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做结构设计，这44个问题让人困惑

时间：2019-05-21 12:40:48 来源：土木工程结构

　　1.结构类型如何选择?

　　(1)对于高度不超过150米的多高层项目一般都选择采用钢筋混凝土结构;

　　(2)对于高度超过150米的高层项目则可能会采用钢结构或混凝土结构类型;

　　(3)对于落后偏远地区的民宅或小工程则可能采用砌体结构类型。

　　2.结构体系如何选择?

　　解释：对于钢筋混凝土结构，当房屋高度不超过120米时，一般均为三大常规结构体系——框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构。

　　(1) 对于学校、办公楼、会所、医院以及商场等需要较大空间的建筑，

　　当房屋高度不超过下表时，一般选择框架结构;

　　当房屋高度超过下表时，一般选择框架-剪力墙结构;

　　(2) 对于高层住宅、公寓、酒店等隔墙位置固定且空间较小的建筑项目一般选择剪力墙结构。当高层住宅、公寓、酒店项目底部一层或若干层因建筑功能要求(如大厅或商业)需要大空间时，一般采用部分框支剪力墙结构。

　　(3) 对于高度大于100米的高层写字楼，一般采用框架-核心筒结构。

　　3.广州地区某40米高的办公楼采用框架结构体系合理吗?

　　解释：不合理。7度区框架结构经济适用高度为30米，超过30米较多时应在合适的位置(如楼梯、电梯、辅助用房)布置剪力墙，形成框架-剪力墙结构体系。这样子剪力墙承受大部分水平力，大大减小框架部分受力，从而可以减小框架柱、框架梁的截面和配筋，使得结构整体更加经济合理。

　　4.框架结构合理柱网及其尺寸?

　　解释：

　　(1)柱网布置应有规律，一般为正交轴网。

　　(2)普通建筑功能的多层框架结构除个别部位外不宜采用单跨框架，学校、医院等乙类设防建筑以及高层建筑不应采用单跨框架。

　　(3)仅从结构经济性考虑，低烈度区(6度、7度)且风压小(小于0.4)者宜采用用大柱网(9米左右);高烈度区(8度及以上)者宜采用中小柱网(4~6米左右)。

　　(4)一般情况下，柱网尺寸不超过12米;当超过12米时可考虑采用钢结构。

　　5.框架结构材料合理选择?

　　解释：(1)混凝土：多层框架柱混凝土强度等级可取C25、C30，高层框架柱混凝土强度等级可取C35、C40。梁混凝土强度等级可取C25、C30。

　　(2)钢筋：一般情况下梁、板、柱钢筋采用HRB400，梁纵筋可用HRB500。

　　6.框架结构楼盖形式合理选择?

　　解释：(1)框架结构楼盖可采用单向主次梁、井字梁、十字梁形式。从结构合理角度考虑次梁的布置应使得单向板板跨为3.0米左右，双向板板跨为4.0米左右。

　　(2)从建筑功能考虑，一般来说，学校、商场一般采用井字梁、十字梁较多;办公楼、会所、医院一般采用主次梁较多。

　　7. 框架柱截面合理尺寸确定?

　　解释：(1)框架结构柱截面通常由轴压比限值控制，一般情况下，柱计算轴压比=轴压比规范限值-0.1较为合适。

　　(2)除甲方对经济性有特殊要求时，一般情况下，多层框架柱截面尺寸改变不超过2次;高层框架柱截面尺寸改变不超过3次。

　　(3)柱截面形状一般为矩形(长宽比一般不超过1.5)，且柱截面长边平行于结构平面短边方向。

　　(4)当层数为10层时，方形柱尺寸700~1000mm;当层数为5层时500~800，大柱网取大值，小柱网取小值。

　　8.梁截面合理尺寸确定?

　　解释：(1)在正常荷载情况下，框架梁截面高度可以按L/13估算，单向次梁截面高度可以按L/15估算，双向井字梁截面高度可以按L/18估算。

　　(2)梁截面宽度可取为梁高的1/3~1/2。

　　(3)最终梁截面尺寸根据计算结果确定，一般情况下应确保绝大多数梁支座配筋率为1.2%~1.6%，不宜超过2.0%，跨中配筋率为0.8%~1.2%。

　　(4)框架梁高度一般为600~800mm，宽度一般为250~350mm;次梁截面高度为500~600mm，宽度一般为200~250mm。

　　9.楼板合理厚度确定?

