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摘 要：钢筋混凝土结构由梁、柱所组成，是一种抗震、抗风较好结构体系，这种体系的侧向刚度小，平面布置灵活，易于满足建筑物設置大房间的要求，在工业与民用建筑中被广泛应用。针对混凝土结构设计中易出现的问题，由荷载、专业配合、构造等方面进行探讨，提出了相应的解决措施。
关键词：混凝土；结构设计；常见问题
Abstract：Structure of reinforced concrete beams, columns, is a kind of earthquake, wind better structure and system, the lateral stiffness of this system, a flexible layout, easy to satisfy the requirements of the building set up a large room in the industrial and civil buildingsis widely used. Prone to problems in the design of concrete structures by the load, professional co-ordination structure to explore the measures.
Key words: concrete; structural design; Frequently Asked Questions
中图分类号：TU37 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
一、问题的提出
混合结构的综合经济指标优于全钢结构和混凝土结构的综合经济指标，因而钢筋混凝土混合结构是我国目前在高层建筑领域里应用较多的一种结构形式。钢筋混凝土混合结构最早于1972年，应用于芝加哥的Gateway Building (36 层137m)。我国至20 世纪80 年代才将钢结构用于高层建筑，目前已建成或在建的高层建筑约有40 余幢，有一半以上采用的是钢筋混凝土混合结构，钢筋混凝土混合结构在高层办公楼、学校、医院及住宅等建筑中更广泛的应用。钢筋混凝土结构体系是工程设计中应用比较广泛的一种结构体系，但具体设计中因为种种原因而存在一些不尽合理的应用。
二、结构设计中的常见问题
现代建筑常因设计不当而造成施工环节质量难以保证，给工程安全留下隐患，现从以下几个方面阐述结构设计中常见的几个问题：
（一）无地下室的多层框架房屋
基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接，计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度。根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 (以下简称《结构规范》)第7，3.11 条规定：一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H: 装配式框架取1.25H。基础埋深较大时为了增加房屋底部的整体性，减小位移有时在0.000 附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层，往的H 值取基础顶面至连系梁顶面的高度，而把实际建筑的底层作为第二层考虑，层高H 取连系梁顶层至一层楼面高度。
（二）带地下室的多层框架房屋
对于带地下室的多层框架结构，合确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。《结构规范》和《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 (以下简称《抗震规范》)，都没有明确地提出具体位置，需要具体问题具体分析。对于能够满足《抗震规范》第6.1.14 条规定的地下室结构或采用箱型基础时，可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置，在利用PKPM 软件进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的层高H 取实际层高。这样计算出的地震作用与实际情况较为接近。对于不能满足《抗震规范》第6.1.14 条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时，嵌固位置最好取在基础顶面。此时，利用电算进行楼层组合时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。
（三）基础宽度和面积的计算
在计算基础宽度或面积时，往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详，导致基础宽度或面积不足。如墙体上作用有较大集中力的情况，当墙体上有较大的集中力作用时，通过墙体和基础可将集中力向地基扩散，但这种扩散是有一定范围的，且基底土反力并不均匀分布。若设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷来确定基础宽度，则导致局部基础宽度不足。因此，必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求。通常采用局部调整系数调整基础宽度的方法解决此类问题。
（四）常用的框架结构空间分析
计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的，对部分梁而言，尽管相交梁截面尺寸不同，相互之间却不存在主、次梁关系，设计人员在绘制施工图时，应注意配筋形式与受力分析相匹配。框架结构经空间分析程序电算，所有按主梁输人模型的梁是整体工作的，部分梁将产生扭转问题。一些三维空间分析软件，虽已调整梁的抗扭刚度，但计算出来框架边梁扭矩筋仍很大，因程序不计楼板对梁的约束作用，实际受力与计算模型不符。可把次梁支座改为铰支座，并配以构造处理。
（五）钢筋混凝土保护层厚度
混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀，并保证钢筋的粘结锚固性能，直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能，但由于设计人员的不重视，常会出现问题：1、梁或柱中，只注意到主筋的保护层厚度，而忽略了箍筋的保护层厚度，造成箍筋外露或保护层厚度不足；2、主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确，造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失，直接影响到构件的安全性；3、地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同，根据规范要求，应采取不同的保护层厚度。
