2024年3月17日发(作者:华令美)
浅议如何防范住宅结构设计通病
摘要: 与其他工程相比,住宅工程的质量直接关系到人们的生命安全。设计
质量和施工质量是两个决定性的因素。在实际设计工作中,因为设计人员力学概
念清晰度不够,未能建立正确的计算模式,且缺乏足够经验对结构电算结果正确
与否进行判断,或者不够重视一般住宅尤其是多层住宅的自身特点而盲目参照或
套用其他设计,或者对设计规范及方法理解不透等等原因,经常发生住宅结构设计
的概念和方法出现差错的问题。
关键字:住宅设计 结构设计
为避免或减少类似出现差错,保证住宅质量和人们的生命财产安全,笔者认
为,我们应从以下几个方面对结构设计中的常见问题加以防范:
一、结构设计人员应该及早介入建筑的概念设计
建筑的概念设计在整个设计过程的地位举足轻重,一幢建筑物的设计,事先
全盘正确和完善的概念设计是基础性的,如果没有正确的概念设计,之后即使计
算模式再准确、计算再精确、配筋再合理,也不可能是一个经济、合理、完善的
优秀设计工程。
最新的地震区域划分和规定对各地的设防烈度都有了明确规定。对于很多地
方来讲,住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构,都不同于以往的静力设
计,必须从抗震的角度,采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此,结
构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计,否则,将会导致建筑结构设计的
不合理,给以后的结构设计带来难度。为了在建筑方案设计阶段正确把握建筑结
构的概念设计,应针对不同形式的住宅建筑,掌握各自概念设计中容易出现问题
的几个方面:
1、对一般多层砌住宅结构,应按《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)要求做
到:优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,
沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;
不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
2、对钢筋砼多的高层结构住宅,力求做到:
(1)结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它
分割成不同的各个规则的结构单元,结构布置以少设缝为宜,一旦设缝,则应使
防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;
(2)框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该
抗侧力结构平面方向的地震力;
(3)框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙
之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋
盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
二、防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏
我们可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面入手来预防或减少不
均匀沉降的危害。比如:加强上部结构和基础的刚度;避免立面体形变化过大;
避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;将体形复杂、荷载和高低差异
大的建筑物分成若干个单元;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土
层中等一系列措施。
值得注意的是:因高层建筑需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础
一般采用桩箱或桩筏结合的形式,这个时候应保证箱体的整体刚度,群桩布置的
形心应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时,应使用同一建筑结构下的
桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言,从经
济的角度考虑,一般不愿意采用长桩的方案,但有的地区软土层覆盖层厚度较大,
一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基
处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两
方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求
达到的技术指标及各种处理方面的适用性,同时综合考虑处理方案的成熟程度及
施工单位的经验,进行多方案比较,最终选定安全实用、经济合理的处理方案。
地基经处理后,还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
三、结构计算和构造必须符合规范要求
(一)从结构计算角度来讲,结构计算应注意以下问题:
1、避免荷载计算的错误。比如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物
用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重等等问题都是要避免的。
2、底框砌体结构验算时,应注意:①底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的
多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通
常对底层地震剪力乘以1.2-1.5的增大系数。②因为底框架结构中只有底层框架
抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承担剪力,
所以底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。刚度计算
时,框架不折减,抗震墙折减到弹性刚度的20%-30%。③应考虑底层框架柱中
地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
3、在楼板计算中也应尽力避免不正确的方法。①连续板计算不能简单地用
单向板计算方法代替。②双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则,
由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。
4、对电算结果要客观地评价和分析。对于电算结果能否作为施工图设计的
依据这个问题,必须根据工程设计的经验对其进行分析和判断,因为目前结构计
算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价,是一
个至关重要的方面。
(二)从构造角度看,必须注意以下问题:
1、注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保
证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求。
2、严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接
长度,材料选用也须满足强度要求。
3、为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风融热措施。
4、按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,
上至女儿墙压顶,下至浅于500毫米基础圈梁,或伸入室外地面以下500毫米,
构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
通过对各类常见结构错误问题的分析,可以加强结构设计人员对常见结构设
计错误的辨别能力,提高对结构设计通病的防治能力,使住宅的结构设计工作更
安全、更合理。
