总图+相连结构图+委托+地质报告>>(设计)>>建筑图+结构图
结构设计经验谈
1.框架结构设计技术措施
2.普通砖混(纯剪力墙)住宅设计技术措施
3.普通砖混结构设计技术措施
4.错误的结构构造
5.构筑物规范(运输机通廊部分)
钢桁架(满足要求情况下尽量经济。)
配电
框架结构设计技术措施 :首要:方案要合理。
建筑设计仔细:选用及采用。“图号编号”2622.3(2623)。隔月日期以出图日期为准。
建筑说明:1:单位。
2:设计依据:(建筑面积及层数;耐火等级及生产类别,防水等级及防水层耐用年限,安全等级,设计使用年限,抗震设防烈度,抗震设防类别,等)
3:标高。
4:结构形式。
5:墙体。
6:门窗。
7:楼梯栏杆。
8:埋件。
9:油漆。
10:施工。
11:工程做法:要与整个建设项目一致(华北地区选规范,其他地区按当地图集)(门窗洞口表)。
平面图:1:走廊斜板厚用“偏移”。2:3:4:5:6:7:8:9:不能只改标注数字,而是拉伸。改一处要改其他图纸(平、立、剖、详、注;结构)所有相关部分,要格外仔细。
1. 结构设计说明
结构说明:
1:设计标准(基本风压;抗震设防烈度,设计地震加速度,设计地震分组,抗震等级,安全等级,场地土类别;活荷载值;人防等级)。
2:选择依据。
3:地基情况及承载力。基础情况:防潮抗渗做法。
4承重墙墙和后砌填充墙及抗震措施。
5:环境类别,混凝土保护层。
6:材料等级(安全前提下保证经济)。
7:框架梁柱抗震构造措施。
8:基坑回填土。
9:设计软件。
10:施工中的注意事项。以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。如:正负零以下应采用水泥砂浆,以上采用混合砂浆。
11:选用详图,通用详图或节点。(QL+GL+GZ不一样)
2. 各层的结构布置图,包括: 手算单项板或双向板。满足挠度、裂缝要求。
(1).预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时, 不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉, 宜采用水平线或垂直线的方法, 相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号,可减少设计工作量,也方便施工人员看图。板缝尽量为40, 此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板, 尽量采用宽板, 现浇板带留在靠窗处, 现浇板带宽最好≥200(考虑水暖的立管穿板)。如果构造上要求有整浇层时, 板缝应大于60。整浇层厚50, 配双向φ6@250, 混凝土C20。纯框架结构一般不需要加整浇层。构造柱处不得布预制板。地下车库由于防火要求不可用预制板。框架结构不宜使用长向板,否则长向板与框架梁平行相接处易出现裂缝。建议使用PMCAD的人工布板功能布预制板,自动布板可能不能满足用户的施工图要求,仅能满足定义荷载传递路线的要求。对楼层净高很敏感、跨度超过6.9米或不符合模数时可采用SP板,SP板120厚可做到7.2米跨。
(2).现浇板的配筋(板上、下钢筋,板厚尺寸)。板厚一般取80,100,120、140、160、180四种尺寸或120、150、180三种尺寸。尽量用二级钢包括直径φ10(目前供货较少)的二级钢,直径≥12的受力钢筋,除吊钩外,不得采用一级钢。钢筋宜大直径大间距,但间距不大于200,间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2米的板上部钢筋不必断开,钢筋也可不画,仅说明钢筋为双向双排φ8@200。板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型也不宜过多。顶层及考虑抗裂时板上筋可不断,或50%连通,较大处附加钢筋,拉通筋均应按受拉搭接钢筋。板配筋相同时,仅标出板号即可。一般可将板的下部筋相同和部分上部筋相同的板编为一个板号,将不相同的上部筋画在图上。当板的形状不同但配筋相同时也可编为一个板号。应全楼统一编号。当考虑穿电线管时,板厚≥120,不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线引出处的板,因电线管过多有可能要加大板厚至180(考虑四层32的钢管叠加)。宜尽量用大跨度板,不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为φ6@250,温度影响较大处可为φ8@200。板顶标高不同时,板的上筋应分开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下宜加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板,以利防水,并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10~15米设一10mm的缝,钢筋不断。尽量采用现浇板,不采用予制板加整浇层方案。卫生间做法可为70厚+10高差(取消垫层)。8米以下的板均可以采用非预应力板。L、T或十字形建筑平面的阴角处附近的板应现浇并加厚,双向双排配筋,并附加45度的4根16的抗拉筋。
现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成,一可加快速度,二来尽量减小笔误。自动生成楼板配筋时建议不对钢筋编号,因工程较大时可能编出上百个钢筋号,查找困难,如果要编号,编号不应出房间。配筋计算时,可考虑塑性内力重分布,将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数,将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。值得注意的是,按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值,按此配筋是偏于保守的,不必再人为放大。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大,否则将对梁产生过大的附加扭距。一般:板厚>150时采用φ10@200;否则用φ8@200。
PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点:1.单向板是按塑性计算的,而双向板按弹性计算,宜改成一种计算方法。2.当厚板与薄板相接时,薄板支座按固定端考虑是适当的,但厚板就不合适,宜减小厚板支座配筋,增大跨中配筋。3.非矩形板宜减小支座配筋,增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。PMCAD生成的板配筋图为PM?.T。板一般可按塑性计算,尤其是基础底板和人防结构。但结构自防水、不允许出现裂缝和对防水要求严格的建筑, 如坡、平屋顶、橱厕、配电间等应采用弹性计算。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋,一是轻隔墙有可能移位,二是板整体受力,应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙,如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。坡屋顶板为偏拉构件,应双向双排配筋。
(3).关于过梁布置及轻隔墙。现在框架填充墙一般为轻墙,过梁一般不采用预制混凝土过梁,而是现浇梁带。应注明采用的轻墙的做法及图集,如北京地区的京94SJ19,并注明过梁的补充筋。当过梁与柱或构造柱相接时,柱应甩筋,过梁现浇。不建议采用加气混凝土做围护墙,装修难做并不能用在厕所处。
(4).雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意:雨棚和阳台的竖板现浇时,最小厚度应为80,否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时,高度<900,最小板厚100;高度>900时,最小板厚120。阳台的竖板应尽量现浇,预制挡板的相交处极易裂缝。雨棚和阳台上有斜的装饰板时,板的钢筋放斜板的上面,并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰柏板封堵,钢筋与泰柏板的钢丝焊接,不必采用混凝土结构。挑板挑出长度大于2米时宜配置板下构造筋,较长外露挑板(包括竖板)宜配温度筋。挑板内跨板上筋长度应大于等于挑板出挑长度,尤其是挑板端部有集中荷载时。内挑板端部宜加小竖沿,防止清扫时灰尘落下。当顶层阳台的雨搭为无组织排水时,雨搭出挑长度应大于其下阳台出挑长度100,顶层阳台必须设雨搭。挑板配筋应有余地,并应采用大直径大间距钢筋,给工人以下脚的地方,防止踩弯。挑板内跨板跨度较小,跨中可能出现负弯距,应将挑板支座的负筋伸过全跨。挑板端部板上筋通常兜一圈向上,但当钢筋直径大于等于12时是难以施工的,应另加筋。
(5).楼梯布置。采用X型斜线表示楼梯间,并注明楼梯间另详。尽量用板式楼梯,方便设计及施工,也较美观。
(6).板顶标高。可在图名下说明大多数的板厚及板顶标高,厨厕及其它特殊处在其房间上另外标明。
(7).梁布置及其编号,应按层编号,如L-1-XX,1指1层,XX为梁的编号。柱布置及编号。
(8).板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋,附加筋不必一定锚入板支座,从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋,如果洞口处板仅有正弯距,可只在板下加筋;否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围,并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。住宅跃层楼梯在楼板上所开大洞,周边不宜加梁,应采用有限元程序计算板的内力和配筋。板适当加厚, 洞边加暗梁。
