结构设计的假定条件要说到做到

结构设计的假定条件要说到做到

张利军

在建筑结构的设计过程中，我们总是要预设一些假定条件。比如，楼板平面内具有足够的刚度和承载力，可作为竖向构件的可靠支撑，这就是一条很常用的假定，也是主体结构安全的保证。作为设计前提的假定条件，必须“说到做到”。如果实际情况并不符合假定条件，则必须具体分析，有效应对。

因为多数时候假定条件是能自然满足的，并不需要验算，也不需要特别处理，久而久之我们就很容易忽视对假定条件的考究。下面介绍四个很常见同时也很 容易 被 忽视的问题 ，望引起注意。

一、 楼梯间 剪力墙没有楼板支撑 ：

下图一 是高层住宅公共 区域很常见的 布置形式。 走廊 联通各户，走廊北侧是 楼电梯间 ，南侧是 各种管道井（如风井、水暖井、强弱电井） 。

楼梯间 外 墙 的两侧都没有楼板支撑，墙体稳定性如何保证？

尽管该墙内侧有楼梯斜板，但按照传统做法 ，楼梯斜板与 剪力墙 仅仅是简单贴合， 既没有 钢筋连接 ， 混凝土也不是 整体 浇筑 ，起不到支撑作用 。对 该墙 平面外能 起到支撑作用 的，只有 楼梯 的两 块 平台板 。但 平台板是与窗顶连梁连接 的 ，通过连梁 才能 间接约束 该 剪力墙 ， 可见约束效果是 比较薄弱 的 ，从下 图二 中 可以看 得比较 直观。

现在高度100米左右的 高层住宅比比皆是 ， 如果不能 提供 可靠 的 平面外 支撑 ，则 在地震作用下，该剪力墙的安全性存在隐忧 。

建议借助 楼梯斜板的平面内刚度 为楼梯间 外墙提供 支撑 ， 以 保证 其 稳定性。 具体做法 是，楼梯斜板双层双向配筋，并将钢筋可靠 地 锚入剪力墙 内；楼梯斜板的厚度和 配筋率 适当提高 。

二、 楼道侧面管道井集中 布置 ，致使楼道板变成“无根”悬挑板 ：

主体结构施工时 ，管道井 的楼板一般为 后浇 ； 即钢筋照常绑扎， 先 不浇混凝土；待管道安装 完毕 再补浇混凝土。 但对于 图一所示的情况， 阴影线 所示区域全部后浇， 切断了 楼道板 在 剪力墙上的支座，使得楼道板变成了悬挑板，而且 该 悬挑板的另一侧是楼梯间和电梯间 ，没有楼板。也就是说 ， 楼道板 变成了 “无根”的 悬挑板，安全性很差 ， 见 下 图三；

另外，由于管道密集， 楼板有效截面较小。加上 在管道安装 和调直 过程中， 往往不得不 将预留 的 钢筋切断 ；管道安装完毕后，也很难 将被切断钢筋进行 很好的 调直和 焊接；补浇 混凝土以后，也难以形成一块完整的楼板 ，依然是 以悬挑板的 状态在 受力。 加之 管道井 的 隔墙密集，重量很大， 楼道板的 安全性不容 小视 。

针对 上述 状况 ， 且考虑到 加梁 会 影响楼道净高 和观瞻 ，建议 做法如下 ：

（1） 将 楼板加厚 （180 ~ 200 mm 左右）；一来方便预埋强弱电管线，二来方便设暗梁。

（2） 在 管道井 周边设暗梁 ，将 垂直于楼道方向的暗梁当做主梁， 沿 楼道方向的暗梁当做次梁，并延伸至入户门顶连梁，使之形成连续梁 ，参见下 图四。

三、坡道贴附在地下室外侧，形成间接受力的挡土墙：

顾名思义，挡土墙就是承受土压力的，所以一般来说，挡土墙总有一侧是临土的。但有的地下室外墙并不临土，或者只有小部分临土，但间接承受较大的土压力。这种挡土墙就需要特别注意。

如下图“ 汽车坡道平面图 ”，汽车坡道贴附在地下室外墙的外侧，貌似地下室外墙（A轴墙）不挡土，但实际上该墙受力状态更复杂、更不利。该工程地下一层为大型商超，层高8米，所以坡道很长。

坡道横剖面如“ 剖面图1 ” 和“ 剖面图2 ”。

如不加注意，很容易只把坡道外墙当作挡土墙，把坡道斜板和顶板当作挡土墙的支座。实际上，坡道斜板和顶板的内侧并没有与地下室楼板对位，而是支承在地下室外墙上（A轴和35轴墙），从而将土压力传给该墙。由于坡道下方是可利用空间，该外墙并没有落地（见“剖面图1”），最终实际上是将土压力传给了8米高的框架柱上（绿色箭头所示），这显然是不成立的。即使如“剖面图2”所示地下室外墙是落地的，8米高的墙承受坡道板传力的土压力，其厚度和配筋也是可观的。

针对此问题，采用发挥坡道斜板平面内刚度和承载力的办法，使其成为坡道外侧挡土墙的支座。但坡道斜板长度达到56米，故需要给坡道斜板增设支点。     在不影响建筑空间的情况下，为坡道斜板增设了四个支点，将斜板的“跨高比”控制在6以内，如下图“ 汽车坡道剖面图 ”：

四个支点是：

（1） 车道顶板敞开处的上反梁，与地下室内的剪力墙对位；

（2） 在3~4轴间、标高-2.600处设“ 汽车坡道支撑板 ”，与主体结构核心筒剪力墙对位；

（3） 在7轴上标高-6.8米处设“ 汽车坡道支撑梁 ”，实际是水平轴压杆，与主体结构核心筒剪力墙对位；

（4） 坡道斜板底端与-2层顶板整浇。

由下图可以看出，坡道外侧挡土墙的四个支座：基础底板、-2层顶板、坡道斜板、坡道顶板。坡道斜板和顶板将土压力直接传给主体结构剪力墙，地下室外墙（A轴和35轴墙）不再承受土压力。

四、坡道入口位于主体结构的边跨：

如下图，地下车库的坡道入口位于主楼的边跨，造成主楼边列柱（下图中A轴柱）在±0.000形不成嵌固端，且柱侧面承受土压力，对主体结构很不利。

下图为A轴柱列的纵剖面图。A轴挡土墙依靠坡道斜板的平面内刚度和承载力支撑。阴影区为悬臂挡土墙。阴影区内13轴和14轴的柱段侧面承受土压力。

下图为坡道横剖面，可以看清楚，A轴柱在±0.000形不成嵌固端，且侧面承受土压力。

为了避免这种不利状况，经征得建筑师和甲方的支持和同意，在A轴外侧的地下室增加一跨，-2层用于停车，-1层为变电所。如下图：

结构布置如下图；

变电所顶板可为13轴和14轴的框架柱提供嵌固作用，变电所外墙承受土压力，A轴墙和框架柱不再承受土压力。