　　解释：(1)在正常荷载及正常跨度范围内，单向板板厚约取h=L/30，双向板板厚约取h=L/38，悬臂板板厚约取h=L/10，并应使得计算配筋接近构造配筋。

　　(2)实际工程中一般板厚取值为100mm、120mm、150mm较多。

　　10.悬臂结构设计注意事项?

　　解释：悬臂结构属于静定结构，安全度较低，因此设计时应适当加大安全储备(实配钢筋比计算配筋增大约30%)。悬臂梁跨度尽量控制在3.5米以内，悬臂板尽量控制在1.2米以内。如超出此范围，应特别注意挠度和裂缝的验算或采用其他结构形式(如设置斜撑等)。

　　11.框架结构各构件材料用量大致比例?

　　解释：框架结构由梁板柱构件组成，多层框架结构其材料用量比例大致如下：

　　混凝土量：梁—约30%，板—约55%，柱—约15%;

　　钢筋量：梁—约50%，板—约25%，柱—约25%。

　　因此，设计框架结构时，应注意柱网大小、板厚取值及梁配筋率的控制，确保结构经济合理。

　　12.混凝土容重一定要大于25吗?

　　解释：《荷规》规定钢筋混凝土容重为24~25KN/㎡。工程设计中大多数设计单位和审图机构都要求考虑混凝土构件表面抹灰重量而将混凝土容重相应提高，如框架结构或框剪结构取25.5KN/㎡，剪力墙取26KN/㎡。

　　实际上直接取25KN/㎡也是可以而且是合理的。因为实际梁板、梁柱节点会有一部分重合部分，而软件并未考虑此因素，即梁板及梁柱节点区重复计算了多次重量，这部分重量一般足以抵消构件抹灰重量。

　　13.风荷载信息中结构基本周期需要考虑填充墙作用而折减吗?

　　解释：此处结构基本周期主要用于计算风振系数，多数设计单位和审图机构在风荷载信息中填的结构基本周期都是未进行折减的，即直接填入计算周期。

　　实际按照相关结构理论和规范要求，此处应该填折减后的结构自振周期，因为在风荷载作用下，结构必然处于弹性状态，填充墙肯定没有开裂和破坏，其斜撑作用会使得结构刚度增大，周期减小，因此填入折减后的结构自振周期才是符合实际情况而且是最合理的。但填入未折减的结构自振周期，风振系数是偏大，风荷载也是偏大，对于结构是偏安全的。

　　14.框架结构平均重度大致规律?

　　解释：采用轻质砌块的常规框架结构6、7度区平均重度为12~13KN/㎡，8度区为13~14KN/㎡;当内部隔墙少时取低值，当内部隔墙多时取高值。

　　15.框架结构需要控制哪些整体指标?

　　解释：需要控制层间位移角、位移比、抗侧刚度比及楼层受剪承载力比，不需要控制周期比。剪重比、刚重比很容易满足规范要求的。

　　16.框架结构抗侧刚度比及楼层受剪承载力比不满足规范怎么办?

　　解释：当底部层高较大时，特别容易造成框架结构抗侧刚度比及楼层受剪承载力不满足规范要求。此时，一般可以采用加强层高较大楼层框架柱和框架梁的截面，必要的时候需要改变结构体系，采用框架-剪力墙结构。

　　单独在底部层高较大楼层处设置剪力墙或斜撑的方法在计算结果上可以解决上述问题，但使得结构体系较为怪异，底部为框剪结构上部为框架，这其实并不妥当，相当于超限工程。

　　17.水平力的夹角和斜交抗侧力构件方向的附加地震数的区别?

