深圳总院培训资料结构问题思考.docx

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深圳总院培训资料结构问题思考

深圳总院培训资料：

结构问题思考

结构设计中的若干问题思考

一、设计使用寿命问题

一般为50年，100年宜慎重采用。

设计原则：

设计前，必须对建筑物的安全性、耐久性和舒适性等使用要求，以及施工技术条件、材料供应情况及工程地质条件、地形等情况进行补充调查研究，做到心中有数，以使设计符合实际情况。

二、设防地下水位问题及抗渗等级

一般地设防地下水位应由地质勘察报告提供，当地质勘察报告中未明确提出设防水位时，宜采取以下措施：

1、对重要工程进行水文试验，并经专家论证后确定；

2、对一般工程的设防水位取建筑物设计年限内可能产生的最高水位和最大水压。

◆对于北京地区，建筑之地下室是否按防水要求进行设计，以及水位高度之确定，可参照下列原则（本条第一、二款，指的是地下室外包建筑防水做法，与抗浮设计无关）：

1、凡地下室内设有重要机电设备，或存放贵重物资等，一旦进水将使建筑物正常使用受到重大影响或造成巨大损失者，应按该地区71～73年最高水位进行防水设计（水位高度包括上层滞水）；

2、凡地下室为一般人防或车库、仓库等，万一进水不致有重大影响者，其地下水位标高，可取71～73年最高水位与最近三至五年的最高水位之平均值（水位高度包括上层滞水）；

3、验算地下室外墙承载力时，水位高度可按最近三至五年的最高水位（水位高度不包括上层滞水）；

4、框架结构（包括高层建筑之裙房）采用单独柱基加防水板之做法时，应验算防水板之承载力，设防水位可按最近三至五年的最高水位。

上层滞水对于建筑物地下室之影响，应视具体情况而定。

在图a的情况下，基础底板受到水浮力作用，其水头高度为h。

在图b中，基础埋置在隔水层土中（例如较密实的粘性土），因此可认为基础底板不受上层滞水的浮力作用。

5、对于地下室层数较多而地上层数不多之建筑物，应慎重验算地下水之水浮力作用。

在验算建筑物之抗浮能力时，应不考虑活载，抗浮安全系数取1.0。

即

建筑物重量（不包括活载）

≥

1.0

水浮力

建筑重及水浮力之分数系数取1.0。

◆关于抗渗等级问题：

钢筋混凝土地下室基础结构防水分四级，各级防水的选用范围和防水设防要求可按《地下工程防水技术规范》GB50108—2001第3章设计，地下构件防水构造细节按第4、5章设计，其中防水混凝土的抗渗等级见规范第4.1.3条，如表1。

表1防水混凝土抗渗等级

工程埋置深度（m）

设计抗渗等级

工程埋置深度（m）

设计抗渗等级

＜10

S6

20～30

S10

10～20

S8

30～40

S12

防水混凝土抗渗等级也可按《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002表12.1.9执行，如表2。

表2防水混凝土抗渗等级

最大水头H与防水混凝土厚度h的比值

设计抗渗等级（Mpa）

H/h＜10

0.6

10≤H/h＜15

0.8

15≤H/h＜25

1.2

25≤H/h＜35

1.6

≥35

2.0

三、砼强度的合理采用

1、关于基础的最低混凝土强度等级，虽然《建筑地基基础设计规范GB50007—2002》8.2.2第4款扩展基础“不应低于C20”，但《混凝土结构设计规范GB50010—2002》3.4.1条规定基础的环境类别为二a类或二b类（严寒和寒冷地区），3.4.2条规定其最低混凝土强度等级二a类为C25，二b类为C30，一般地认为应符合《混凝土结构设计规范GB50010—2002》的规定。

高层建筑基础的混凝土强度等级则“不宜低于C30”（《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3—2002》12.1.9条）。

《建筑地基基础设计规范GB50007—2002》8.4.2条规定“筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30”。

