1 建筑结构设计规范中的抗震等级及使用年限
1.1 抗震类别与安全等级
《建筑抗震设防分类标准》中定义了抗震类别, 总共划分为甲、乙、丙、丁四个类别, 主要依据的是建筑物在地震区地震产生破坏作用后其失效对社会生产直接或间接带来的影响程度。而建筑结构可靠度设计统一标准》定义了安全等级, 依据破坏可能产生的后果 (危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等) 的严重性, 共划分为一级、二级、三级三个级别。抗震类别与安全等级的概念完全不同。所有不处在地震区的建筑物, 根本不需要划分”抗震类别”。但是所有地区的所有结构都是必须有安全等级划分的。根据建筑物功能特性依照《建筑抗震设防分类标准》有关条文, 对处于地震区的建筑可能划分为甲类或乙类等, 但建筑物的安全等级则可能是一级, 也可能是二级, 需要依照《建筑结构可靠度设计统一标准》或国家另有规范规定的条文确定。
例如县市级二级医院的医技、门诊楼安全等级是二级, 但是在地震区则被划为乙类建筑。两者在构造措施方面的要求也是有很大区别的。抗震建筑多是要求结构从强度方面予以加强, 主要着重于结构的强度或刚度方面的内容;而安全等级的确定不仅仅是结构强度提高与否的问题, 设计使用年限 (即结构耐久性) 也是其要求的主要内容, 虽然“安全等级”与“设计使用年限”的确定在《建筑结构可靠度设计统一标准》中并不依据同一表格, 但是其强度的提高 (即重要性系数) 与构造措施则是相同的。同时重要性系数与抗震类别不发生关系, 只随安全等级和设计使用年限的不同而分为0.9, 1.0和1.1, 这是我们必须注意的。
1.2 设计使用年限与设计基准期
《建筑结构可靠度设计统一标准》定义了“设计使用年限”, 是指结构或结构构件不需要进行大修即可以按其预定的使用时期进行正常服役。设计使用年限根据建筑结构的重要性和临时性以及结构构件的替换难度划分为四个类别, 即5年、25年、50年和100年。当确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值时选用“设计基准期”为时间参数。建筑结构可靠度设计统一标准 (GB50068-2001) 规定我国主要建筑结构设计规范所采用的基准期均为50年。因此规定:当结构设计使用年限多于或少于50年时, 其强度 (重要性系数) 和构造措施均要进行相应调整;当结构设计使用年限为50年时 (即与基准期时间相同时) , 其强度 (重要性系数) 和构造措施不另提高。
2 建筑结构规范中的桩基工程计算
根据GB50007-2002建筑地基基础设计规范第 (3.0.4) 条, 桩基工程中的用桩量计算应该按以下方式进行:按单桩承载力特征值和相应承台底面下荷载效应的标准组合进行用桩量的计算。问题在于如何使用所说的“标准组合”和“单桩承载力的特征值”, 按照GB50007-2002建筑地基基础设计规范公式 (3.0.5-1) , 标准组合Sk=SG k+SQ1k+ΣΨciSQ ik, 即除永久荷载效应与最大一项可变荷载效应直接采用标准值外, 其他可变荷载效应均需乘以组合值系数。以上内容相对比较容易让大家理解, 但按照我国89系列规范要求编制的地方规范目前仍在一些地区沿用, 甚至采用GB50007-2002建筑地基基础设计规范中由永久荷载效应控制的基本组合与地方规范单桩承载力设计值进行比较得出用桩量, 以为永久荷载效应控制的分项系数1.35除以单桩承载力设计值分项系数1.25等于1.125, 也就是说, 新《规范》较89系列旧基础规范的用桩量增加了12.5%。事实上, 新《规范》与89系列旧基础规范所采用的标准不一样。新《规范》所采用的统一标准为GB50003-2001砌体结构设计规范, 而89系列规范采用的标准为《建筑结构设计统一标准》 (GBJ68-84) 。89基础规范明确指出“按地基承载力确定基础底面积时, 传至基础底面的荷载应按基本组合”, 相应的地基承载力均采用设计值。因此, 将G B50007-2002建筑地基基础设计规范中的由永久荷载效应控制的基本组合与89基础规范或尚在沿用的地方规范单桩承载力设计值进行比较从而得出用桩量增加的观点是错误的。
3 建筑结构设计规范中砌体结构设计存在的问题及处理措施
3.1 底层框架——剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题