　　解释：两个参数不同之处

　　(1)水平了的夹角不仅改变地震作用的方向而且同时还改变风荷载作用的方向;斜交抗侧力构件方向的附加地震方向角仅改变地震作用的方向。

　　(2)侧向水平力沿整体正交坐标方向作用与沿某夹角方向作用的计算结果应该取其最不利组合来进行构件的设计，但软件中“水平力夹角”参数不能自动取其最不利组合，必须由工程师对计算结果一一比较包络设计。而“斜交抗侧力构件方向的附加地震数”参数是可以自动考虑最不利组合，直接完成构件截面设计。

　　18.屋顶构架是否必须满足扭转位移比的要求?

　　解释：从工程实际分析，对于屋顶构架或高出屋面较多的构筑物，应参与结构整体分析计算，但可适当放宽其扭转位移比限值的要求。

　　19.框架柱轴压比超限怎么办?

　　解释：方法有二：(1)加大柱截面;(2)提高柱混凝土强度等级。

　　20.框架柱计算纵筋较大怎么办?

　　解释：

　　(1)框架柱一般情况下为构造配筋，若少数框架柱或顶层框架柱可能出现计算配筋(即计算纵筋大于最小配筋率)，可调整柱截面形状(X向配筋较大则将柱Y向加长，Y向配筋较大则将柱X向加长)。

　　(2)如很多框架柱都出现计算配筋，则应考虑在合适的位置设置剪力墙成为框架-剪力墙结构，减小框架部分受力。

　　21.梁抗弯超筋怎么办?

　　解释：当建筑允许时优先加大梁高;建筑不允许时加大梁宽;梁截面尺寸无法改变时应调整楼盖梁布置，改变梁的受力状态。

　　22.梁抗剪超筋怎么办?

　　解释：如果梁较短且是高烈度区，有效方法是将梁高做小，梁宽做大。

　　23.梁剪扭超筋怎么办?

　　解释：一般是由于垂直于该梁的次梁弯矩引起的，有效方法是将该次梁点铰接。

　　24.框架梁柱节点抗剪不足如何解决?

　　解释：对于高烈度区(8度及其以上地区)框架结构经常容易出现节点抗剪不足的问题，尤其是异形柱结构。解决节点抗剪不足有效的方法有两种：

　　(1)把框架梁做宽或者框架梁在节点处水平加腋;

　　(2)在合适的位置设置剪力墙成为框架-剪力墙结构，减小框架部分的内力。

　　25.框架柱纵筋上层比下层大合理吗?

　　解释：框架柱是压弯构件，上部(尤其是顶层)框架柱一般都是轴压力比较小，弯矩比较大，这是属于大偏心受压状态。

　　大偏心受压状态下轴压力是有利的，即轴压力越大配筋越小，轴压力越小配筋越大。因此在高烈度区或大柱网的情况下就会出现框架柱越到上部楼层柱纵筋越大的现象。

　　26.梁挠度超限怎么办?

　　解释：钢筋混凝土受弯构件的挠度应按荷载的准永久组合计算，即不考虑风荷载和地震作用，一般情况下仅考虑1.0恒+0.5活。

　　(1)当计算的长期挠度不大于规范限值的1.20倍时，可以用指定施工预起拱值的办法解决，一般施工预起拱值为L/400。

　　(2)当计算的长期挠度大于规范限值的1.20倍时，应加大梁高。

　　27.梁计算裂缝超限怎么办?

　　解释：钢筋混凝土构件的计算应按荷载的准永久组合计算，即不考虑风荷载和地震作用，一般情况下仅考虑1.0恒+0.5活。容易出现梁计算裂缝超限的情况是：

　　(1)跨度大于6.0米的简支梁或跨度超过9米的连续梁;

　　(2)低烈度区跨度大于9.0米且支座配筋率超过2.0%的框架梁;

　　当计算裂缝不大于规范限值的1.1倍时，可以小直径纵筋减小计算裂缝宽度;

　　当计算裂缝大于规范限值的1.1倍时，应优先考虑加大梁高。

　　28.什么是楼板大开洞?

　　解释：当楼板开洞尺寸大于1个柱网尺寸且洞口尺寸超过对应边长的30%时，一般就可以认为是大开洞。

　　29.楼板大开洞应采取什么加强措施?