(9).屋面上人孔、通气孔位置及详图。
(10).在平面图上不能表达清楚的细节要加剖面,可在建筑墙体剖面做法的基础上,对应画结构详图。
3. 梁详图:
结构表高,比建筑标高低20mm。2:牛腿设计配筋。3:详图详细定位及尺寸。
(1).当外部梁跨度相差不大时,梁高宜等高,尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时,宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽,并宜小于1/3柱宽。
(2).原则上梁纵筋宜小直径小间距,有利于抗裂,但应注意钢筋间距要满足要求,并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距,箍筋肢距可不等。小断面的连续梁或框架梁,上、下部纵筋均应采用同直径的,尽量不在支座搭接。
(3).梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下, 架在板上的梁, 不必加附加筋。可在结构设计总说明处画一节点,有次梁处两侧各加三根主梁箍筋,荷载较大处详施工图。
(4).折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,还应加附加箍筋
(5).梁上有次梁时,应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。(此条是从弹性计算角度出发)。当采用现浇板时,抗扭问题并不严重。
(6).端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可按简支考虑,但梁端箍筋应加密。
(7).考虑抗扭的梁,纵筋间距不应大于300和梁宽,即要求加腰筋,并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。
(8).反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋承受,或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。
(9).挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时,注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋,除非受剪承载力不足。对于大挑梁,梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。
(10).梁上开洞时,不但要计算洞口加筋,更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。
(11).梁净高大于500时,宜加腰筋,间距200,否则易出现垂直裂缝。
(12).挑梁出挑长度小于梁高时,应按牛腿计算或按深梁构造配筋。
(13).尽量避免长高比小于4的短梁,采用时箍筋应全梁加密,梁上筋通长,梁纵筋不宜过大。
(14).扁梁宽度不必过大,只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时,梁宽对刚度影响不大,加宽一倍,挠度减小20%左右。相对来讲,增大钢筋更经济,钢筋加大一倍,挠度减小60%左右,同时梁的上筋应大部分通长布置,以减小混凝土徐变对挠度的增大,如果上筋不小于下筋,挠度减小20%。
(15).框架梁高取1/10~1/15跨度,扁梁宽可取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应延伸至另一方向的梁边。
(16).当一宽框架梁托两排间距较小的柱时,可加一刚性挑梁,两个柱支承在刚性挑梁的端头。
(17).梁宽大于350时,应采用四肢箍。
4. 柱详图:
(1).地上为圆柱时,地下部分应改为方柱,方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍,并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。
(2).原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200。
(3).柱内埋管,由于梁的纵筋锚入柱内,一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时,可不必验算。柱内不得穿暖气管。
(4).柱断面不宜小于450X450,混凝土不宜小于C25,否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求,不满足时应加横筋。异型柱结构,梁纵筋一排根数不宜过多,柱端部纵筋不宜过密,否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时,应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近,不要相差太大。
(5).柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制,减小断面尺寸。
(6).尽量避免短柱,短柱箍筋应全高加密,短柱纵筋不宜过大。
(7).考虑到竖向地震作用,柱子的轴压比及配筋宜留有余地。
(8).独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时,挑梁长度应有限制。
在用PKPM软件计算梁柱时,应尽量采用TAT或SATWE三维软件。相对平面框架PK来讲,第一,计算结果更接近实际受力状态,如地震力或风力是按抗侧移刚度分配,而不是按框架的楼面从属面积,还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁,因次梁的支座(框架梁)发生下沉变形,内力重分布,从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。第二,快速方便,三维软件整体计算,不必生成单榀框架,再人工归并,可整楼归并。第三,TAT或SATWE还可以进行井式梁的计算,由于PKPM软件计算梁时仅按矩形计算,而井式梁的断面较小,有可能超筋,此时可取出弯距再按T型梁补充计算,不必直接加大梁高。在绘制施工图时,较大直径的钢筋连接宜用机械连接取代焊接,造价相差不大,但机械连接可靠并易于检查。机械连接接头位置可任意,但一次截断的钢筋不大于50%,接头位置应错开70d。
5. 基础平面图及详图:
设计过程。1:说明:⑴单位。⑵标高。⑶地质条件。⑷验槽。⑸回填。⑹材料。⑺保护层。⑻防腐蚀。地下防水。湿陷性黄土地区处理。⑼采用规范及其他。2:柱每边加厚50mm。3:柱详图。4:拉梁设计依据:抗震增加基础整体性;首层有填充墙。5:基础配筋满足《地基规范》。6:地下室时防水+挡土墙。
(1).在柱下扩展基础宽度较宽(大于4米)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。
(2).当基础下有防空洞或枯井等时,可做一大厚板将其跨过。
(3).混凝土基础下应做垫层。当有防水层时,应考虑防水层厚度。
(4).建筑地段较好,基础埋深大于3米时,应建议甲方做地下室。地下室底板,当地基承载力满足设计要求时,可不再外伸以利于防水。每隔30~40米设一后浇带,并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。挡土墙。设置地下室可降低地基的附加应力,提高地基的承载力(尤其是在周围有建筑时有用),减少地震作用对上部结构的影响。不应设局部地下室,且地下室应有相同的埋深。可在筏板区格中间挖空垫聚苯来调整高低层的不均匀沉降。
(5).地下室外墙为混凝土时,相应的楼层处梁和基础梁可取消。
(6).抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝,连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。
(7).新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础,其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1.5至2倍,否则应打抗滑移桩,防止原有建筑的破坏。建筑层数相差较大时,应在层数较低的基础方格中心的区域内垫焦碴来调整基底附加应力。
(8).独立基础偏心不能过大,必要时可与相近的柱做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大,必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底版的形心宜重合,基础底板可做成梯形或台阶形,或调整挑梁两端的出挑长度。
(9).采用独立柱基时,独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求,除非此基础非常重要,但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。面积不大的独立基础宜采用锥型基础,方便施工。
(10).独立基础的拉梁宜通长配筋,其下应垫焦碴。拉梁顶标高宜较高,否则底层墙体过高。
(11).底层内隔墙一般不用做基础,可将地面的混凝土垫层局部加厚。
