最牛结构老专家分享:如何做出合格的结构设计

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来源;dichanMBA 如有侵权请联系删除 ?设计乱局? 建筑设计市场混乱,行贿索贿、压价竞争、业余设计、挂靠设计普遍存在。设计周期严重短于国家规定更是司空见惯。特别是近几年成立的中、小设计单位,由于设计(审查)人员配备不足、缺乏完善的管理制度(审校制度)和设计经验,设计(审查)质量更是存在较大的问题。 笔者近几年主要从事施工图设计文件审查工作,已审查了数百个工程,其中不乏大型甲级设计单位,所有的结构设计均存在或多或少或大或小的问题。

来源;dichanMBA

如有侵权请联系删除

?设计乱局?


建筑设计市场混乱,行贿索贿、压价竞争、业余设计、挂靠设计普遍存在。设计周期严重短于国家规定更是司空见惯。特别是近几年成立的中、小设计单位,由于设计(审查)人员配备不足、缺乏完善的管理制度(审校制度)和设计经验,设计(审查)质量更是存在较大的问题。

笔者近几年主要从事施工图设计文件审查工作,已审查了数百个工程,其中不乏大型甲级设计单位,所有的结构设计均存在或多或少或大或小的问题。

这充分说明,并不是有设计(包括计算和绘图)程序就能作出合格的设计。


?结构设计?


一.结构设计或审查的基本原则 


符合规范、安全可靠、合理经济、施工方便

1、结构体系、结构布置、荷载、强度、刚度、构造、计算,等等,均应符合规范要求(规范用词为“宜”、“可”的,也应尽可能执行,有不少设计人员认为可不执行,是不对的),不能只要求不违反规范的强制性条文。《建设工程质量管理条例》和《建设工程勘察设计管理条例》都规定:“设计单位未按照工程建设强制性标准进行设计的”,要“责令改正,处10万元以上30万元以下罚款”,我国的国家设计规范都是强制性标准。2、规范未列入的结构体系(如异形柱框架结构,当地已有地方规程的除外)及超高超限建筑应进行专项审查。

3、要安全可靠,但不要太浪费保守,要合理经济,在正常施工条件下,按我国规范设计是能够保证工程安全的。笔者曾经设计5层砖混结构办公楼,非抗震,条石基础,用钢量只有4.6kg/m2,至今完好无损。

4、要方便施工:如混凝土强度等级种类不要太多(商品混凝土1个强度等级级差,价格约差10元/m3,大约影响建筑造价2元/m2,在一个构件内配筋不要太复杂(钢筋直径及根数不要有太多种)。

5、设计要考虑施工质量等因素,如民工素质、压价竞争、行贿送礼、偷工减料、伪劣建材(如地条钢屡禁不绝)、垂直度偏差、混凝土保护层厚度偏差,等等,施工的结果与设计的理论条件是有较大差距的,切不要太理想化。二.做好设计或审查工作的前提条件 1、“三基”:基本知识、基本理论、基本技能。力的概念、传力途径、基本计算公式等应掌握。

1)梁上起柱,是否要加附加横向钢筋?可以不加[1]。

2)有楼梯计算程序在计算梯板的负弯矩时取M=qL2/24,没有根据。

3)偏心受压基础计算:除考虑柱脚弯矩外,还应考虑柱脚水平剪力V产生的附加弯矩,不少设计人员就未考虑,使基础面积、配筋偏小。2、熟悉规范,并应正确理解规范的含义及意图

(如梁附加横向钢筋的作用及设置),规范也有不少不妥之处,规范之间也有矛盾,对规范就高不就低,按“大规范”不按“小规范”。

总工程师、主任工程师、审定人、施工图审查人员必须熟悉规范,一个小单位有一个人熟悉规范,就好办了。3、结构方案应是集体智慧的结晶,要讨论、集思广益,然后定案。

4、施工图设计开始前应由专业负责人会同审核人、审定人确定设计技术条件或措施。

5、管理制度、岗位责任制:设计人、制图人、校核人、专业负责人、审核人、审定人,均应由本专业人员担任,注册工程师签章宜是专业负责人,起码是参与本工程的,图纸、计算书至少“三签字”,签字不要滥竽充数(笔者审查过的工程,就有结构校核人由建筑专业人员担任的,也有所有岗位的签字为同一人的笔迹,也有大型专业设计院的总工程师签建筑、结构、给排水、电气、通动等所有专业的审定人,制图人甚至签字为“CAD”,这样的签字有什么意义?);有的设计单位不设置“专业负责人”岗位,不妥。

6、工作责任心、一丝不苟的工作态度、精益求精、对自己的签名(名字)负责。设计人自校最重要。

7、设计经验非常重要:老中青,传帮带;学习、汲取别人、前人的经验(包括订杂志);总工程师、主任工程师、施工图审查人员必须具有丰富的设计经验;审定人、审核人、施工图审查人员如果对规范不熟悉又缺乏设计经验,怎么能审查别人的设计?

