住宅结构设计的通病及防范要点

阮康辉

摘要：本文对住宅结构设计不合理问题及其导致的通病问题进行了分析和归纳，深入阐释了这些问题发生的具体原因，从而对于在住宅结构设计中如何防范诸如空间结构体系、基础体系以及梁柱节点等的设计通病提出了建议，探讨通过科学的选择住宅结构形式、对关键构件进行科学的受力分析等方法优化设计，并且运用科学的技术手段评价结构设计方案的合理性以及保障足够的设计深度用于指导施工，让住宅结构设计达到经济性、安全性与可行性的平衡点。

关键词：设计通病;住宅结构;分析计算;防范措施

结构设计的核心工作是确保建筑物的基础和空间结构体系的强度满足相关标准，不仅具备承载建筑物自身建造和使用过程中形成的静态荷载的强度，还需要根据不同地域的自然地理环境特征和建筑物高度等设计足够的防震、防风能力。因此在结构设计阶段，根据设计蓝图科学的分析建筑物不同部分的荷载分布、选择合理的主体结构形式并通过计算确定细化的设计方案，是保障住宅建造质量和使用安全的关键。

一、住宅结构设计中常见的通病问题

由于人们对住宅使用功能以及外观审美的需求变化，近年来住宅的设计越来越复杂，结构上的不对称导致的荷载分配问题、超大使用空间要求带来的大跨度以及内部装饰装修工程量的增加，无不加大了结构工程师的工作难度。一方面部分相对简便成熟的结构设计分析模型和算法不再适用，要求设计人员根据工程的实际情况寻求合理的解决方案，确保各部分构件受力的分析科学精确。另一方面要跟进掌握建筑工程领域新材料与新技术的应用，在日益增多的高层和复杂结构建筑设计中灵活运用。

（一）基础结构设计中的主要问题

现代住宅基本是多层或高层建筑，并且后者近年来所占的比例迅速大幅增加，因此基础结构的质量问题愈发突出。加之很多住宅的主体结构在几何形状和高度方面都不对称，导致传递给基础部分的荷载呈不对称且不均匀分布。这就对住宅基础结构设计提出了新的要求，从结构的具体形式、荷载分配、施工缝以及沉降缝的设计和施工技术方案，每一个细节都会对住宅建成后基础结构的承载力和稳定性造成影响。此外由于地理位置原因和结构特点带来的抗震要求，让住宅基础结构设计进一步复杂化。近年来这一方面出现的普遍性问题是基础结构的不合理，导致桩基础上部结构重心偏离基础结构的称重中心，从而让住宅建筑的垂直与侧向受力无法实现合理分配。此外施工缝以及沉降缝的设计也屡屡出现问题，无法起到应有的预防不均匀沉降的作用，进而导致住宅主体结构失稳或局部墙体、楼板裂缝等问题，极度影响居住安全并危害周边环境的安全。

（二）住宅空间结构设计不合理问题

空间结构设计的过程需要在满足住宅使用功能的前提下，合理规划墙、柱、梁以及核心筒等关键构件的空间位置关系。在根据概念设计确定住宅工程的主体承重结构形式的基础上，计算框架构件、剪力墙以及屋面与楼板等的几何断面形状与尺寸。而住宅的空间结构设计不合理会导致关键构件的强度不足、荷载分配不合理或相关构件节点连接问题。这一方面常见的问题是整体空间结构无法形成统一的承重体系，位于上层的砌体防震墙与底层防震框架错位，造成荷载无法形成有效的传递，导致整体空间结构的抗震强度达不到要求。其次是个别构件的几何形状或施工工艺设计存在问题，剪力墙厚度不足或楼板梁柱等的配筋量、搭接长度与分配方式等不合理。而这最终会导致住宅在使用寿命期限内出现不应有的损坏，导致结构失稳或局部裂纹等。