(12).考虑到一般建筑沉降为锅底形、结构的整体弯曲和上部结构和基础的协同作用,顶、底板钢筋应拉通(多层的负筋可截断1/2或1/3),且纵向基础梁的底筋也应拉通。
(13).基础平面图上应加指北针。
(14).基础底板混凝土不宜大于C30,一是没用,二是容易出现裂缝。
(15).可用JCCAD软件自动生成基础布置和基础详图。生成的基础平面图名为JCPM.T,生成的基础详图名为JCXT?.T。
(16).基础底面积不应因地震附加力而过分加大,否则地震下安全了而常规情况下反而沉降差异较大,本末倒置。
请参照《建筑地基基础设计规范GBJ7-89》和各地方的地基基础规程。
6. 暖沟图及基础留洞图:
(1).沟盖板在遇到电线管时下降(500),室外暖沟上一般有400厚的覆土。
(2).注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。
(3).洞口大于400时应加过梁,暖沟应加通气孔。
(4).基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低,此时基础应局部降低。
(5).湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。
(6).暖沟一般做成1200宽,1000的在维修时偏小。
7. 楼梯详图:
(1).应注意:梯梁至下面的梯板高度是否够,以免碰头,尤其是建筑入口处。
(2).梯段高度高差不宜大于20,以免易摔跤
(3).两倍的梯段高度加梯段长度约等于600。幼儿园楼梯踏步宜120高。
(4).楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,折梁还应加附加箍筋
(5).楼梯的建筑做法一般与楼面做法不同,注意楼梯板标高与楼面板的衔接。
(6).楼梯梯段板计算方法:当休息平台板厚为80~100,梯段板厚100~130,梯段板跨度小于4米时,应采用1/10的计算系数,并上下配筋相同;当休息平台板厚为80~100,梯段板厚160~200,梯段板跨度约6米左右时,应采用1/8的计算系数,板上配筋可取跨中的1/3~1/4,并且不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通,并应与梯段板的配筋相应。梯段板板厚一般取1/25~1/30跨度。
(7).注意当板式楼梯跨度大于5米时,挠度不容易满足。应注明加大反拱或增大配筋。
(8).当休息平台板为悬挑板时,其内部的楼梯梯段板负筋应大于休息平台板的板上筋,长度也应大于平台板筋。
(9).楼层处的休息平台板的配筋应与楼层板统一考虑配筋,主要是板的负筋。
8. 重点注意或设计原则:
(1).抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。
(2).雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。
(3).框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。
(4).由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。
(5).出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。
(6).框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑,但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱,层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。因楼电梯间位置较偏,梯井采用混凝土墙时刚度很大,其它地方不加剪力墙,对梯井和整体结构都十分不利。
(7).建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。如:增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等。
(8).柱子轴压比宜满足规范要求。
(9).当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁。
(10).过街楼处的梁上筋应通长,按偏拉构件设计。
(11).电线管集中穿板处,板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。
(12).构件不得向电梯井内伸出, 否则应验算是否能装下。电梯井处柱可外移或做成L型柱。
(13).验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。
(14).当地下水位很高时,暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大于等于C25,混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法,一般加金属止水片,较薄的混凝土墙做企口较难。
(15).采用扁梁时,应注意验算变形。
(16).突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时应向下延伸一层,不宜直接锚入顶层梁内,并且托梁上铁应适当拉通。错层部位应采取加强措施。女儿墙内加构造柱,顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高,均加构造柱,并应加密。错层处可加一大截面梁,上下层板均锚入此梁。
(17).等基底附加压力时基础沉降并不同。
(18).应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。
(19).当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状),此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚,并双层配筋。
(20).较大跨度的挑梁下柱子内跨梁传来的荷载将大于梁荷载的一半。挑板道理相同。
(21).挑梁、板的上部筋,伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时,因钢筋上部均为保护层,应适当增大锚固长度或增加一10d的垂直段。
9.常用轻隔墙(加气块或陶粒)自重(含双面抹灰):150墙:1.66,200墙:1.98,250墙:2.30,300墙:2.62 KN/M2。泰柏板:1.10 KN/M2。
10.关于降水问题:当有地下水时,应在图纸上注明采取降水措施,并采取措施防止周围建筑及构筑物因降水不能正常使用(开裂及下沉),及何时才能停止降水(通过抗浮计算决定)。
11. 进行框架结构设计时,设计人员还应掌握如下设计规范:建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法,设计出经济合理的结构体系。
12. 关于绘图:
(1).一般钢筋粗线宽度为.45, 距边界线1,圆点直径为.6。
(2).应注意墙身剖面、连梁剖面、墙出挑梁的水平筋位置。
(3).注意一、二级钢是否加弯钩,二级钢的断点一般不加45度直钩,除非不能表达清楚。
(4).字高应为2.5,3.5,5,7,10,14, 高宽比:0.8。在图面中,一般英文字高取2.5或3.5, 汉字取3.5或5,在说明处多用7。当多个数字一样时,个数在前,如11X280=3080。
1:标注汉字3mm,描述汉字5mm。2:图线粗细,标注(1:50)(1:100)尺寸;放大倍数厚标注“改主单位比例因子”
普通砖混(纯剪力墙)住宅设计技术措施
第一章:砖混住宅
一. 砖混住宅设计一般如下:
(1).一般建筑条件: 层高: 1~5层: 2700, 6层: 2800
窗高: 1400
窗台高: 850
阳台的门联窗: 主: 1500X2250, 1800X2250, 副:800X2250
进户门、室内门、厨厕门: 1000X2000, 900X2000, 800X2000
楼梯间一般: 2400X4800, 2700X4800, 楼梯进户洞口高: 2100(最低2000)
室内外高差: 750
楼板上一般做厚35的豆石混凝土。厨房、厕所一般用88J1楼23, 厚102。
板底不抹灰, 刮腻子。
楼梯梯段板一般做厚20的水泥砂浆。
如有半地下室, 层高一般2700, 室外地面下不得小于1500。
(2).结构设计:
标注预制板的块数和类型时, 不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉, 采用水平线或垂直线的方法, 相同类型的房间直接标房间类型号。可全楼统一编号。现浇板单独画出时可用对角线表示房间范围。楼梯间除四角外不得放构造柱(否则得凿预制构件)。构造柱所在位置不得放预制板(不得凿预制板), 做现浇带。布置预制板时尽量采用宽为1180的宽板, 但有水的立管要求穿孔时, 有时应用880的窄板, 留现浇板缝, 不采用凿宽板的方法。
过梁与构造柱相联时应采用现浇过梁, 预制过梁一般采用小挑口。一至五层层高为2700, 外墙洞口高为: 850+1400=2250, 剩下450, 再减去35的建筑作法, 只剩下 415, 对于≥1500的洞口,或承重过梁, 过梁高为180, 415-180=235 即圈梁高度不得大于235, 如大于235, 则应圈梁兼过梁。对于≤1200的洞口, 非承重过梁高为120, 415-120=295, 可布置预制过梁后做截面高度大于240的圈梁。顶层因层高为2800, 一般情况下没问题。但顶层的雨搭下要现浇圈梁, 圈梁较大, 就不用预制过梁了。在地震区应尽量采用圈梁兼过梁。