8、自我保护意识:不能听任建筑专业、业主的无理要求,进行违规设计。

9、对建筑(土木)工程设计是高风险行业应有充分的认识。

结构设计担负房屋安全的大部责任;终生责任制;全额索赔;严重的负刑事责任。但不少设计人员对此并没有真正认识。我们应正确对待:不害怕,精心设计。推行设计保险。

1)建筑(土木)工程事故会造成群死群伤、财产损失巨大。国内每年都有大大小小的事故,国外也有不少事故。除施工方特别恶意的严重偷工减料外,房屋垮塌可以说都是设计不当造成的。

2)房屋倾斜,墙体、楼板开裂经常发生。

3)设计不管施工,施工质量设计人无法控制。

4)结构设计受制于建筑专业、业主;建筑专业、业主又大多不懂结构;如《建筑抗震设计规范》规定:“建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案”,建筑平面、立面和竖向剖面宜规则,谁来把关?建筑说了算?结构说了算?笔者认为,建筑(特别是高层建筑)设计方案应该由结构专业定案,但在国内实际上往往无法实施。

国际大师林同炎设计的尼加拉瓜马那瓜市18层美洲银行采用对称布置的剪力墙核心筒结构,在1972年12月23日6.5级地震(9度)中只有8~17层核心筒体的连系梁上有轻微的斜裂缝,其它都完好,而相距很近的15层中央银行采用双柱框架(框架梁跨度达12.50m)结构并将两个电梯井筒偏置在一端,破坏严重,修复费用高达房屋造价的80%,这充分证明结构概念设计的重要性。

5)施工质量出问题,牵连设计、勘察单位,如上海某工程楼面浇注混凝土时支模跨塌死13人,施工、设计、勘察单位均被吊销执照。

6)中国规范安全度远低于发达国家。

7)结构专业需学习、掌握的知识太多。中国有关结构设计及施工验收的规范(规程)多达数百本,既细又不细,熟悉不容易,互相矛盾的也不少,对规范理解各人不同,执行起来千差万别。

8)主管部门设计质量抽查及发生质量事故时对设计单位及执业人员的处罚:罚款、停业整顿、吊销执照。

9)火灾:消防是由建筑、水、电设计负主要责任,但结构专业也可能受牵连,衡阳大火垮楼即是明证。10、正确认识计算机及设计、计算软件的作用。现在的设计或计算软件远未达智能化,它只是一个设计或计算工具(相当于古老的算盘、计算尺)而已,你输入的结构体系和结构布置不管是什么样的(包括违反规范规定的),也不管你的电算总信息是否牛头不对马嘴,它都能计算,判断正确与否还是要靠人的大脑。特别是现在年轻的一代设计人员,不少人盲目信赖计算机,而不重视概念设计,是不可能作出合格的结构设计的。


三.关于电算问题

1、总信息取值:前提条件、很重要,否则计算无意义。虽然各种电算程序对总信息的取值都有详细的说明或规定,但不少设计人员并未充分了解其含义,取值不妥屡有发生。

1)混凝土容重宜取27~30:梁、柱、剪力墙等考虑粉刷或装饰面层后的容重应大于25kN/m3,如考虑粉面20厚砂浆,柱400×400:γ=(4402-4002)×20/4002+25=4.2+25=29.2,柱600×600:γ=(6402-6002)×20/6002+25=2.7555+25=27.8,柱1000×1000:γ=(10402-10002)×20/10002+25=1.632+25=26.632,梁250×500(板厚按100mm计):γ=(290×420-250×400)×20/(250×500)+25=3.488+25=28.5,梁300×800(板厚按100mm计):γ=(340×720-300×700)×20/(300×800)+25=2.9+25=27.9,剪力墙厚200:γ=40×20/200+25=4+25=29,剪力墙厚300:γ=40×20/300+25=2.67+25=27.67,可见,梁、柱、剪力墙截面尺寸越小容重越大,如贴面砖、花岗石,容重还要加大,设计人应综合考虑本工程梁、柱、剪力墙的截面尺寸大小及面层材料,确定一个较合适的混凝土容重值。2)周期折减系数Tc:必须折减,否则使地震作用偏小,应根据本工程填充墙的多少来确定周期折减系数值,填充墙多取小值,填充墙少取大值,《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3—2002》3.3.16条规定“计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减”是强制性条文,一般框架结构取0.6~0.9,剪力墙结构取0.9~0.99,框剪结构取0.7~0.9,高规3.3.17条规定剪力墙0.9~1是不妥的,应0.9~0.99,1就是不折减了,算不算违反强制性条文?但如是全剪力墙(即无非承重墙体的)结构,周期折减系数取1是应可以的。

3)计算结构的周期、位移、层刚度比时,应采用刚性楼板假定。如楼板开有大洞或楼板不连续,应再按弹性楼板计算结构内力。

4)振型数:采用刚性楼板假定时,平动≤计算层数,耦联≤计算层数×3。笔者见到一个计算层数为10层的框架结构,采用刚性楼板假定,不考虑耦联分析,振型数填12,输出的第11、12振型周期竟达146.5、56.6秒,说明第11、12振型周期本来是不存在的,计算机只得随机抓取数据填充,这样的计算分析结果自然是不能采用的。当按弹性楼板计算时,振型数可超过上述限值。

5)梁刚度增大系数:中梁2、边梁1.5(《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3—2002》5.2.2条规定1.3~2.0),否则使地震作用偏小。

6)梁端弯矩调幅系数:0.8~0.9(《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3—2002》5.2.2条),一般可填0.85。有些设计人员(包括大型甲级设计院的技术负责人)规定梁端弯矩不调幅,是不大恰当的,因为更容易引起梁端负弯矩钢筋过大、根数过多,影响混凝土浇筑,且配筋率更容易超过2.5%(强制性条文)及梁下部钢筋与梁端负弯矩钢筋的比值不满足规范要求(强制性条文),再者,梁端负弯矩一般均比梁跨中下部弯矩大得较多,试举一例:梁端负弯矩800kN.m,梁跨中弯矩400kN.m,如取梁端弯矩调幅系数0.85,则梁跨中弯矩应为400+800×0.15=400+420=520kN.m,如不考虑梁端弯矩调幅,梁跨中弯矩增大1.2倍,则梁跨中弯矩为400×1.2=480<520kN.m,使梁下部钢筋偏小,不妥。