底层为钢筋混凝土框架——剪力墙结构, 上部为多层砌体结构的房屋就是底层框架剪力墙砌体结构房屋。沿街的旅馆、住宅、办公楼, 底层为商店, 餐厅、邮局等空间房屋, 上部为小开间的多层砌体结构的房屋, 多属于此类房屋。这类建筑是比较经济的空间房屋, 也是解决底层需要的一种结构形式。在临街砌体结构房屋中比较常见挑梁, 设计者为了追求单一的建筑立面造型来增加使用面积, 将二层以上的部分横墙, 且外层挑墙移动到悬挑梁上面, 往上各层均设计有挑梁, 而底层实际结构的挑梁承载则普遍出现裂缝。
实际结构中, 悬挑梁上部墙体均为整体砌筑, 且下部墙体均兼上层挑梁的底摸这样挑梁上部的墙体及楼盖的荷载实际上是由上往下传递。而原设计各层挑梁则均是按承受本层楼盖及其墙体的荷载进行计算的。底层挑梁承载力不足并出现受力裂缝的主要原因, 是上述挑梁的设计计算与实际工程中受力及传力路线不符是导致的, 解决的办法要么注意施工顺序和施工工序, 要么改变计算简图及受力路线。
3.2 砌体结构布置方式及抗震分析
3.2.1 横墙承重的结构布置
一般房屋为矩形平面, 其纵向刚度远大于横向刚度, 因此提高结构抗震性能的主要途径, 就是有足够数量的横墙。剪切破坏多为墙体在震害中所受到的危害, 因此提高横墙抗剪强度, 是提高横墙抗震能力的有效方法。主要措施是提高材料的强度等级, 增加横墙上的轴压力。所以, 为了提高横墙抗震能力, 使横墙成为承重和隔断合二为一的墙体是有重要意义的。
3.2.2 纵横墙共同承重的结构布置
沿进深方向的梁支撑于纵墙上, 使纵墙承重, 一般适用于房间较大的房屋。纵墙承重与横墙承重沿竖向交替布置, 这种方案实际应用不多。另一方案是楼板沿纵向搁置, 故形成横墙承重, 横墙间距不入, 一般可满足抗震要求, 同时纵墙也因轴压力的存在而提高了抗剪能力。
3.2.3 纵墙承重的结构布置
该种布置方案对抗震不利, 因为横墙间距大、数量小, 且轴压力较小;纵墙多易引起弯曲破坏, 应慎重选用。
3.2.4 混合承重结构布置
这种布置可有内框架砌体结构、底层框架砌体结构及局部框架砌体结构等多种布置方式。这种结构体系不是一种良好的抗震结构形式, 因为它是由两种结构材料弹性模量和动力性能相差很大的两种结构体系组成的。但其应用还是比较普遍的, 因为这种布置能满足建筑使用要求, 提供较大的使用空间, 且结构经济、方便施工。总之, 抗震结构设计中的关键环节是选择合适的砌体结构, 应从抗震的概念设计出发, 综合建筑使用功能、技术、经济和施工等方面进行选择。
4 建筑结构规范中的楼层平面刚度
楼板变形的计算程序在一些设计缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施的时候被采用。在确定楼板变的形程度上很难做到准确, 尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的。其结果一般不可能会“正确”, 因为计算的大前提都无法“准确”。据此进行的结构设计也肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面, 这样会使程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不致于出现根本性的误差。要确保做到这一点, 首先应在建筑设计甚至方案阶段就避免采用楼层大开洞、外伸翼块太长、块体之间成“缩颈”连接、凹槽缺口太深等楼面有变形的平面。其次要从结构布置和配筋构造上给予保证, 对于使用功能确实必需的, 或者建筑效果十分优越的建筑设计, 如果其平面无法完全符合刚性楼板的假定, 那么在结构设计时可以通过增设连系梁板、洞口边加设暗梁边梁、提高连系梁板或暗梁边梁的配筋量、采用斜向配筋或双层配筋形式等方法, 尽量满足刚性楼板的基本假设或者弥补由于不是绝对的刚性楼板假定而产生的计算“误差”。
5 结语
当前建筑设计中存在种种问题, 各方面为了自己利益“有规不循”的现象时有发生。建筑结构设计是建筑的起始, 我们要自始至终深刻领会规范的含义, 从设计阶段开始严格按照国家标准, 时刻谨记建筑设计规范的重要性, 切实将建筑的设计从方方面面都规范化, 把规范的设计理念融入每个建筑的骨髓当中, 为祖国的建筑行业创造出一个个美好的蓝图。
摘要：建筑工程质量直接关系到人民生命和财产的安全, 所以规范的结构设计是为建筑增值的必要前提。本文对当前建筑设计中应当普遍应用建筑设计规范的问题做了简明的阐述, 并提出了针对这些问题的防治方法, 以满足建筑、结构相协调, 体现建筑安全、合理、经济的原则。
关键词：建筑结构,设计,规范