板缝最好尽量为40, 从房间里面墙往外面布置, 现浇板带留在靠窗处, 现浇板带宽最好≥200 (考虑水暖的立管)。但如果构造上要求有整浇层时, 板缝应大于60。整浇层厚 50, 配双向φ6@250,混凝土 C20。
顶层建议采用现浇板,以解决顶层的防水问题。
过梁一般采用: 360墙: 为一根120矩形加一根120带挑沿过梁, 造价低。构造柱最小: 240X180 纵筋最小: 4φ12。八度超过五层采用4φ14, 四角纵筋加大一级, 箍筋一般为 φ6@200, 在楼层高度的上下1/6范围内间距加密一倍。圈梁最小: 120(高)X240 纵筋最小: 4φ10 箍筋一般为 φ6@200。基础圈梁最小: 180(高)X240 纵筋最小: 4φ12 箍筋一般为 φ6@200。
二.住宅的荷载:
1. 一般为预制板, 上面35厚的细石混凝土, 板下刮腻子 : 2.06+25*.035=2.94
活荷载: 1.5
2. 厨房、厕所一般用88J1楼23, 厚102, 重: 2.3 KN/M2, 板现浇, 再加上现浇板
的重量, 活荷载: 2.0 , 比一般楼面低20
3. 楼梯间: 楼梯段、休息平台均预制, 按梯段折合成面荷载: 恒: 5.85, 活: 1.5
4. 屋面一般采用屋43:
屋43 重量: 2.92 KN/M2
────────────────────────────────
做法: 1. 防水层 0.35 KN/M2
2. 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.40 KN/M2
3. 1:6水泥焦渣最低30,找坡2%垫层(按153厚计) 14*.153 2.14 KN/M2
4. 铺聚苯乙烯泡沫塑料板保温层(50厚) 0.03 KN/M2
5. 钢筋混凝土楼板
加预制板重量共: 2.92+2.06=4.98 , 活载: 0.70
荷载汇总:
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┏━━━━━━┯━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━┓
┃ │ 作法 │ 恒载(kN/M2) │活载(kN/M2 ┃
┠──────┼────────┼────────────┼──────┨
┃卧室、客厅、│ 预制板上35 │ 2.94(包括结构板) │ 1.5 ┃
┃ 起居室 │ 厚细石混凝土 │ │ ┃
┠──────┼────────┼────────────┼──────┨
┃ 厨房、厕所 │88J1楼23, 厚102 │ 2.30(不包括结构板) │ 2.0 ┃
┠──────┼────────┼────────────┼──────┨
┃ 楼梯间 │ 预制构件 │5.85(按梯段折合成面荷载)│ 1.5 ┃
┠──────┼────────┼────────────┼──────┨
┃ 屋面 │ 88J1屋43 │ 2.92(不包括结构板) │ 0.7 ┃
┗━━━━━━┷━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━┛
三. 预制板的选用:(非北京地区应根据各种房间的荷载选用本地区的预制板)
┏━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃ │KB18.1, KB18.(1), KB21.1, KB21.(1) ┃
┃卧室、客厅、│KB24.1, KB24.(1), KB27.1, KB27.(1) ┃
┃ │KB30.1, KB30.(1), KB33.1, KB33.(1) ┃
┃ 起居室 │KB36.2, KB36.(1), KB39.2, KB39.(1) ┃
┃ │KB42.2, KB42.(2) ┃
┠──────┼────────────────────┨
┃ │KB18.1, KB18.(1), KB21.1, KB21.(1) ┃
┃ │KB24.1, KB24.(1), KB27.1, KB27.(1) ┃
┃ 屋面 │KB30.2, KB30.(1), KB33.2, KB33.(1) ┃
┃ │KB36.3, KB36.(2), KB39.3, KB39.(2) ┃
┃ │KB42.2, KB42.(2) ┃
┗━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛
四. 板缝配筋:
一般住宅跨度均小于 4200 , 板缝配筋(板缝高130):
楼面: 荷载设计值: 1.2*25*(.13+.035)+1.4*1.5=7.05 KN/M2
屋面: 按屋43, 恒为 25*.13+2.92=6.17
荷载设计值: 1.2*6.17+1.4*0.7=8.384 KN/M2
板缝配筋表:
┏━━━┯━━━━┯━━━━┯━━━━┯━━━━┯━━━━┓
┃ 跨度 │ 1.80 │ 2.10 │ 2.40 │ 2.70 │ 3.00 ┃
┠───┼────┼────┼────┼────┼────┨
┃ 卧室 │φ8@200 │φ8@200 │φ8@200 │φ8@170 │φ8@140 ┃
┠───┼────┼────┼────┼────┼────┨
┃ 屋面 │φ8@200 │φ8@200 │φ8@180 │φ8@140 │φ8@110 ┃
┗━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┛
┏━━━┯━━━━┯━━━━┯━━━━┯━━━━┓
┃ 跨度 │ 3.30 │ 3.60 │ 3.90 │ 4.20 ┃
┠───┼────┼────┼────┼────┨
┃ 卧室 │φ10@180│φ10@150│φ10@125│φ10@100┃
┠───┼────┼────┼────┼────┨
┃ 屋面 │φ10@150│φ10@125│φ10@100│φ12@125┃
┗━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┛
五. 过梁配筋:
240墙洞口过梁配筋(非承重): 仅考虑过梁自重和1/3跨度高的墙重,
计算长度取1.05净跨度, 截面: 240X180, 自重: 25*.24*.18=1.08
如:2.1米跨: M= 1.2*(1.08+5.24*.7)*2.21*2.21/8=3.48
as= 3.48*1000000/11/240/145/145=0.063
rs= 0.967
As= 3.48*1000000/(0.967*210*145)=118.18
┏━━━━━━━┯━━┯━━┯━━━┯━━━┯━━━┯━━━┯━━━┯━━━┓
┃ │0.60│0.75│ 0.90 │ 1.00 │ 1.20 │ 1.50 │ 1.80 │ 2.10 ┃
┠───────┼──┼──┼───┼───┼───┼───┼───┼───┨
┃ 弯矩(kN-M) │0.12│0.22│ 0.36 │ 0.46 │ 0.76 │ 1.39 │ 2.26 │ 3.48 ┃
┠───────┼──┼──┼───┼───┼───┼───┼───┼───┨
┃钢筋面积(MM2) │4.19│7.39│11.88 │15.18 │25.13 │46.25 │75.73 │118.2 ┃
┠───────┼──┼──┼───┼───┼───┼───┼───┼───┨
┃ 实际配筋 │2φ6│2φ6│ 2φ6 │ 2φ6 │ 2φ6 │ 2φ6 │2φ8 │2φ10 ┃
┗━━━━━━━┷━━┷━━┷━━━┷━━━┷━━━┷━━━┷━━━┷━━━┛
六. 顶层, 为防止墙体裂缝, 可采取如下措施: 保温层聚苯板由45加厚, 圈梁加厚, 钢筋直径加大。架设隔热层, 不采用现浇板带加预制板(为了挑檐抗倾覆)的方式。端头山、纵墙(宽度B/4范围)在过梁以上范围内加钢筋网片。
七. 楼梯间的墙体水平支撑较弱,顶层墙体较高,在8度和9度时,顶层楼梯间横墙和外墙宜沿墙高每隔500设2φ6的通长筋,9度时,在休息平台处宜增设一钢筋带。
八. 跃层住宅六层上跃层的楼梯,一般放在客厅的楼板上,而一般情况下其下又不允许加梁,可以在楼梯下加暗梁(板)的方法解决。即:
1.如果楼梯与厅的现浇板短向平行,可以认为现浇板的一部分也是楼梯的一部分,钢筋叠加。但要注意叠加后的钢筋间距不要过小。
2.如果楼梯与厅的现浇板长向平行,则在现浇板短向在楼梯下加暗梁或板下附加筋。暗梁宽度或板下附加筋放置宽度为局部荷载下的有效分布宽度(见荷载规范附录二)。
九. 当纵墙抗震验算不过时,可将内纵墙改为140厚的钢筋混凝土墙,造价虽略增高,但可在建筑面积不变的情况下增加使用面积。
十. 其余注意事项请参考本人的另一篇文章《 普通砖混结构设计纪要》。
第二章:纯剪力墙住宅 (Version 0.2)
关于绘图:应在建筑图的基础上画结构图,轴线、墙体等不应结构再画,应使用外部引用。
一. 关于基础平面图:1.底板下降处(如电梯间、水箱间、厕所水房的集水坑)应画详图,小集水坑如400X400X300可将板消弱,不必单独处理。应注意两个集水坑可能集中在一起或离墙较近处的集水坑可能坡出墙面。注意集水坑的盖板高度应与地面等高(厕所水房常垫起来)。靠墙处集水坑应画两个剖面,下降处底板斜坡应注角度,宜注角度,不注坡长,剖面只画构造,配筋同底板筋。应将大部分钢筋拉通,仅大房间附加钢筋(包括上下铁),附加筋应标出作用范围,如从12轴到14轴。底板钢筋上铁向下锚固,锚固长度为从墙边锚入15d。下铁考虑承受一定的弯距,向上锚固40d。外侧墙体钢筋的锚固:锚入板底,直段长度200。注明暗柱锚入底板的长度,为施工方便,可加200的直段。门洞口下的暗梁取值:宽度=墙厚+2倍底板的h0,窗洞口下取窗底至基底和门下暗梁的较小值。基础出挑板的分布筋应改为直径12或14,不采用通长筋。电梯底座不落地时,板厚应取300,钢筋应留余量,一般可取14@150。基础底板出挑时,窗井处应认为已经出挑,非窗井处做挑板,可出挑1至1.2m.