2024年3月17日发(作者:华令美)
浅议如何防范住宅结构设计通病
摘要: 与其他工程相比,住宅工程的质量直接关系到人们的生命安全。设计
质量和施工质量是两个决定性的因素。在实际设计工作中,因为设计人员力学概
念清晰度不够,未能建立正确的计算模式,且缺乏足够经验对结构电算结果正确
与否进行判断,或者不够重视一般住宅尤其是多层住宅的自身特点而盲目参照或
套用其他设计,或者对设计规范及方法理解不透等等原因,经常发生住宅结构设计
的概念和方法出现差错的问题。
关键字:住宅设计 结构设计
为避免或减少类似出现差错,保证住宅质量和人们的生命财产安全,笔者认
为,我们应从以下几个方面对结构设计中的常见问题加以防范:
一、结构设计人员应该及早介入建筑的概念设计
建筑的概念设计在整个设计过程的地位举足轻重,一幢建筑物的设计,事先
全盘正确和完善的概念设计是基础性的,如果没有正确的概念设计,之后即使计
算模式再准确、计算再精确、配筋再合理,也不可能是一个经济、合理、完善的
优秀设计工程。
最新的地震区域划分和规定对各地的设防烈度都有了明确规定。对于很多地
方来讲,住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构,都不同于以往的静力设
计,必须从抗震的角度,采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此,结
构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计,否则,将会导致建筑结构设计的
不合理,给以后的结构设计带来难度。为了在建筑方案设计阶段正确把握建筑结
构的概念设计,应针对不同形式的住宅建筑,掌握各自概念设计中容易出现问题
的几个方面:
1、对一般多层砌住宅结构,应按《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)要求做
到:优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,
沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;
不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
2、对钢筋砼多的高层结构住宅,力求做到:
(1)结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它
分割成不同的各个规则的结构单元,结构布置以少设缝为宜,一旦设缝,则应使
防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;
(2)框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该
抗侧力结构平面方向的地震力;
(3)框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙
之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋
盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
二、防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏
我们可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面入手来预防或减少不
均匀沉降的危害。比如:加强上部结构和基础的刚度;避免立面体形变化过大;
避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;将体形复杂、荷载和高低差异
大的建筑物分成若干个单元;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土
层中等一系列措施。
值得注意的是:因高层建筑需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础
一般采用桩箱或桩筏结合的形式,这个时候应保证箱体的整体刚度,群桩布置的
形心应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时,应使用同一建筑结构下的
桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言,从经
济的角度考虑,一般不愿意采用长桩的方案,但有的地区软土层覆盖层厚度较大,
一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基
处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两
方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求
达到的技术指标及各种处理方面的适用性,同时综合考虑处理方案的成熟程度及
施工单位的经验,进行多方案比较,最终选定安全实用、经济合理的处理方案。
地基经处理后,还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
三、结构计算和构造必须符合规范要求
(一)从结构计算角度来讲,结构计算应注意以下问题:
1、避免荷载计算的错误。比如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物
用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重等等问题都是要避免的。
2、底框砌体结构验算时,应注意:①底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的
多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通
常对底层地震剪力乘以1.2-1.5的增大系数。②因为底框架结构中只有底层框架
抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承担剪力,
所以底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。刚度计算
时,框架不折减,抗震墙折减到弹性刚度的20%-30%。③应考虑底层框架柱中
地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
3、在楼板计算中也应尽力避免不正确的方法。①连续板计算不能简单地用
单向板计算方法代替。②双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则,
由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。
4、对电算结果要客观地评价和分析。对于电算结果能否作为施工图设计的
依据这个问题,必须根据工程设计的经验对其进行分析和判断,因为目前结构计
算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价,是一
个至关重要的方面。
(二)从构造角度看,必须注意以下问题:
1、注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保
证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求。
2、严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接
长度,材料选用也须满足强度要求。
3、为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风融热措施。
4、按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,
上至女儿墙压顶,下至浅于500毫米基础圈梁,或伸入室外地面以下500毫米,
构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
通过对各类常见结构错误问题的分析,可以加强结构设计人员对常见结构设
计错误的辨别能力,提高对结构设计通病的防治能力,使住宅的结构设计工作更
安全、更合理。