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結構設計遵循的原則

生活 更新时间:2024-11-30 10:40:03

結構設計遵循的原則(結構設計常見誤區與禁忌)1

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地基基礎設計中的常見錯誤

1.1 豎向構件在基礎内的錨固長度不足在層數不高、荷載不大或地質條件較好的工程中,我們在設計獨立基礎或者筏闆厚度時,往往考慮的是豎向構件對基礎的沖切問題,再考慮防水等問題,350~400的基礎厚度在設計中經常出現。較薄的基礎厚度雖然能夠滿足基礎受彎、受剪和受沖切承載力要求,但豎向構件的鋼筋在基礎内的錨固長度問題卻常常被忽略。獨立基礎的典型大樣見下圖:

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根據《地基基礎規範》的相關規定,錨固長度的計算如下:

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同樣,在16g101-3圖集中,柱在基礎内的錨固長度如下圖:

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圖集中規定的直線段錨固長度為≥0.6labE及20d ,顯然當豎向構件鋼筋直徑較大且基礎底闆較薄時,無法滿足鋼筋錨固要求,需要構造加厚。1.2 基礎兩向鋼筋位置放置錯誤對于正方形獨立基礎,兩向鋼筋均置于底部,但對于長方形基礎,基礎短向為受力方向,短向鋼筋應置于下部,對于新手設計師往往容易忽略。

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1.3 獨基0.9倍下料長度未注明根據《地基基礎設計規範》(GB50007-2011)8.2.1第5款,當柱下鋼筋混凝土獨立基礎的邊長和牆下鋼筋混凝土條形基礎的寬度大于等于2.5m時,底闆受力鋼筋的長度可取邊長或寬度的0.9倍,并宜交錯布置。由此可見,當基礎邊長較大時,受力鋼筋的長度可适當減小并交錯布置,此條在設計時不注明時也不能算錯誤,但一般校審都會要求注明。1.4 對沖切和受剪理解不當對于雙向受力接近方形的構件是驗算沖切的,而對于單向受力的長條形構件是驗算剪切力的,這是很重要結構概念。對于獨基,規範規定很明确,僅當基礎短邊尺寸小于等于柱寬加兩倍基礎有效高度時,才需驗算受剪承載力,其餘情況驗算受沖切承載力,可見對于獨立基礎規範對受剪和受沖切區分明确。但對于筏闆基礎,規範要求沖切和受剪均要驗算,并取計算厚度的大者設計闆厚。此處,筆者個人認為沒有必要,筏闆的每個闆塊均屬于雙向受力構件,應驗算沖切承載力,但驗算受剪似乎沒有大的必要。

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梁闆柱配筋常見錯誤

2.1.支座處闆的上部鋼筋長度不平衡的設計錯誤當相鄰闆塊跨度相差較大時,設計師經常将闆兩邊支座鋼筋設計為不等長(即各自闆短跨的1/4),這看起來很細緻和節約了,其實這是機械套用規範導緻的一個常見構造錯誤。見下圖:

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正确的設計是将兩邊支座鋼筋設計為等長,兩邊均應按照大闆短跨的1/4取值,這是因為中間支座處的彎矩是連續的,右側若按照小闆跨設計長度,有可能無法完全覆蓋小闆跨的彎矩包絡圖。2.2 不知道哪些地方的闆厚需要加厚加強各本規範在很多地方規定需要加強闆厚及配筋率的情況,例如嵌固端、地下室頂闆、轉換層、裙房頂闆等。那麼,具體這些地方有何特别之處很多設計師搞不清楚。其實,如果仔細分析可以看出,這些部位均為豎向剛度突變而可能産生較大的應力集中處,加大闆厚和配筋率是為了保證水平力的有效傳遞。2.3 梁配筋忽略頂底鋼筋比值的要求規範對于頂底鋼筋的比值要求見下圖:

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此處,規範的目的是保證梁的變形能力,防止梁底在出現正彎矩時過早屈服或破壞嚴重,很多設計師認為對于框架梁,隻要滿足底部和頂部的比值就行了,但筆者認為,由于水平地震力和風荷載的不确定性,導緻荷載組合後構件受拉區和受壓區的不确定性,頂部與底部的比值也應參照此條規定取值。關于此條的延伸:對于懸挑梁,底部受壓鋼筋需要滿足頂部鋼筋一定的比例嗎?懸挑梁由于其受力性質,往往上部鋼筋是我們設計計算的重點,而我們一般會忽視下部鋼筋的作用,雖然規範沒有就懸挑梁的底部與頂部鋼筋比值進行規定,但大量的文獻建議要保證下部鋼筋的數量,至少不小于0.5倍上部鋼筋,以減小徐變産生的附加撓度。2.4 忽略了梁配筋率很大時,箍筋直徑需增大的規定本條為強制性規定,但此條款是設計中最為容易忽略,也是校審最容易看出來的錯誤。筆者這次不做過多展開,建議設計師在配筋完成後,在模型中篩選出配筋率較大的位置,再次複核。2.5 梁上有集中荷載時一定要設置附加箍筋嗎?我們在設計時,當遇到梁上有集中荷載的情況,往往都會在集中荷載處設置橫向附加箍筋,但這真的是合理的設計嗎? 規範對于附加橫向鋼筋的規定如下:

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根據條文說明,設置附加箍筋是為了将集中荷載傳遞到受壓區,基于混凝土的材料性質,這樣做不容易開裂,但是不是隻要是集中荷載就要設置呢?這就要考慮集中荷載類型和作用的位置了。例如,梁頂部托柱或承托預制混凝土梁、鋼梁、檩條等時,由于這些集中荷載可能本身就作用在混凝土受壓區,那麼再設置附加箍筋就顯得沒有必要了。因此,我們在設計時籠統的一刀切的做法是有問題的。2.6 懸挑梁上部鋼筋未放大對于本條有一定争議,有的設計院認為隻要荷載輸入準确,懸挑梁不參與抗震,受力明确,不需要人為地将計算配筋放大。小編的設計院是要求提高至少1.3~1.5倍的,這麼做的理由是,懸挑梁本身是比較重要的結構構件,在長期荷載作用下,撓度和裂縫會更加顯著,考慮适當加強是合理的。2.7 忽略柱箍筋肢距要求當柱縱向鋼筋配筋率較小時,柱單排鋼筋根數可能較小,設計師在配筋時經常忽略箍筋肢距的要求,以一級抗震等級的500x500的方柱為例,往往柱子一側3根16的縱筋即可滿足計算要求,設計師往往會設置一道大箍筋的同時,中間設置一道拉筋,但顯然箍筋肢距不滿足最大200mm的規範要求。

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樓梯設計常見誤區

3.1 梯柱擋路、梯梁擋窗、梯梁超過樓梯淨高控制線等這些問題都是我們樓梯設計時的常見問題,此類問題往往是設計師經驗不足,隻管埋頭整理樓梯結構,而忽略了樓梯構件與建築的相應關系,而這些問題一旦施工,就會造成比較大的後果,因此建議設計師在設計樓梯時一定要反複對照建築圖,避免此類問題的發生。3.2 大于2跑的樓梯未加大荷載樓梯荷載在模型中是按照闆厚為0,折算闆厚及面層厚度并考慮樓梯斜率後估算經驗值輸入到模型中的,對于相鄰樓層隻有一個半平台的2跑樓梯,我們一般不會輸錯,但對于層高較高,例如首層下地下室的樓梯,建築往往會設計成3跑、4跑或者更多,這樣每個樓層将不再平均承受一個梯段的重量,一定要考慮荷載的增加。3.3 梯柱截面及梯柱配筋問題梯柱截面通常在一般項目中會設計成200x400的截面,但新的防火規範要求,當防火等級為一級時,梯柱截面不宜<500,因此,梯柱最好以200x500的截面起步。此外,梯柱一般都是短柱或者剪跨比小于2的柱,混凝土規範規定:

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我們在平時的梯柱設計時,一般箍筋都會設計成8@100,但根據上述規定,當縱筋小于等于16mm時,箍筋間距100顯然大于6d而不滿足規範要求要求。結構設計是一項注重概念的工作,但設計的細節問題也應受到結構師的關注,我們在平時的設計中應個“有心人“,深刻理解規範,提升結構設計經驗,讓設計成果具有更高的品質。

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