2、墙体砼：

一般地C50～C25，最低可变化至C25，在北京地区可用高强砼。

3、楼板砼：

普通砼为C25～C30，预应力砼为C30～C40。

4、梁柱砼可以不同。

四、有伸缩缝或抗震缝处双墙做法（地下室部分可以不分缝）

五、地下室外墙的厚度及配筋问题

1、地下室外墙根据地下室层高及约束条件，一般在250～400mm厚之间，不宜太厚。

2、配筋时应注意节约，内外侧可不同配筋，同时注意纵向钢筋不宜太小。

如果负筋太大，可采用附加钢筋形式，特别在一层地下室，层高较大的情况下，节省钢筋尤显明显。

六、窗井墙问题

1、窗井墙布置应注意窗井墙横墙连通，便于传递地震力。

2、窗井墙（外墙）配筋方式应注意，一般为纵向连续板配筋，竖向钢筋反而不重要，除非上部有较宽的梁。

七、上部墙体构造配筋

1、应在上部结构中严格控制构造配筋的墙体厚度，可以节约钢材。

抗震等级

特一级

一*

一、二、三级

四级

配筋率

加强区0.4%

一般部位0.35%

0.30%

≥0.25

≥0.2

构造

钢筋间距≤300，墙厚/10≥d≥8

举例

加强部位一般部位

有端柱H/16，200有端柱H/20，200

无端柱H/12，200无端柱H/15，200

160厚墙φ8@200

200厚墙φ8@200

250厚墙φ8@150

300厚墙φ10@200

大于或等于160

2、在剪力墙结构中，合理布置墙体，适当减少墙体的数量，也非常重要。

八、墙体暗柱箍筋及纵筋问题

墙体纵筋除计算需要外，要严格控制。

一二级抗震墙符合《抗震规范》6.4.6条第1款者，约束边缘构件可改为构造边缘构件。

抗震等级

特一级

一级（9度）

一级（7、8度）

二级

配箍特征

值λv

≤C60

0.24

0.2

0.2

0.2

＞C60

0.26

0.22

0.22

0.22

Lc

暗柱

0.25hw

0.25hw

0.20hw

0.20hw

端柱或翼墙

0.20hw

0.20hw

0.15hw

0.15hw

箍筋直径

d≥10

d≥8

箍筋竖向间距S

≤100

≤100

≤100

≤150

纵筋配筋

≥1.4%Ac

≥1.2%Ac

≥1.2%Ac

≥1.0%Ac

≥6φ16

≥6φ16

≥6φ16

≥6φ14

注：

λv——配箍特征值；Lc——约束边缘构件沿墙肢长度；

hw——剪力墙墙肢长度；Ac——为下图中阴影部分面积；

S——箍筋竖向间距，箍筋体积中应扣除重叠部分的箍筋体积；

ρv——体积配箍率（ρv=λv·fc/fyv）

体积配箍率ρv计算时ρv=（一层箍筋的体积/AcorS）。

Acor——外排箍筋内表面范围的面积。

举例，构造ρv在砼C35，Ⅰ级钢筋情况下

ρv=0.2·（16.7/210）=1.59%

即200厚以下墙φ10@100的3支就够，250厚4支，300厚5支。

九、结构布置问题

1、结构刚与柔的选择。

将变形限制在规范许可的范围，并使结构有足够的刚度，同时，按场地来设计结构，硬土地基上设计的结构可柔一些，软土上的结构可刚一些，使其自振周期偏离场地的卓越周期。

要考虑结构进入开裂和塑性状态时的结构自振周期加长。

2、结构平置宜刚度均匀，减少扭转。

3、竖向刚度宜均匀，避免软弱层，减少鞭梢效应。

·要控制大底盘高度占总高度的比例；

·设计要采取措施，加大部分楼层设计力、承载力；

