建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題分析|建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范2016

　　本文結(jié)合工程實例主要通過某工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的程序及結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題提出自己的一些看法與分析。 　　1.工程概況 　　某工程是一座集商業(yè)、辦公、培訓(xùn)中心于一體的綜合性高層建筑。由三層裙房及主樓組成，建筑物總長為44.3m，總寬為37.1m，建筑面積為16900m2。
　　2.基礎(chǔ)設(shè)計
　　2.1工程地質(zhì)及基礎(chǔ)選型
　　本工程所處場地地勢較平坦，根據(jù)工程地質(zhì)勘察所揭示的地質(zhì)剖面為素填土（層厚1.30―5.20）、粉質(zhì)粘土（層厚4.30一5.50）、粉砂（層厚1.20―10.10）、圓礫卵石（層厚0.6―3.6）、粉砂巖殘積砂質(zhì)粉土（層厚1.30―10.30）、強風(fēng)化粉砂巖A段（層厚1.20―31.10）、強風(fēng)化粉砂巖B段（未揭穿）。本工程建筑物高度高、荷重大，沉降敏感，鑒于上述特點，填土、粉質(zhì)粘土、粉砂承載力標準值低，天然地基難以滿足建筑物荷重和變形的要求，所以基礎(chǔ)須采用樁基。予制樁因圓礫卵石厚度不均，粒徑大小混雜，穿越該層困難；人工挖孔樁又因?qū)油杆�性好，含水豐富，排水困難，且上部粉砂層易坍塌，不宜選用。因此設(shè)計中選擇泥漿護壁沖孔灌注樁，以承載力較高的強風(fēng)化粉砂巖A、B段作為樁端持力層。
　　2.2樁基設(shè)計
　　本工程樁基采用樁徑 700、 800沖孔灌注樁，樁身砼強度等級為C25水下砼。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94―94），樁基的豎向承載力設(shè)計值為：R=Qsk/rs+Qpk/rp，樁端進人持力層≥2D。
　　
　　樁基施工進行單樁靜載實驗3根，樁長38m，樁徑 700，最大加載值6350kN。測試依據(jù)標準：《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94―94）；采用慢速維持荷載法加載。在設(shè)計荷載（3800kN）下沉降量分別為7.92mm、6.25mm、9.30ram，在最大實驗荷載（6350kN）下沉降量分別為21.66mm、16.48mm、26.48mm。三根檢測樁的單樁豎向極限承載力均滿足設(shè)計要求。在樁的布置上力求使樁群承載力合力點與上部結(jié)構(gòu)相應(yīng)豎向永久荷載力作用點重合，另外，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)較大及剪力墻集中荷載大的特點，為了保證上部荷載可靠傳遞給樁基，要求承臺梁（板）具有一定的剛度，以保證群樁共同作用，為此設(shè)計中筒體剪力墻下群樁采用了2.0m厚的承臺梁板。由于本工程的大部分附屬設(shè)施設(shè)置在地下室，考慮到各種管線、集水坑和水池等的設(shè)置，樁基承臺比車庫地坪下降了1.1m，承臺的底標高為一6.15m。
　　3.地下室設(shè)計
　　3.1地下室
　　地下室設(shè)計中考慮了平戰(zhàn)結(jié)合，按六級人防要求設(shè)計。外墻300厚，內(nèi)墻200厚，非人防頂板180厚，人防頂板250厚，底板400厚。由于本工程地下水位較高，應(yīng)對底板進行了抗裂驗算，使之滿足規(guī)范要求。外墻、底板采用剛?cè)醿傻婪浪�，s6鋼筋砼剛性自防水及地下室外側(cè)柔性卷材防水層。在汽車出入口及臨戰(zhàn)時鋼筋砼墻封堵處的構(gòu)件接觸面處，均勻埋設(shè)鋼板，平時不封閉，待臨戰(zhàn)前焊接加固鐵件，能以最快速度作為封口施工達到六級人防設(shè)防要求。
　　3.2地下室圍護結(jié)構(gòu)
　　本工程基坑開挖深度達到一5.15m以上，根據(jù)地質(zhì)及周圍建筑情況，地下室圍護結(jié)構(gòu)采用錨釘擋墻圍護，與通常的排樁加支撐梁圍護比較，在投資上節(jié)省了近35％，實施安全便捷、滿足施工要求，受到建設(shè)單位及施工單位的贊揚和肯定。
　　4.設(shè)計體會
　　4.1方案設(shè)計
　　結(jié)構(gòu)設(shè)計在本階段的主要目標是確定建筑物整體結(jié)構(gòu)的可行性，柱、墻、梁的布置及支承條件的合理性，以便建筑專業(yè)在此基礎(chǔ)上進一步深化，形成一個各專業(yè)都可行，且大體合理的建筑方案。本階段的主要工作內(nèi)容：