7)梁端弯矩考虑柱宽影响标志:当已填梁端弯矩调幅系数,则不宜再考虑柱宽作为刚域对梁端负弯矩的折减。

8)梁跨中弯矩增大系数:1~1.4,一般可填1,配筋时再酌情加大1.2~1.4倍。如程序设定为“梁弯矩增大系数”,即正、负弯矩都增大,则应填1,程序设定考虑负弯矩调辐后又将负弯矩增大是没有道理的。

9)梁扭矩折减系数:0.4,填扭矩刚度折减对梁扭矩的折减效果较小。10)连梁刚度折减系数:0.5~0.55(《建筑抗震设计规范GB 50011—2001》6.2.13条2款、《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3—2002》5.2.1条都规定不宜小于0.5)。

11)0.2Q0力调整:框剪结构对框架柱必须调整。

12)小塔楼地震作用放大系数:SATWE、TAT:   平动时3~5振型:≤3,6~9振型时:≤1.5,耦联时9~11振型:≤3,12~15振型时:≤1.5;TBSA:不放大。

13)基本风压:取50年一遇,高≥60m及对风敏感的结构取100年一遇,基本风压值见荷载规范。注意:新规范没有对基本风压进行修正(即对高层建筑取1.1倍基本风压)的说法了。

14)地面粗糙度:D(4)类(密集高层市区)慎用,只有当本工程的四周均有高于本工程的建筑物时,才可填D(4)类。

15)风载体型分段数:应分段,一般可每隔3层左右分1段,如多、高层建筑,只填1段,则风载偏大。有些电算程序(如SATWE、TAT)规定最多只能分3段。笔者见到1幢12层的房子,分1段,最高层数错填为8,上面4层无风载,属不安全。

16)混凝土保护层厚度:梁25(混凝土C20时30),柱30。

17)P-△效应:高层建筑应考虑(《高层建筑混凝土结构技术规程。多层建筑要考虑,应是可以的。

18)偶然偏心:高层建筑计算单向地震时应考虑偶然偏心(《高层建筑混凝土结构技术规程,按双向地震计算时就可不考虑偶然偏心了。

19)活载应考虑不利组合。

20)柱计算长度计算原则(SATWE等程序本意是对钢柱):宜填“有侧移”,因为框架结构、剪力墙结构、框剪结构等都是有侧移的,如填“无侧移”,似乎无道理。

21)平动与耦联:一般取耦联,但有时平动也有可能比耦联不利。

22)柱配筋计算原则:单偏压与双偏压,二者计算结果有时差别较大,应分别按单偏压、双偏压作两次计算,按大值配筋。

23)当抗震设防类别为乙类时,计算地震烈度不提高,但抗震措施应提高1度,如抗震等级应按提高1度查表,轴压比限制值也减小了,抗震构造措施也提高了,如砌体拉墙筋长度也增大了,等等。

24)地下室全连在一起,上面设缝分为几个独立的结构单元,可不按多塔结构计算。一幢房子的屋面上有几个出屋面的楼、电梯间,更不是多塔结构。


2、形参:即梁柱平面布置

1)应合理简化、应与建施图吻合,应与结施图一致(结构布置、截面大小),电梯机房错层应算2层。

2)基础梁可作为1层输入电算(宜填1层地下室,否则风荷载会偏大),也可另行单独计算。

3)地下室墙:可输墙,也可输深梁(梁高等于层高)。

4)层高:应取楼板面至楼板面(独立基础:应算至基础顶面)。

5)混凝土结构上面有钢结构构架等,应参与整体分析,不能只输入重量,结果差别大(特别在地震区,边稍效应影响更大)。


3、荷载(是强制性条文):

1)静、活,面载、线载、集中力。

2)荷载要合理:偏大无必要,偏小更不行。楼面装修面层(除找平层、板底抹面外)1~1.5kN/m2,消防楼梯3.5kN/m2,不上人屋面0.5kN/m2是否太小?《建筑结构荷载规范(强制性条文)

注1:

不上人的屋面,当施工或维修荷载较大时,应按实际情况采用,建议按施工荷载1.5~2 kN/m2取值;轻钢结构的刚架>60m2才可用0.3kN/m2,檩条仍是0.5kN/m2(强制性条文),《钢结构设计规范 GB 50017-2003》3.2.1条(强制性条文)注:“对支承轻屋面的构件或结构(檩条、屋架、狂架等),当仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过60m2时,屋面均布活荷载标准值应取为0.3kN/m2”,檩条的受荷水平投影面积怎么会超过60m2?笔者对此感到不可理解。


4、电算结果打印:

1)总信息、周期、周期比、位移、剪重比、刚度比、超筋超限信息、底层轴力等。

2)形参平面图。

3)荷载输入平面图(不必打印荷载的中间结果)。

4)配筋结果平面图。

5)剪力V包络图(用于配置梁的附加横向钢筋),不必打印弯矩M及其他数据文件。

6)JCCAD计算结果:不能所有的柱脚都打印,应选取与J1、J2、……对应的计算结果,且应考虑Nmax、Mmax、Vmax三种组合,如打印JCCAD计算的所有组合计算结果,简直是“天书”。JCCAD计算结果未显示是否读取柱脚剪力V,如未考虑柱脚剪力V,则基础面积及基础配筋偏小。如基础梁未作为1层输入电算,则不能用JCCAD计算基础,因为还要考虑基础梁传来的荷重(包括隔墙)。

