混凝土結構設計常見問題探析

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摘要：現狀建筑工程由于其設計周期短、建筑戶型不規整、方案調整頻繁等原因使得混凝土結構設計出現各種問題。從實際工程出發，對結構設計中經常出現的一些問題進行匯總及分析，提出一些解決建議。

關鍵詞：混凝土結構；結構計算；常見問題

1結構計算常見問題

（1）混凝土結構整體計算位移比大于1.2時，未計入雙向水平地震作用。根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第3.4.3.1條，當樓層的最大彈性水平位移或（層間位移）大于該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均值的1.2倍時，結構屬平面扭轉不規則，同時5.1.1-3條規定質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響。當位移比大于1.2時，結構整體計算應考慮雙向水平地震。（2）結構振型數量不足導致各振型數質量參與系數之和小于90%。當采用盈建科軟件計算時建議可勾選程序自動確定振型數，個別情況（如某些整體振動性較差的工程，如多塔、需要計算豎向地震的結構）會出現需要很多振型（幾十甚至一百幾十）才能滿足質量參與系數之和大于90%，這時可修改特征值算法為Ritz向量法，振型數較易滿足（一般50個以內）。（3）有斜交抗側力構件的結構，且相交角大于15°時，未分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用，不滿足《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第5.1.1-2條的要求；同時當計算結果其最大地震作用方向大于15°時（最大地震力角度為與正交坐標軸的夾角），模型中要反填該附加地震角度。（4）有斜交抗側力構件的結構，風荷載計算時未考慮最不利風向角。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第4.2.1條，主體結構計算時，風荷載作用面積應取垂直于風向的最大投影面積，很多時候會忽略該點，風荷載計算時沒有考慮這個最大投影面積的風向角，造成后期難以調整，需特別注意。（5）高度大于60m的高層建筑配筋計算時風荷載系數未乘1.1系數；舒適度計算時基本風壓取值錯誤，應按10年一遇基本風壓取值。（6）高層住宅在首層很多時候會存在入戶大堂上空的情況，該位置沒有樓板約束的剪力墻其計算長度沒有單獨指定，這時剪力墻的穩定性計算不準確，需特別注意，要按實際長度計算，滿足規范要求。（7）結構剛重比不滿足規范要求或未按計算結果考慮重力二階效應。（8）未對計算結果中出現的超限信息采取相應處理措施，存在安全隱患。軟件計算中的超限信息（如墻體穩定性、剪壓比、軸壓比等超限）要分析其原因，調整至滿足規范要求。（9）梁的鉸接、剛接、半鉸接、連梁指定有誤。有時一些關鍵位置處的框架梁，不同的連接方式，對整體計算結果（位移角）影響很大，如果實際上不能滿足剛接條件的需做調整或增加能滿足剛接的措施（如加設端柱、翼墻）。梁按框架梁計算配筋很難滿足時，也不能直接就設成連梁計算，需滿足連梁跨高比要求，同時連梁兩端支承的墻體長度至少得大于600mm（滿足連梁直錨長度要求）才能定義為連梁。

2結構荷載常見問題

（1）各類特殊房間的荷載，如發電機房、消防水池、超市、儲藏室的取值有誤。一般有放置特殊設備的房間需相關專業提資，特別注意消防水池的荷載，建筑圖中常常標注有效水深，但這個并不是最大水深，特別容易疏忽，造成荷載計算偏小。（2）衛生間、陽臺、樓梯間活荷載取值有誤。需按規范正確取值，衛生間需特別注意是否帶有浴缸（帶浴缸按4.0kN/m2）。（3）高低層相鄰屋面，較低屋面未考慮施工荷載。施工圖審查時經常會遇到審圖單位給出該意見，考慮到現場實際施工情況，建議按《全國民用建筑工程設計技術措施-結構體系2009》F.1-4條5）款考慮該施工荷載4.0kN/m2，并在施工圖上注明。（4）漏考慮消防車（消防登高面）的荷載。（5）周邊與外立面有關的線角（飄板）的荷載未考慮夠。由于建筑立面的要求，有時這個荷載會很大，如果一樓會有安全隱患。（6）自動扶梯荷載漏考慮或考慮不夠，需仔細對照扶梯資料，留夠荷載。（7）漏考慮樓板上的墻體荷載。

