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摘要：本文对房屋设计中的柱下钢筋混凝土独立基础、条形基础混凝土强度等级、多层与高层房屋在结构设计中的区别、结构平面图中偏梁的轴线定位进行了分析。
关键词：房屋设计
房屋设计是工程建设的首要环节 ,是整个工程建设的灵魂。设计成果不仅要美观、 适用、 安全 ,还要经济。施工图是工程师的语言 ,是设计者设计意图的体现 ,也是施工、 监理、 经济核算的重要依据。合理的结构设计不仅对建设项目节省投资、 缩短工期、提高经济效益起着方向盘的作用 ,同时也为设计者本身提高了信誉、 积累了财富。因此 ,设计图纸质量的优劣直接影响到工程建设 ,这就要求我们在工作中认真再认真、 仔细再仔细。以下为自己学习规范、 规程并根据多年设计工程项目顺利通过施工图设计审查的经验 ,总结了房屋结构设计中容易被忽视但应引起注意的几个问题 ,在此与同仁共勉 ,不足之处请多多批评指正。
一、柱下钢筋混凝土独立基础
在基础设计中 ,柱下独立基础被广泛运用到各类工程当中 ,其抗剪强度验算不易引起重视而出错 ,直接影响工程的结构安全。GB 5000722002建筑地基基础设计规范中 ,未对柱下独立基
础要求进行抗剪强度验算 ,只规定了要验算基础交接处和基础变阶处的受冲切承载力 ,一般多层房屋基础经过软件JCCAD校核 ,多能满足规定。但 《建筑地基基础设计规范》 第 8. 1. 2 条中注4同时规定: “基础底面处的平均压力值超过300 kPa的混凝土基础,尚应进行抗剪验算。 ” 而高层房屋的独立基础坐在基岩上时,其基础底面处的平均压力远远超过此值,必须进行抗剪强度验算。
二、条形基础混凝土强度等级
依据 GB 5006822001建筑结构可靠度设计统一标准第 1. 0. 5条规定 ,普通房屋的结构设计使用年限为 50 年。GB 5001022002混凝土结构设计规范第 3. 4. 2 条规定 ,一类、 二类、 三类使用环境下 ,设计年限为50 年的房屋结构最低混凝土强度等级为 C20。目前 ,条形混凝土基础仍然是多层砌体结构房屋常用的基础形式 ,但不少设计人员(包括青海省地方通用图集青 02G03)图纸中条形基础垫层混凝土强度等级设计为 C15 ,不符合规范规定 ,建议慎重对待。
三、多层与高层房屋在结构设计中的区别
多层房屋由于其高度一般不大 ,受水平力影响較小 ,主要承受竖向荷载的作用 ,多选用砌体结构体系或框架结构体系。而高层房屋主要承受水平荷载的作用 ,多选用侧向刚度较大、 抗侧移性能较好的框架 — 剪力墙结构或剪力墙结构体系。就执行和遵守的规范类别而言 ,多层房屋应执行 GB 5001122001 建筑抗震设计规范(2008年版) ,高层房屋应执行J GJ 322002高层建筑混凝土结构技术规程。
四、结构平面图中偏梁的轴线定位
一般情况下 ,房屋中间梁的中心线与轴线相重合 ,而外围边梁、 楼梯间横向梁和卫生间隔墙下梁等由于考虑建筑造型和使用功能的需要 ,都会有意将梁外皮与墙(或柱)外皮取平 ,则会出现偏梁问题。结构平面图或梁配筋大样图中往往未标明其偏移的定位尺寸或轴线号 ,有些施工人员不能完全领会设计意图 ,到主体结构完工时 ,才发现存在失误 ,造成损失或纠纷 ,我们设计应引以为戒。
五、悬挑梁