二、住宅结构设计中出现通病问题的原因

（一）勘察不够深入以及概念设计不合理

现代住宅建筑工程出现的结构设计问题，与勘察不够深入或概念设计不合理息息相关。首先地基结构出现的设计问题很大程度上是因为对工程与水文地质的了解不够细致，一方面导致在基础结构设计中错误估算地基的承载力，导致最终的基础沉降与结构失稳。另一方面也使得基础结构设计中无法选择更科学的地基处理或基础施工技术方案，从而缺乏对地基的科学处理加固，或者没有根据施工地点的水文与工程地质特点优化基础体系的施工方案。其次住宅建筑工程的概念设计是开展结构设计的基础和依据之一，而由于相关人员不具备结构设计的常识而造成的不合理，给后续的结构设计增加了难度。例如为追求使用空间形式的新颖或外部造型的独特，一些住宅建筑的概念设计让结构设计师陷入困境，难以把握承重体系的力学分析和各项技术参数的计算和选择，也就无从确保最终设计方案的科学性，导致住宅结构达不到所需的强度或者因不合理的增加安全系数而牺牲了经济性。

（二）荷载分析评价环节出现问题

在进行住宅结构设计的过程中，荷载分析计算以及评价是最为重要的环节，决定了最终设计方案中具体工艺参数的选择是否科学，而当前的住宅结构设计通病的根源大多在这一环节。首先出现问题的原因是结构设计师错误的套用了荷载分析模型，在这样的情况下分析计算出来的数据，结果无论如何精确都无法保证主体结构设计不出现问题。其次是在基于科学的分析模型和计算方法得到相关数据和参数之后，没有能够结合复杂的现实情况做出评价，导致最终的构件断面几何尺寸或空间位置关系等的选择不够科学，达不到住宅的结构稳定性要求。

三、住宅结构设计通病問题的防范措施

（一）结构设计前做好概念设计并且深化勘察工作

住宅的结构设计需要以详实的现场勘察资料做为依据，也需要满足概念设计的各方面要求。而首先面对因施工地点地质水文勘察不够深入导致的问题，应强化对这一阶段工作的管理，确保呈现给结构设计师的相关资料准确可靠。其次为了防范住宅概念设计给结构设计带来过多问题，应将结构设计工作前置，让不同专业的设计师之间相互协作，运用自身的专业技术和设计经验，对概念设计方案进行沟通和早期优化。在不给结构设计带来无法合理解决的难点的前提下，满足概念设计的相关需要。

（二）对关键构件进行科学的受力分析

在现代住宅结构设计过程中，进行受力分析计算并进一步确定相关构件的设计参数，可以通过专业的分析与设计软件完成。但是虽然通过计算机软件的运行得到的数据可以达到满意的准确性和精确度，但如果计算方法或分析模型选择不当，最终的结构设计就失去了科学的依据。因此设计师应借鉴成功的项目设计经验，对于复杂结构住宅的相关构件准确的选择受力分析计算方法，对于连续梁与简支梁注意区分，并且考虑框架结构受力变形的影响，针对住宅的抗震等机合理的选择计算参数。此外应对住宅在建造使用过程中的受力变化做出正确评估，尤其是一些大跨度结构的楼板和梁等，在装饰装修和使用过程中会出现复杂的荷载，在设计过程中应适当加大安全系数，避免其日后发生变形和失稳。

（三）对结构设计方案进行反复论证和深化设计

住宅结构设计导致的最终质量问题与方案设计不够深入有很大关系，因为在这种情况下，施工图中会存在关键参数或工艺细节的不明确，导致施工方得不到足够的参考依据和技术指导。因此在结构设计阶段应确保足够的设计深度。尤其是在关键节点以及施工缝、沉降缝的设置与施工工艺细节方面，要提供足够详尽的图纸和参数，以防施工环节处理不当引发结构质量问题。此外住宅结构设计方案应通过反复论证和优化，结合勘察资料和施工技术资源等，对基础结构和空间结构的合理性与可行性进行评价，确保其足够科学合理。

四、结语：

住宅的使用功能决定了其对结构的安全性要求很高，加之现代商品住宅对消费者而言是非常重大的投资。因此为确保其在投入巨资之后获得持久安全和舒适的居所，应控制好住宅结构设计的质量。