结构专业施工图审查中常见的若干问题

一?前言
施工图审查根据国家法律?法规?技术标准与规范,对施工图设计文件的结构安全?公众利益和图家强制性标准?规范的执行情况及设计深度进行全面审查?该制度执行一段时间以来,消除了大量结构安全隐患,并促使设计单位提高设计质量?由于目前的工程设计越来越复杂,且设计周期普遍偏短,结构专业施工图设计文件中存在某些质量问题,作者通过对多年以来施工图审查经验的总结,并结合同行的讨论,把这些经常发现的问题整理列举出来,供结构专业设计和审查时参考?
二?不符合国家法律?法规规定的问题
1?《建设工程质量管理条例》(国务院令第279号)规定未根据勘察成果文件进行工程设计将被处以罚款?常见的问题是基础设计参数取值与勘察报告不符,包括地基承载力特征值取值?桩基础和支护结构的计算参数?地下水位取值等?出现该问题的原因主要在于设计单位根据个人的经验确定设计参数,且未与勘察单位协调调整补充相关资料?
2?砼外加剂?建筑构配件指定生产厂家也违反《建设工程质量管理条例》的规定?
3?桩型及其施工工艺的选择与实际环境?地质条件不相适应,未考虑挤土?振动?噪音可能对周边造成的影响,不符合环保?施工安全的有关要求,如在市区使用锤击桩?在可能造成污染的环境区域内使用冲钻孔灌注桩且无泥浆处理系统?有砂碎卵石含水层,深厚淤泥层,垃圾填埋层以及化工厂等场地使用人工挖孔桩等?
4?属于《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2003]46号)中规定范围内的高层建筑,未根据《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》进行震设防专项审查?尤其建质[2003]46号文规定中的特别不规则超限工程调整结构设计或者进行震设防专项审查?
三?基础设计方面的问题
1?建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物,未验算其稳定性?当设有一侧或多侧开口的地下室时,主体设计未考虑土压力影响进行受力分析,并验算整体建筑的抗倾覆和抗滑移稳定性?当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,未进行抗浮验算?
2?建筑物地存在液化土层时,未对桩基础抗震承载力进行验算?未根据具体工程情况考虑桩侧负摩阻力对基桩承载力的影响?
3?桩基础设计中,仅按竖向荷载作用进行布桩,未验算弯矩作用下承台底部边桩的反力?尤其是框剪结构的剪力墙及剪力墙结构核心筒底部弯矩和剪力对基础承载力的影响较大,不应遗漏?对于水位较高的地下室和短肢剪力墙?大跨度结构等弯矩较大的承台底部桩基尚应验算是否存在向上的抗拔力?
4?抗拔桩设计时,桩身配筋量仅按强度要求进行计算,缺少裂缝宽度验算,按裂缝宽度控制计算结果的配筋量远大于按强度要求计算的配筋量,在设计中往往缺抗拔桩静载试验及其配筋做法等要求说明?有抗拔要求的承台按一般桩基受压的承台进行配筋,承台顶部受拉区未配筋,筏基基础梁或地下室底板梁的受力方向与一般楼屋面梁板不同,其梁配筋设计也采用平法表示但未附加图示说明,存在安全隐患?
5?目前建筑工程大量采用截面尺寸较小的预应力管桩,且在多层建筑中采用单柱单桩或一柱两桩基础,柱底弯矩由基础梁和桩共同承受?单柱单桩或垂直于两桩连线方向的基础梁设计中,未考虑平衡该方向柱脚在水平风荷载或地震作用下所产生弯矩因素,基础梁两端箍筋未按框架梁抗震构造要求设置箍筋加密区,基础梁的上下主筋在桩台内锚固长度与构造做法要求未加说明?桩身考虑承受上部结构传来的弯矩作用时也未进行抗弯承载力计算,存在着抗震薄弱环节,给工程留下潜在的隐患?
6?浅基础施工图中经常未注明基槽开挖后应进行基槽检验的要求,桩基础施工图中经常未注明桩端持力层检验?施工完成后的工程桩进行竖向承载力检验的要求?
7?天然地基扩展基础持力层或桩基持力层下面存在软弱下卧层,有的工程既不进行沉降验算,又不作软弱下卧层地基承载力验算?
