甘玉明

(天津市建筑工程學(xué)校土木工程系,天津 300221)

框架結(jié)構(gòu)由于自身質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)強度高、施工效率較高、并且房間的開間、進(jìn)深相對較大、空間分割比較自由，因此鋼筋混凝土多層框架是一種應(yīng)用十分廣泛的建筑結(jié)構(gòu)型式，目前大量應(yīng)用于商店、辦公、住宅等公共建筑和工業(yè)廠房?；谶@種情況，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計是土木建筑專業(yè)的學(xué)生必須掌握的內(nèi)容。一般要求學(xué)生的設(shè)計內(nèi)容主要包括：首先基于用途的建筑方案設(shè)計和建筑施工圖的繪制；其次結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)計算；最后繪制部分結(jié)構(gòu)施工圖。結(jié)構(gòu)設(shè)計課程是檢驗學(xué)生對專業(yè)知識進(jìn)行綜合應(yīng)用的實踐課程，由于學(xué)生對所學(xué)基本理論缺乏靈活應(yīng)用的經(jīng)驗，在設(shè)計中對規(guī)范規(guī)程中的要求理解不透，設(shè)計中常出現(xiàn)一些貌似細(xì)微卻導(dǎo)致整個過程失敗的錯誤。本文就學(xué)生設(shè)計中的常見問題進(jìn)行簡單分析。

1.施工圖的問題

1.1 學(xué)生對繪圖細(xì)節(jié)不夠重視，一些符號的畫法不深究"國標(biāo)"規(guī)定，而是自己隨意去畫，如詳圖索引符號、標(biāo)高符號等。對構(gòu)件編號及鋼筋編號概念不清，常出現(xiàn)漏號或一號多示的現(xiàn)象，應(yīng)采用兩種表示方式，這樣就能使構(gòu)件編號與鋼筋編號區(qū)分開，從而使圖面清楚，表示完整。還有其他一些問題，如鋼筋線應(yīng)采用粗實線，構(gòu)件輪廓線應(yīng)采用細(xì)實線，而有的學(xué)生把構(gòu)件輪廓線也畫為粗實線，主次不分。一級鋼筋是否加彎鉤，二級鋼筋的斷點一般不加45度直鉤等。這些問題是學(xué)生基本功不扎實的體現(xiàn)，使圖面質(zhì)量較差，直接影響學(xué)生整體設(shè)計的質(zhì)量。

1.2 樓梯平面剖面施工圖中，學(xué)生繪圖時因面層做法不一致，樓梯與樓道的接合部位在剖面圖上出現(xiàn)一個面層高差；再有是樓梯間窗口標(biāo)高與立面圖上的窗口位置不相一致。這說明學(xué)生在設(shè)計繪圖時對標(biāo)高的重視都不夠，甚至對建筑標(biāo)高和結(jié)構(gòu)標(biāo)高混淆，常在結(jié)構(gòu)施工圖中出現(xiàn)建筑標(biāo)高，針對這種情況，應(yīng)提醒學(xué)生在繪制結(jié)構(gòu)施工圖時，注意定位軸線位置的準(zhǔn)確性，核對軸線距離是否與建筑施工圖相一致，保證構(gòu)配件的正確位置及結(jié)構(gòu)構(gòu)造處理時尺度量值的準(zhǔn)確性。

此外，當(dāng)樓梯間首層休息平臺下設(shè)計有通向室外的門，休息平臺下凈高尺寸不滿足人的正常通過；樓梯頂層的欄桿不放或放錯方向。這些都是學(xué)生空間想象能力在繪圖中的體現(xiàn)，所以說結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)是一項綜合實踐活動。

1.3 學(xué)生在住宅的陽臺設(shè)計時注重提高建筑物的審美效果，忽略了抗震影響。如下圖圖 1（a、b）所示：（a）陽臺破壞了轉(zhuǎn)角處墻體的連續(xù)性和封閉性，使墻體平面外的穩(wěn)定性較差，不利于抗震。

1.4 屋面結(jié)構(gòu)布置圖中，由于框架柱一般不會伸出屋面故框架柱應(yīng)用虛線表示，但在學(xué)生設(shè)計作品中常常把柱涂黑與樓面結(jié)構(gòu)平面布置圖中框架一樣表示。對于設(shè)有電梯間的多層房屋，電梯間機房樓面及屋面應(yīng)另行繪出其結(jié)構(gòu)布置圖，并在屋面結(jié)構(gòu)布置圖中出現(xiàn)有空洞表示的電梯間，在學(xué)生設(shè)計中常會在表示方法上出錯。

