建筑結構設計中若干問題探討

1、<p>　　建筑結構設計中若干問題探討</p><p>　　摘要：結合筆者從事建筑結構設計的經驗，對設計中的幾個問題進行探討。 </p><p>　　關鍵詞：結構設計 基礎設計 計算分析 構造措施 </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著社會經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，對建筑結

2、構設計也提出了更高的要求。因此，本文結合實踐經驗對對結構設計中地基與基礎設計、結構計算與分析、板面設置溫度應力筋、保護層和墊層厚度等幾個方面簡要總結了一些在結構設計過程要注意的問題。 </p><p>　　1、地基與基礎設計 </p><p>　　地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，不僅是因為該階段設計的好與壞將直接影響后續(xù)設計工作的進行，同時，也是因為地基基礎是整個工程造價的決

3、定性因素，因此，在這一階段所出現的問題有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。 </p><p>　　在地基基礎設計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質條件相當復雜，僅憑一本《建筑地基基礎設計規(guī)范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳盡的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準，地方性的“建筑地基基礎設計規(guī)范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗闡述和規(guī)定得更為詳細和

4、準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方性規(guī)范進行深入的學習，以避免對整個結構設計或后續(xù)設計工作造成不利影響。 </p><p>　　2、結構計算與分析 </p><p>　　在結構計算與分析階段，如何準確、高效地對工程進行計算分析并按照規(guī)范要求進行設計，是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規(guī)范對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進，因此，結構工程師也應該相應地對這一階

5、段比較常見的問題有清晰的認識。 </p><p>　　（1）結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有：SATWE、TAT 、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以，在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合適的計算軟件，并從不同軟件的計算結果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的

6、、哪個又是意義不大的，這是工程師在設計工作中的首要任務，否則，如果選擇了不合適的計算軟件，不但會浪費大量的時間和精力，而且有可能使設計結果存在安全隱患。 </p><p>　　（2）是否需要放大地震力，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。在新規(guī)范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下建筑結構的計算自振周期折減系數。 </p><p>　?。?）振型數目是否足夠。現行規(guī)范中有振型參與系

7、數的概念，并明確提出了該參數的限值。因此，在計算分析階段必須根據計算結果中該參數的計算值，決定是否需要調整振型數目的取值。 </p><p>　?。?）多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。一段時間以來，大底盤、多塔樓的建筑類型大量涌現，而在計算分析該類型建筑時，是將結構作為一個整體并按多塔樓進行計算，還是將結構人為地分開進行計算，是結構工程師必須注意的問題。如果各塔樓剛度相差較大，就有可能振型參與系數

8、的計算值滿足要求，但是某一塔樓的地震力計算結果卻誤差較大，甚至出現錯誤，從而使結構出現安全隱患。 </p><p>　?。?）非結構構件的計算與設計。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的非結構構件，對這部分構件，尤其是建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時，由于建筑的地震作用和風荷載均較大，必須嚴格按照規(guī)范中非結構構件的要求進行計算處理。 </p><p>　　3

9、、關于板面設置溫度應力筋 </p><p>　　《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002第10.1.9條規(guī)定在溫度、收縮應力較大的現澆板區(qū)域內，鋼筋間距宜取為150～200mm，并應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方向的配筋率均不宜小于0.1%。對于這一條規(guī)定設計人員的理解經常會有出入，什么區(qū)域屬于溫度、收縮應力較大的區(qū)域？筆者認為對于規(guī)則、長度不大的建筑物我們可以在各樓面邊跨及屋面

10、層設置相應的溫度應力鋼筋，而對于超長結構，則建議在超長結構的長向均設置雙層鋼筋。其余部位則可因工程情況而異，功能重要的區(qū)域設置，有條件的建設子項設置，而不必過于強調。另外有一點，當地下室筏板厚度大于1200mm時，筆者建議在筏板中間配置溫度收縮應力鋼筋以抵抗大體積混凝土所產生的收縮及溫度應力，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、關于梁上起柱是否設

11、置附加鋼筋 </p><p>　　某些工程，設計者在梁上起柱及次梁放在主梁上面的情況下都設置梁中附加橫向鋼筋，甚至在彈性梁基礎中柱下梁內亦設置附加橫向鋼筋，筆者認為這完全沒有必要，雖然這是偏于安全的一種做法，但如果計算不需要則是浪費?！痘炷两Y構設計規(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，應全部由附加橫向鋼筋（箍筋、吊筋）承擔，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，主梁是不必設置附加橫向鋼筋的，《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖》中就是如此。但還是有相當多的設計人員認為梁上起柱應設置附加橫向鋼筋，其理由是柱軸力（集中荷載）會通過柱中的縱向鋼筋傳到梁截面，這是不對的，因為柱軸力是由柱截面的混凝土傳到梁的上表面，而不是由柱內鋼筋傳遞的。 </p><p>　　5、關于保護層和墊層厚度 </p><p>　　

13、《地下工程防水技術規(guī)范》（GB50108-2001）對防水混凝土結構規(guī)定：結構厚度不應小于250mm；裂縫寬度不得大于0.2mm，并不得貫通；迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm。防水混凝土結構底板混凝土墊層強度等級不應小于C15，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應小于150mm。工程實踐表明結構厚度或迎水面鋼筋保護層厚度小于規(guī)范限值常常是引起滲漏水現象的主要原因，應引起注意。 </p><p>　　6、關于

14、強柱弱梁的設計理念 </p><p>　　強柱弱梁的概念主要是針對小震不壞，中震可修，大震不倒的抗震設防目標而提出的。如果柱破壞了建筑物整個都會倒塌，而梁破壞則僅是某個區(qū)域失效，因此柱較之梁破壞的損害更大，設計人員在設計中一定要貫徹這一設計理念。其一必須嚴格控制柱軸壓比，我們目前的計算均是基于小震下進行的，如果小震下柱子軸壓比過高，則大震下地震力將對邊柱產生一個巨大的附加軸力（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備，在大震下就會破壞，那又何談大震不倒呢？筆者認為軸壓比在任何情況下均不宜超過0.9，且我們對柱斷面及配筋設置時應分部位處理，建議邊柱，角柱應適當加強，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大于20mm，且柱筋品種不宜過多，矩形截面柱盡可能對稱配筋。而對梁配筋筆者則建議應配足梁中部鋼筋，而支座鋼筋則可通過調幅讓其適當減少，以使地震作用下能形成梁鉸機制

16、，防止柱筋先于梁筋屈服，使梁端能首先產生塑性鉸，保證柱端的實際受彎承載力大于梁端的實際受彎承載力。 </p><p><b>　　7、結語 </b></p><p>　　綜上所述，結構設計人員應加強對規(guī)范的學習和理解，掌握其內涵，同時還需不斷總結實際工程中的經驗教訓，只有這樣，才能使我們的設計更經濟合理。 </p><p><b>