7)钢结构、网架等电算结果不能都是数据文件,应有图形文件。

5、对电算结果要分析,不能不管对不对。


四.地基基础设计


 1、正确使用地勘报告,基础选型由自己定,而不能地勘报告建议什么基础型式就用什么型式,总的来说,结构设计人员对地基基础设计比地勘人员内行。

2、冲击振动沉管灌注桩慎用:缩颈现象较普遍。

3、人工挖孔桩:在砂夹卵石层内施工(特别是扩孔)跨孔的可能性较大,施工有危险。桩太短(如小于6m),不能按桩算,应按墩算。

4、地基处理:换填、振冲、CFG桩(应算沉降,地基处理规范9.1.3条)。

5、地下室底板不按筏板设计,而采用所谓“抗水板”,其厚度不宜小于300,除地下水浮力,还有地基反力,应计算其配筋及裂缝宽度不应大于0.2mm(地下工程防水技术规范)。

6、伸缩缝、抗震缝处可不必设沉降缝。笔者见有一砌体结构6层住宅,设有100mm宽抗震缝兼沉降缝,因此抗震缝两边的条形基础为大偏心基础,极为不妥。

7、地下室底板下的垫层应采用C15混凝土(地下工程防水技术规范4.1.5条)。

8、地下室墙竖筋及水平筋应注意最小配筋率ρmin。

9、地下室墙应有水平施工缝。

10、超长地下室只留后浇带不能解决使用期间的温度及混凝土收缩问题,应采取加强配筋、加防裂剂、采用预应力混凝土等措施。地下室外墙、底板、顶板的钢筋间距不宜大于150mm。

11、沉降观测点应布置并应有观测点大样,观测方法应有说明,不能只说按某规范。

12、地基软弱下卧层验算:可用《地基基础设计规范,但Es1/Es2<3时查不到θ,也可用基底应力公式计算。

13、桩基(包括桩身质量、单桩承载力)检测,应有检测方法、检测数量等说明,不能只说按某规范。

14、无上部结构的纯地下室在地震区应不应该进行抗震设计?这个问题本来规范已有明确说法,如《建筑抗震设计规范规定“……地下室中无上部结构的部分,可根据具体情况采用三级或更低等级”,《高层建筑混凝土结构技术规程 》也规定“……地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。9度抗震设计时,地下室结构的抗震等级不应低于二级。”

15、其余,见笔者的《钢筋混凝土结构构造讨论(五)》。


五.关于框架结构设计


1、柱、梁截面应合理:由位移、轴压比、配筋率等控制,梁大跨取大截面,小跨取小截面,连续跨梁截面宽度宜相同。柱截面应每隔3层左右收小一次,以节约投资,每次收小时应每侧不小于50mm,以方便支模,也不宜大于200mm,以免刚度突变,最上段(顶上几层)可用300mm×300mm(应满足计算要求)。收小柱截面,也可相应增加使用面积。


2、混凝土强度等级:宜≥C25(留有余地),柱梁宜同,变柱截面处不变混凝土强度等级,以免刚度突变。板不宜高于C40(高规4.5.2条规定)、 上海市《控制住宅工程钢筋混凝土现浇楼板裂缝的技术导则》(2001年12月20日以沪建建(2001)第0907号文发布)一.7条规定“现浇楼板的混凝土强度等级不宜大于C30”,中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会混凝土质量专业委员会、高强与高性能混凝土专业委员会编的《钢筋混凝土结构裂缝控制指南》(化学工业出版社2004年4月第一版)也建议“楼板、屋面板采用普通混凝土时,其强度等级不宜大于C30,基础底板、地下室外墙不宜大于C35”,其原因是为了控制水泥用量,混凝土强度等级越高,水泥用量也越多就越容易开裂。


3、柱设计:

1)混凝土设计规范10.3.1条1款:纵筋配筋率不宜大于5﹪,10.3.2条4款:纵筋配筋率大于3﹪时对箍筋直径、间距、弯钩有要求,也可焊成封闭环式(与89规范规定必须焊成封闭环式不同了),11.1.13条:抗震设计时不应大于5﹪;高规6.4.4条3款:不宜大于5﹪、不应大于6﹪,抗震设计时不应大于5﹪,6.4.9条4款同混凝土规范10.3.2条4款,但未要求箍筋可焊成封闭环式。

2)纵筋净间距应≥50mm(混凝土设计规范10.3.1条3款),抗震设计时,截面尺寸大于400mm的柱,纵筋间距不宜大于200mm。

3)一个截面宜一种直径,宜对称配筋,方便施工,自己设计也简单;钢筋直径不宜上大下小。有个2层的小工程,共16根柱子,KZ1~16,1、2层配筋还有不同,共有32种截面,何苦呢?

