房屋建筑结构的探讨

引言：人们所居住的住宅，购物的商店、商场，观看体育比赛的看台及体育馆，还有教学楼、实验楼、办公楼，以及单层与多层厂房，等等，这些众以待工作的场所即建筑物，无论是功能简单还是复杂，都包含有基础、墙体、柱、楼盖及屋盖等结构构件。结构构件组成房屋的骨架，支承着建筑，承受各种外部作用（如荷载、温度变化、地基不均匀沉降等），形成结构整体。这种房屋骨架或建筑结构整体，就是建筑结构。

组成房屋骨架的建筑结构是建筑物赖以存在的基础，需要承受各种外部作用，满足房屋对安全性、适用性和耐久性的要求。

建筑结构按材料分类时，可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构等；按受力特点和构造特点分为混合结构、排架结构、框架结构、剪力墙结构以及其他形式的结构。在进行结构造型时，应根据建筑的使用功能、结构的安全合理、施工的可能，进行瓮声瓮气比较后确定。在多层和高层房屋中，混合结构仅用于多层，而混凝土结构、钢结构等则可有于多层和高层，其结构平面和竖向构件的布置宜采用“规则结构”的设计概念。除有吊车的单层工业厂房常采用排架结构外，民用公共建筑的屋盖结构形式多种多样，为建筑设计和结构设计提供了广阔的空间。

在进行建筑结构设计时，结构构件需满足安全性、适用性和耐久性等功能要求。当结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足上述功能要求时，该特定状态称为该的极限状态。极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态涉及安全性问题，超过该极限状态造成的后果要比超过正常使用极限状态（涉及适用性、耐久性）的后果严重，因此任何结构构件都必须进行承载力计算（必要时还需进行倾覆、等验算）。处于地震区的结构还在按规定进行结构构件的搞垮承载力计算。对于正常使用极限状态，可通过适当的构造规定去满足，或在必要时进行变形和裂缝控制验算。

在进行承载能力极限状态计算时，采用荷载设计值、材料强度设计值、结构重要性系数、可变荷载的组合系数等进行；在进行正常使用极限状态验算时，则采用荷载标准值、材料强度标准值以及结构重要性系数、荷载组合系数及准永久值系数等进行。各项数值和系数的聚会是以概率理论为基础，根据结构的不同可靠指标确定的，设计时可直接引用。

一、混合结构房屋

混合结构房屋的墙体布置，可分为纵墙承重、横墙承重、纵横墙混合承重、内框架沉重等四种布置方案。根据房屋的空间受力性能（主要是抗侧移刚度的大小），可分为三种静力计算方案：刚性方案、刚弹性方案、弹性方案。其划分主要依据是刚性横墙的间距S及楼盖屋盖的类型，大量的多层民用建筑一般都属于刚性方案。

墙、柱应进行高厚比验算，其目的是保证使用阶段和施工阶段的稳定性。对于带壁柱的墙，除进行整片墙的高厚比验算外，还应进行壁柱间墙的验算。

圈梁、过梁和挑梁是混合结构房屋中经常遇到的构架。圈梁应按规定设置；过梁上的荷载与过梁上的砌体高度有关，当找过一定高度时，由于拱的卸荷作用，上部的荷载可直接传到支座或洞口两侧的墙体上；挑梁的抗倾覆验算，关键在于确定倾覆点位置和抗倾覆力矩，在设计中应予重视。

刚性方案房屋的墙体、柱的计算实际上是受压构件的计算。在竖向荷载作用下，各层墙体可视为上部偏心受压（有梁或未上墙时）、下部轴心受压的构件，荷载有上向下传递。在风荷载作用下，满足一定的条件时可不考虑其影响。

墙体开裂是混合结构房屋中常见的现象，起原因是多方面的。除在结构设计中进行计算外，考虑构造上的要求采取适当的措施是不可缺少的，设计和施工中都应重视。

二、钢筋混凝土梁板结构

钢筋混凝土梁板结构是由受弯构件组成的一种最基本的结构。设计的一般步骤是：选择石洞的结构形式；进行结构平面布置；确定结构构件的计算简图；进行内力分析、组合及截面配筋计算；绘制结构施工图（简称结施）。

现浇单向板肋形楼盖是常用的一种梁板结构，可采用弹性理论计算方法和考虑塑性内力重分布的计算方法进行计算。计算时，板和次梁都可按连续梁分析。

在按弹性理论计算时，连续梁的跨度可取支座中心线间的距离、板和次梁的荷载应采用折算荷载、活荷载应考虑最不利布置。

出单向板肋形楼盖外，还有双向板肋形楼盖。连续支承的双向板，也有按弹性理论和塑性理论两种计算方法。

楼盖除要按计算要求配筋外，还应满足构造要求。在大多数情况下，梁板截面尺寸满足一定的规定高度（或厚度）时，克不必进行扰度和裂缝宽度的验算。

三、多层钢筋混凝土框架结构

多层房屋根据其性质（工业或民用）、层数、是否有或在地震设防区，可采用混合、大板或框架结构，对于有大空间要求的民用建筑以及工业厨房，特别是设有吊车的厂房和在地震区的多层房屋宜采用框架结构。

框架的设计步骤是：首先寝室框架梁、柱截面尺寸并进行结构平面的布置，然后对不同编号的框架进行结构计算（定简图、算荷载、内力分析及组合、梁 柱截面配筋计算柱下基础的），最后绘制结构施工图（屋面、各層楼面以及基础结构平面布置图，框架的模板及配筋图，柱下基础的模板及配筋图，楼梯、雨篷、阳台、天沟、连系梁、门窗过梁等结构构件的施工图）。

现浇框架梁柱的纵向钢筋和箍筋，除满足计算要求外，沿应萍踪钢筋走私、间距、根数、接头长度、谈起和截断以及节点配筋等构造要求。

现浇柱下基础，根据荷载及土耳其土承载力的大小，可分别采用柱下单独基础、条形基础、十字形基础、片筏基础以及桩基础等。

四、建筑地基基础

一般低层和多层（层数<=7）房屋结构的基础都采用浅基础。其中混合结构房屋采用无筋扩展基础即刚性基础，多层框架结构快速 独立柱往往采用钢筋混凝土独立基础。

在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础应尽量浅埋。

刚性基础的设计主要满足要求：一是满足地基承载力要求，即保证基础底面有一定的宽度；二是满足基础是“刚性”的要求，即保证基础有一定的刚性角（台阶的宽高比）。此外，基础材料就满足有关要求。

钢筋混凝土柱下独立基础的设计主要是确定基础面积、基础高度和底板配筋。基础底面积取决于地基承载力要求及变形要求；基础高度应满足基础抗溃切承载力的要求和上部钢筋抻入基础内的锚固长度要求；基础底板配筋则取决于基础底板的抗弯承载力。基础垫层、基础底板钢筋的混凝土保护层、基础的台阶（或坡度）、基础插筋及搭接、施工张的留设位置，均应满足胡关构造要求。