1)由于使用功能的要求或地形限制等原因 ,悬挑梁结构形式很常见。一般梁内承受的荷载通常大于梁外挑部分 ,所以梁内与外挑梁截面尺寸会有差异 ,设计人员常将梁内的上层主筋向挑梁延伸了事 ,殊不知两侧的主筋根本无法伸进挑梁内。等到钢筋工绑扎钢筋时才暴露出问题 ,这时许多钢筋已截断成型 ,不仅影响了施工 ,还造成了经济损失。2)在平常施工过程中 ,普通梁箍筋的接口位置一般都在梁上部两角交替绑扎 ,对于悬挑梁箍筋的接口位置 ,规范和相关构造图集并没有明确规定 ,仅要求悬挑梁箍筋一般都通长加密、 弯钩不小于 135° 、 弯钩平直段长度不小于10 d。箍筋约束纵筋通过和混凝土相互之间的粘结、 摩阻、 咬合等形式共同联合抵抗外力。箍筋的接口是一个封闭箍筋的薄弱部位 ,它主要是混凝土本身提供的抗剪强度不足时 ,才增设的帮助抵抗剪力的横向钢筋。在施工中 ,箍筋的制作绑扎不规范 ,会消弱箍筋对构件的混凝土和纵向钢筋的约束作用。悬挑梁构件主要为上部受拉下部受压 ,将箍筋的接口位置放在构件的底部受压区 ,相应可以弥补这方面的不足 ,箍筋接口在受压区由于受到混凝土对它施加的压力 ,其锚固作用显然比受拉区有利得多 ,所以 ,悬挑梁箍筋的接口一般宜设在梁底部交替施工。
六、结构设计软件的运用
在房屋结构设计中 ,天正、 PKPM 等已成为应用最广泛的软件 ,它们把结构工程师从繁琐的手算、 手工绘图中解放出来 ,使设计人员有更多的精力进行模型比较、 创新设计 ,极大地提高了结构设计的效率 ,加快了我国建筑工程的发展。但同时 ,结构计算软件的普及在使用中也带来了一定的负面问题。1)许多设计人员对设计软件产生了严重的依赖性 ,甚至形成了一种错误的认识 ,认为有无力学、 材料、 结构专业知识无所谓 ,只要会掌握软件、懂得电脑操作 ,不加分析照搬从前的工程设计经验 ,进行大量的习惯性、 传统的结构设计 ,对计算机结果明显有不合理的地方不能及时发现 ,使得许多房屋结构留下安全隐患。2)先进方便的软件 ,建立正确的模型 ,设置合理的计算参数 ,就有了电算结果。对计算结果是否正确合理 ,我们应进行认真的综合判断分析。GB5001022002混凝土结构设计规范第5. 1. 6条规定:对电算结果,应经判断和校核;在确认其合理有效后,方可用于工程设计。 高层建筑混凝土结构技术规程第 5. 1. 16条规定:对结构分析软件的计算结果,应进行分析判断,确认其合理、 有效后方可作为工程设计的依据。同时,GB 5001122001建筑抗震设计规范(2008年版)第3. 6. 623 条规定:复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时 ,应采用不少于两个的不同力学模型 ,并对其计算结果进行分析比较。这就要求我们在遇到平面造型及建筑方案要求而造成平面很不规则的情况 ,在设计时一般用以 SATWE(空间有限元)计算为主 ,TAT(三维空间杆件) 、 PMSAP(整体通用有限元)等软件计算为辅的模式 ,对结构计算进行综合分析。程序只能起到设计工具的作用 ,不能代替设计。良好的房屋设计是房屋抗震的基础和关键 ,结构工程师要协调好建筑设计与结构抗震的关系 ,房屋设计力求简单、 对称 ,质量和刚度变化均匀;要力求结构体系明确、 传力途径简捷、 刚度和强度分布合理 ,薄弱部位要进行强化设计;构件要具有一定的强度和变形能力或延性 ,并具有可靠的连接;支撑系统稳定;非结构构件要设置合理;并应考虑当地的建筑习惯做法 ,熟悉当地建筑材料的货源情况、 造价。房屋结构设计是一门专业性很强的学科 ,我们只有不断提高业务素质和技术水平 ,重视设计中存在的相关问题 ,特别是容易被忽略的地方 ,不断积累设计经验 ,优化设计 ,
