建筑結構設計問題及注重事項

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1重點注意事項

(1)抗震驗算時不同的樓蓋及布置(整體性)決定了采用剛性、剛柔、柔性理論計算。抗震驗算時應特別注意場地土類別。8度地區超過5層有條件時，盡量增加剪力墻，這樣的話可以大大提高結構的抗震性能，同時也應結合實際情況考慮其經濟性。框架結構應設計成雙向梁柱剛接體系，但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應加強垂直地震作用的設計，從震害分析”規范給出的垂直地震作用明顯不足。

(2)在細部大樣的結構處理方面：雨蓬不得從填充墻內出挑，應盡量和主體結構發生聯系。

(3)框架梁柱的混凝土等級宜相差一級。當不可避免時，應在梁柱節點處采用必要的施工措施。

(4)由于某些原因造成梁或過粱等截面較大時應驗算構件的最小配筋率，這也是較容易忽略的問題。

(5)出屋面的樓電梯間不得采用磚混結構，避免一棟建筑中混合采用不同的結構體系。

(6)框架結構中的電梯井壁宜采用燒結頁巖磚砌筑，但不能采用磚墻承重。結構布置時可考慮采用每層的梁承擔每層的墻體荷載。樓梯四角應加強構造柱，當層高較高時宜在門洞上方位置加圈梁，以增加其整體性。如樓電梯間位置較偏，梯井采用混凝土墻時剛度很大，其它地方不加剪力墻，對梯井和整體結構都十分不利。

(7)建筑平面長度宜滿足規范對設置伸縮縫的要求，否則應采取措施。如：增大配筋率，通長配筋，改善保溫，鋪設架空層加后澆帶等。當單層面積較大時可以在梁板混凝土中摻加微膨脹劑，在混凝土內部建立預應力以控制裂縫。

(8)柱子軸壓比的控制應滿足規范要求。

(9)當采用井字梁時，梁的自重大于板自重，梁自重不可忽略不計。周邊一般加大截面的邊梁。

(10)邊梁上筋應盡量通長，按偏拉構件設計。(11)電線管集中穿板處，板應驗算抗剪強度或開洞形成管井。電線管豎向穿梁處應驗算梁的抗剪強度。

(12)電梯井處一定要注意凈空的控制，注意墻和梁的定位。電梯井處柱可外移或做成L型柱。

(13)驗算水箱下、電梯機房及設備下結構布置是否滿足要求。現J『J：一般水箱都是成品，在結構設計時考慮水箱的布置范圍和荷載(包括設備基礎荷載)就行。

(14)當地下水位很高時應根據實際情況考慮其對地下室基礎及頂板的浮力。

(15)采用寬扁梁時，應注意驗算變形。

(16)突出屋面的樓電梯間的柱為梁托柱時應向下延伸一層，不宜冉接錨入頂層梁內，并且托梁應按轉換梁的構造要求處理，如箍筋全長加密，設置抗扭腰筋。錯層部位應采取加強措施。女兒墻內加構造柱，頂部加壓頂。出入口處的女兒墻不管多高，均加構造柱，并應全高加密箍筋錯層處可加一大截面梁，上下層板均錨入此梁。

(17)等基底附加壓力時基礎沉降并不同。

(18)應避免將大梁穿過較大房間，在住宅中嚴禁梁穿房間。必要時采用大板，而不設梁。

(19)當建筑布局很不規則時結構設計應根據建筑布局做出合理的結構布置，并采取相應的構造措施。如建筑方案為兩端較大體最的建筑中間用很小的結構相連時(啞鈴狀)，此時中間很小的結構的板應按偏拉和偏壓考慮。板厚應加厚并雙層配筋，同時盡量加強梁配筋。

2問題以及解決方法

2．1獨立基礎設計荷載取值不當鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨立基礎，當地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層時，不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷載相當的多層框架廠房，可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。這就是說，在8度地震區，大多數鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。但這些房屋在基礎設計時應考慮風荷載的影響。因此，在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計算分析中，必須輸入風荷載，不能因為在地震區高層建筑以外的一般建筑風荷載不起控制作用就不輸入：另一種情況是，在設計獨立基礎時，作用在基礎頂面上的外荷載(柱腳內力設計值)只取軸力設計值和彎矩設計值，無剪力設計值，或者甚至只取軸力設計值。以上兩種情況都會導致基礎設計尺寸偏小，配筋偏少，影響基礎本向和上部結構的安全。