4)强柱弱梁,纵筋不要太小,除一、二层框架可用φ16、φ18外,最好用φ20以上。

5)箍筋肢距:一级抗震等级不宜大于200mm及20d(d为箍筋直径)的较大值,二、三级抗震等级不宜大于250mm(89规范三级300mm)及20d的较大值,四级抗震等级不宜大于300mm。何为“箍筋肢距”规范无定义,一般设计人员都认为是两根箍筋在水平方向之间的距离。箍筋肢距也不要太小,如600×600柱用6肢箍、500×500柱用5肢箍、400×400柱用4肢箍太密,无必要,也影响混凝土浇注,可对主筋隔一拉一,节约钢筋。

6)配箍率:新规范比89规范大,与柱轴压比、混凝土强度等级、箍筋抗拉设计强度有关。

7)用平法表示,不要用列表法(03G101-1 图集的列表法也不直观,审校不便)。


4、梁、板设计:见本人发表于《PKPM新天地》2003年5期至2004年2期的《钢筋混凝土结构构造讨论》(一)~(四)及《PKPM新天地》2001年6期的《钢筋混凝土梁裂缝预防对策探讨》、《PKPM新天地》2002年1期的《现浇钢筋混凝土楼板裂缝控制措施探讨》等。


5、钢筋混凝土结构中的楼梯:

1)不可用砌体支承。

2)用“小框架”支承,梁柱宜符合三级抗震要求(箍筋≥φ6@150)。

6、钢筋混凝土结构中的构造柱(GZ):

1)上端与梁板应弱连接,不连应是可以的,也可用1φ12连接,GZ上端应与梁板离开20~30mm,否则会改变上端梁板的受力状况。

2)GZ的箍筋可不加密,它不是抗震构件(有些标准图集有加密的)。

3)GZ必须先砌填充墙(留马牙槎)后浇,施工单位有先浇的,极为不妥。

7、钢筋混凝土结构中的砌体填充墙的拉墙筋长度:不可套用砌体结构,应按抗震设计规范13.3.3条2款:6、7度时不应小于墙长的1/5且不小于700mm,8、9度时宜沿墙全长贯通。

8、钢筋混凝土结构中的电梯机房楼板、水箱等不可用砌体支承,高规是强条。


六.关于剪力墙结构体系


 1、对剪力墙结构,《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》都有一些规定,高规的内容要多一些,且有关于短肢剪力墙的规定(7.1.2条共8款)。一般剪力墙为hw(墙肢截面高度,笔者认为此应称为“墙肢长度”,与高规表7.2.16注1及抗震设计规范6.4.9条与表6.4.7注4、混凝土结构设计规范表11.7.15注4统一)/bw(墙肢截面厚度)>8,墙肢截面高度不宜大于8m,较长的剪力墙宜开设洞口(即所谓结构洞)(高规7.1.5条)。短肢剪力墙hw/bw=5(笔者认为按老习惯取4较合理)~8,抗震等级应提高一级。hw/bw<5(笔者认为按老习惯取4较合理),即为异形柱。L形、十字形剪力墙等,只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求,则不应认为是短肢剪力墙。

2、高规7.1.1条规定“剪力墙结构的侧向刚度不宜过大”,笔者最近审查的一个剪力墙结构住宅,26层,建筑总高度79.50m,采用全剪力墙结构,即除门窗洞外均为剪力墙,无一片后砌的填充墙,第一周期只有1.02秒,侧向刚度过大,使地震作用过大,不经济,不合理。

3、关于底层剪力墙的厚度:

高规7.1.2条规定“高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构”,当短肢剪力墙较多时,其第2款规定“抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于总底部地震倾覆力矩的50%”。SATWE程序在计算时,是将各个墙肢的高厚比进行单独计算,凡hw/bw=5~8,即归入短肢剪力墙,这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就可能容易大于50%。而TAT程序在计算时,是将L形等剪力墙等只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求,则不归入短肢剪力墙,在相同的结构中,这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就有可能不大于50%,笔者建议宜按TAT计算该项指标。

4、剪力墙的计算配筋应为墙肢一端的配筋量,某设计单位2000年在上海某工程设计中,一端的配筋量取计算配筋量的一半,工程施工后,遇上海市设计质量抽查,问题被暴露,整改很困难。

5、在短肢剪力墙较多的剪力墙结构中,多数设计人员将较短的墙段都画为约束边缘构件或构造边缘构件,将计算需要的纵向钢筋均匀配置在整个墙段内,这是不妥的,因为配置在墙肢中和轴附近的钢筋并不能发挥作用,因此纵向钢筋应向墙肢端部集中,宜打印剪力墙边缘构件配筋计算结果复核。抗震设计规范6.4.9条规定:“抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时,应按柱的要求进行设计,箍筋应沿全高加密”,SATWE等程序在计算时也是照此条规定办理。如墙厚为200mm,墙肢长度600~800mm,虽然墙肢长度达到墙厚的3~4倍,笔者认为仍宜按柱配筋。

6、有些人在电算总信息中输入分布筋的配筋率为0.30%(规范要求一、二、三级剪力墙最小0.25%,四级剪力墙最小0.20%,为强制性条文),但实际配筋小于0.30%,这就不对了,因为竖向分布筋的配筋率会影响剪力墙的配筋计算结果(见高规7.2.8~7.2.12条)。剪力墙的竖向、横向分布筋也不必太大,如墙厚为200或250mm,纵、横向分布筋都配φ12@200双排(配筋率达0.565~0.452%)似无必要,但钢筋间距宜≤200mm,对防止剪力墙开裂有好处。七.框架-剪力墙结构 1、剪力墙应有边框:边框梁(或暗梁)、边框柱(抗震设计规范6.5.1条,混凝土结构设计规范11.7.17条,高规8.2.2条)。不能只设几段剪力墙,就成框架—剪力墙结构体系了。