　　（1）結(jié)構(gòu)選型：確定結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)材料。
　　（2）結(jié)構(gòu)分縫：根據(jù)建筑體型、地基狀況考慮是否分縫，盡可能做到伸縮縫、沉降縫、抗震縫三縫合一。在建筑體型復(fù)雜狀況下可單獨設(shè)抗震縫。
　�。�3）結(jié)構(gòu)布置：柱、墻、樓面梁板的布置，確定構(gòu)件支承和傳力關(guān)系。
　�。�4）結(jié)構(gòu)試算：結(jié)構(gòu)試算以前，設(shè)計人員首先要根據(jù)規(guī)范的具體規(guī)定和軟件手冊對參數(shù)意義的描述以及工程的實際情況，對軟件初始參數(shù)和特殊構(gòu)件進行正確設(shè)置。其中：振型組合數(shù)是軟件在做抗震計算時考慮振型的數(shù)量。該值取值太小不能正確反映模型應(yīng)當(dāng)考慮的振型數(shù)量，使計算結(jié)果失真；取值太大，不僅浪費時間，還可能使計算結(jié)果發(fā)生畸變。最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用，結(jié)構(gòu)反映的地震大小也各不相同，那么必然存在某個角度使得結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)值最大的最不利地震作用方向。結(jié)構(gòu)基本周期是計算風(fēng)荷載的重要指標。這幾個參數(shù)關(guān)系到整體計算結(jié)果，必須首先確定其合理取值，才能保證后續(xù)計算結(jié)果的正確性。
　�。�5）確定整體結(jié)構(gòu)的合理性：整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性是規(guī)范特別強調(diào)的內(nèi)容�？刂平Y(jié)構(gòu)整體性的主要指標有：周期比、位移比、剛度比、層間受剪承載力之比、剛重比、剪重比等。其中：①周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標。它的目的是使抗側(cè)力的構(gòu)件的平面布置更有效更合理，使結(jié)構(gòu)不至出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)。②位移比（層問位移比）是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的重要指標。③剛度比是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的重要指標。④層問受剪承載力之比也是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的重要指標。其限值應(yīng)按《抗震規(guī)范》和《高規(guī)》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。⑤剛重比是結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之比。它是控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的重要因素，也是影響重力二階效的主要參數(shù)。該值如果不滿足要求，則可能引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒塌。⑥剪重比是抗震設(shè)計中非常重要的參數(shù)。規(guī)范之所以規(guī)定剪重比，主要是因為長期作用下，地震影響系數(shù)下降較快，由此計算出來的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能太小。而對于長周期結(jié)構(gòu)，地震動態(tài)作用下的地面加速度和位移可能對結(jié)構(gòu)具有更大的破壞作用，但采用振型分解法時無法對此作出準確的計算。因此，出于安全考慮，規(guī)范規(guī)定了各樓層水平地震力的最小值，該值如果不滿足要求，則說明結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)比較明顯的薄弱部位，必須進行調(diào)整。
　　4.2施工圖設(shè)計
　　結(jié)構(gòu)設(shè)計在本階段的主要目標是完成施工實施技術(shù)文件，保證設(shè)計圖紙的完整性、科學(xué)性及深度要求。本階段的主要工作內(nèi)容：
