结构设计常见问题的探讨

1、结构设计常见问题的探讨 结构设计中相当部分构件的设置,规范仅给出了最低限值或建议取值,实际设计过程中各人的理解不同可能对囫囵设计带来相当大的区分。还有部分是属于概念设计的范畴,尤其值得我们一起探讨。 一.关于超长结构: 混凝土结构设计规范第9.1.1条中规定钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55m,而7.1.2条则规定当实行后浇带分段施工,特地的预加应力措施或实行能减小混凝土温度变化或收缩的措施且有充分依据的,伸缩缝间距可适当增大。这两条使我们在实际设计过程中较难掌握。工程实例中超过55m就设置伸缩缝,这明显是很难保证的,但实行后浇带分段施工后到底应控制房屋长度多少而不至于产生裂缝等不良现象呢?笔者认为这取决于各地区的温差及混凝土不同的收缩应力。根据苏州地区的阅历,单层房屋超过55m在70m以内时,实行设置施工后浇带及相应的构造加强措施后,不设置伸缩缝是可行的,这在笔者长期的工程实践中证实是切实可行的,多个工程均未产生严峻的裂缝。但在结构设计中务必对梁柱配筋举行概念上的调节。首先是长向板钢筋应双层设置,并适当加强中部区域的梁板配筋,笔者认为中部区域作为一个中点必定受较大应力,而两侧梁柱

2、,特殊是边跨的柱配筋务必加强以抵挡温度应力带来的推力,而超长结构在角部简单产生的扭转效应也须我们在设计中对角部结构举行加强。当框架结构超过70m时,笔者认为务必实行特别的措施才干不设置伸缩缝,譬如说采用预加应力,掺入抗裂外加剂等等,而且作为超过70m的结构,务必对温度及收缩裂缝实行定量的分析,并相应施加预应力,这在很多工程实例中应用的效果也是众目共睹的。倘若对超长结构,不能有效的分析清晰受力状况,笔者建议还是应按规范要求设置伸缩缝,毕竟建造上缝只要处理得当还是不影响观瞻的。 二.关于桩筏基础中筏板取值: 桩筏基础设计中对于筏板厚度的取值,一般是先按建造层数估算筏板厚度,常规是按层数x50mm来估算。譬如说一幢十八层的小高层住所,我们则先按18x50mm=900mm设定筏板厚,然后再按照排桩状况,分离验算角桩冲切,边桩冲切及墙冲切,群桩冲切。一般状况均为角桩冲切来控制板厚,但笔者在这里主要强调一个短肢剪力墙结构下的群桩冲切,短肢剪力墙结构因为墙体不封闭,故取值群桩冲切边界时有相当大的困难,而群桩冲切因为桩群重叠面积较大,应是一种不利状态。笔者一般是取值几个大层间近似作为冲切边界,所围区域

3、内短肢墙体内力则作为抗力抵消,虽不彻低精确,但区域放大后,边界的开口效应有所减弱,是可行的。 三.关于板面设置温度应力筋: 混凝土结构设计规范GB50010-2022第10.1.9条规定在温度收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取为150200mm,并应在板的末配筋表面布置温度收缩钢筋,板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%.对于这一条设计人员的理解又会产生出入。什么区域属于温度收缩应力较大的区域?笔者认为对于规章较短的建造物我们可以在各楼面边跨及屋面层设置相应的温度应力钢筋,而对于超长结构,则建议在超长结构的长向均应设置双层钢筋。其余部位则可因人而异,功能重要的区域设置,有条件的建设子项设置,而不必过于强调。另外有一点,当地下室筏板厚度大于1200mm时,笔者建议在筏板中间配置温度收缩应力钢筋以抵挡大体积混凝土所产生的收缩及温度应力,配筋量笔者建议取1/2筏板厚的0.1%,且不小于12200。 四.关于梁上起柱是否设置附加钢筋: 笔者曾碰到某些工程梁上起柱及次梁上面都在梁中附加横向钢筋,有的同志甚至在弹性梁基础中柱下梁内亦附加钢筋,这彻低没有须要。虽然这是偏于平安的一