2．2框架計算簡圖不合理無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋，獨立基礎埋置較深，在一0．05m左右設有基礎拉梁時，應將基礎拉梁按層1輸入例如：該項目為3層鋼筋混凝土框架結構，丙類建筑，建筑場地為Ⅱ類：層高3．3m，基礎埋深4．0m基礎高度0．8m，室內外高差0．45m。在8度地震區該工程框架結構的抗震等級為二級。設計者按3層框架房屋計算，首層層高取3．35m，即假定框架房屋嵌固在一0．05m處的基礎拉梁頂面：基礎拉梁的斷面和配筋按構造設計：基礎按中心受壓計算。顯然，選取這樣的計算簡圖是不妥當的。當設拉梁層時，一般情況下，要比較底層柱的配筋是由基礎頂面處的截面控制還是由基礎拉梁頂面處的截面控制。考慮到地基土的約束作用，對這樣的計算簡圖，在電算程序總信息輸入中，可填寫地下室層數為1，并復算一次按兩計算結果的包絡圖進行框架結構底層柱的配筋。

2．3基礎拉梁層的計算模型不符合實際情況基礎拉梁層無樓板，用TAT或SATWE等電算程序進行框架整體計算時樓板厚度應取零，并定義彈性節點，用總剛分析方法進行分析計算。有時雖然樓板厚度取零，也定義彈性節點，但未采用總剛分析，程序分析時自動按剛性樓面假定進行計算，與實際情況不符。房屋平面不規則，要特別注意這一點。

2．4基礎拉梁設計不當當獨立基礎埋置不深，或者埋置雖深但采用了短柱基礎時，由于地基不良或柱子荷載差別較大，或根據抗震要求，可沿兩個主軸方向設置構造基礎拉梁。基礎拉梁截面寬度可取柱中心距的1／20～1／30，高度可取柱中心距的1／121／18。構造基礎拉梁的截面可取上述限值范圍的下限，縱向受力鋼筋可取所連接柱子的最大軸力設計值的10％作為拉力或壓力來計算，當為構造配筋，除滿足最小配筋率外，也不得小于上下各2％，配筋不得小于18-200。當拉梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來的荷載時，拉梁截面應適當加大，算出的配筋應和上述構造配筋疊加。構造基礎拉梁頂標高通常與基礎高或短柱頂標高相同。在這種情況下基礎可按偏心有受壓基礎設計，當框架底層層高不大或者基礎過去埋置不深時，有時要把基礎拉梁設計得比較強大，以便用拉梁來平衡柱底彎矩。這時拉梁正彎矩鋼筋應全跨拉通，負彎矩鋼筋至少應在1／2跨拉通，拉梁正負彎矩鋼筋在框架柱內的錨固#拉梁箍筋的加密及有關抗震構造要求與上部框架梁完全相同，此時拉梁宜設置在基礎頂部，不宜設置在基礎頂面之上，基礎則可按中心受壓設計。

2．5框架結構帶樓電梯小井簡框架結構應盡量避免設置鋼筋混凝土樓電梯小井筒，因為井筒剪力墻的存在會吸收較大的地震剪力，相應地減少框架結構承擔的地震剪力，而且井筒下基礎設計也比較困難，故這些井筒盡量采用砌體材料做填充墻形成隔墻。當必須設計鋼筋混凝土井筒時，井筒墻壁厚度應適當，并通過開豎縫、開結構洞等辦法進行剛度弱化；配筋可按構造設置，以達到經濟性的控制。設計計算時，還應按帶井筒的框架復核，并加強與井墻體相連的柱子的配筋；此外，還要特別指出，對框架結構出屋頂的樓電梯間和水箱間等，應采用框架承重，不得采用砌體墻承重：而且應當考慮鞭梢效應乘以增大系數；雨篷等構件應從承重梁上挑出，不得從填充墻上挑出；樓梯梁和夾層梁等應承重柱上，不得支承在填充墻上。