2、剪力墙承担的地震倾覆弯矩应≥50%,否则应按框架结构查抗震等级,其最大适用高度只可比框架结构适当增加(抗震设计规范6.1.3条1款)。

3、框架—剪力墙结构中不应采用短肢剪力墙八.多层砌体结构1、砖最低MU10,砌块有MU7.5,石材5层以上MU30。

2、水泥砂浆强度折减。不宜用M5水泥砂浆。

3、施工质量等级宜为B级。当为C级时,折减系数0.89(砌体结构设计规范3.2.1条、3.2.2条4款、4.1.4条)。

4、窗(门)间墙宽度、转角墙长度≥1000,转角墙长度达不到1000时宜设L形构造柱。

5、不应设独立混凝土柱承重。

6、构造柱(GZ):(1)一、二层可不设;(2)拉墙筋长1000mm;(3)箍筋在楼面上下500mm范围内@100mm。

7、挑梁:砌体结构设计规范7.4.6条(原为强条,现在不是):1/2负筋伸至尾端,其余伸入2L1/3。

8、最好用手算受压强度,抗震验算用电算。


九.底框结构 


1、抗震设计规范7.1.8条(强条):上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐(何谓“基本对齐”?《工程抗震》杂志沙安解答:“每单元有不超过2道砌体墙不落在下面的框架梁或抗震墙上,可认为是基本对齐”,这里是指建筑单元还是结构单元?该2道砌体墙的长度有无限制?普遍认为这个标准不好掌握,成都市《建筑抗震审查要点》说:);6、7度≤5层可用砌体抗震墙(应符合7.5.6条的要求);抗震墙应设置条形基础、筏式基础或桩基。底层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向,第二层与底层侧向刚度的比值,6、7度时不应大于2.5(89规范为3),8度时不应大于2.0,且均不应小于1.0(如小于1.0,地震时第二层可能先于底层破坏,更危险);底部两层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向,底层与底部第二层侧向刚度应接近,第三层与底部第二层侧向刚度的比值,6、7度时不应大于2.0,8度时不应大于1.5,且均不应小于1.0。

2、抗震设计规范7.1.5条:抗震墙的间距:6、7、8度时分别不应大于21、18、15m。

3、抗震设计规范7.1.10条:7度时底部框架及抗震墙的抗震等级为二级(89规范为三级)。

4、抗震设计规范7.5.3条(强条):过渡层楼板≥120,洞口尺寸>800应设边梁。

5、抗震设计规范7.5.4条(强条):KL梁宽≥300 mm,梁高>L/10(一般取L/6~8),箍筋≥φ8,腰筋≥φ14@200,其第4款规定:“梁的主筋和腰筋应按受拉钢筋的要求锚固在柱内,且支座上部的纵向钢筋在柱内的锚固长度应符合钢筋混凝土框支梁的要求”,但抗震设计规范并没有框支梁的规定,可参照高规图10.2.9的要求。

6、抗震设计规范7.5.5条:抗震墙应设边框:边框梁(或暗梁)、边框柱。

7、抗震设计规范7.5.1条:GZ≥240×240,4φ14,过渡层4φ16。


十.关于结释图首页


1、如图纸不太多,图纸目录应与结构设计总说明一起编为结施1,图纸目录应排在左上角(不应在右上角或右下角),接着为选用图集目录,再接着排结构设计总说明(有人写“结构施工总说明”不妥),这是四川省建筑设计院的习惯(传统)排法,笔者认为符合逻辑关系,看一件东西,应先看“纲”,再看“目”,图纸目录应是“纲”,结构设计总说明是“目”。图纸目录分为“专用图纸目录”或“现制图纸目录”及选用图集目录,二者应分开列表,有人把选用图集列为结构设计总说明的1条,不妥。如图纸较多,图纸目录及选用图集目录可单列1页或若干页,图号应编为结施1,笔者见上海某甲级设计院,图纸目录均单列,但无图号,似不妥。如全部图纸只有1张,则不需图纸目录,应在左上角写明“本套图纸仅此1张”并加框线。

2、结构设计总说明:

1)《建筑工程设计文件编制深度规定》及《施工图设计文件审查要点》对结构设计总说明的内容均有规定。但写得完全符合要求且无瑕疵的结构设计总说明并不多见。现有国家标准设计图集《民用建筑工程结构施工图设计深度图样》,为大家提供了框架—剪力墙结构和砌体结构两种结构型式的结构设计总说明范本,但仍有不妥之处,如框架—剪力墙结构的总说明:a、3.5.4)条:“基础持力层”应为“地基持力层”(用词应规范);b、3.5.4)(1)条:采用CFG桩复合地基,必须提出复合地基的压缩模量Esp值,因为CFG桩复合地基应进行地基变形验算(见《建筑地基处理技术规范》第9.1.3条);c、10.1(3)条:水池池壁迎水面混凝土保护层厚度取50mm应采取表面防裂措施(参照《混凝土结构设计规范》9.2.4条),或根据《混凝土结构设计规范》9.2.1条(强制性条文),迎水面混凝土保护层厚度可取20mm或稍大于20mm,因为《地下工程防水技术规范》规定防水混凝土结构“迎水面钢筋保护层厚度不应小于50 mm”已不是强制性条文了;d、10.1(4)条:框架梁、柱的混凝土保护层厚度“且不宜小于纵筋直径”应改为“且不应小于纵筋直径”(见《混凝土结构设计规范》9.2.1条)。

2)笔者近几年审查了数百个工程的结构施工图设计文件,结构设计总说明存在的问题大致有:

(1)结构设计总说明应简单、明了,与本工程无关的不要列入。现仍有少数设计单位采用通用说明打“√”的方法,不好,在电脑CAD技术如此普及的时代,仍采用上世纪八、九十年代初的办法,就显得落伍了。又如本工程层高不太高(抗震设计),框架结构中的砌体填充墙高度不可能超过4m,但在结构设计总说明中又要写:砌体填充墙高度大于4m时采取什么什么措施,这就叫“文不对题”,实在无必要。

