浅析混凝土结构设计方面常见的问题

　　摘 要：随着社会的迅速发展，建筑物对人们越来越重要，混凝土结构设计也成为人们最为关注的问题。随着设计的复杂，而设计周期又普遍偏短，再加之建筑方案的调整所带来的设计图纸的反复修改，使得设计中存在某些问题在所难免，本文针对了混凝土设计方面常见的问题进行了阐述。

　　关键词：混凝土结构,设计,问题,分析

　　一 基础设计

　　1.1无工程地质勘察报告或参考邻近建筑的地质勘察报告进行设计

　　地基与基础设计必须遵守先勘察、再设计、后施工的法规要求，不允许在无工程岩土勘察报告的情况下进行地基与基础的设计。当所依据的地质勘察报告内容不全或勘察深度不足时，设计单位应要求勘察单位进行补勘。而在施工图审查时发现仍有部分工程无地质勘察报告或参考邻近建筑的地质勘察报告进行基础设计。这样的设计不可能做到经济合理，还很可能存在安全隐患，所以应当避免。

　　1.2工程设计未说明±0.00标高与地质勘察报告中所示标高的关系

　　有些工程设计未交待±0.00标高，或仅交待±0.00的绝对标高。当建筑总图和工程地质勘察报告均采用绝对标高时，结构图纸说明±0.00的绝对标高值就可以;当工程地质勘察报告中采用假定标高时，在总说明或基础图中就应说明建筑所定的±0.00与工程地质勘察报告中假定标高的数值关系。因为只有这样，基础设计的底标高和持力层才能确定，才能准确地进行基础设计及其下卧层承载力的验算。

　　1.3未按规范进行地基变形的验算或验算结果不满足规范要求

　　有的设计人员误认为地基处理后承载力提高了地基变形就不用算了，也有的验算结果不能满足规范要求也不调整。按照规范规定：设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计;设计等级为丙级的建筑物，如采用了地基处理，处理前按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002(以下简称《规范》)表3.0.2应做变形验算的建筑物，地基处理后仍应做变形验算。应注意此时应采用地基处理后的压缩模量和基础的实际宽度进行计算，并应满足《规范》表5.3.4的规定。对砌体结构应注意规范要求的是局部倾斜，即砌体承重结构沿纵向6～10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。这就要求基础下面的地基附加应力要均匀，大荷载用宽基础，小荷载用窄基础;仅有1层的内纵墙基础不要做得太宽，否则变形不容易满足规范要求。

　　1.4下卧层验算中存在的问题

　　求下卧层顶面的地基承载力时，只能作深度修正不能作宽度修正，修正系数应视土层而定。当扩散角的取值满足《规范》表5.2.7要求时可直接采用，不满足时应采用其附录K中的平均附加应力系数计算。复合地基应选择承载力相对较高的土层作为持力层，如存在软弱下卧层应进行其承载力验算;如果是软弱下卧层控制承载力，说明持力层选择不合适，应作调整。对复合地基承载力计算时宽度不修正，深度修正系数应取1.0;但下卧层验算时深度修正系数应视下卧土层而定，不应均取1.0。

　　1.5独立基础的最小配筋问题

　　独立基础的厚度一般由受冲切或受剪切承载力控制，并非按受弯承载能力确定，所以可以不满足最小配筋率的要求。按照《规范》第8.2.2-3条的规定，扩展基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm;间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。设计时满足此要求即可，不必按最小配筋率配筋;否则就会因基础高度越高构造配筋越大而造成不必要的浪费。

　　二 上部结构

　　框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框支剪力墙结构是用得最多的结构形式，而这些结构中的构件量大面广，所以出现配筋不足、超配筋等违反强制性条文的情况也比较多。

　　2.1框架柱

　　角柱指的是两个方向与框架梁相连的框架柱，程序没有隐含定义，切记计算时应自行定义，不可忽视。如果计算时未定义角柱而实际配筋又刚好满足计算结果，就会出现配筋不满足最小配筋率要求的情况。短柱为剪跨比不大于2及因填充墙设置或楼梯平台梁、雨篷梁的设置形成柱净高与其截面高度之比不大于4的框架柱，箍筋应沿柱全高加密，箍筋间距不应大于100mm，箍筋的体积配箍率不应小于1.2%，9度时不应小于1.5%;一级抗震时，沿柱全高箍筋间距还不应大于6倍纵筋直径。剪跨比不大于2的框架柱程序能自行判定，配筋时应注意前面的1.2和1.5%为构造要求不受钢筋种类的影响。对这样的框架柱不能直接进行等强代换，不同强度级别的箍筋均应满足计算结果。超短柱为剪跨比小于1.5或柱净高与柱截面高度之比小于3的框架柱。设计中应尽量避免出现超短柱，当无法避免时，可采取如下措施：控制轴压比，轴压比限值至少比规范规定限值降低0.1;采用性能好的箍筋，如井字复合箍、复合螺旋箍、连续复合箍筋等，体积配箍率应高于对短柱的要求;在框架柱中增加芯柱或型钢;加斜向X形交叉筋承担剪力等。