三、对常见问题的处理措施
为应对以上在结构设计中所遇到的问题，笔者根据工作经验提出几个解决的对策，以供参考。
（一）女儿墙等悬臂构件。为了适应外立面造型的需要，近年来混凝土女儿墙应用越来越多，其计算模型类似开口水池侧壁。要点是：阴角钢筋断开，而阳角钢筋连续且尽量少搭接；为减少裂缝，应每12m断开，最好双面配筋间距小于150mm，其中里侧为主受力筋，外侧为构造筋；悬臂板厚度一般取L/12，太厚时可变截面，根部可加腋构造，以减少应力集中，提高局部抗剪性能。
（二）填充墙。根据地域区别选用当地常用材料；另外填充墙与主体框架的连接应作具体说明，如配筋、构造柱设置，水平圈梁（配筋板带）等；填充墙宜与框架主体梁柱脱离，缝中填充柔性材料；较高的墙体应验算自身的稳定性，如不满足可参见《砌体规范》中做法：一定高度处设截面b/s（梁宽与柱间距的比）≥1/30的圈梁作为墙体出平面的不动铰支座。
（三）当底层层高较大时，不宜用地面加厚方式承填充墙自重，宜设基础拉梁，以防止变形不协调引起的墙体裂缝。此时当洞口不在墙边时，因框架柱（构造柱）和上下梁的套箍作用，实际是墙梁模型。当基础拉梁跨度较大时可以设柱墩来减小跨度和变形。当总跨度较大时，屋面宜采用结构找坡，以利于排水和减轻结构自重。
（四）工业建筑中柱两侧梁中线不连续对中时不能套用03G101- 1图集做法，应由设计者给出详图；当梁偏心距大于1/4柱宽时，梁应水平加腋，也应给出详图；一般梁主筋保护层厚度25mm，柱主筋保护层厚度30mm，梁柱边齐时，梁主筋水平向与柱纵筋相遇，梁的主筋应放于柱主筋里侧，保证柱承载力不降低，亦应补充详图。地沟、管沟深度大于基础埋深时，基础应局部加深；当一层填充墙靠地面承重时，地沟宜加深或加设梁；地框梁位于±0.00m时，应考虑对地沟的影响，地沟可加深以躲梁高，并应复核梁底是否高于室外地面，并设防冻胀措施。
（五）图纸常见问题：说明中应给出选用图集的编号和名称；框架柱的最小配箍率不满足要求；框架梁负筋水平段锚固不满足≥0.4LaE；框架梁生雨篷时梁未考虑抗扭纵筋，梁配箍率不满足≥0.28ft/fy；阳台板和一些构造挑板配筋过于复杂，一根钢筋弯4～6次，施工难以实现；外露混凝土构件应每12m设变形缝等正确处理构件内各类钢筋的相互关系，按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度，并进行构件的截面设计。首先根据规范要求确定梁柱内箍筋的保护层厚度，即确定箍筋的正确位置，主筋的保护层厚度可采用a+dl(a 为箍筋保护层最小厚度， d为箍筋直径)，并大于规范规定的最小厚度，以此确定主筋的正确位置；根据各种钢筋的正确位置，确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算，在施工图中标出相关构件中钢筋的位置。正确区分同一构件所处的环境条件，区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度。地下部分的柱子可将其断面加大，满足其保护层厚度的要求，同时保证柱子钢筋上下位置的一致性，满足钢筋受力要求。
关键词：混凝土；结构设计；常见问题
Abstract：Structure of reinforced concrete beams, columns, is a kind of earthquake, wind better structure and system, the lateral stiffness of this system, a flexible layout, easy to satisfy the requirements of the building set up a large room in the industrial and civil buildingsis widely used. Prone to problems in the design of concrete structures by the load, professional co-ordination structure to explore the measures.
Key words: concrete; structural design; Frequently Asked Questions
中图分类号：TU37 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
一、问题的提出
混合结构的综合经济指标优于全钢结构和混凝土结构的综合经济指标，因而钢筋混凝土混合结构是我国目前在高层建筑领域里应用较多的一种结构形式。钢筋混凝土混合结构最早于1972年，应用于芝加哥的Gateway Building (36 层137m)。我国至20 世纪80 年代才将钢结构用于高层建筑，目前已建成或在建的高层建筑约有40 余幢，有一半以上采用的是钢筋混凝土混合结构，钢筋混凝土混合结构在高层办公楼、学校、医院及住宅等建筑中更广泛的应用。钢筋混凝土结构体系是工程设计中应用比较广泛的一种结构体系，但具体设计中因为种种原因而存在一些不尽合理的应用。
二、结构设计中的常见问题
现代建筑常因设计不当而造成施工环节质量难以保证，给工程安全留下隐患，现从以下几个方面阐述结构设计中常见的几个问题：
（一）无地下室的多层框架房屋
基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接，计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度。根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 (以下简称《结构规范》)第7，3.11 条规定：一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H: 装配式框架取1.25H。基础埋深较大时为了增加房屋底部的整体性，减小位移有时在0.000 附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层，往的H 值取基础顶面至连系梁顶面的高度，而把实际建筑的底层作为第二层考虑，层高H 取连系梁顶层至一层楼面高度。
