建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題探討

1、<p>　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題探討</p><p>　　摘要：結(jié)合筆者從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 計(jì)算分析 構(gòu)造措施 </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)建筑結(jié)

2、構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。因此，本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析、板面設(shè)置溫度應(yīng)力筋、保護(hù)層和墊層厚度等幾個(gè)方面簡(jiǎn)要總結(jié)了一些在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程要注意的問(wèn)題。 </p><p>　　1、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì) </p><p>　　地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面，不僅是因?yàn)樵撾A段設(shè)計(jì)的好與壞將直接影響后續(xù)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，同時(shí)，也是因?yàn)榈鼗A(chǔ)是整個(gè)工程造價(jià)的決

3、定性因素，因此，在這一階段所出現(xiàn)的問(wèn)題有可能更加嚴(yán)重甚至造成無(wú)法估量的損失。 </p><p>　　在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要注意地方性規(guī)范的重要性問(wèn)題。由于我國(guó)占地面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，僅憑一本《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》無(wú)法對(duì)全國(guó)各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳盡的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)，地方性的“建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟的經(jīng)驗(yàn)闡述和規(guī)定得更為詳細(xì)和

4、準(zhǔn)確，所以，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)地方性規(guī)范進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)，以避免對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后續(xù)設(shè)計(jì)工作造成不利影響。 </p><p>　　2、結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析 </p><p>　　在結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析階段，如何準(zhǔn)確、高效地對(duì)工程進(jìn)行計(jì)算分析并按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，是決定工程設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。由于新規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算和分析部分相當(dāng)多的內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn)，因此，結(jié)構(gòu)工程師也應(yīng)該相應(yīng)地對(duì)這一階

5、段比較常見(jiàn)的問(wèn)題有清晰的認(rèn)識(shí)。 </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的軟件選擇。目前比較通用的計(jì)算軟件有：SATWE、TAT 、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計(jì)算模型上存在著一定的差異，因此導(dǎo)致了各軟件的計(jì)算結(jié)果有或大或小的不同。所以，在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類型和計(jì)算軟件模型的特點(diǎn)選擇合適的計(jì)算軟件，并從不同軟件的計(jì)算結(jié)果中，判斷哪個(gè)是合理的、哪個(gè)是可以作為參考的

6、、哪個(gè)又是意義不大的，這是工程師在設(shè)計(jì)工作中的首要任務(wù)，否則，如果選擇了不合適的計(jì)算軟件，不但會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力，而且有可能使設(shè)計(jì)結(jié)果存在安全隱患。 </p><p>　　（2）是否需要放大地震力，考慮建筑隔墻等對(duì)自振周期的影響。在新規(guī)范中根據(jù)大量工程的實(shí)測(cè)周期明確提出了各種結(jié)構(gòu)體系下建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算自振周期折減系數(shù)。 </p><p>　?。?）振型數(shù)目是否足夠?，F(xiàn)行規(guī)范中有振型參與系

7、數(shù)的概念，并明確提出了該參數(shù)的限值。因此，在計(jì)算分析階段必須根據(jù)計(jì)算結(jié)果中該參數(shù)的計(jì)算值，決定是否需要調(diào)整振型數(shù)目的取值。 </p><p>　　（4）多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開(kāi)計(jì)算。一段時(shí)間以來(lái)，大底盤(pán)、多塔樓的建筑類型大量涌現(xiàn)，而在計(jì)算分析該類型建筑時(shí)，是將結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體并按多塔樓進(jìn)行計(jì)算，還是將結(jié)構(gòu)人為地分開(kāi)進(jìn)行計(jì)算，是結(jié)構(gòu)工程師必須注意的問(wèn)題。如果各塔樓剛度相差較大，就有可能振型參與系數(shù)

8、的計(jì)算值滿足要求，但是某一塔樓的地震力計(jì)算結(jié)果卻誤差較大，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤，從而使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全隱患。 </p><p>　　（5）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算與設(shè)計(jì)。在建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對(duì)這部分構(gòu)件，尤其是建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于建筑的地震作用和風(fēng)荷載均較大，必須嚴(yán)格按照規(guī)范中非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的要求進(jìn)行計(jì)算處理。 </p><p>　　3

9、、關(guān)于板面設(shè)置溫度應(yīng)力筋 </p><p>　　《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002第10.1.9條規(guī)定在溫度、收縮應(yīng)力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi)，鋼筋間距宜取為150～200mm，并應(yīng)在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋，板的上下表面沿縱橫兩個(gè)方向的配筋率均不宜小于0.1%。對(duì)于這一條規(guī)定設(shè)計(jì)人員的理解經(jīng)常會(huì)有出入，什么區(qū)域?qū)儆跍囟?、收縮應(yīng)力較大的區(qū)域？筆者認(rèn)為對(duì)于規(guī)則、長(zhǎng)度不大的建筑物我們可以在各樓面邊跨及屋面