·计算时应选取适宜的振型数。

4、预估结构的破坏形态，调整某些部位承载力。

不能盲目地按照内力组合法来配置钢筋，应使其自下而上均匀地减少，避免出现中间某一层承载力突然减小的情况。

注意计算分析估计受力不利部位和薄弱部分，注重采用合理的结构形式，剪力墙开洞。

5、设计延性结构和延性构件：

构件延性比=极限变形/屈服变形

结构延性比=极限顶点位移/屈服时顶点位移

·控制轴压比；

·避免短柱，尤其是避免长短柱；

·提高角柱、框支柱部位承载力。

要注意短肢剪力墙的布置，较大面积地连续布置短肢剪力墙（30%～50%）将对弹塑性阶段抵抗地震作用和抵抗竖向荷载造成危险。

·要避免一字形短肢剪力墙平面外与跨度较大的梁连接。

6、合理选用填充墙材料、布置及构造节点。

十、板配筋问题

1、合理选择板的厚度；

2、注意适当的次梁布置，减少板厚及配筋；

3、除±0.000及屋面及转换层上下楼面等外，一般采用分离式配筋；

4、多用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，尤其是大面积板；

5、注意构造钢筋大小，既要满足规范最小配筋率，又要注意节省。

十一、采用梁筏基础时，合理利用外墙当梁

可利用地下室外墙和内墙，当作反梁，在墙底及顶部设暗梁，暗梁可按构造配筋，减少反梁配筋及断面。

十二、基础形式

1、合理选择基础形式非常重要，是否采用桩基要填重，一般地独立基础比筏基节省投资，天然基础比桩基节省。

有地下室时，若地质条件允许，宜采用独立基础加防水底板形式，是最为节省的。

2、裙房与主楼的基础厚度可不同设置，地基持力层也可在不同层。

3、悬挑出外墙部分的筏板上部筋可构造配置。

十三、计算系数问题

1、框剪结构中各层框架总剪力Vf≥0.2Vo，计算时注意作调整；

2、梁弯矩增大系数正弯矩一般可取1.2（考虑活载不利分布时可选1.0）；

3、沉降、变形应按要求进行计算；

4、双向地震作用和偶然偏心作用不同时考虑；

5、梁扭矩折减系数一般0.4，梁侧纵向扭筋有时候计算出来比较大，配置时，不宜太大，一般宜取φ12~φ16为宜，可将不够部分分摊到底筋。

十四、楼板刚度的假定

在建筑结构分析中，楼板刚度的合理考虑是一个重要因素，不仅影响结构分析效率，更重要的是直接决定了分析结果的精度、可靠性和应用价值。

SATWE对楼板给出了多种简化假定。

用户在使用中可根据工程实际需求，灵活应用。

对于同一个工程，可综合采用几种不同的假定，以达到既准确又实用的目的。

在SATWE软件提供的几种弹性楼板假定中，弹性楼板6适用于板柱结构和板柱—抗震墙结构，弹性楼板3适用于厚板转换层结构，弹性膜适用于空旷的工业厂房和体育场馆结构、楼板局部开大洞结构、楼板平面较长或有较大凹入以及平面弱连接结构。

对于量大面广的普通工程，其楼板一般都不特殊，都可以简单地采用刚性楼板假定。

在工程应用中，需要了解结构的特点，采用相应的假定。

若采用的假定不恰当，不仅可能使分析结构误差过大，而且还可能影响梁配筋的安全储备，甚至使分析结果的可靠性得不到保证。

十五、结构计算振型数

《抗震规范》第5.2.2条规定抗震计算时，不进行扭转耦联计算的结构，水平地震作用标准值的效应，可只取前2～3个振型，当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于5时，振型个数应适当增加。