发挥主动性创新精神 ,培养竞争意识 ,才能适应技术进步和变化 ,使我们设计的房屋成为施工方便、 同行夸赞、 业主满意的安全结构 ,对此 ,我们任重而道远。
关键词：房屋设计
房屋设计是工程建设的首要环节 ,是整个工程建设的灵魂。设计成果不仅要美观、 适用、 安全 ,还要经济。施工图是工程师的语言 ,是设计者设计意图的体现 ,也是施工、 监理、 经济核算的重要依据。合理的结构设计不仅对建设项目节省投资、 缩短工期、提高经济效益起着方向盘的作用 ,同时也为设计者本身提高了信誉、 积累了财富。因此 ,设计图纸质量的优劣直接影响到工程建设 ,这就要求我们在工作中认真再认真、 仔细再仔细。以下为自己学习规范、 规程并根据多年设计工程项目顺利通过施工图设计审查的经验 ,总结了房屋结构设计中容易被忽视但应引起注意的几个问题 ,在此与同仁共勉 ,不足之处请多多批评指正。
一、柱下钢筋混凝土独立基础
在基础设计中 ,柱下独立基础被广泛运用到各类工程当中 ,其抗剪强度验算不易引起重视而出错 ,直接影响工程的结构安全。GB 5000722002建筑地基基础设计规范中 ,未对柱下独立基
础要求进行抗剪强度验算 ,只规定了要验算基础交接处和基础变阶处的受冲切承载力 ,一般多层房屋基础经过软件JCCAD校核 ,多能满足规定。但 《建筑地基基础设计规范》 第 8. 1. 2 条中注4同时规定: “基础底面处的平均压力值超过300 kPa的混凝土基础,尚应进行抗剪验算。 ” 而高层房屋的独立基础坐在基岩上时,其基础底面处的平均压力远远超过此值,必须进行抗剪强度验算。
二、条形基础混凝土强度等级
依据 GB 5006822001建筑结构可靠度设计统一标准第 1. 0. 5条规定 ,普通房屋的结构设计使用年限为 50 年。GB 5001022002混凝土结构设计规范第 3. 4. 2 条规定 ,一类、 二类、 三类使用环境下 ,设计年限为50 年的房屋结构最低混凝土强度等级为 C20。目前 ,条形混凝土基础仍然是多层砌体结构房屋常用的基础形式 ,但不少设计人员(包括青海省地方通用图集青 02G03)图纸中条形基础垫层混凝土强度等级设计为 C15 ,不符合规范规定 ,建议慎重对待。
三、多层与高层房屋在结构设计中的区别
多层房屋由于其高度一般不大 ,受水平力影响較小 ,主要承受竖向荷载的作用 ,多选用砌体结构体系或框架结构体系。而高层房屋主要承受水平荷载的作用 ,多选用侧向刚度较大、 抗侧移性能较好的框架 — 剪力墙结构或剪力墙结构体系。就执行和遵守的规范类别而言 ,多层房屋应执行 GB 5001122001 建筑抗震设计规范(2008年版) ,高层房屋应执行J GJ 322002高层建筑混凝土结构技术规程。
四、结构平面图中偏梁的轴线定位
一般情况下 ,房屋中间梁的中心线与轴线相重合 ,而外围边梁、 楼梯间横向梁和卫生间隔墙下梁等由于考虑建筑造型和使用功能的需要 ,都会有意将梁外皮与墙(或柱)外皮取平 ,则会出现偏梁问题。结构平面图或梁配筋大样图中往往未标明其偏移的定位尺寸或轴线号 ,有些施工人员不能完全领会设计意图 ,到主体结构完工时 ,才发现存在失误 ,造成损失或纠纷 ,我们设计应引以为戒。
五、悬挑梁