10、層設(shè)置相應(yīng)的溫度應(yīng)力鋼筋，而對(duì)于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，則建議在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)向均設(shè)置雙層鋼筋。其余部位則可因工程情況而異，功能重要的區(qū)域設(shè)置，有條件的建設(shè)子項(xiàng)設(shè)置，而不必過(guò)于強(qiáng)調(diào)。另外有一點(diǎn)，當(dāng)?shù)叵率曳ぐ搴穸却笥?200mm時(shí)，筆者建議在筏板中間配置溫度收縮應(yīng)力鋼筋以抵抗大體積混凝土所產(chǎn)生的收縮及溫度應(yīng)力，配筋量筆者建議取1/2筏板厚的0.1% ，且不小于ф12×200。 </p><p>　　4、關(guān)于梁上起柱是否設(shè)

11、置附加鋼筋 </p><p>　　某些工程，設(shè)計(jì)者在梁上起柱及次梁放在主梁上面的情況下都設(shè)置梁中附加橫向鋼筋，甚至在彈性梁基礎(chǔ)中柱下梁內(nèi)亦設(shè)置附加橫向鋼筋，筆者認(rèn)為這完全沒(méi)有必要，雖然這是偏于安全的一種做法，但如果計(jì)算不需要?jiǎng)t是浪費(fèi)。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500010-2002）第10.2.13條規(guī)定，位于梁下部或梁截面高度范圍的集中荷載，應(yīng)全部由附加橫向鋼筋（箍筋、吊筋）承擔(dān)，附加橫向鋼筋宜采用箍筋。因此

12、，次梁放在主梁上面及梁上起柱，主梁是不必設(shè)置附加橫向鋼筋的，《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》中就是如此。但還是有相當(dāng)多的設(shè)計(jì)人員認(rèn)為梁上起柱應(yīng)設(shè)置附加橫向鋼筋，其理由是柱軸力（集中荷載）會(huì)通過(guò)柱中的縱向鋼筋傳到梁截面，這是不對(duì)的，因?yàn)橹S力是由柱截面的混凝土傳到梁的上表面，而不是由柱內(nèi)鋼筋傳遞的。 </p><p>　　5、關(guān)于保護(hù)層和墊層厚度 </p><p>　　

13、《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001）對(duì)防水混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定：結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm；裂縫寬度不得大于0.2mm，并不得貫通；迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。防水混凝土結(jié)構(gòu)底板混凝土墊層強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C15，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應(yīng)小于150mm。工程實(shí)踐表明結(jié)構(gòu)厚度或迎水面鋼筋保護(hù)層厚度小于規(guī)范限值常常是引起滲漏水現(xiàn)象的主要原因，應(yīng)引起注意。 </p><p>　　6、關(guān)于

14、強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)理念 </p><p>　　強(qiáng)柱弱梁的概念主要是針對(duì)小震不壞，中震可修，大震不倒的抗震設(shè)防目標(biāo)而提出的。如果柱破壞了建筑物整個(gè)都會(huì)倒塌，而梁破壞則僅是某個(gè)區(qū)域失效，因此柱較之梁破壞的損害更大，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中一定要貫徹這一設(shè)計(jì)理念。其一必須嚴(yán)格控制柱軸壓比，我們目前的計(jì)算均是基于小震下進(jìn)行的，如果小震下柱子軸壓比過(guò)高，則大震下地震力將對(duì)邊柱產(chǎn)生一個(gè)巨大的附加軸力（有文章研究表明約增加30%），然而柱

15、子根本不可能有這么大安全儲(chǔ)備，在大震下就會(huì)破壞，那又何談大震不倒呢？筆者認(rèn)為軸壓比在任何情況下均不宜超過(guò)0.9，且我們對(duì)柱斷面及配筋設(shè)置時(shí)應(yīng)分部位處理，建議邊柱，角柱應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，特別是角柱，建議全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%。所有框架柱，不包括小截面柱，筆者建議縱筋直徑均應(yīng)大于20mm，且柱筋品種不宜過(guò)多，矩形截面柱盡可能對(duì)稱配筋。而對(duì)梁配筋筆者則建議應(yīng)配足梁中部鋼筋，而支座鋼筋則可通過(guò)調(diào)幅讓其適當(dāng)減少，以使地震作用下能形成梁鉸機(jī)制

16、，防止柱筋先于梁筋屈服，使梁端能首先產(chǎn)生塑性鉸，保證柱端的實(shí)際受彎承載力大于梁端的實(shí)際受彎承載力。 </p><p><b>　　7、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)規(guī)范的學(xué)習(xí)和理解，掌握其內(nèi)涵，同時(shí)還需不斷總結(jié)實(shí)際工程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，只有這樣，才能使我們的設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)合理。 </p><p><b>