二. 应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。
三. 高层剪力墙结构,当窗下墙改为填充墙时,周期可延长并节约造价。(剪力墙拆模后应立即砌填充墙)
四. 关于洞口连梁:以下处应注意:1.人防内的厕所、水房等,由于使用要求一般要垫起来,故此处洞口要抬高增大,造成其上连梁与一般梁不同。2.剪刀梯入口处连梁,由于休息平台板的做法一般只有20厚,比一般楼板处较薄,此处连梁应按休息平台的标高考虑。3.跃层、楼梯间出屋面处洞口一般要抬高,其上下连梁不同。4.首层有窗井处因窗井采光的要求可能将其上的阳台及洞口抬高,造成上、下的连梁不同。5.其他有门槛处上下连梁不同于一般连梁。
五. 连梁配筋可取各层一致,当超筋时可采取:1.将连梁断面减小,按普通梁计算。2.将连梁的刚度折减系数调低,适当增大墙体配筋。3.将连梁配筋配至最大配筋,并用其能承受的剪力计算弯距和纵筋。4.长宽比小于2的连梁能承受的最大剪力取值较低,宜避免使用。
六. 关于墙体:
(1).小墙肢的长度不宜小于3b,并按柱子配筋,轴压比小于0.6。大于4b的墙肢按剪力墙计算和配筋。
(2).长度大于8米的墙体应开施工洞,并用砖砌堵。两户以后可能打通的墙体应开洞预留。阳台门联窗下的墙体应采用轻体墙砌筑。
(3).关于墙体的暗柱:尽量暗柱是暗柱,墙是墙,不采用大暗柱,暗柱相叠也没关系。注明暗柱纵筋的连接方式。
(4).一级剪力墙应验算水平施工缝的抗滑移。当地下开洞(窗井处)和地上开洞错开时,应加暗框架,在地面处加通长的连梁,起到托梁的作用。并且适当考虑两个洞口的连梁按一个大洞口计算,最底下的连梁要能承受五层左右的错洞墙肢垂直作用力。
(5).墙体分布筋,地上部分和地下部分墙水平筋均在外。洞口错开时,应将连梁锚入暗柱内,作成暗框架。
七. 屋顶退台内收,而内收的墙体下面并无剪力墙,可采取:如有条件,做上反梁,否则采用轻墙直接作用在板上。上层加梁来承受顶板荷载。
八. 用SATWE软件计算时,长宽比小于4的墙肢按异型柱输入,或忽略小墙肢的配筋。长高比大于4的连梁按普通梁输入。
九. 说明剪力墙的加强区范围。说明剪力墙的拉筋为φ6@600,加强区为φ6@400。
十. 人防通风井上应有盖板。
十一. 厨厕间楼板上的通风洞,从一层顶板处开始留,一直穿出屋面。厕所通风洞为350X650,厨房为450X750,在楼板洞边加角钢,通风洞管块架在角钢上,一层托一层。
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普通砖混结构设计技术措施
实习生刚参加工作时,感觉到在学校所学的理论知识与实际工作相差较大,觉得无从下手,而且目前没有相应的书籍可供参考。本文是作者从实际工作中总结出的砖混结构的设计内容、难点和注意事项,尝试找到理论和实际相结合的一个切入点。本文可使实习生较快上手。也可供设计人员在交审前自审,和审核人参考,减少差错。
具体内容如下:
1. 结构设计说明
见框架结构设计技术措施
2. 各层的结构布置图,包括:
(1).预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时, 不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉, 宜采用水平线或垂直线的方法, 相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号,可减少设计工作量,也方便施工人员看图。板缝尽量为40, 此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板, 尽量采用宽板, 现浇板带留在靠窗处, 现浇板带宽最好≥200(考虑水暖的立管穿板)。如果构造上要求有整浇层时, 板缝应大于60。整浇层厚50, 配双向φ6@250, 混凝土C20。应采用横墙或横纵墙(横墙为主)混合承重方案,抗坍塌性能好。构造柱处不得布预制板。建议使用PMCAD的人工布板功能布预制板,自动布板可能不能满足用户的施工图要求,仅能满足定义荷载传递路线的要求。对楼层净高很敏感、跨度超过6.9米或不符合模数时可采用SP板,SP板120厚可做到7.2米跨。
(2).现浇板的配筋(板上、下钢筋,板厚尺寸)。尽量用二级钢包括直径φ10的二级钢。钢筋宜大直径大间距,但间距不大于 200, 间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2米的板上部钢筋不必断开,钢筋也可不画,仅说明钢筋为双向双排φ8@200。板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型也不宜过多。顶层及考虑抗裂时板上筋可不断,或50%连通,较大处附加钢筋。一般砖混结构的过街楼处板应现浇,并且钢筋双向双排布置。板配筋相同时,仅标出板号即可。一般可将板的下部筋相同和部分上部筋相同的板编为一个板号,将不相同的上部筋画在图上。当板的形状不同但配筋相同时也可编为一个板号。宜全楼统一编号。当考虑穿电线管时,板厚≥120,不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线引出处的板因电线管过多有可能要加大板厚。宜尽量用大跨度板,不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为φ6@250,温度影响较大处可为φ8@200。板顶标高不同时,板的上筋应断开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下应加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板,以利防水,并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10~15米设一10mm的缝,钢筋不断。尽量采用现浇板,不采用予制板加整浇层方案。卫生间做法可为70厚+10高差(取消垫层)。8米以下的板均可以采用非预应力板。L、T或十字形建筑平面的阴角处附近的板应现浇并加厚,并双向双排配筋,附加45度的4根16的抗拉筋。现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成,一可加快速度,二来尽量减小笔误。自动生成楼板配筋时建议不对钢筋编号,因工程较大时可能编出上百个钢筋号,查找困难,如果要编号,编号不应出房间。配筋计算时,可考虑塑性内力重分布,将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数,将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。值得注意的是,按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值,按此配筋是偏于保守的,不必再人为放大。支承在外墙上的板的负筋不宜过大,否则将对砖墙产生过大的附加弯距。一般:板厚>150时采用φ10@200;否则用φ8@200。PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点:1.单向板是按塑性计算的,而双向板按弹性计算,宜改成一种计算方法。2.当厚板与薄板相接时,薄板支座按固定端考虑是适当的,但厚板就不合适,宜减小厚板支座配筋,增大跨中配筋。3.非矩形板宜减小支座配筋,增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。PMCAD生成的板配筋图为PM?.T。板一般可按塑性计算,尤其是基础底板和人防结构。但结构自防水、不允许出现裂缝和对防水要求严格的建筑, 如坡、平屋顶、橱厕、配电间等应采用弹性计算。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋,一是轻隔墙有可能移位,二是板整体受力,应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙,如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。坡屋顶板为偏拉构件,应双向双排配筋。
(3).圈梁、构造柱布置及其剖面详图。圈梁要浇圈闭合拉通,穿过中间走廊,并隔一定距离将截面加强。注意圈粱(包括地基圈梁)在外墙楼梯、入口等处可能被截断,应在相应位置附加一道并满足搭接长度。坡屋顶为双层圈梁。单层空旷房屋层高超过 4米宜在窗顶处增加一道圈梁。说明圈梁、构造柱纵筋的搭接及锚固长度。构造柱箍筋在上下端应加密。说明构造柱生根何处,当地面为刚性地面时,应将构造柱伸至基底。较大洞口两侧宜加构造柱(2.4米以上)。构造柱与下层相同的,可不标构造柱编号,但应在图中说明。圈梁、构造柱纵筋宜采用一级钢筋。为减少圈梁受温度变化的影响,和清水砖墙的立面效果,360外墙圈梁的外侧宜有120砖墙。设置构造柱后必须设置圈梁或暗圈梁。设置圈梁不一定设构造柱。斜交砖墙的交接处应增设构造柱,且构造柱间距不宜大于层高。建筑四角包括阴角,考虑到应力复杂和应力集中,应增大截面和配筋。请参照《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程JGJ/T13-94》
(4).过梁布置。核算圈梁下的高度是否足够放预制过梁,如果不够,则应圈梁兼过梁或圈梁局部加高。尽量采用过梁与圈梁整浇方式。此法方便施工并对抗震有利。当过梁与柱或构造柱相接时,柱应甩筋,过梁现浇。过梁配筋不得过小,以考虑地震时过梁上墙体出现裂缝不能形成拱的作用。当有大梁压在过梁上时,过梁一般用较大截面,兼梁垫用。过梁支承长度改360,并应验算过梁下砌体的局部承压。360墙可用一120矩形过粱加一120带挑沿过粱。现浇过梁荷载取值参见《砌体结构设计规范GBJ3-88》
(5).雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意:雨棚和阳台的竖板现浇时,最小厚度应为80,否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时,高度<900,最小板厚100;高度>900时,最小板厚120。阳台的竖板应尽量预制,与挑板的预埋件焊接。雨棚和阳台上有斜的装饰板时,板的钢筋放斜板的上面,并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰柏板封堵,钢筋与泰柏板的钢丝焊接,不必采用混凝土结构。阳台的门联窗处窗台应使用轻体材料砌筑,方便以后装修时凿掉。挑板挑出长度大于2米时宜配置板下构造筋。挑板内跨板上筋长度应大于等于挑板出挑长度,尤其是挑板端部有集中荷载时。内挑板端部宜加小竖沿,防止清扫时灰尘落下。当顶层阳台的雨搭为无组织排水时,雨搭出挑长度应大于其下阳台出挑长度100。挑板配筋应有余地,并应采用大直径钢筋,防止踩弯。挑板内跨板跨度较小,跨中可能出现负弯距,应将挑板支座的负筋伸过全跨。