　　解释：(1)加厚洞口附近(楼板削弱的那个部分)楼板(一般为相邻楼板厚度的1.25倍)，配筋率双层双向0.25%;

　　(2)在洞口周边设置边梁，当不能设置明梁是可以设置暗梁，边梁及暗梁的配筋应加强。边梁的纵筋要放大1.25倍，腰筋应为抗扭腰筋;暗梁宽度可板厚的2~3倍，纵向钢筋配筋率为1.0~1.5%。

　　(3)计算分析时应在“特殊构件补充定义”中定义为“弹性膜”。

　　30.柱纵向钢筋有哪些要求?

　　解释：

　　(1)柱全部纵向钢筋的配筋率，不应小于《抗规》6.3.7条的规定值;柱的纵向钢筋的配置，需满足《抗规》6.3.8条要求;

　　(2)柱的纵向受力钢筋直径不宜小于12mm，纵向钢筋净间距不应小于50mm，且不大于300mm，圆柱中纵向钢筋根数不宜少于8根，不宜少于6根，且沿周边均与布置。

　　31.柱箍筋有哪些要求?

　　解释：

　　(1)柱箍筋的配置，需满足《抗规》6.3.9条要求;尤其注意柱端箍筋加密区箍筋的最小体积配箍率要求。

　　(2)梁柱节点核心区箍筋大于柱端加密区箍筋时，需单独指定节点核心区箍筋。柱配筋时，需先判断柱子是否是短柱，如果剪跨比小于等于2，柱箍筋需全高加密。

　　(3)柱箍筋肢数按下列图形确定：

　　(4)纵筋根数超过上图中箍筋肢数时，允许纵筋隔一拉一，不需要再增加箍筋肢数，以免核心区箍筋太多影响节点核心区混凝土的浇捣而影响质量。

　　32.板的受力钢筋有哪些要求?

　　解释：

　　(1)板的最小配筋率需满足《砼规》8.5.1条要求;

　　(2)板钢筋的直径通常用的最多是右上方的Φ8和Φ6，一般板面用Φ8，板底钢筋用Φ8或Φ6。钢筋的间距需满足《砼规》9.1.3条要求。

　　常用的受力钢筋的直径从考虑施工方便的角度看，通长采用100、125、150、175、200mm，如果需控制经济性，则根据计算结果选取对应的面积最接近的间距，如板支座处计算结果308mm2，可直接选用Φ8@160。钢筋混凝土板的负弯矩调幅幅度不宜大于20%，《砼规》5.4.3条。

　　(3)板的受力钢筋的长度需满足《砼规》9.1.4条要求;

　　普通楼板：负筋采用分离式配筋方式，当跨度≥4.5m时负筋拉通50%;

　　屋面板：双层双向拉通，支座处可搭配附加短筋，附加短筋长度可取净跨1/5。

　　33.等高井字梁的交点，是否设置附加箍筋或吊筋?其吊筋构造要求如何?

　　解释：

　　江湖中绝大多数设计单位做法是在等高井字梁交点的四边每侧构造设置3根附加箍筋。

　　其实如果两向跨度、截面、受力、配筋均相同时，则两方向井字梁从受力上讲没有主次之分，共同受力，此时可以不设置附加箍筋。即使考虑到活荷载不利布置及实际活荷载分布的差异性导致次梁内力存在差异，可以在井字梁每侧附加一道箍筋即可。

　　34.关于伸缩缝最大间距问题?

　　解释：

　　(1)当采用有效措施下，一般常规项目伸缩缝最大间距可比规范要求放宽2倍左右。温差叫小地区更是可以放宽。

　　(2)减小温度应力措施：1顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率，对于剪力墙结构，这些部位的最小构造配筋率为0.25%,实际工程一般在0.3%以上;2顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层;3现浇结构两端楼板中配置温度筋，配置直径(8)较小、间距较密(150mm)的温度筋，能起到良好的作用。

　　(3)减小混凝土收缩应力措施：1每30~40m间距留出施工后浇带，带宽800~1000mm;钢筋采用搭接接头，后浇带混凝土宜在45d后浇灌;2采用收缩小的水泥、减少水泥用量、在混凝土中加入适宜的外加剂。

　　35.隔墙下不布梁如何处理?