　　2.2框架梁

　　1)框架梁实际配筋远大于计算结果的情况，一般出现在大小跨相连的支座或带有长悬臂的支座。绘图时没有按计算结果将配筋分别原位标注在支座两侧，而仅在支座某一侧标注一次配筋，这样很可能造成小跨的支座处配筋率超过2.5%，或者是支座处配筋率超过2.0%后箍筋没有按规范要求增大一级;再有就是跨中配筋与支座配筋之比小于0.3或0.5的情况。这3条都违反强制性标准，设计时应特别注意。遇到这种情况时，建议在支座两侧分别进行原位标注配筋，将大跨的部分配筋锚入框架柱内或者箍筋直径增大一级，也可增加小跨框架梁的截面高度和跨中配筋。

　　2)当计算SB=100时，应注意核算非加密区箍筋是否满足计算结果和沿全长的面积配箍率的要求;尤其是宽扁梁，箍筋经常不能满足规范要求，此时计算结果中多数情况下加密区和非加密区的箍筋几乎相等。造成这种结果的原因是：

　　①混凝土梁加密区和非加密区的剪力值相差较小，剪力包络图接近直线。

　　②混凝土梁加密区和非加密区的箍筋面积均由最小配箍率控制。

　　③SATWE软件计算梁加密区和非加密区箍筋面积所采用的箍筋间距是相同的。所以设计人员在配置非加密区的箍筋面积时，不能简单地将加密区的箍筋直径不做任何验算直接按照加密区箍筋间距的两倍配置到非加密区中。这样做有时是不安全的，有时也不能满足规范要求。

　　3)框架梁加密区箍筋的最大间距在抗震等级1～4级均不应大于梁高的1/4。对于梁高小于400mm的框架梁，如果加密区箍筋间距取100mm就违反强制性标准。为了避免出现这种情况，在满足建筑功能的情况下梁高不宜小于400mm。

　　2.3连梁

　　连梁的刚度折减系数主要是为了考虑其开裂后的折算刚度。当设计人员填入此系数后，实际上就已经允许了该连梁在中震和大震作用下开裂。为避免在正常使用极限状态下连梁开裂，折减系数通常不应小于0.50，一般工程取0.7。该系数的大小，对于以洞口方式形成的连梁和以普通梁方式输入的连梁都起作用。对跨高比不大于2.5的连梁，仅用墙体水平分布筋作为连梁的腰筋时，梁两侧腰筋的面积配筋率不满足0.3%的情况经常出现，这属于违反强制性标准，设计时应注意。

　　2.4框支剪力墙

　　1)框支剪力墙结构中的转换层属于薄弱楼层，不论其刚度比值如何，按《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002(以下简称《规程》)第10.2.6条规定，均应将地震剪力乘以增大系数。电算时应在总信息中输入薄弱层所在的楼层号。

　　2)框支梁纵筋的最小配筋率、纵筋的拉通、腰筋的设置、支座处箍筋加密及最小含箍率，均应满足《规程》第10.2.8条的要求;框支梁的构造还应符合《规程》第10.2.9条的规定。框支梁程序没有隐含定义，需要设计人员自行定义，注意不要遗漏。

　　三 结构分析

　　1)结构的位移比是反映其扭转效应的重要指标，为避免由于局部振动的存在而影响结构位移比的计算，《规范》规定在刚性楼板假定下计算结构的位移比。因此设计人员在计算此项指标时，应在考虑偶然偏心的地震影响下“强制执行刚性楼板假定”;楼层位移计算时不考虑偶然偏心的影响。在计算结构的内力和配筋时，则宜将该选项去掉。对于楼板开大洞的结构，或楼板错层、越层等结构，均应采用刚性楼板假定计算位移比。

　　2)抗震验算时的剪重比应符合《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第5.2.5条的要求。当前的结构设计受开发商对含钢量的限制，经常在各个方面都做到规范的最小值，高层住宅地上多层剪重比不满足要求的情况有发生，有时还相差较多。当剪重比小于第5.2.5条规定时，应区分不同情况处理。当相差较少时，可采用地震作用增大系数或修改自振周期折减系数的方法;如相差较多，说明结构整体刚度偏小，宜调整结构体布置，增加结构刚度;

　　3)混凝土板的计算应符合《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第10.1.2条的规定。混凝土楼板的配筋应满足最小配筋率的要求。异形板应选择符合板实际受力情况的软件计算。异形板的墙体阳角处应设放射筋。板的边支座为砖墙或扭转刚度较小的梁时，应按简支支座计算。板的边支座为混凝土墙或扭转刚度很大的梁，当混凝土墙的抗弯刚度或梁的扭转刚度接近或达到板的抗弯刚度的5倍及其以上时，可按固定支座计算，计算出的固端弯矩应传给支承板的墙或梁，并对墙的平面外受弯或梁的扭转进行验算。楼板与悬挑板相连时，只有在悬挑板的悬挑弯矩接近或大于等于相连板的固端弯矩时，才可按固定支座计算;挑出板的跨度较小时，宜按简支计算。大小板相连时同样处理。

　　4)多塔结构建模时应注意以下问题：①在进行多塔定义时，1号塔应是所有塔中最高的塔，2号塔应是第二高的塔，其余依此类推。②对于带变形缝的结构，在定义多塔时应注意不要让同一个构件同时存在于两个塔中。③不要让某些构件不在塔内。

　　四 结束语

　　从日常审查情况看，时间紧、任务重、校审不到位是工程设计出现问题的主要原因。如果设计单位加强质量管理，增强设计人员的责任心，严格执行校审制度，有一个较合理的设计周期，许多问题就可以避免，工程设计质量就可以得到保证。

《浅析混凝土结构设计方面常见的问题》

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