1)由于使用功能的要求或地形限制等原因 ,悬挑梁结构形式很常见。一般梁内承受的荷载通常大于梁外挑部分 ,所以梁内与外挑梁截面尺寸会有差异 ,设计人员常将梁内的上层主筋向挑梁延伸了事 ,殊不知两侧的主筋根本无法伸进挑梁内。等到钢筋工绑扎钢筋时才暴露出问题 ,这时许多钢筋已截断成型 ,不仅影响了施工 ,还造成了经济损失。2)在平常施工过程中 ,普通梁箍筋的接口位置一般都在梁上部两角交替绑扎 ,对于悬挑梁箍筋的接口位置 ,规范和相关构造图集并没有明确规定 ,仅要求悬挑梁箍筋一般都通长加密、 弯钩不小于 135° 、 弯钩平直段长度不小于10 d。箍筋约束纵筋通过和混凝土相互之间的粘结、 摩阻、 咬合等形式共同联合抵抗外力。箍筋的接口是一个封闭箍筋的薄弱部位 ,它主要是混凝土本身提供的抗剪强度不足时 ,才增设的帮助抵抗剪力的横向钢筋。在施工中 ,箍筋的制作绑扎不规范 ,会消弱箍筋对构件的混凝土和纵向钢筋的约束作用。悬挑梁构件主要为上部受拉下部受压 ,将箍筋的接口位置放在构件的底部受压区 ,相应可以弥补这方面的不足 ,箍筋接口在受压区由于受到混凝土对它施加的压力 ,其锚固作用显然比受拉区有利得多 ,所以 ,悬挑梁箍筋的接口一般宜设在梁底部交替施工。
六、结构设计软件的运用
在房屋结构设计中 ,天正、 PKPM 等已成为应用最广泛的软件 ,它们把结构工程师从繁琐的手算、 手工绘图中解放出来 ,使设计人员有更多的精力进行模型比较、 创新设计 ,极大地提高了结构设计的效率 ,加快了我国建筑工程的发展。但同时 ,结构计算软件的普及在使用中也带来了一定的负面问题。1)许多设计人员对设计软件产生了严重的依赖性 ,甚至形成了一种错误的认识 ,认为有无力学、 材料、 结构专业知识无所谓 ,只要会掌握软件、懂得电脑操作 ,不加分析照搬从前的工程设计经验 ,进行大量的习惯性、 传统的结构设计 ,对计算机结果明显有不合理的地方不能及时发现 ,使得许多房屋结构留下安全隐患。2)先进方便的软件 ,建立正确的模型 ,设置合理的计算参数 ,就有了电算结果。对计算结果是否正确合理 ,我们应进行认真的综合判断分析。GB5001022002混凝土结构设计规范第5. 1. 6条规定:对电算结果,应经判断和校核;在确认其合理有效后,方可用于工程设计。 高层建筑混凝土结构技术规程第 5. 1. 16条规定:对结构分析软件的计算结果,应进行分析判断,确认其合理、 有效后方可作为工程设计的依据。同时,GB 5001122001建筑抗震设计规范(2008年版)第3. 6. 623 条规定:复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时 ,应采用不少于两个的不同力学模型 ,并对其计算结果进行分析比较。这就要求我们在遇到平面造型及建筑方案要求而造成平面很不规则的情况 ,在设计时一般用以 SATWE(空间有限元)计算为主 ,TAT(三维空间杆件) 、 PMSAP(整体通用有限元)等软件计算为辅的模式 ,对结构计算进行综合分析。程序只能起到设计工具的作用 ,不能代替设计。良好的房屋设计是房屋抗震的基础和关键 ,结构工程师要协调好建筑设计与结构抗震的关系 ,房屋设计力求简单、 对称 ,质量和刚度变化均匀;要力求结构体系明确、 传力途径简捷、 刚度和强度分布合理 ,薄弱部位要进行强化设计;构件要具有一定的强度和变形能力或延性 ,并具有可靠的连接;支撑系统稳定;非结构构件要设置合理;并应考虑当地的建筑习惯做法 ,熟悉当地建筑材料的货源情况、 造价。房屋结构设计是一门专业性很强的学科 ,我们只有不断提高业务素质和技术水平 ,重视设计中存在的相关问题 ,特别是容易被忽略的地方 ,不断积累设计经验 ,优化设计 ,
发挥主动性创新精神 ,培养竞争意识 ,才能适应技术进步和变化 ,使我们设计的房屋成为施工方便、 同行夸赞、 业主满意的安全结构 ,对此 ,我们任重而道远。