結構工程師技巧-在日常結構設計中應注意的問題

1、高層建築的嵌固部位新的《建築抗震設計規範》(以下簡稱《抗震規範》)和《高規》第第5.3.7條規定:“高層建築結構計算中,當地下室頂板作為上部結構嵌固部位時,地下室結構的樓層側向剛度不應小於相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。”同時規定了嵌固部位相應的構造要求。但並不是要求地下室頂板必須作為上部結構的嵌固部位。有些高層結構不具備這樣的條件,如高層主體範圍以外的純地下室地下一層為綠化覆土層,嵌固部位就應降至地下一層樓板,並按此條件進行相應設計。(高層主體外地下一層為綠化,但是上下層剛度比能滿足規範要求的話,可以嵌固至首層樓板,可以考慮此部分土體的嵌固作用。基坑側壁均有回填,對於沒有大的純地下室,基坑側壁同樣是回填土,情況應該是一樣的。我認為不用進行區分
2、抗震設計的高層建築,當地下室頂板作為上部結構的嵌固端時,新規範除對頂板的厚度及配筋等提出要求以外,還規定:a、“地下室柱截面每一側的縱向鋼筋面積,除應符合計算要求外,不應少於地上一層對應柱每側縱筋面積的1.1倍”。設計時,各柱可在保持地上縱筋布置的情況下,在地下室每一側的第二排再附加縱筋即可。b、地上一層的框架結構柱和抗震牆牆底截面的彎矩設計值除應按規範各相關條文進行各項調整外,位於地下室頂板的樑柱節點左右梁端截面實際受彎承載力之和,不宜小於上下柱端實際受彎承載力之和。
3、關於轉換梁新的《高規》已經明確規定,當剪力牆牆肢與其平面外方向的樓面梁連線時,應採取在牆與梁相交處設定扶壁柱或暗柱,或在牆內設定型鋼等至少一種措施,減小梁端部彎距對牆的不利影響。但有個別工程設計,將框支梁(轉換梁)直接垂直支承於一般厚度的剪力牆上,而未對牆體採取上述加強措施。其中有些轉換梁是大跨度單跨梁垂直支承於兩端牆體;有些轉換梁甚至位於支承牆的門洞邊;有些支承牆因多層架空,高厚比不滿足要求。這類情況,為增強轉換梁兩端的約束能力,滿足其鋼筋錨固要求,必須在轉換梁兩端的牆體中設定牆體端柱或扶壁柱,或加厚牆體設定暗柱(必要時加型鋼),並按框支柱的要求進行設計。
4、新《高規》第10.2.8條,對各抗震等級框支梁縱向鋼筋的最小配筋率提高了要求,同時增加了最小面積配箍率的要求,並作為強制性條文。
5、對一、二級抗震等級的剪力牆底部加強部位控制軸壓比,並設定約束邊緣構件,是《高規》為保證剪力牆的延性,新增加的要求。在剪力牆約束邊緣構件配箍特徵值為λv/2的區段,規範允許配置箍筋或拉筋。所設拉筋應同時鉤住牆體的水平分布筋(或箍筋)和豎向分布筋,而不能有一部分拉筋僅鉤住牆體的豎向分布筋。當此區段的體積配箍率或拉筋的豎向間距不能滿足規範要求時,應同時設定箍筋。
6、新的《抗震規範》和《高規》對各抗震等級剪力牆在各種情況下的厚度與層高(或無支長度)的比值作了更詳細的規定,比舊規範要求更嚴。當難以滿足牆體厚高比的要求時,新規範也給出了牆體穩定的計算方法。
7、地下室外牆作為混凝土構件,在進行截面設計時,側土壓力作為地下室外牆的永久荷載,不僅要乘荷載分項係數,而且因為它起控制作用,按新的《建築結構荷載規範》其分項係數應取》1.35,(與人防荷載組合時仍取1.2)。另外,嚴格來講,地下室外牆的側土壓力應按靜止土壓力計算,但在實際設計中,經常採用主動土壓力計算,已經偏小。因此,不能再不乘分項係數。?
8、高層建築地下室布置的一些牆體,地上對應位置無牆。如果在設計基礎底板時將這些不出地面的牆作為支座,則此牆應按深梁進行設計,核算其剪壓比能否滿足要求。
9、有些工程的結構設計中,框架梁或剪力牆連梁的抗震等級較高,對構件剪壓比驗算應予以重視,當電算超限時做必要的處理
10、一些高層建築設計,南北側窗台高度不同。如南側為落地窗或低窗台(200-300mm),北側為高窗台(900-1100mm)。在結構整體計算中,剪力牆的連梁高度均未考慮窗台,且連梁剛度折減係數取規範最小值0.5,周期折減係數取1.0。但施工圖設計,窗台與牆同寬,且與主體混凝土結構整體現澆。在水平荷載作用下,剪力牆結構的實際剛度分布及對整體結構的影響、外牆肢及連梁的內力將與設計狀態不符。因此,應按實際連梁高度進行整體計算,或採取以下措施:a、未作為連梁設計的窗台後砌,採取有效施工措施防止不同牆體材料之間出現裂縫;b、減薄混凝土窗台厚度或在窗台牆與窗間牆連線處設控制縫。
11、關於主次梁結點部位(梁面同高)的間接受荷情況,我國新老規範都明確規定應設定附加橫向鋼筋,並承擔全部集中荷載。同時,不允許用布置在集中荷載影響區內的斜截面受剪箍筋代替附加橫向鋼筋。
12、主次梁樓蓋中,當抗震設計框架樑上的荷載以集中荷載為主時,如果按箍筋加密區間距進行電算,對抗震要求的箍筋加密區段以外的截面,因其剪力比支座截面衰減不多,故應驗算此截面的斜截面受剪承載力。如計算需要,應延長箍筋加密區的長度。
13、抗震設計時的型鋼混凝土框支柱或框架柱,其箍筋設定除滿足規範規定的體積配箍率及構造要求以外,同一截面內的箍筋肢距,同樣要滿足規範對鋼筋混凝土框架柱的要求。必要時仍要設定複合箍。
14、在較為複雜的結構平面布置中,經常存在多方向柱網相接區域。有些設計將每根柱與周圍各柱均用框架梁連線起來,形成不同方向的多梁交於一柱,導致節點區鋼筋錨固和混凝土施工困難。實際上,對於現澆梁板結構,水平地震力主要靠樓板傳遞,每根柱只要在兩個接近垂直的方向有梁連線即可,不必將所有柱都連起來