8?压实填土地基处理问题,有的工程处于部分挖方?部分填方地段,填方地段采用压实填土人工处理地基,其压实填土地基的填料?施工?压实填土的范围以及压实填土地基检验等均未提出具体要求说明,甚至未注明压实填土的密实度要求和地基承载力特征值要求,压实填土地基施工质量如何控制,其地基承载力能否达到设计要求等均存在疑义?
9?天然地基独立基础带梁板式的地下室底板设计中,地下室底板与柱下独立基础埋置于同一持力层上,结构计算中仅按上部结构荷载全部由柱下独立基础承担,而地下室底板仅按一般地下室底板受荷情况进行设计,实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下,将会一起发生沉降变形共同受力,按上述计算原则进行设计,对底板而言是偏于不安全的,有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂?按照变形协调受力的原理,应当将地下室底板与独立基础连为一体按弹性地基有限元受力分析?也可以采取如下模式:除了柱下独立基础之外,其地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施?这时,底板可不参与独立基础分担上部荷载,而按底板本身承受底板与疏水垫层自重?地下水上浮力?人防等效荷载(有人防时考虑)等进行设计?
10?天然地基锥体独立基础设计问题,有的基础设计锥体斜面坡度大于1:3,该锥体部分砼很难振捣密实,现场施工往往是砼自然堆上,采用铲子或抹灰刀拍捣成形,其锥体部分的砼很难达到设计强度要求?故建议:改为阶形独立基础为好?既保证独立基础砼施工质量,又使基础在柱轴力作用下砼局部承压验算容易满足?
四?地下室外墙设计存在的问题
1.地下室外墙配筋计算:有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋?按外墙与扶壁柱变形协调的原理,其外墙竖向受力筋配筋不足?扶壁柱配筋偏少?外墙的水平分布筋有富余量?建议:除了垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱)之间外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥?竖向荷载(轴力)较小的外墙扶壁桩,其内外侧主筋也应予以适当加强?外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小,可适当另配外侧附加短水平负筋予以加强,外墙转角处也同此予以适当加强?
2.地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端),侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样,底板的抗弯能力不应小于侧壁,其厚度和配筋量应匹配,这方面问题在地下车道中最为典型,车道侧壁为悬臂构件,底板的抗弯能力不应小于侧壁底部?地下室底板标高变化处也经常发现类似问题:标高变化处仅设一梁,梁宽甚至小于底板厚度,梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求?地面层开洞位置(如楼梯间)外墙顶部无楼板支撑,计算模型和配筋构造均应与实际相符?车道紧靠地下室外墙时,车道底板位于外墙中部,应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用,该荷载经常遗漏?
3.地下室外墙在计算中,有的工程漏掉抗裂性验算?外墙的厚度目前做得比较薄,外墙钢筋保护层比较厚,其裂缝宽度控制在0.2mm之内,往往配筋量由裂缝宽度验算控制?
五?上部结构设计存在的问题
1.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)中对基本风压值未明确的地区较多,基本风压值的取值较乱,50年一遇基本风压值不应小于30年一遇基本风压值的1.1倍,对于山区的建筑物,风压高度变化系数应考虑地形条件的修正?对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压应按100年重现期的风压值采用?
2.楼面计算荷载偏小或者局部隔墙计算荷载遗漏?构件设计截面尺寸或材料强度等级与计算不符,几乎是每个工程都有发现的问题,主要是由于建筑?结构专业配合不密切以及设计和审核把关不严引起的?对该问题进行整改时往往要重新电算?
3.施工图审查时核对构件实际配筋是否满足计算要求是一项繁重的工作?由于审查周期很短,审查师不可能对所有构件一一核对,只能抽查?但是设计人员整改时往往只针对审查师指明的某一构件问题进行修改,未指明的其余构件的实配钢筋比电算值少就没有自行认真核对整改?
4.有的工程楼屋面板电算配筋时,对边梁的截面尺寸与跨度大小不加区分约束条件进行分析,一律按嵌固边支座约束条件计算,其结果有的边梁处板面支座负筋配的很多钢筋,而板跨中和内跨支座板面负筋配筋不够?设计跨度较大的悬挑板时,挑板所在的边梁和内跨板设计时未考虑挑板传来的弯矩作用也是常见的问题?