(2)未写结构设计所采用的主要标准及法规,有的仅写“按现行规范设计”也不妥,“现行规范”是新规范还是旧规范?采用的主要规范必须写明规范名称和有效的版本号(年代号),规范在不断修订,新版本取代老版本,不时有发现写的版本号是已作废的,这说明不少设计单位对情报工作和新规范收集工作不重视。

(3)工程概况:a、未写明工程的具体地点,如××省××市××县××镇(乡)或××市××区××街,因为在一个比较大的行政区域内,抗震设防烈度各地是有可能不同的,市区或郊区的地面粗糙度也不同,有些总说明根本不写工程地点,更不妥。如成都市某大学的工程,有老校区与新校区之分,老校区在市内,抗震设防烈度为7度,新校区在郊区,抗震设防烈度为6度;b、未写工程的地上、地下层数及建筑总高度(从室外地面至大屋面的高度),这是判断房屋是否超高超限及确定结构抗震等级的重要依据;c、未写明工程采用的结构体系(结构型式),或如明明是异形柱框架结构,有人为避免专项审查(广东、天津、上海已有异形柱结构设计规程,不需进行专项审查),就不写或写为“框架结构”;d、如是改造、加固、加层工程或装饰(装修)工程,未说明原来的工程名称、工程性质(用途、层数、高度及结构体系等)、何设计单位何时(可知按何年代的规范设计)设计、何时竣工验收投入使用、现采取何法改造(如加柱、扩大柱截面、梁板柱碳纤维、粘钢补强、增加建筑面积、砌体加层、轻钢加层、外套框架加层、增设电梯间或楼梯间、将楼梯间改为使用房间、屋面增设绿化或屋顶花园、立面改造等)及改造后的工程性质(如将工业厂房改造为办公用房、将办公用房改造为酒店或宿舍等)等。

(4)作为设计依据的本工程的地勘报告未写明是何地勘单位何年何月何日完成的,未写明地勘报告的编号。

(5)桩基未写明单桩竖向承载力特征值Ra=××kN(按《建筑地基与基础设计规范或单桩竖向承载力设计值R=××kN(按《建筑桩基技术规范》设计),有不少总说明写桩端端阻力特征值qpa=××kPa、第i层土桩侧阻力特征值qsia=××kPa(按《建筑地基与基础设计规范》设计)或桩端极限端阻力标准值qpk=××kPa、第i层土的极限桩侧阻力标准值qsik=××kPa(按《建筑桩基技术规范》设计),这是没有必要的,桩基是检测单桩竖向承载力,而不是检测桩端端阻力与侧阻力特征值(标准值)。有的设计按《建筑地基与基础设计规范》,而用单桩竖向承载力设计值R,或设计按《建筑桩基技术规范》,而用单桩竖向承载力特征值Ra,二者不可混用。

(6)未写明地基基础的检测要求,特别是桩基、复合地基等都需检测,不可只写按×规范进行,应对检测内容、检测数量、检测方法提出要求,并写明依据的规范(如《建筑地基处理技术规范》附录A、《建筑基桩检测技术规范》或《建筑桩基技术规范》第9节等。

(7)未写明沉降观测的要求及方法,在基础图中也未埋设沉降观测点。《建筑地基与基础设计规范》10.2.9条规定了那些建筑物需进行沉降观测,但未说明观测方法,上海市《地基基础设计规范》对建筑物沉降观测点的埋设及沉降观测要点有较详细的规定,可供参考。因此不可只写按××规范进行沉降观测。

(8)混凝土保护层厚度、钢筋锚固长度La、钢筋抗震锚固长度LaE、钢筋搭接长度LL、钢筋搭抗震接长度LLE宜写见03G101-1图集第33、34页,自己写总写不全或有错,有人写“按混凝土结构设计规范”也不妥,因为施工单位可以不备有设计规范;基础、筏板、地下室墙体的混凝土保护层厚度应补充说明

(9)板洞口加筋两向均未伸入支座内锚固(应有一向加筋伸入支座内锚固),且未说明加筋应不小于被切断的钢筋面积之和。

(10)梁开小洞详图宜参照《高层建筑混凝土结构规程》图7.2.27(b)。

(11)钢筋混凝土结构中的砌体拉墙筋伸入砌体内的长度不应套用砌体结构的1000mm,应按《建筑抗震设计规范 执行。

(12)混凝土养护很重要,对防止混凝土的早期开裂有显著作用,现施工单位普遍忽视,在总说明中应特别强调。

(13)文字不通顺、错别(同音)字、名词及法定单位不规范等较普遍(如:米、M应为m,MM应为mm,KN/M2应为kN/m2,mpa、Mpa应为MPa,设计耐久年限、设计基准期应为设计使用年限,结构安全等级2级、Ⅱ级应为二级,抗震设防烈度七度、Ⅻ度、7°应为7度,抗震等级3级、Ⅲ级应为三级,建筑场地土类别应为建筑场地类别,二类、2类应为Ⅱ类,地基基础设计等级二级应为乙级,等等)。十一.关于修图格式 1、必须有设计更改通知单,设计更改通知单应有编号,并写明“共×页第×页”,在设计更改通知单中应有更改原因、更改内容简述,如更改内容可用文字或小图表示,设计更改通知单可加附页,如更改内容要用大图表示,则在更改通知单首页中列出更改图纸目录,并应说明原设计那些图作废,签字同结施首页(另加原设计人、修改人,必须有各专业会签),应以蓝图发出,加盖出图章及注册结构工程师章。因为房屋设计是多专业协同作业的结果,任何一个专业的修改设计都可能影响到其它专业,因此各专业负责人及设总均应知晓并签字,其它专业需作相应修改的应一并修改,原设计人及部门行政负责人也应签字。