其条文说明中还指出为使高柔建筑的分析精度有所改进，其组合的振型个数适当增加。

振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。

《高规》第5.1.13条2款规定，抗震计算时，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。

规范、规程给出的选取振型的具体个数，如前2～3个振型、振型数不应小于15、对多塔结构的振型数不应小于塔楼数的9倍等，均是一种粗略估计取法。

对于有弹性楼板、大开洞的错层、连体、空旷的工业厂房以及体育馆等结构，若按此下限选取振型数则会造成地震作用明显不足。

规范、规程规定的振型参与质量的判断法是一个严格的、通用的、计算机才能实现的方法。

不论任何结构类型，用户应保证各地震方向的振型参与质量超过总质量的90%作为选取足够的结构计算振型数的唯一判断条件（PMSAP只需80%，除外）。

十六、短肢剪力墙结构设计

1、规程相关规定。

《高规》第7.1.2条规定了高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。

短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并且应符合一系列规定。

第7.1.3条规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不应采用第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。

2、短肢剪力墙结构的定义。

（1）短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙；

（2）高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；

（3）短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。

3、短肢剪力墙结构的必要条件。

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结构总底部地震倾覆力矩的50%。

4、短肢剪力墙结构的应用范围。

（1）B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，即使设置筒体，也不能采用；

（2）其最大适用高度比《高规》表4.2.2—1中剪力墙结构的规定值适当降低，且7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m；

（3）如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。

5、短肢剪力墙结构的抗震加强。

（1）抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比《高规》第4.8.2条规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用；

（2）抗震设计时，各层短肢剪力墙在重大荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三级时分别不宜大于0.5、0.6和0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1；

（3）抗震设计时，除底部加强部位应按《高规》第7.2.10条调整剪力设计值外，其他各层短肢剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2；

（4）抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于1.0%；

（5）短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm；

（6）7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。

一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁；

（7）《高规》第7.2.1条规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25；

◆弱短肢剪力墙（墙肢截面高度与厚度之比不小于5墙肢）

《高规》第7.2.5条规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为5的剪力墙；当其小于5时，其在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一级（9度）、一级（7、8度）、二级、三级时分别不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。

◆短墙（墙肢截面高度与厚度之比不大于3的墙肢）

《高规》第7.2.5条文和《抗震规范》第6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度之比不大于3时，应按柱的要求进行设计，底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%，其他部分不应小于1.0%，箍筋应沿全高加密。

6、程序实况。

（1）程序把第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构称为短肢剪力墙结构。

用户可在“结构体系”中设定为“短肢剪力墙结构”。

（2）结构设定为“短肢剪力墙结构”后，程序自动将其中的短肢剪力墙，即墙肢高度和厚度之比不大于8的剪力墙的抗震等级提高一级。

用提高后的抗震等级进行短肢剪力墙墙肢的轴压比控制和剪力设计值放大。

（3）短肢剪力墙结构，其短肢墙部分承担的地震倾覆力矩不应大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。

这也是短肢剪力墙结构的上限。

超过此上限说明短肢剪力墙占的比例太大，这种结构是不允许的。

若短肢墙部分承担的地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的比例很小（现《高规》没有设定下限），则此结构应视为一般剪力墙结构，不用定义为短肢剪力墙结构，结构中不用区分短肢剪力墙还是一般剪力墙，一律按剪力墙处理。