(6).楼梯布置。采用X型斜线表示楼梯间,并注明楼梯间另详。尽量用板式楼梯,方便设计及施工,也较美观。
(7).板顶标高。可在图名下说明大多数的板厚及板顶标高,厨厕及其它特殊处在其房间上另外标明。
(8).梁布置及其下的梁垫布置。也可在梁支座处将梁加宽至500来代替梁垫。
(9).板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋,附加筋不必一定锚入板支座,从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋,如果洞口处板仅有正弯距,可只在板下加筋;否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围,并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。住宅跃层楼梯在楼板上所开大洞,周边不宜加梁,应采用有限元程序计算板的内力和配筋。板适当加厚, 洞边加暗梁。
(10).屋面上人孔、通气孔位置及详图。
(11).在平面图上不能表达清楚的细节要加剖面,可在建筑墙体剖面做法的基础上,对应画结构详图。
3. 基础平面图及详图:
(1).在墙下条基宽度较宽(大于2米,部分地区可能更窄)或地基不均匀及地基较软时宜采用柔性基础。应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。
(2).当基础上留洞、首层开大洞的洞口宽度大于洞底至基底高度时,如要考虑洞口范围内地基的承载力,洞口下基础应做暗梁。或将基础局部降低。
(3).素混凝土基础下不必做垫层,但其内有暗梁时应注明底部钢筋保护层厚为70,或做垫层。地下水位较高时或冬季施工时,不得做灰土基础。刚性基础一般300厚。
(4).建筑地段较好,基础埋深大于3米时,应建议甲方做地下室。地下室底板,当地基承载力满足设计要求时,可不再外伸。挡土墙。地下室内墙可采用砖墙,外墙宜用混凝土墙。每隔30~40米设一后浇带,并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。不应设局部地下室,且地下室应有相同的埋深。地下室顶板应考虑施工时材料堆积荷载。
(5).地面以下墙体如被管沟消弱较多,应考虑抗震的不利影响,地下墙体宜加厚。
(6).抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。
(7).新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础,其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1.5至2倍。
(8).条形基础偏心不能过大,柔性基础必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。一般情况下,基础底部不应因荷载的偏心而与地基脱开。
(9).当有独立柱基时,独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求,除非此基础非常重要,但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。
(10).基础圈梁在建筑入口处或底层房间地面下降处应调低标高。当基础圈梁顶标高为-0.060时可取消防潮层。当地基不均匀时基底应增设一道基础圈梁。
(11).基础平面图上应加指北针。
(12).基础底板混凝土不宜大于C30。
(13).在软土地基上的建筑应控制建筑的总沉降量,在地基较不均匀地区应控制建筑的沉降差,砖混结构对差异沉降很敏感。因建筑的实际沉降和计算值是有差异的,很难算准,所以应从构造上入手,采用整体性强的基础形式。
(14).可用JCCAD软件自动生成基础布置和基础详图。应注意,在使用砖混抗震验算菜单产生的砖混荷载生成基础图时,其墙下荷载为整片墙的平均压力,墙体各段的荷载差异较大时,荷载较大处的墙下基础是不安全的,应人工调整。生成的基础平面图名为JCPM.T,生成的基础详图名为JCXT?.T
请参照《建筑地基基础设计规范GBJ7-89》和各地方的地基基础规程。
4. 暖沟图及基础留洞图:
(1).沟盖板在遇到楼梯间和电线管时下降(500),室外暖沟上一般有400厚的覆土。
(2).注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。
(3).基础留洞大于400的应加过梁,暖沟应加通气孔
(4).基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低,此时基础应局部降低。
(5).首层有门洞处不能用挑砖支承沟盖板
(6).湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。
(7).暖沟一般做成1200宽,1000的在维修时偏小。
5. 楼梯详图:
(1).应注意:梯梁至下面的梯板高度是否够,以免碰头,尤其是建筑入口处。
(2).梯段高度高差不宜大于20,以免易摔跤
(3).两倍的梯段高度加梯段长度约等于600。幼儿园楼梯踏步宜120高。
(4).楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,折梁还应加附加箍筋
(5).楼梯的建筑做法一般与楼面做法不同,注意楼梯板标高与楼面板的衔接。
(6).楼梯梯段板计算方法:当休息平台板厚为80~100,梯段板厚100~130,梯段板跨度小于4米时,应采用1/10的计算系数,并上下配筋;当休息平台板厚为80~100,梯段板厚160~200,梯段板跨度约6米左右时,应采用1/8的计算系数,板上配筋可取跨中的1/3~1/4,并不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通,并应与梯段板的配筋相应。
(7).注意当板式楼梯跨度大于5米时,挠度不容易满足。应注明加大反拱。
6. 梁、柱详图:
(1).梁上集中力处应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下, 架在板上的梁, 不必加附加筋。
(2).折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,还应加附加箍筋
(3).梁上有次梁时,应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。
(4).有圆柱时,地下部分应改为方柱,方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋宜使用井字箍,并按规范加密。角柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。
(5).原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200。梁纵筋宜小直径小间距,有利于抗裂,但应注意钢筋间距要满足要求,并与梁的断面相应。布筋时应将纵筋等距,箍筋肢距可不等。
(6).梁高大于300,并与构造柱相连接的进深梁,在梁端1.5倍梁高范围内箍筋宜加密。端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可按简支考虑,但梁端箍筋应加密。
(7).考虑抗扭的梁,纵筋间距不应大于300和梁宽,即要求加腰筋,并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。
(8).反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋承受,或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。
(9).挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时,注意要附加箍筋或吊筋。
(10).梁上开洞时,不但要计算洞口加筋,更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。一般挑梁根部不必附加斜筋,除非受剪承载力不足。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。
(11).梁净高大于500时,宜加腰筋,间距200,否则易出现垂直裂缝。挑梁出挑长度小于梁高时,应按牛腿计算。
(12).梁应按层编号,如L-1-XX,1指1层,XX为梁的编号。
7. 关于墙体问题:
楼梯间的墙体水平支撑较弱,顶层墙体较高,在8度和9度时, 顶层楼梯间横墙和外墙宜沿墙高每隔500设2φ6的通长筋,9度时,在休息平台处宜增设一钢筋带。顶层, 为防止墙体裂缝, 可采取如下措施: 保温层聚苯板由45加厚。为防止聚苯板在施工时被踩薄,可用水泥聚苯板代替普通聚苯板。圈梁加高, 纵筋直径加大。架设隔热层, 不采用现浇板带加预制板(为了解决挑檐抗倾覆)的方式。顶部山墙全部、纵墙端部( 宽度为建筑宽度B/4范围)在过梁以上范围加钢筋网片。构造柱至洞口的墙长度小于300时,应全部做成混凝土的,否则难以砌筑。小截面的墙(<600)如窗间墙应做成混凝土的。否则无法砌墙或受压强度不够。注意:在砖混结构中(尤其是3层及以下),可以取消部分横墙,改为轻隔墙,以减轻自重和地震力,减小基础开挖,也方便以后的房间自由分隔,不必每道墙均为砖墙。多层砌体房屋的局部尺寸限值过严,一般工程难以满足,在增设构造柱后可放宽。
8. 重点注意:
(1).抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。大开间房屋,应注意验算房屋的横墙间距。小进深房屋,应注意验算房屋的高宽比。外廊式或单面走廊建筑的走廊宽度不计入房间宽度。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范要求的垂直地震作用明显不足。
(2).雨蓬、阳台、挑沿及挑梁的抗倾覆验算,挑梁入墙长度为1.2L(楼层)、2L(屋面)。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。
(3).梁支座处局部承压验算(尤其是挑梁下)及梁下梁垫是否需要(6米以上的屋面梁和4.8米以上的楼面梁一般要加)。支承在独立砖柱上的梁,不论跨度大小均加梁垫。与构造柱相连接的梁进行局部抗压计算时,宜按砌体抗压强度考虑。梁垫与现浇梁应分开浇注。局部承压验算应留有余地。
(4).由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。
(5).较高层高(5米以上)的墙体的高厚比验算,不能满足时增加一道圈梁。