4、种做法,但倘若计算不需要则就是奢侈了。混凝土结构设计规范GB50010-2022第10.2.13条规定,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应所有由附加横向钢筋(箍筋,吊筋)担当,附加横向钢筋宜采用箍筋。因此次梁放在主梁上面及梁上起柱,主梁是不必设置附加横向钢筋的。混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规章和构造详图就是如此的。但还是有相当多的设计人员认为梁上起柱应设置横向钢筋,其理由是柱的轴力(集中荷载)会通过柱中的纵向钢筋传到梁截面。这就不对了,柱轴力是由柱截面的混凝土传到梁的上表面,而不是由柱内钢筋传递的,否则自立基础内岂不是也要设置吊筋了?这一类问题我觉得搞清晰了在工程实践中可以避开一些不须要的奢侈。 五.关于梁筏基础板筋位置: p;弹性梁筏基础,因为考虑水浮力下底板所受向上的反向力,设计人员会要求筏板面筋能置于地梁主筋以下,而地梁配筋有时较多甚至配置双排筋,再加上梁箍筋则施工中引起板筋的弯折相当困难,碰到人防工程则更难施工。笔者认为从受力传递过程来说,板筋设置务必精确,但考虑施工困难及相应板庇护层的损失,建议可以作适当放松,我院地下工程说明中规定底板面筋应有一半钢筋经斜折后

5、放置在支承基础梁主筋下面,伸入梁内不小于15d,这是合理的。 六.关于地下室墙迎水面庇护层: 混凝土结构设计规范GB50010-2022第9.2.1条规定,墙在二a类环境的混凝土庇护层厚度为20mm,而地下工程防水技术规范第4.1.6条规定防水混凝土结构迎水面钢筋庇护层厚度不应小于50mm.故常规设计中我们取外墙庇护层厚度50mm,且按照GB50010-2022第9.2.4条要求在庇护层内加配6150单层双向钢筋网片,钢筋网片庇护层厚度为20mm.笔者认为在计算墙板裂缝时墙板的计算庇护层至少可以按30mm来折算,以考虑钢筋网片的有利作用,这对于节约墙体配筋效果显然。也有设计人员庇护层厚度取20mm即可,笔者也持赞同态度。 七.关于强柱弱梁的设计理念: 强柱弱梁的概念主要是针对小震不坏,中震可修,大震不倒的抗震设防目标而提出的。柱破坏了建造物囫囵都会倾覆,而梁破坏则仅是某个区域失效,因此柱较之梁破坏的伤害更大,当前我们的经济已高速进展,我们设计人员在设计中一定要将这一概念设计贯彻下去。其一务必严格控制柱轴压比,我们目前的计算均是基于小震下举行的,倘若小震下柱子轴压比过高,则大震下地震力将

6、对边柱产生一个巨大的附加轴力(有文章研究表明约增强30%),则柱子根本不行能有这点平安储备,在大震即会破坏,那又何谈大震不倒呢?笔者认为轴压比在任何状况下均不宜超过0.9%,且我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理,建议边柱,角柱应适当加强,特殊是角柱,建议应全柱加密箍筋,且配筋率不宜小于1%.全部框架柱,不包括小截面柱,笔者建议纵筋均应大于20,且柱筋品种不宜过多,矩形截面柱尽可能对称配筋。而对梁配筋笔者则建议应配足梁中部筋,而支座筋则可通过调幅让其适当降低,以使地震作用下能形成梁铰机制,防止柱先于梁屈服,使梁端能首先产生塑性铰,保证柱端的实际受弯承载力大于梁端的实际受弯承载力。 八.关于剪力墙结构中的几个问题: 短肢剪力墙结构设计中有几个问题值得我们重视,处理不当常常会成为薄弱点,这也是抗震审查中常常发觉的问题。其一是对平凡长墙的界定,高规JGJ3-2022第7.1.2条中规定一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙,短肢剪力墙是指截面高度与厚度之比为58的剪力墙。这就给我们带来一个困窘,高厚比为7.9倍及8.1倍的两种墙受力特性截然不同,由此而引起的配筋亦相差甚远(对四级剪力墙而言,短肢剪力墙在一般部位的配筋率要求大于1.0%,而平凡墙则仅要求边缘构件配筋率0.4%,墙身部分配筋率仅为0.2%。)因此笔者在布置长墙时建议控制高厚比大于9,这样就与短肢剪力墙有所区别而不会混淆。其二是关于小墙肢JGJ3-2022第7.2.5条规定矩形截面自立墙肢的截面高度不宜小于截面厚度的5倍,由于当墙肢高厚比较小时受力特性是脆性破坏,属抗震不利构件。因此笔者认为在剪力墙结构设计中应尽量避开次类构件的消失,特殊是高厚比小于3的小墙肢应不消失,如消失建议一种是按构造柱考虑,不作为抗侧力构件,否则应按框架柱设计,尽量降低轴压比,加强配筋。 以上是笔者对设计中常常消失的几个问题的理解,难免有片面性。在今后的设计过程中,应以规范为依据,不断总结,使我们的设计更经济合理。 第 7 页 共 7 页

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