（二）带地下室的多层框架房屋
对于带地下室的多层框架结构，合确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。《结构规范》和《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 (以下简称《抗震规范》)，都没有明确地提出具体位置，需要具体问题具体分析。对于能够满足《抗震规范》第6.1.14 条规定的地下室结构或采用箱型基础时，可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置，在利用PKPM 软件进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的层高H 取实际层高。这样计算出的地震作用与实际情况较为接近。对于不能满足《抗震规范》第6.1.14 条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时，嵌固位置最好取在基础顶面。此时，利用电算进行楼层组合时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。
（三）基础宽度和面积的计算
在计算基础宽度或面积时，往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详，导致基础宽度或面积不足。如墙体上作用有较大集中力的情况，当墙体上有较大的集中力作用时，通过墙体和基础可将集中力向地基扩散，但这种扩散是有一定范围的，且基底土反力并不均匀分布。若设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷来确定基础宽度，则导致局部基础宽度不足。因此，必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求。通常采用局部调整系数调整基础宽度的方法解决此类问题。
（四）常用的框架结构空间分析
计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的，对部分梁而言，尽管相交梁截面尺寸不同，相互之间却不存在主、次梁关系，设计人员在绘制施工图时，应注意配筋形式与受力分析相匹配。框架结构经空间分析程序电算，所有按主梁输人模型的梁是整体工作的，部分梁将产生扭转问题。一些三维空间分析软件，虽已调整梁的抗扭刚度，但计算出来框架边梁扭矩筋仍很大，因程序不计楼板对梁的约束作用，实际受力与计算模型不符。可把次梁支座改为铰支座，并配以构造处理。
（五）钢筋混凝土保护层厚度
混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀，并保证钢筋的粘结锚固性能，直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能，但由于设计人员的不重视，常会出现问题：1、梁或柱中，只注意到主筋的保护层厚度，而忽略了箍筋的保护层厚度，造成箍筋外露或保护层厚度不足；2、主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确，造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失，直接影响到构件的安全性；3、地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同，根据规范要求，应采取不同的保护层厚度。
三、对常见问题的处理措施
为应对以上在结构设计中所遇到的问题，笔者根据工作经验提出几个解决的对策，以供参考。
（一）女儿墙等悬臂构件。为了适应外立面造型的需要，近年来混凝土女儿墙应用越来越多，其计算模型类似开口水池侧壁。要点是：阴角钢筋断开，而阳角钢筋连续且尽量少搭接；为减少裂缝，应每12m断开，最好双面配筋间距小于150mm，其中里侧为主受力筋，外侧为构造筋；悬臂板厚度一般取L/12，太厚时可变截面，根部可加腋构造，以减少应力集中，提高局部抗剪性能。
（二）填充墙。根据地域区别选用当地常用材料；另外填充墙与主体框架的连接应作具体说明，如配筋、构造柱设置，水平圈梁（配筋板带）等；填充墙宜与框架主体梁柱脱离，缝中填充柔性材料；较高的墙体应验算自身的稳定性，如不满足可参见《砌体规范》中做法：一定高度处设截面b/s（梁宽与柱间距的比）≥1/30的圈梁作为墙体出平面的不动铰支座。
（三）当底层层高较大时，不宜用地面加厚方式承填充墙自重，宜设基础拉梁，以防止变形不协调引起的墙体裂缝。此时当洞口不在墙边时，因框架柱（构造柱）和上下梁的套箍作用，实际是墙梁模型。当基础拉梁跨度较大时可以设柱墩来减小跨度和变形。当总跨度较大时，屋面宜采用结构找坡，以利于排水和减轻结构自重。
（四）工业建筑中柱两侧梁中线不连续对中时不能套用03G101- 1图集做法，应由设计者给出详图；当梁偏心距大于1/4柱宽时，梁应水平加腋，也应给出详图；一般梁主筋保护层厚度25mm，柱主筋保护层厚度30mm，梁柱边齐时，梁主筋水平向与柱纵筋相遇，梁的主筋应放于柱主筋里侧，保证柱承载力不降低，亦应补充详图。地沟、管沟深度大于基础埋深时，基础应局部加深；当一层填充墙靠地面承重时，地沟宜加深或加设梁；地框梁位于±0.00m时，应考虑对地沟的影响，地沟可加深以躲梁高，并应复核梁底是否高于室外地面，并设防冻胀措施。
（五）图纸常见问题：说明中应给出选用图集的编号和名称；框架柱的最小配箍率不满足要求；框架梁负筋水平段锚固不满足≥0.4LaE；框架梁生雨篷时梁未考虑抗扭纵筋，梁配箍率不满足≥0.28ft/fy；阳台板和一些构造挑板配筋过于复杂，一根钢筋弯4～6次，施工难以实现；外露混凝土构件应每12m设变形缝等正确处理构件内各类钢筋的相互关系，按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度，并进行构件的截面设计。首先根据规范要求确定梁柱内箍筋的保护层厚度，即确定箍筋的正确位置，主筋的保护层厚度可采用a+dl(a 为箍筋保护层最小厚度， d为箍筋直径)，并大于规范规定的最小厚度，以此确定主筋的正确位置；根据各种钢筋的正确位置，确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算，在施工图中标出相关构件中钢筋的位置。正确区分同一构件所处的环境条件，区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度。地下部分的柱子可将其断面加大，满足其保护层厚度的要求，同时保证柱子钢筋上下位置的一致性，满足钢筋受力要求。