5.对于一级框架和9度抗震设计的结构,抗震规范和高规均规定应根据梁的实际配筋面积进行强柱弱梁验算,SATWE软件计算时可输入梁超配筋参数,梁实际配筋时应与此相符,即实配钢筋不应大于计算量的与梁超配筋参数的乖积?有的工程框架梁支座负筋实配钢筋面积比电算值多出很多,而梁的箍筋与柱子的配筋按电算配筋,其结果形成强梁弱柱?强弯弱剪,与抗震设计原则相违背?对抗震极为不利,且由于支座负筋面积增大之后,又使得梁支座负筋配筋率超过2.5%,梁的箍筋直径又未增大2mm,反而带来两条违反强制性条文规定?像这类问题,在审图中时常出现,有些设计人员认为增大配筋总是偏于安全,增加配筋的部位不对,反而适得其反?
6.非结构构件的抗震设计普遍被忽视?有的工程建筑因为造型需要,在屋面上用砖砌筑较高的女儿墙,仅在墙体内设置钢筋砼构造柱与压顶梁,也不进行抗风与抗震的验算,在台风或地震作用下,有倒塌砸人或砸坏屋面板的可能,虽然是非结构构件,但是结构设计未采取可靠措施,将给工程留下安全隐患?屋顶高大女儿墙采用钢筋砼结构按悬臂结构设计时,作为嵌固端的边梁未考虑女儿墙传来的扭矩作用,相邻的屋面板也未加强,同样存在安全隐患?
7.地下室顶板室内外板面标高变化处,当标高变化超过梁高范围时则形成错层,未采取措施不应作为上部结构的嵌固部位,规范明确规定作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构,地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位?结构计算应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板,但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算,并应包括地下层?
8.抗震规范和高规对建筑物的平面不规则(包括扭转不规则?凹凸不规则和楼板局部不连续)和竖向不规则作出了明确的定义和限制?其中凹凸不规则定义为结构平面凹进的一侧尺寸大于相应投影方向总尺寸的30%,楼板局部不连续定义为楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面面积的30%,并规定不应采用同时具有多项平面?竖向不规则以及某项不规则程度超过规定很多的设计方案?在实际工程中入口门厅?越层会议室和餐厅?立面开洞等设计方案根本做不到上述要求,所以凹凸不规则和楼板局部不连续应理解为大部分楼层不规则,局部楼层可不受该条文限制,但应采取有效加强措施?
9.高规第8.1.3条规定:框架-剪力墙结构在基本振型地震作用下,框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,其框架部分的抗震等级应按框架结构采用,其最大适用高度和高宽比限值可比框架结构适当增加?其中放宽要求后的最大适用高度和高宽比限值可按下式计算:
式中:
ρ—框剪结构中框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总地震倾覆力矩的百分比;
H?λ—框剪结构当ρ>50%时的最大适用高度?最大高宽比;
H1?λ1—框架结构的最大适用高度?最大高宽比;
H2?λ2—剪力墙结构的最大适用高度?最大高宽比?
10.施工图审查时最经常发现的违反强制性条文的构造问题主要有:
1)普通钢筋混凝土保护层厚度取值偏小;
2)板配筋不满足受弯构件最小配筋百分率要求;
3)框架柱全部纵向钢筋的配筋率偏小;
4)框架短柱(指剪跨比不大于2的框架柱,现有大部分计算软件未提供剪跨比计算结果,现仍按框架柱的净高是否大于柱截面高度的4倍判断)未全高加密箍筋;
5)框架梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2.5%;
6)框架梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,箍筋直径未按要求增大2mm;
7)框架梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值偏小;
8)框架梁高小于400时加密区箍筋间距偏大(如采用@100,小于梁高的四分之一);
9)沿连梁全长箍筋的构造未按框架梁梁端加密区箍筋的构造要求采用;
10)外框筒梁和内筒连梁箍筋直径小于10mm;
11)墙体水平分布钢筋未要求作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置;当连梁截面高度大于700mm时,其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋的直径小于10mm;对跨高比不大于2.5的连梁,梁两侧的纵向构造钢筋(腰筋)的面积配筋率小于0.3%;
12)框支梁未沿梁高配置间距不大于200mm?直径不小于16mm的腰筋;
13)楼梯图中,与休息平台梁相连的两端框架短柱箍筋未全高加密,该休息平台梁又未按框架梁抗震构造要求配筋?
六?结语
以上所述问题仅为作者的个人见解,把它写出来与同行们一起讨论?共同提高?