（4）短肢剪力墙和高厚比小于5的矩形截面独立墙肢要全楼验算轴压比限值。

不管短肢剪力墙有无翼缘或端柱，SATWE和PMSAP一律用提高的抗震等级按无翼缘或端柱轴压比限值来控制短肢剪力墙轴压比，而TAT则考虑了有无翼缘的不同处理。

（5）按《高规》第7.1.2条3款规定，短肢剪力墙结构中墙肢高度和厚度之比不大于8的短肢剪力墙，其抗震等级自动提高一级。

用户不需要手工更改这些构件的抗震等级。

（6）TAT对短肢剪力墙的判断是整墙认定，而SATWE、PMSAP对短肢剪力墙的判断是单肢认定。

对有长肢翼缘的T形、L形剪力墙的短肢部分还认为是短肢剪力墙，是不对的。

用户使用SATWE时请用“独立定义构件抗震等级”定义这种假短肢剪力墙，使它不按短肢墙自动调整。

但即使这样，在计算短肢剪力墙承担的地震倾覆力短中仍然包括了这些假短肢墙的弯矩。

十七、结构体系要求

结构体系除符合现行工程建设标准外，尚应满足下列要求（北京地区）：

1、砌体结构不应在房屋角部设置转角门窗；

2、砌体结构不宜采用错层结构（指楼板顶高差大于500mm的情况），当采用错层结构时，应对错层按二个楼层计入房屋的层数中；

3、不应采用砌体墙—钢筋混凝土墙混合结构体系；

4、不应采用内框架结构房屋；

5、底部框架—抗震墙房屋的底部抗震墙不应采用砌体结构；

6、不应采用钢筋混凝土异型柱框架结构、异型柱框架—抗震墙结构、异型柱框架—支撑结构；

7、不应采用无抗震墙的钢筋混凝土板—柱结构；

8、当房屋层数不超过三层，且设计采取了加强措施，对上述1、3、6、7款要求可适当放宽。

十八、砼剪力墙中角窗的设置

在高地震区一般应避免设置角窗，若设置，则应按边缘约束构件加强，同时，楼板也应加强。

十九、砖混结构应注意问题

1、横墙较少的多层普通砖、多孔砖住宅楼的总高度和层数接近或达到抗震规范表7.1.2规定限值，应采取下列加强措施：

（1）房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6m。

（2）同一结构单元内横墙错位数量不宜超过横墙总数的1/3，且连续错位不宜多于两道；错位的墙体交接处均应增设构造柱，且楼、屋面板应采用现浇钢筋混凝土板。

（3）横墙和内纵墙上洞口的宽度不宜大于1.5m；外纵墙上洞口的宽度不宜大于2.1m或开间尺寸；且内外墙上洞口位置不应影响内外纵墙与横墙的整体连接。

（4）所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁：

圈梁的截面高度不宜小于150mm，上下纵筋各不应小于3φ10，箍筋不小于φ6，间距不大于300mm。

（5）所有纵横墙交接处及横墙的中部，均应增设满足下列要求的构造柱：

在横墙内的柱距不宜大于层高，在纵墙内的柱距不宜大于4.2m，最小截面尺寸不宜小于240mm×240mm，配筋宜符合下表的要求。

增设构造柱的纵筋和箍筋设置要求

位置

纵向钢筋

箍筋

最大配筋率

（%）

最小配筋率

（%）

最小直径

（mm）

加密区范围

（mm）

加密区间距

（mm）

最小直接

（mm）

角柱

1.8

0.8

14

全高

100

6

边柱

14

上端700

下端500

中柱

1.4

0.6

12

（6）同一结构单元的楼、屋面板应设置在同一标高处。

（7）房屋底屋和顶层的窗台标高处，宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带；其截面高度不小于60mm，宽度不小于240mm，纵向钢筋不小于3φ6。

2、防止或减轻房屋顶层墙体裂缝的措施：

（1）屋面应设置保温、隔热层；

（2）屋面保温（隔热）层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6m，并与女儿墙隔开，其缝宽不小于30mm；

（3）采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖；

（4）在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层，滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等；对于长纵墙，可只在其两端的2~3个开间内设置，对于横墙可只在其两端各l/4范围内设置（l为横墙长度）；

（5）顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋；

（6）顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片（纵向钢筋不宜少于2φ4，横筋间距不宜大于200mm）或2φ6钢筋，钢筋网片或钢筋应自挑梁末端伸入两边墙体不小于1m（见下图）

（7）顶层墙体有门窗等洞口时，在过梁上的水平灰缝内设置2~3道焊接钢筋网片或2φ6钢筋，并应伸入过梁两端内不小于600mm；

（8）顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M5；

（9）女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋砼压顶整浇在一起。

（10）房屋顶端部墙体内适当增设构造柱。

二十、主体设计与专业分包关系

网架、幕墙、装饰架、广告牌等可不报审，但应当注明内力及安装、支座要求及连接件要求等。