(6).楼梯间和门厅阳角的梁支撑长度为500,并与圈梁连接。
(7).验算长向板或受荷面积较大的板下预制过梁承载力。
(8).跨度超过6米的梁下240墙应加壁柱或构造柱,跨度不宜大于6.6米,超过时应采取措施。如梁垫宽小于墙宽,并与外墙皮平, 以调整集中力的偏心。
(9).当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁或构造柱。
(10).问清配电箱的位置,防止配电箱与洞口相临,如相临,洞口间墙应大于360,并验算其强度。否则应加一大跨度过梁或采用混凝土小墙垛,小墙垛的顶、底部宜加大断面。严禁电线管沿水平方向埋设在承重墙内。
(11).电线管集中穿板处,板应验算抗剪强度或开洞。竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。
(12).构件不得向电梯井内伸出, 否则应验算是否能装下。
(13).验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。
(14).当地下水位很高时,砖混结构的暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大于等于C25,混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法(阶梯式、企口式或加金属止水片),一般加金属止水片,较薄的混凝土墙做企口较难。
(15).上下层(含暖沟)洞口错开时,过粱上墙体有可能不能形成拱,所以过粱所受荷载不应按一般过粱所受荷载计算,并应考虑由于洞口错开产生的小墙肢的截面强度。
(16).突出屋面的楼电梯间的构造柱应向下延伸一层,不得直接锚入顶层圈梁。错层部位应采取加强措施。出屋面的烟筒四角应加构造柱或按97G329(七)P3地震区做法。女儿墙内加构造柱,顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高,均加构造柱,并应加密。错层处可加一大截面圈梁,上下层板均锚入此圈梁。
(17).砖混结构的长度较长时应设伸缩缝。高差大于6米和两层时应设沉降缝。
(18).在地震区不宜采用墙梁,因地震时可能造成墙体开裂,墙和混凝土梁不能整体工作。如果采用,建议墙梁按普通混凝土梁设计。也不宜采用内框架。
(19).当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状),此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚,并双层配筋。
(20).较大跨度的挑廊下墙体内跨板传来的荷载将大于板荷载的一半。挑梁道理相同。
(21).挑梁、板的上部筋,伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时,因钢筋上部均为保护层,应适当增大锚固长度或增加一10d的垂直段。
(22).应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。
(23).构造柱不得作为挑梁的根。
9. 常用砖墙自重(含双面抹灰):120墙:2.86,240墙:5.24,360墙:7.62,490墙:9.99 KN/M2。
10.关于降水问题:当有地下水时,应在图纸上注明采取降水措施,并采取措施防止周围建筑及构筑物因降水不能正常使用(开裂及下沉),及何时才能停止降水(通过抗浮计算决定)。
11. 进行普通砖混结构设计时,设计人员还应掌握如下设计规范:建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法,设计出经济合理的结构体系。
12. 参考文献:
《结构专业技术措施》,北京市建筑设计研究院编制
《建筑施工中的结构问题》,罗国强、罗刚编著
《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》
文中提及的各种规范。
13. 本文所述之设计过程、设计方法为个人观点,仅供参考,也欢迎批评指导。
错误的结构构造
满堂基础,砖混结构承重砖墙底部不用放脚----《钢筋混凝土结构构造手册》[1]上要求放脚,但不用。刚性基础需要放脚,对砼垫层是为满足刚性角要求;对灰土垫层,则不仅要满足刚性角要求,还要满足强度要求。砖弱、砼强,所以,只要砖墙够了,砼一定够,这也是判断方面的概念,如底部不够要放脚,上面怎么办。砖比灰土强,在接触面上,怕灰土承压应力不够,要放大截面,使传到灰土上的压应力减小(程懋堃语)。砖混结构承重砖墙底部的满堂基础为钢筋混凝土柔性基础,既不涉及刚性角,也不存在强度问题,所以,满堂基础,砖混结构承重砖墙底部不用放脚。
钢筋砼墙顶、墙底不需要加粗钢筋----钢筋砼墙等于是一道深梁,下端与基础底板相连,是其翼缘。因此,基础底板的钢筋,可以看作是倒T形梁的受力钢筋,它的面积远远比另加2Φ25大得多。因此,另加2根粗钢筋是没有必要的。同理,钢筋砼墙顶另加钢筋也是不需要的。不是非要省这两根钢筋,有个概念问题,加钢筋,是没弄清楚它的受力原理(程懋堃语)。
钢筋砼墙底不需要加梁----钢筋砼墙等于是一道深梁。如果此处需要承受M.V(例如只底层有墙,上面无墙),则墙作为梁计算。另外,墙与基础底板的计算承压面积是墙自身面积的3倍。墙和底板应直接连接。另加基础梁,完全浪费(程懋堃语)。
钢筋砼双向板负铁长度两个方向均应按短边取----《钢筋混凝土结构构造手册》[1]上要求长边方向按长边取,短边方向按短边取。但这是错误的。实验和分析的结果证明:钢筋砼双向板两个方向的负弯矩变化梯度,均取决于短边。
外墙梁均应做到窗上口----两层梁中间砌砖的做法不便施工,下部窗过梁常因认为非主体结构把插筋忘掉。
一、设计(审查)质量不容乐观:
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(设计单位除四川省境内的以外,还有北京、上海、重庆、湖北、云南、广东等省、市及香港地区的设计单位,其中不乏大型甲级设计单位),所有的结构设计(如结构体系、结构布置、地基基础方案、荷载取值、结构计算、电算总信息、钢筋混凝土构造等)均存在或多或少或大或小的问题,构件配筋少于计算值更是时有发现,可以说没有一个工程的电算总信息是完全正确的,有些设计需进行整改方可施工。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。特别是上世纪八十年代以后成立的中、小设计单位和县级施工图审查机构,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。如四川某市2002年度共进行施工图审查690个项目,一次合格(通过)率只有19.9%,违反强制性条文1390条;抽查2002(2003)年度的设计(已通过施工图审查)质量和审查质量,设计项目80(80)项,合格率只有58.8(80.0)%,审查项目82(90)项,合格率只有61(85)%,也可见设计(审查)质量逐年有所提高。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。
二、结构设计(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》(2000年1月30日国务院令第279号)和《建设工程勘察设计管理条例》(2000年9月25日国务院令第293号)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1972年设计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。
三、做好设计(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[1]),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”。如《地基基础设计规范GB 50007—2002》[2]第8.2.2条规定扩展基础的最低混凝土强度等级为C20,而《混凝土结构设计规范GB 50010—2002》[3]第3.4.2条规定基础在二a类(二b类、三类)环境中的最低混凝土强度等级为C25(C30),笔者认为应采用C25(C30)。又如《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程JGJ 95—2003》[4]第6.1.2条规定纵向受拉钢筋锚固长度La的最小值为200mm、第7.3.3条规定纵向受拉钢筋搭接长度LL的最小值为250mm,就与混凝土结构设计规范规定的250mm、300mm矛盾,但它在表7.3.3注6中又说:“纵向受拉钢筋搭接接头的相关要求,尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定”,这真是有点滑稽了,那它为什么又要规定纵向受拉钢筋搭接长度LL的最小值为250mm呢?笔者认为应执行混凝土结构设计规范的规定。
规范对强制性条文定得也有点问题,重要的、影响结构安全的(如多层建筑的构件配筋少于计算值)不是强条(《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3—2002》[5]第4.7.1条规定结构构件承载力应不小于构件承载力设计值,即无地震作用组合时γ0S≤R,有地震作用组合时S≤R/γRE,这是强制性条文,因此高层建筑的构件配筋少于计算值,就应该认为是违反强制性条文,但不少人不同意笔者的观点。原《建筑结构荷载规范GBJ 9—87》[6] 第2.2.2条γ0S≤R是2000年版强制性条文的内容,但2002年版强制性条文将此条取消了),不大重要的是强条,如《地基基础设计规范》[2]8.2.7条4款及8.4.13条都规定当基础或基础梁的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时应验算柱在基础或基础梁顶面的局部受压承载力是强制性条文,不验算就算违反强制性条文?不通(如规定局部受压承载力应满足要求是强制性条文是可以的),而几乎所有的情况验算都可以满足;将“应验算”作为强制性条文的还有很多,如《地基基础设计规范》[2]3.0.2条2款、3款、4款、5款、6款、8.2.7条2款、8.4.9条、8.5.18条、8.5.19条、《建筑地基处理技术规范JGJ 79—2002》[6]3.0.5条、3.0.6条等。又如《地基基础设计规范》[2]3.0.4条(强制性条文)规定:确定基础底面面积或按单桩承载力确定桩数时,应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合,如设计时按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,使基础底面面积偏大或桩数偏多,就算违反强制性条文?不应该吧!