　�。�1）結(jié)構(gòu)計算。建筑及設(shè)備專業(yè)在初步設(shè)計基礎(chǔ)上往往有些修改，結(jié)構(gòu)專業(yè)在該修改的基礎(chǔ)上再計算，最后確定各構(gòu)件的截面尺寸；輸入合理的歸并系數(shù)、支座方式、鋼筋選筋庫等進行結(jié)構(gòu)計算，如一次計算結(jié)果不滿意，要進行多次試算和調(diào)整。
　�。�2）完成構(gòu)件配筋。此階段的構(gòu)件配筋必須具體化，并保證整項工程的設(shè)計處于同一標準中。生成施工圖以前，要認真輸入出圖參數(shù)，如梁柱鋼筋最小直徑、框架頂角處配筋方式、梁挑耳形式、柱縱筋搭接方式，箍筋形式，鋼筋放大系數(shù)等，考慮支座寬度對裂縫寬度的影響，以便生成符合需要的施工圖。
　　（3）施工圖生成以后，設(shè)計人員還應(yīng)仔細驗證各特殊或薄弱部位構(gòu)件的最小縱筋直徑、最小配筋率、最小配箍率、箍筋加密區(qū)長度、鋼筋搭接錨固長度、配筋方式等是否滿足規(guī)范規(guī)定的措施要求。
　�。�4）最后還應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，對配筋結(jié)果作合理性審核，如鋼筋排數(shù)、直徑、架構(gòu)等，如不符合工程需要或不便于施工，還要做最后的調(diào)整計算
　　4.3關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的分析
　�。�1）高層建筑在進行結(jié)構(gòu)整體分析計算時必須考慮：由于考慮施工，使用等原因，所有工程（不論是否規(guī)則）均應(yīng)考慮偶然偏心引起的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和地震地面運動扭轉(zhuǎn)分量的影響；即高層建筑，均按單向地震扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)加偶然偏心進行結(jié)構(gòu)整體分析計算；對質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙向地震作用。
　�。�2）對樓層采用剛性樓板假定的選用：在結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)采用符合實際情況的樓板剛度計算假定；當(dāng)計算模型存在樓板開大洞、不連續(xù)、弱連接的情況，不符合剛性樓板假定時，應(yīng)采用“彈性樓板假定”計算，同時地震作用應(yīng)采用總剛分析方法計算，而計算結(jié)構(gòu)的位移比時，則應(yīng)選用“對所有樓層強制采用剛性樓板假定”進行補充計算。
　�。�3）有較小高差的樓板配筋：在計算有較小高差的樓板配筋時（高差≤300mm），對板在高差處的支座按簡支邊模型計算和配筋，本人認為這種情況不同于錯層樓板計算模型，建議設(shè)計可按無高差連續(xù)板簡化計算，高差處的兩邊板支座縱向受拉鋼筋可參照此計算結(jié)果配筋，設(shè)計也可根據(jù)高差和梁抗扭剛度等因素，對支座彎矩調(diào)幅0.8～0.9，同時加大相應(yīng)跨中的彎矩。
　�。�4）地下室防水混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)厚度、保護層厚度等：1）結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm；2）裂縫寬度不得大于0.20mm，并不得貫通；3）迎水面鋼筋的保護層厚度不應(yīng)小于50mm．為滿足《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108―2001中關(guān)于迎水面鋼筋的保護層厚度不應(yīng)小于50mm的規(guī)定，可將地下室外墻的受力主筋布置在內(nèi)側(cè)，保護層取50mm，分布鋼筋在外側(cè)，保護層取35mm，避免了受力鋼筋保護層偏薄的問題。
　�。�5）連層柱的配筋：連層柱的配筋應(yīng)按所用程序的要求給予放大（放大系數(shù)必須>1.05）。不能出現(xiàn)連層柱的下層柱與上層柱不同配筋，必須把連層柱作為“一根豎向力學(xué)桿件”看待，連層柱配筋必須連續(xù)。
　�。�6）弧形梁、板放射鋼筋的問距：在設(shè)計各種弧形梁、板時，要注意在轉(zhuǎn)彎處放射鋼筋間距對內(nèi)弧邊和外弧邊是不同的，甚至相差很大。建議設(shè)計時按外弧邊計算和控制放射鋼筋間距。
　　
　�。ㄗ髡邌挝唬焊＝ňG城建筑設(shè)計有限公司福建廈門361009）

相關(guān)熱詞搜索：結(jié)構(gòu)設(shè)計 建筑 分析 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計面試經(jīng)驗 建筑設(shè)計面試問題