圖1 抗震性不同的兩種角陽臺

1.5 板的配筋圖（如雙向板）是一水平投影圖，假設(shè)混凝土為透明體。為了表示鋼筋的形狀，鋼筋側(cè)倒畫在水平投影圖中。在圖中，根據(jù)彎鉤的方向判斷鋼筋在板中的位置（即底部鋼筋或上部鋼筋）。學(xué)生在繪制施工圖時常將受力筋的彎鉤方向畫錯。并且在結(jié)構(gòu)施工圖里板配筋圖的標(biāo)注過于繁瑣，圖面雜亂無章。教師應(yīng)當(dāng)提醒學(xué)生當(dāng)板配筋相同時，僅標(biāo)出板號即可。一般可將板的下部筋相同和部分上部筋相同的板編為一個板號，將不相同的上部筋畫在圖上。當(dāng)板的形狀不同但配筋相同時也可編為一個板號。應(yīng)全樓統(tǒng)一編號。

1.6 在柱子的設(shè)計方面，學(xué)生容易忽略的是地上為圓柱時，地下部分應(yīng)改為方柱，方便施工；圓柱縱筋根數(shù)最少為8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部應(yīng)有一圈半的水平段；方柱箍筋應(yīng)使用井字箍，并按規(guī)范加密；角柱、樓梯間柱應(yīng)增大縱筋并按全柱高加密箍筋；幼兒園不宜用方柱。

1.7 框架配筋詳圖里學(xué)生最易出現(xiàn)的錯誤是未確定梁支座上的承受負(fù)彎矩的鋼筋的切斷點；其次框架節(jié)點箍筋加密區(qū)未標(biāo)注在圖上；最后就是框架梁柱箍筋不滿足《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計計算手冊》構(gòu)造要求。應(yīng)正確區(qū)分框架梁跨中截面底部配筋要求與梁端截面底部鋼筋的不同概念,控制梁端截面下部實際配筋的數(shù)量。教師可指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)框架梁端截面底部配筋要求,適當(dāng)控制梁底鋼筋伸入支座(即框架柱)的數(shù)量,當(dāng)梁底設(shè)置多排鋼筋時,一般情況下,可僅考慮第一排鋼筋伸入支座,其他各排鋼筋可不伸入支座,即在柱截面外截斷?？刂屏旱卒摻钌烊胫ё臄?shù)量,既有利于"強柱弱梁"的實現(xiàn),又可減少過多鋼筋在梁柱節(jié)點區(qū)的錨固,有利于保證節(jié)點區(qū)混凝土的質(zhì)量。

教師在指導(dǎo)過程中應(yīng)特別強調(diào)并認(rèn)真把關(guān)，因為施工圖是結(jié)構(gòu)布置和計算的最終體現(xiàn)，也是施工單位的工作依據(jù)，閱讀與繪制建筑工程圖是從事建筑類專業(yè)人員的基本技能。所以圖紙的線條、符號、規(guī)格必須嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確、規(guī)范，不能有半點馬虎，必須按照統(tǒng)一的國家要求。

建筑施工圖關(guān)鍵是平面圖、立面圖和剖面圖之間圖示內(nèi)容一致，且相互補充。要選擇有特點的立面和剖面與平面對應(yīng)，不可偷懶簡化。只有平面、立面、剖面三者相互配合，才能完整地反映一幢建筑物的做法和特點。此外，各圖所注的標(biāo)高、尺寸、定位軸線等在每張圖紙上都要認(rèn)真核對無誤。

結(jié)構(gòu)施工圖的關(guān)鍵是把主要構(gòu)件的平面位置、空間標(biāo)高及其鋼筋配置在相應(yīng)的圖紙中表示清楚。學(xué)生應(yīng)把簡易的平法標(biāo)注和構(gòu)架節(jié)點詳圖相結(jié)合，輔以圖紙說明，務(wù)必清晰完整的說明構(gòu)件鋼筋布置形式，連接方法，各構(gòu)件的詳細(xì)做法及施工要求。

2.結(jié)構(gòu)計算問題

2.1 板的計算方面。

雙向板上的荷載是沿著兩個方向同時傳到支座的，即兩個方向都有彎矩產(chǎn)生。在配置跨中正彎矩鋼筋時，沿短跨的主筋一般位于板受拉區(qū)最下部；而沿長跨的主筋位于短跨主筋之上。計算時應(yīng)用兩個方向的各自的有效高度，一般長向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。精確計算是短跨有效高度h01＝h-c-d1/2（通常取 h01＝h-15mm），h為板的高度，c為混凝土的保護(hù)層厚度，d1為短跨受力鋼筋的直徑。而長跨有效高度h02＝h01-d1/2-d2/2（通常取 h02＝h-25mm），d2為長跨受力鋼筋的直徑。而學(xué)生在計算時為圖省事或?qū)Π迨芰φJ(rèn)識不足,而取兩上方向的有效高度一致進(jìn)行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在的質(zhì)量隱患,甚至出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

另外板承受線荷載時彎矩計算問題,在學(xué)生設(shè)計的框架民用建筑中，常常在樓板上布置一些非承重隔墻，故大樓板設(shè)計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載進(jìn)行板的配筋計算。另外，板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌砌頂緊上部分的樓、屋面板，這樣會給上部的板增加了一個中間支承點,使其變?yōu)檫B續(xù)板,支承點上部出現(xiàn)了負(fù)彎矩,而在板的整體設(shè)計中又沒有考慮這種實際情況的影響,致使板頂出現(xiàn)裂縫。