　　解释：

　　楼板上砌有固定隔墙且墙下不设梁时，可采用等效均布荷载作为恒载考虑。双向板可用该墙的线荷载除以与板垂直的跨度进行等效。单向板可用该墙的线荷载除以短跨进行等效。

　　36.当塔楼建筑组合平面长度较大时，应如何处理?

　　解释：

　　高层住宅小区中经常会出现组合建筑平面的情况，当建筑组合平面长度较大时，在不影响建筑使用功能和立面的前提下，一般应通过抗震缝将其分分隔成几个长度较小、平面较规则的结构单元。这样不仅使得结构受力简单，而且会较大幅度地降低结构造价。

　　37.剪力墙布置原则有哪些?

　　解释：

　　(1)缝凸角必布墙，楼梯、电梯必布墙，墙墙宜对直联合。

　　(2)剪力墙间距：6度、7度宜6~8米，8度宜3~5米。

　　(3)剪力墙形状宜双向且简单，优先L形、T形，其次用一字形、C形，偶尔用工形、Z形;

　　(4)凡是约束边缘构件不能做成高规图7.2.15样式的墙肢都应该尽量少用。

　　(5)多用普通剪力墙，少用甚至不用短肢剪力墙。

　　38.剪力墙混凝土等级的经验取值是多少?

　　解释：

　　(1)对于6、7度设防地区，一般来说结构底部剪力墙混凝土等级为40层C60，30层C50，20层C40。

　　(2)对于8度设防地区或基本风压大于0.8的地区，，一般来说结构底部剪力墙混凝土等级为40层C50，30层C40，20层C35。

　　39.剪力墙厚度和长度的经验取值是多少?

　　解释：

　　(1)剪力墙厚度h与楼层数n关系：6度为h=8n，7度为h=10n，8度为h=12~15n，且h≥200mm。

　　(2)剪力墙长度L：不超过30层的建筑，6、7度剪力墙长度较短，一般为8.5~12h;8度区剪力墙长度较长，一般为12~20h。

　　40.是否所有的剪力墙墙段长度都不能大于8米?

　　解释：

　　(1)一般来说，在一个结构平面中，剪力墙的长度不宜相差过大，通常要求最长剪力墙与多数剪力墙长度相比不应大于2.5。单片剪力墙长度一般不宜大于8米，否则其将吸收过大的地震力，在地震时将首先破坏，对抗震是十分不利的。

　　(2)当剪力墙围合成筒体时，各片之间互相作用形成一个空间整体，其抗侧刚度和抗侧能力均大幅度提高，因此筒体墙段长度可以大于8米。

　　41.上下楼层剪力墙长度可以变化吗?

　　解释：

　　(1)一般情况下，上下楼层改变剪力墙厚度，保持剪力墙长度不变。

　　(2)当为了保证上下楼层建筑空间净尺寸相同，也可以保持剪力墙厚度不变，改变剪力墙长度。

　　(3)一般不采用既改变剪力墙厚度又改变剪力墙长度的做法。

　　42.是否可以采用大部分由跨高比大于5的框架梁联系的剪力墙结构?

　　解释：

　　大部分由跨高比大于5的框架梁联系的剪力墙结构其受力性能类似与框架结构，对抗震性能较差。因此对于层数不多的6、7度设防地区是可以采用的，对于高烈度区则应尽量避免采用。

　　43.一个方向剪力墙长而多，另一方向剪力墙少而短的结构是否合理?

　　解释：

　　(1)在长方形平面的酒店、公寓等项目由于建筑要求经常会出现这种结构。这种结构一个方向受力性能解决纯剪力墙，另一个方向呈框剪受力状态，抗震性能不好，宜在墙短而少的方向尽可能布置多剪力墙，宜尽量避免类似结构的出现。

　　(2)当不可避免时，应注意采取措施提高剪力墙少而短方向的抗震性能，如提高该方向剪力墙及框架梁的抗震等级。

　　44.剪力墙住宅结构剪重比规律?

　　解释：层数超过20层的剪力墙住宅结构计算剪重比有如下规律：

　　(1)6度区计算剪重比通常小于规范要求，但不宜小于规范要求的90%，否则应加强结构抗侧刚度;

　　(2)7度区计算剪重比宜接近规范要求;

　　(3)8度区计算剪重比一般为规范要求的1.5~2倍。

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