2、现有少数设计单位学习国外的办法,用版本号表示图纸的修改次数,如第一版(原始设计)编为A,第二版编为B,第三版编为C,依次类推,修改后的版本应在图框的右上角写明修改原因及修改内容,日期

3、笔者审查了上百个大中小设计单位的修改图,没有符合上述要求的。如没有设计修改通知单,或有设计修改通知单而无编号,或修改图无目录(不知修改图到底有多少张),或者没有修改原因,或者没有各专业(包括设总)会签、没有原设计人签字,或者盖“技术专用章”或“技术处”公章,或未盖注册结构工程师章,或用白纸复印,等等。

4、修改图的日期不应同第一版


十二.计算书归档 


1、内容:所有受力构件均应有计算书(包括荷载计算、电算书)。

2、应装订成册并写明册数、应编页码(并有总页数)、应有封面(写明工程及子项名称、各岗位人员签字,不应用电脑打印名字)。

3、计算书归档后,应严格管理制度,未经批准,不得擅自修改。十三.正确对待施工图审查 1、由于各种原因,现设计质量普遍不高,设计单位各岗位人员应在结构方案、体系、构造、计算等方面多下工夫,并切实加强审校,不应把审校工作主要寄希望于施工图审查机构。

2、施工图审查的方法各地不同。如上海要求所有问题在原图上修改后重审,其审查意见是写:什么什么问题通过审查得到了更正,这样是最好的;大部分地区除重大问题要复审外,一般问题(包括配筋远小于计算等)只写出意见而不管是否更改,也没有监督更改的机构;有些审查人员水平较低,审不出问题,在小地方甚至有审查人就是设计人或跨专业审查(如注册建筑师审查结构施工图),中南某市结构专业不审查计算书,有少数审查机构为多揽任务而放宽标准,笔者就曾见到1个工程结构专业的审查意见只有4个字:“符合要求”,但笔者在设计、审查质量检查时发现该工程结构专业的设计不妥有8处之多,这样的施工图审查就值得商榷了。

3、多数有水平、有责任心的审查人员仍会认真负责地做好施工图审查工作。对审查意见,设计人应有则改之、无则澄清,较大的不实问题应申诉。如某厂办公楼裙房为一层,长度51.80m,有一大会议室平面尺寸19.8m×19.8m,中间无柱,周边柱距6.6m,屋面采用井字梁,井字梁间距2.2m、截面尺寸200mm×850mm(h/L=850/19800=1/23.29),屋面板厚度100mm,屋面静载4.0kN/m2,井字梁按铰支计算,下部计算钢筋36cm2,实配6φ25(29.45cm2)。笔者2002年3月的施工图审查意见指出:(1)梁宽度太小,宜改为300(或250)mm;

(2)梁高度太小,井字梁高度一般宜取h=L/15~L/18=19800/(15~18)=1320~1100mm;

(3)估算屋面静载不应小于6.0kN/m2,因此计算下部钢筋应远大于36cm2;

(4)井字梁配筋太小;

(5)修改后需复审。设计单位回复:井字梁配有构造负筋2φ18(5.09cm2),合计29.45+5.09=34.54cm2,与计算下部钢筋36cm2相差不大,对审查意见拒不修改。当年7月初浇注混凝土,拆模后即发现屋面板及井字梁多处断裂,裂缝宽度约0.4~1mm,屋面板的裂缝长度达5~12m,已属危房。

笔者认为该屋面肯定会出问题,但一拆模就出现断裂是出乎意料的(因为只有梁板自重而未加其它荷载),是否拆模过早不得而知。

如某审查机构给一个工程的结构专业打了5个“强条”,设计人认为不实,申请仲裁,经组织多位专家论证,推翻了这5个“强条”。


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  • cof1558628215215
    cof1558628215215 2019年05月24日 00:23:34 3楼
    顶顶顶。。。。。。。。。。。
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  • 王铜
    王铜 2019年05月24日 07:39:00 4楼
    《建设工程质量管理条例》和《建设工程勘察设计管理条例》都规定:“设计单位未按照工程建设强制性标准进行设计的”,要“责令改正,处10万元以上30万元以下罚款”,我国的国家设计规范都是强制性标准。2、规范未列入的结构体系(如异形柱框架结构,当地已有地方规程的除外)及超高超限建筑应进行专项审查。
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  • tegahr
    tegahr 2019年05月24日 08:28:47 5楼
    顶顶顶······
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  • davidliu_sha
    davidliu_sha 2019年05月24日 08:39:30 6楼
    建筑设计是个型,结构是个根
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  • 加倍努力
    加倍努力 2019年05月24日 08:59:34 7楼
    很好的资料,学习了。
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  • xgcg
    xgcg 2019年05月24日 10:06:58 8楼
    谢谢分享..................................
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  • 哈哈大侠123456
    哈哈大侠123456 2019年05月24日 14:11:06 9楼
    谢谢分享..................................
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  • 老茧
    老茧 2019年05月25日 13:00:25 10楼
    谢谢分享..................................
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  • liupoquan
    liupoquan 2019年05月26日 10:25:38 11楼
    学习使人进步!
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