2.2 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中荷載效應(yīng)組合

設(shè)計時應(yīng)按恒載、活載、風(fēng)載及等效地震荷載進(jìn)行荷載效應(yīng)組合，分為"有利"和"不利"兩種方式。最不利內(nèi)力組合是與豎向活荷載的布置方式密切相關(guān)的，因為恒載是一種長期作用的滿布荷載，豎向活荷載則是一種短期作用的可變荷載?？紤]最不利內(nèi)力組合時，采用何種活荷載的布置方式是最關(guān)鍵的一步，首先可采用逐跨施荷法，此法計算簡單、清楚，但手算繁瑣，多用于電算中；另外是最不利荷載位置法，此法同連續(xù)梁、板的荷載布置，工作量較小，可用于手算；再者就是滿布荷載法，此法要注意支座處與最不利荷載位置法接近，但跨中明顯偏低，其值應(yīng)乘以1.1～1.2，當(dāng)樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值不超過5KN/m2時，精度能滿足工程要求，對于活載很大的書庫或倉庫等結(jié)構(gòu)，必須考慮活載的不利組合。最后一定要注意對于豎向荷載作用下的內(nèi)力要進(jìn)行調(diào)整，然后進(jìn)行內(nèi)力組合，不同的組合類型，分項系數(shù)不同。

另外在進(jìn)行內(nèi)力組合時,組合目標(biāo)內(nèi)力與豎向荷載內(nèi)力之間的符號相反,則此豎向內(nèi)力應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利,學(xué)生要區(qū)分此豎向內(nèi)力是由永久荷載還是可變荷載引起的,正確選取分項系數(shù)進(jìn)行內(nèi)力組合?！督ㄖY(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中7.0.4條規(guī)定當(dāng)荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力"有利"時,永久荷載的分項系數(shù)取1.0,可變荷載的分項系數(shù)取0,也就是不考慮。學(xué)生設(shè)計時仍然按照"不利"時的分項系數(shù)計算,特別是以"軸力最小"為目標(biāo)進(jìn)行柱截面內(nèi)力組合時最容易出錯，導(dǎo)致配筋錯誤。

2.3 框架柱的計算長度

確定框架結(jié)構(gòu)計算簡圖時取框架柱的長度為結(jié)構(gòu)的層高,許多同學(xué)在截面設(shè)計中誤取H0=H進(jìn)行計算。應(yīng)該考慮梁柱的連接屬于鉸接還是剛接按規(guī)范取值，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》7.3.11條規(guī)定了各種柱的計算長度,對于現(xiàn)澆框架的底層柱取H0=1.0H,其余各層柱取H0=1.25H。因為框架結(jié)構(gòu)的梁柱縱筋相互交叉形成的節(jié)點連接是介于剛接與鉸接之間的,更接近于剛接。框架柱大部分都是偏壓構(gòu)件其效應(yīng)會隨柱長細(xì)比的增大而加劇，柱承載力降低。所以柱的計算長度偏小相當(dāng)于忽略了柱長細(xì)比的影響，使得設(shè)計出的柱截面承載能力不足。

結(jié)語

以上只是學(xué)生在框架結(jié)構(gòu)計算中的部分常見問題，這些知識點學(xué)生在各個專業(yè)課程中都學(xué)習(xí)過，那為什么還反復(fù)出錯？筆者認(rèn)為有以下幾點原因：①是師生比過小造成的，二十幾個甚至更多的學(xué)生由一位教師指導(dǎo)，教師不可能有針對性的逐一指導(dǎo)，魚目混珠者很多。②課程設(shè)計題目大多是假題假做或真題假做，缺少實際工程背景，涉及實際問題較少，需要學(xué)生分析的客觀資料不多，不能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。③指導(dǎo)教師也不一定是這些學(xué)生的專業(yè)課程教師，對這些學(xué)生的能力也不甚了解，設(shè)計選題難免與學(xué)生日后工作去向相悖。這樣課程設(shè)計在內(nèi)容上往往是專業(yè)課的課程設(shè)計內(nèi)容的簡單相加，學(xué)生只是應(yīng)付差事，不積極查找規(guī)范及相關(guān)資料，那么整個課程設(shè)計就流于形式。

然而結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)是學(xué)生從學(xué)校教學(xué)階段向?qū)嶋H工作之間轉(zhuǎn)換的綜合性教學(xué)工作,是學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念的辨析過程。學(xué)校應(yīng)加大對設(shè)計教學(xué)課程的硬件投入，加大師資力量的投入，加大工學(xué)結(jié)合的投入，讓學(xué)生學(xué)會分析結(jié)構(gòu)問題,盡快熟悉規(guī)范,從而培養(yǎng)良好的設(shè)計習(xí)慣。

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