论文名称:结构设计常见问题探讨作者:青川推荐人:zr7103该推荐人全部论文:3篇阅读:3449次上传时间:2006-05-12文件大小:7030字节摘要: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整个设计带来相当大的区别?还有部分是属于概念设计的范畴,尤其值得我们一起探讨?关键字:结构设计常见问题探讨
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整个设计带来相当大的区别?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条则规定当采取后浇带分段施工,专门的预加应力措施或采取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把握?工程实例中超过55m就设置伸缩缝,这显然是很难保证的,但采取后浇带分段施工后究竟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?按照苏州地区的经验,单层房屋超过55m在70m以内时,采取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明是切实可行的,多个工程均未产生严重的裂缝?但在结构设计中必须对梁柱配筋进行概念上的调整?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然受较大应力,而两侧梁柱,特别是边跨的柱配筋必须加强以抵抗温度应力带来的推力,而超长结构在角部容易产生的扭转效应也须我们在设计中对角部结构进行加强?当框架结构超过70m时,笔者认为必须采取特殊的措施才能不设置伸缩缝,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,必须对温度及收缩裂缝采取定量的分析,并相应施加预应力,这在许多工程实例中应用的效果也是众目共睹的?如果对超长结构,不能有效的分析清楚受力情况,笔者建议还是应按规范要求设置伸缩缝,毕竟建筑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,一般是先按建筑层数估算筏板厚度,常规是按层数x50mm来估算?譬如说一幢十八层的小高层住宅,我们则先按18x50mm=900mm设定筏板厚,然后再根据排桩情况,分别验算角桩冲切,边桩冲切及墙冲切,群桩冲切?一般情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,短肢剪力墙结构由于墙体不封闭,故取值群桩冲切边界时有相当大的困难,而群桩冲切由于桩群重叠面积较大,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,所围区域内短肢墙体内力则作为抗力抵消,虽不完全准确,但区域放大后,边界的开口效应有所削弱,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》GB50010-2002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150~200mm,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?笔者认为对于规则较短的建筑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抗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φ12@200?
四.关于梁上起柱是否设置附加钢筋:
笔者曾遇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,这完全没有必要?虽然这是偏于安全的一种做法,但如果计算不需要则就是浪费了?《混凝土结构设计规范》GB50010-2002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,应全部由附加横向钢筋(箍筋,吊筋)承担,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则和构造详图》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,否则独立基础内岂不是也要设置吊筋了?这一类问题我觉得搞清楚了在工程实践中可以避免一些不必要的浪费?
五.关于梁筏基础板筋位置:
弹性梁筏基础,由于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,遇到人防工程则更难施工?笔者认为从受力传递过程来说,板筋设置必须准确,但考虑施工困难及相应板保护层的损失,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保护层:
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第9.2.1条规定,墙在二a类环境的混凝土保护层厚度为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保护层厚度不应小于50mm?故常规设计中我们取外墙保护层厚度50mm,且根据GB50010-2002第9.2.4条要求在保护层内加配φ6@150单层双向钢筋网片,钢筋网片保护层厚度为20mm?笔者认为在计算墙板裂缝时墙板的计算保护层至少可以按30mm来折算,以考虑钢筋网片的有利作用,这对于节省墙体配筋效果明显?也有设计人员保护层厚度取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?柱破坏了建筑物整个都会倾覆,而梁破坏则仅是某个区域失效,因此柱较之梁破坏的损害更大,当前我们的经济已高速发展,我们设计人员在设计中一定要将这一概念设计贯彻下去?其一必须严格控制柱轴压比,我们目前的计算均是基于小震下进行的,如果小震下柱子轴压比过高,则大震下地震力将对边柱产生一个巨大的附加轴力(有文章研究表明约增加30%),则柱子根本不可能有这点安全储备,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情况下均不宜超过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,特别是角柱,建议应全柱加密箍筋,且配筋率不宜小于1%?所有框架柱,不包括小截面柱,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,处理不当经常会成为薄弱点,这也是抗震审查中经常发现的问题?其一是对普通长墙的界定,高规JGJ3-2002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5~8的剪力墙?这就给我们带来一个困惑,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%,而普通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分而不会混淆?其二是关于小墙肢JGJ3-2002第7.2.5条规定矩形截面独立墙肢的截面高度不宜小于截面厚度的5倍,因为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免次类构件的出现,特别是高厚比小于3的小墙肢应不出现,如出现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经常出现的几个问题的理解,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?