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。
(1)1995年12月8日德阳棉麻公司综合楼垮塌,死13人:完全是设计原因(见《建筑结构》2003年3期笔者论文[7]:柱周直剪破坏),如当时有施工图审查应可避免。
(2)1997年7月12日上午9时37分浙江常山棉纺厂五层住宅楼垮塌,死36人。
(3)1999年1月4日年重庆綦江虹桥垮塌,死40人,伤14人;事过5年重庆市政设计院退休职工赵国勋被追诉,至此虹桥案被起诉的责任被告达15人。
(4)2000年福建莆田住宅垮塌,死伤数十人。
(5)2004年春东北某小学垮楼(加层、换窗削弱窗间墙)。
(6)2003年12月21衡阳大火垮楼,消防官兵死20人,结构设计人员将被追究刑事责任。
(7)2004年初上海隧道管涌事故(损失约1亿)。
(8)2004年3月22日四川某地新建17m长4.7m高砖砌围墙(墙厚240mm,带壁柱370mm╳370mm﹫3000 mm)在施工时垮塌死6人、伤10余人,笔者分析其原因是:围墙无基础(砖围墙直接砌在三合土地坪上),估算施工阶段容许高度仅达1.98m,围墙附近拔除一根混凝土电杆夯实填土时的振动引起围墙垮塌。
(9)2004年3月30日中央电视台《今日说法》报道武汉市郊农民为日后政府征地能获得高额赔偿在自己的宅基地周围见缝插针突击低成本建房(4层空斗墙农房,要求造价不超过150元/m2)垮塌死3人、伤10余人;武汉市郊此类违章建筑已达数十万平方米(武汉市某区已强制拆除数万平方米)。
(10)2005年4月26日延吉市局子街15号原白马江旧楼发生重大坍塌事故,造成5人死亡、7人受伤,直接经济损失约200万元,当天该工程大承包人王俊杰、李玉成、结构设计工程师、延吉市建筑设计院副总工程师康桂鑫均被警方带回协助调查,第二天产权方延吉市美丽得公司董事长崔哲松被警方控制。
(11)1995年6月韩国汉城三丰百货商场垮塌,其原因是屋面使用荷载(空调机组及冷却塔)达10kN/m2超过原设计荷载2倍,屋面垮塌致使下面各层楼面陆续垮塌至地面层(地下室未垮塌)(类同于美国911事件世界贸易大厦垮塌),死700多人。
(12)2004年5月24日法国戴高乐机场屋顶垮塌,死4人,据2005年2月7日法国《巴黎人报》报道设计失误是重大原因(较详细的报道可参见《南方周末》2005年3月17日D25版)。
工程事故很多很多,不胜枚举。
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GB 50011—2001》[8]》第3.4.1条(强制性条文)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”,第3.4.2条讲建筑平面、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%[9],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2000年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。
四、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 JGJ 3—2002》5.4.1条、5.4.2条)。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 JGJ 3—2002》3.3.3条),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)活载折减系数:如SATWE、TAT等程序内定的折减系数系按《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》表4.1.2编制,千万注意只适用《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》表4.1.1中的1(1)项房屋,即住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园,对其它房屋一概不适用,否则(如对商业用房、多层厂房)就违反了强制性条文。
21)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。
22)平动与耦联:一般取耦联,但有时平动也有可能比耦联不利。
23)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。
24)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。
25)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3.5 kN/m2,不上人屋面0.5kN/m2是否太小?《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》4.3.1条(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。
五、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GB 50108-2001第4.1.6条2款)。
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GB 50007-2002》5.2.7条简化公式(应力扩散角θ),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 GB 50010-2002》第6.1.3条3款规定“……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 JGJ 3-2002》第4.8.5条也规定“……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。”但北京市建筑设计标准化办公室2004年12月出版的北京市地方标准《北京市建筑设计技术细则 结构专业》第5.2.1条4.2)款规定:“无上部结构之地下建筑,如地下车库等,可按非抗震设计。”对这条规定,笔者及我院不少资深结构设计人士都感到不可理解。众所周知,地震发生时,地震作用(能量)是以地震波的形式由地面传播的,而不是由空气传播的,地表以下也都会出现破坏现象,如“滑坡、崩塌、液化(喷砂)、震陷”和地表撕裂等,说明地表以下仍然存在地震的破坏作用,所以基础工程也会受到破坏。北京市的大部分地区抗震设防烈度为8度,对无上部结构之地下建筑怎么可以按非抗震设计呢?
15、其余,见笔者的《钢筋混凝土结构构造讨论(五)》。
六、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。
七、剪力墙结构
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。
八、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
九、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。
十、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2002年第2期沙安 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。
十一、关于结施图首页
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》(建质[2003]84号)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》(04G103),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》JGJ 79-2002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》(GB 50108—2001)4.1.6条3款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,如新旧规范的共同存续期(如2001、2002年),“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 GB 50007-2002》设计)或单桩竖向承载力设计值R=××kN(按《建筑桩基技术规范 JGJ 94-94》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JGJ 220-2002》附录A、《建筑基桩检测技术规范 JGJ 106-2003》或《建筑桩基技术规范》第9节等,上海市《地基基础设计规范》、《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》等地方法规对地基基础的检测也有较详细的规定)。
(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(因为03G101-1图集没有这些内容)。
(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 JGJ 3-2002》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 GB 50011-2001》13.3.3条执行。
(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)。
十二、修改图格式:
1、 四川省建筑设计院对修改图作出了较好的规定: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
十三、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。
十四、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。如四川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。2002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。该工程事故至今未进行处理。如四川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”。
6|、写字楼、商场等8m跨梁,取300x800的梁不好,应取350x700,对于一些大跨度公键,梁宽应适当加大,应取300以上,最好取350、400,因为:
①梁宽加宽,抗剪有利,符合“强剪弱弯”的原则。
②350宽的梁,用四肢箍可以使箍筋直径减小。
③主梁加宽,有利于次梁钢筋的锚固。
7、对于柱的大小,应该尽量做到按轴压比控制,轴压比相差不宜大于0.2,当建筑有要求时,应和建筑协商好该问题。
8、对于高层建筑,顶层板考虑到刚度突变很大,宜加厚到150mm,应充分分析计算结果,判断结构类型。
9、梁配筋时,应充分考虑梁的锚固长度,特别是次梁,应尽量满足图集要求。
10、板配筋时,应注意Ⅰ级、Ⅱ级钢的区别(是否有弯钩),以及板厚不同时,千万注意不能把钢筋拉通。
11、画大样图时,一定要对照建筑大样图和立面图,以达到建筑的里面要求。
12、梁配筋时,应注意腰筋的设置,单侧腰筋应大于 0.1%bhw。
13、柱配筋时,应同时满足配筋率、箍筋、主筋、角筋、最小体积配筋率的要求。
14、后浇带应按新规范加强。
15、高层建筑中,楼板开大洞后,宜按JGJ3-2002第4.3.8条加强。
16、剪力墙墙肢截面高度不宜大于8m,否则应开结构洞。
17 施工起拱:求出短期挠度(12长期)再带入规范求出起拱值
18 外露以及天面板需有抗渗防裂的考虑,按弹性法计算 一般用一级8号间距200拉通,其余由计算另加;抗裂筋越小越密越好,可人为要求增加凳子筋,以增加刚度.
19 悬挑梁定要注意面筋的加强,箍筋全长加密,验算挠度,尤其是大于1米长度的.
20 连梁超限问题:连梁多短而刚 刚度折减,可直接减去梁高,模拟刚度折减,用算出来的梁内力安在原高梁之上配筋验算
21 地下室集水井与承台不能重合,应先由建筑初定,再结构核对,最后提交建筑设备配合