3結構施工圖常見問題

（1）基礎埋深不夠。一般為無地下室或地下室一邊敞開時會忽略該問題。需按規范，對天然基礎取H/15，樁基H/18，H為室外地坪標高算至基礎底標高。（2）基礎最小厚度不能滿足構造要求。獨立基礎厚度一般要取到400mm，才能滿足上部框架柱鋼筋在其內直錨20d的要求，以上部框架柱縱向鋼筋直徑16mm為例，基礎最小厚度為20×16+40（保護層）+2×12（基礎雙向鋼筋）=384mm。當鋼筋直徑大于16mm時，其所需最小厚度會更大。（3）當采用筏板基礎時，剪力墻水平鋼筋直徑不滿足規范要求。根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）第8.4.5條：采用筏形基礎的地下室，鋼筋混凝土外墻厚度不應小于250mm，內墻厚度不宜小于200mm。墻的截面設計除滿足承載力要求外，尚應考慮變形、抗裂及外墻防滲等要求。墻體內應設置雙面鋼筋，鋼筋不宜采用光面圓鋼筋，水平鋼筋的直徑不應小于12mm，雙向鋼筋直徑不應小于10mm，間距不應大于200mm；對該條文規定，當塔樓采用筏板基礎，其剪力墻配筋也應滿足該規范要求。（4）地下室外墻位置當頂板沿外墻方向有較長開洞時，墻頂仍按鉸接計算配筋。該情況較常見，造成外墻墻厚及配筋可能都不夠，設計時應根據實際情況對墻頂按自由端來考慮外墻的厚度及配筋。（5）預應力管樁基礎時，其間距不滿足規范最小間距要求。對擠土群樁，比如排數多于三排且樁數不小于9根時，需按3.5d。（6）剪力墻底部加強部位高度取值有誤，高層時不滿足H/10，多層建筑有時又取得過高（可僅取底部一層）。（7）一、二級抗震時，底部加強部位一字形剪力墻厚度小于220mm?！陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規程》（JGJ3-2010）第7.2.1-2條，建議設計時盡量避免一字形墻，對其采取加設翼墻或端柱。（8）約束邊緣構件配筋率或最少根數不滿足規范要求。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第7.2.15-2條，約束邊緣構件配筋率一、二、三級時分別不應小于1.2%、1.0%、1.0%并分別不小于8準16、6準16、6準14（準表示鋼筋直徑）。（9）約束邊緣構件內箍筋及拉筋沿豎向的間距大于規范限值。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第7.2.15-3條，一級不宜大于100mm，二、三級不宜大于150mm。（10）一、二、三級抗震的剪力墻水平及豎向分布鋼筋不滿足最小配筋率0.25%的要求。需按相關規范要求，同時注意當為框筒結構時，底部加強部位主要墻體的水平和豎向分布鋼筋的配筋率尚不宜小于0.3%。（11）框架柱非加密區的箍筋間距不滿足規范要求。根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第6.3.9.3-4條：非加密區箍筋間距一、二級不應大于10倍縱向鋼筋直徑，三、四級不應大于15倍縱向鋼筋直徑。很多時候當柱的縱向鋼筋直徑不大時，不注意會違反規范要求。（12）正方形柱當兩方向配筋不同時，未表達清楚配筋大的一邊在在平面圖中的位置。需注意該情況，以免施工時錯放鋼筋，造成安全隱患。（13）一級抗震時，梁、柱的箍筋最小直徑不滿足最小直徑10mm的要求。《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第6.3.3及6.3.7-2條。（14）一、二級抗震的框架梁，梁面通長筋的面積小于梁兩端頂面較大者的1/4截面面積?！督ㄖ拐鹪O計規范》（GB50011-2010）第6.3.4條。（15）框架梁梁端截面的底部和頂部受力縱筋面積比，一級抗震等級小于0.5，二、三級小于0.3?！督ㄖ拐鹪O計規范》（GB50011-2010）第6.3.3.2條。（16）梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，最小箍筋直徑未增大2mm?！督ㄖ拐鹪O計規范》（GB50011-2010）第6.3.3.3條。（17）一、二、三級框架梁內貫通中柱的每根縱向鋼筋直徑大于矩形截面柱在該方向截面尺寸的1/20（圓柱時為弦長的1/20）?！督ㄖ拐鹪O計規范》（GB50011-2010）第6.3.4.2條，該規定限制鋼筋直徑主要是防止梁在反復荷載作用時鋼筋滑移。（18）獨立墻肢（翼墻），其配置的箍筋不滿足剪力墻水平鋼筋的最小配筋率要求。翼墻長度一般大于3倍墻厚，一般在650~1200mm左右，我們在施工圖時往往直接考慮為邊緣構件，按體積配箍率配置箍筋，但它同時還是一個獨立墻肢，其箍筋仍需滿足墻水平鋼筋最小配筋率的要求。（19）樓梯凈高不滿足規范要求。平臺位置2.0m（梯梁需離開起步邊緣300mm）；梯板位置2.2m（梯步垂直算至上層梯板），樓梯凈高影響很大，需重視。（20）房屋頂層剪力墻、長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、端開間縱向剪力墻以及端山墻的水平和豎向分布鋼筋的配筋率小于0.25%或間距大于200mm。需滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第7.2.19條的要求，有時由于墻豎向鋼筋按規范取為10mm后，為了省鋼筋會把間距調大，這時需注意還得滿足本條規范要求。因這些位置是溫度應力可能較大的部位，應適當增大其分布鋼筋配筋量，以抵抗溫度應力的不利影響。

參考文獻

[1]北京盈建科軟件股份有限公司結構計算軟件YJK-A用戶手冊及技術條件[M].2015.

[2]高層建筑混凝土結構技術規程：JGJ3-2010[S].

[3]建筑抗震設計規范：GB50011-2010[S].

[4]建筑地基基礎設計規范：GB50007-2011[S].

作者:馮劍榮 單位:廣州市駿天建筑設計有限公司