算阶段的内容为：首先，荷载的计算。荷载包括外部荷载（例如，风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（例如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。其次，构件的试算。根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。再次，内力的计算，根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力，扭矩，轴心压力及拉力等等。
二、工程概况
某教学楼面积为9701.1平方米，实际用地面积为12802.8平方米。根据项目实施计划，本项目将原有4栋教学楼拆除，于原址新建2栋综合教学楼（2#楼、3#楼），加上已建1#楼，可满足30班办学规模的要求。
（一）屋盖及楼盖结构设计
本项目结构类型采用现浇框架结构，抗震等级框架三级。为了有效地保证结构的整体受力性能，控制楼板裂缝，除特殊部位采用轻钢结构外，其余楼（屋）盖均采用现浇钢筋混凝土楼（屋）盖。结构布置合理，整体抗震性能良好，又能很好的满足建筑造型和使用功能的需要。同时为了满足房间内不露梁以及单元内房间可灵活分隔的建筑设计意图，部分楼板采用了跨度较大的异形楼板； 地下车库和锅炉房的屋盖及楼盖结构均采用现浇钢筋混凝土梁板结构。地下车库的顶板为人防顶板，上覆3.0m厚的回填土，荷载很大，采用加设次梁的梁板结构，以减小楼板的跨度和厚度；梁采用反梁形式，以满足建筑空间净高的要求；人防地下室的顶板厚度为250mm，以承受核爆动荷载的作用，并对早期核辐射进行防护。
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（二）钢筋混凝土构造要求
构造要求在结构设计中起着重要的作用，其实保障结构设计的基础。在钢筋混凝土结构设计中，其构造要求包括混凝土保护层，钢筋锚固长度等，现将分别深入展开探讨。
（1）混凝土保护层。纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层厚度（钢筋外边缘到混凝土表面的距离）不应小于钢筋的公称直径，且应符合混凝土设计规定要求。但值得注意的是，对于以下基层情况，其保护层的取值应特别留意。1）基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于40mm；当无垫层时不应小于70mm。2）板、墙中分布筋的保护层厚度不应小于10mm；梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。
（2）钢筋的锚固及搭接长度。钢筋的锚固长度除注明者外，对于钢筋直径大于25mm时，其锚固长度及搭接长度应乘以系数1.1。当钢筋在混凝土施工过程中易受扰动时，其锚固长度应乘以系数1.1。在任何情况下，钢筋锚固长度不得小于250mm。而对于施工中由于钢筋长度不足而需要搭接时，对于钢筋直径大于25mm时，搭接长度应乘以系数1.1。搭接长度按相互搭接钢筋的较小直径计算。在任何情况下，钢筋锚固长度不得小于300mm。
（3）钢筋混凝土现浇板。板的底部钢筋伸入梁支座≥5d且不小于1/2梁宽，板式楼梯底板受力钢筋伸入梁支座≥15d，且不小于150。板的中间支座上部钢筋（负筋）两端设直钩，直钩长度应比板厚小15mm。板的边支座负筋一般应伸至梁外皮留保护层厚度，锚固长度如已满足受拉钢筋的最小锚固长度，直钩长度同另一端。如不满足时，此端加垂直段至满足锚固长度。当HPB235级钢筋时，端部另设弯钩。当边梁较宽时，负筋不必伸至梁外皮，按受拉钢筋的最小锚固长度或按图中注明尺寸施工。双向板的底筋短向筋放在底层，长向筋放在短向筋之上。角板应双向配置上部构造钢筋φ8@100，其伸出梁边的长度不应小于L1/4，（L1为单向板的跨度或双向板的短边跨度）。
（三）地下室设计
对于结构设计，尤其是超长结构设计必须考虑到结构缝（伸缩缝、沉降缝和防震缝）的设置。同样对于地上部分平面尺寸超出规范要求结构伸缩缝最大间距的建筑物，应在合适的位置设置伸缩缝或后浇带等措施来控制建筑物因温差产生的不利影响。由于地下室通过在合适的位置设置伸缩缝、后浇带、改善混凝土的性能及适当提高配筋率等措施，消除混凝土收缩及温度应力的影响。
地下室顶板每隔不超过55m设置永久性伸缩一道，缝宽100mm，上部结构按规范要求的间距45m设缝。屋面长度或宽度如超过35m，在房屋纵横向中间位置设一条800mm宽的后浇带。上述后浇带应在其两侧结构施工完一个月后，采用比相应构件部位混凝土强度等级高一级的微膨胀混凝土进行补浇。
本工程地下室部分采用甲类核六级人防平战相结合。人防地下室顶板厚250mm，非人防地下室顶板厚180mm，外墙板厚300~350mm，底板厚400mm。地下室面积较大，地下室顶板采用钢筋混凝土梁柱结构，考虑各种因素，地下室不设逢。在主楼与地下室之间设沉降后浇带，待主楼结顶后再施工。对地下室及结构单元长度超过规范规定的最大伸缩缝间距要求的部分，设置温度伸缩后浇带，待两侧混凝土达到强度后一个月以上封闭。
（四）桩基工程
本工程考虑桩基础，桩基拟采用先张法预应力混凝土管桩，其具有造价低，施工过程中质量易控制，施工工艺简单，施工工期相对较短，同时桩身质量容易保证等优点。鉴于本工程场地地质条件以及当地基础设计情况来考虑，本工程基础采用高强预应力钢筋混凝土管桩（PHC）桩基础，桩径φ400，基础持力层为全风化混合岩层或强风化混合岩，单桩承载力特征值为1200kN。对于地下水位较高，基坑开挖时，应采取妥善的降水、排水措施，加强井壁支护，防止井壁坍塌以及产生流泥、流沙，并应考虑降水对周围已建建筑物的影响。同时需要考虑工程地下水水质是否对混凝土具有弱腐蚀性，±0.000以下结构需按有关规范规程进行处理。
三、结论
文章通过结合某建筑结构设计项目，从建筑结构的设计说明、结构布局及地下室设计、基础设计等方面探讨建筑结构各环节的设计技术措施，同时结合结构设计规范进行探析，提出了相应的要求。
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论文作者:张启盛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第11期
论文发表时间:2017/10/10
标签：荷载论文; 结构论文; 钢筋论文; 结构设计论文; 长度论文; 建筑论文; 锚固论文; 《建筑学研究前沿》2017年第11期论文;