2．6結構計算中幾個重要參數的合理選取所有的計算機計算結果，應經分析判斷確認其合理有效后方可用于工程設計。通常情況下，計算機的計算結果主要是結構的自振周期、樓層地震剪力系數、樓層彈性層間位移(包括最大位移與平均位移比)和彈塑性變形驗算時樓層的彈塑性層間位移、樓層的側向剛度比、振型參與質量系數、墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋、底層墻和柱底部截面的內力設計值、框架一抗震墻結構抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。為了分析判斷計算機計算結果是否合理，結構設計計算時，除了有合理的結構方案、正確的結構計算簡圖外，正確填寫抗震設防烈度和場地類別，合理選取電算程序總信息中的其他各項參數也是十分重要的。

2．7結構周期折減系數框架結構及框架一抗震墻等結構，由于填充墻的存在”使結構的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震剪力偏小，使結構偏于不安全，因而對結構的計算周期進行折減是必要的，但對框架結構的計算周期不折減或折減系數取得過大都是不妥當的。根據規范要求，對框架結構，采用砌體填充墻時，周期折減系數可取0．6～0．7；砌體填充墻較少或采用輕質砌塊時，可取0．7～0．8：完全采用輕質墻體板材時，可取0．9。只有無墻的純框架計算周期才可以不折減。

2．8框架梁、柱箍筋間距對不同抗震等級的框架梁、柱箍筋加密區的最小箍筋直徑和最大箍筋間距做了了明確規定。根據這些規定工程習慣上常取梁、柱箍筋加密區最大間距為100mm，非加密區箍筋最大間距為200mm。電算程序總信息中通常也內定梁、柱箍筋加密區間距為100ram，并以此為依據計算出加密區箍筋面積，由設計人員要據規范確定箍筋直徑和肢數。但是，在程序內定的條件下，當框架梁的跨中部位有次梁或有較大的其他集中荷載作用卻僅配兩肢箍筋時，多數情況下，非加密區箍筋間距采用200mm會使梁的非加密區配箍不足，因此建議程序內定梁箍筋改為取梁的非加密區間距200mm。這樣，既可保證梁非加密區的抗剪承載力，又可適當增加梁端箍筋加密區(箍筋間距為100ram)的抗剪能力，梁的強剪性能更能充分體現。當框架梁由于種種原因縱向鋼筋超筋時，梁端適當加大抗剪承載力對結構抗震非常有利。這也是為什么當梁端縱向受拉鋼筋配筋率大2％時，規范規定粱的箍筋直徑應比最小構造直徑增大2mm的原因。對于框架柱，當框架內定柱加密區箍筋間距為100mm時，在某些情況下，亦可能因非加密區箍筋間距采用200ram引起配箍不足。因此，我們也建議程序內定柱的箍筋間距改為取柱的非加密區的箍筋間距200mm。這里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密區配箍驗算時可不考慮強剪弱彎的要求，即剪力設計值取加密區終點處外側的組合剪力設計值，并且不乘以剪力增大系數。當然，如果電算程序能同時給出梁、柱箍筋加密區和非加密區的箍筋面積，則于設計者應更加方便了。

2．9地下室層數的輸入處理多層框架結構房屋也有設置地下室。由于隔墻少，常采用淺基礎。在電算時，應將地下室層數和上部結構一起輸入，并在總信息中按實際的地下室層數填寫。這樣，計算地基和基礎底板的豎向荷載可以一次形成，并且在抗震計算時”程序會自動對框架底層柱底截面的彎矩設計值乘以增大系數。同時通過對層側移剛度比的分析比較，還可以正確判斷和調整房屋的嵌固位置，并采取相應的抗震構造措施，保證樓板有必要的厚度和最小配筋率等等；當結構表現為豎向不規側時，不僅要驗算薄弱層，而且還要對薄弱層的地震剪力乘以1．15的增大系數。如果在結構總體計算時，總信息中填寫的地下室層數少于實際輸入的層數，彎矩設計值增大系數將會乘錯位置，從而在發生地震時，會使極易發生震害的底層柱底部位因抗震能力降低而破壞。

3結束語

本人在設計工作中所遇到的問題以及對應的解決辦法的簡單論述，希望各同行朋友提出寶貴的建議，協力讓結構設計水準更上一層樓。