【摘要】本文從施工圖審查角度， 提出幾個在結構設計中應注意的涉及結構安全質(zhì)量和經(jīng)濟造價的問題，供設計人員參考。

【關鍵詞】 安全質(zhì)量；經(jīng)濟造價；多層與高層建筑；框支梁與轉(zhuǎn)換梁；獨立基礎

【Abstract】This text from construction diagram reviewing angle， put forward several in the structure design should attention of involve structure safety quality and economy build the problem of price， provide design personnel reference.

【Key words】 Safety quality；The economy build price；Many layer and key figures building；Frame beam and conversion beam；Independence foundation

1. 概述

在近年來對結構施工圖的審查中，發(fā)現(xiàn)結構設計中有些問題常常容易被忽略，應引起設計人員注意。這些問題往往又都是對工程影響非常大的問題：有的是直接影響工程的安全質(zhì)量， 有的是影響工程的經(jīng)濟造價。對于在市場經(jīng)濟發(fā)展中的工程項目建設，隨著人們專業(yè)素質(zhì)的提高，業(yè)主對設計的要求越來越專業(yè)化， 對結構設計的要求也越來越具體。設計不僅要美觀、適用、安全，而且要經(jīng)濟，工程含鋼量甚至直接寫入設計合同中。因此，優(yōu)質(zhì)的結構設計不僅為業(yè)主帶來利益，也為設計者本身提高了信譽。加強結構設計質(zhì)量，重視結構設計中存在的問題，提高業(yè)務能力和技術水平是每一個設計人員應具備的基本素質(zhì)。下面，本人總結了近年來在結構施工圖審查中發(fā)現(xiàn)的容易被忽略應引起注意的幾個問題，供設計人員參考。

2. 結構設計中應注意的幾個問題

2.1 多層與高層建筑在結構設計中的區(qū)別。在結構設計中，多層與高層建筑應該是有區(qū)別的， 這個問題設計人員往往容易忽略。就執(zhí)行和遵守的規(guī)范條文而言，多層建筑應執(zhí)行《建筑抗震設計規(guī)范》（簡稱抗震規(guī)范），高層建筑應執(zhí)行《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（簡稱高層規(guī)程）。由此，在下面兩方面應有所區(qū)別：

2.1.1 在結構體系的選擇上， 多層建筑由于建筑物高度不高，受水平力影響較小，主要承受豎向荷載的影響，宜選擇框架結構體系。對設計中經(jīng)常遇到的多層住宅、公寓，可根據(jù)建筑平面布置和功能要求，在不影響使用和建筑立面效果的位置布置矩形柱，在其他部位布置隱藏在墻內(nèi)的異形柱，控制異形柱所占柱總數(shù)的比例或異形柱受荷面積比例，使除異形柱的軸壓比、配筋率、構造要求按異形柱要求設計外，結構體系可按普通框架體系設計。高層建筑由于主要承受水平荷載影響，宜選擇側(cè)向剛度較大、抗側(cè)移性能好的框架——剪力墻或剪力墻結構體系。從設計經(jīng)驗分析， 剪力墻結構體系經(jīng)濟性較好。對于十二層左右的小高層，可設少于剪力墻總數(shù)比例40%的短肢墻或短肢墻承受的地震傾覆力矩小于總地震傾覆力矩40%， 結構體系可按普通剪力墻體系設計，少數(shù)的短肢墻可不執(zhí)行高規(guī)中短肢墻的要求，按普通剪力墻設計。這樣設計的多層與高層建筑結構體系方案既滿足建筑功能和使用要求，又靈活運用規(guī)范，安全合理，而且往往還是最經(jīng)濟的。

2.1.2 在結構計算上，對6度抗震設防區(qū)，當結構平面和豎向為較規(guī)則類型時，多層建筑可不進行地震作用計算，僅按《抗震規(guī)范》采取抗震構造措施即可。當為不規(guī)則類型時才進行抗震作用計算，此時不考慮偶然偏心的影響。如計算中不能滿足框架結構層間位移變形限值時，可布置少量縱、橫向剪力墻，但仍應按框架結構確定框架抗震等級，而計算時應按框架——剪力墻結構滿足剪力墻的承載能力和結構整體變形的要求，此時剪力墻抗震等級可為三級， 剪力墻可不設底部加強區(qū)， 框架宜滿足不計剪力墻時框架承載力要求。高層建筑無論結構平面和豎向是否規(guī)則，均應進行地震作用計算，應考慮偶然偏心的影響，且應滿足《高層規(guī)程》中對結構計算與分析的各種指標限值的要求。

2.2 框支梁與轉(zhuǎn)換梁的區(qū)別。

（1）在結構設計中，經(jīng)常會遇到部分豎向構件不能直接連續(xù)貫通落地，需要設置結構轉(zhuǎn)換構件的問題。這些不能直接連續(xù)貫通落地的豎向構件有的是普通剪力墻，有的是短肢剪力墻或框架柱。兩者的轉(zhuǎn)換構件是有很大區(qū)別的，這個問題往往容易被忽略，設計人員通常均按照《高層規(guī)程》框支梁的要求設計轉(zhuǎn)換構件，造成不必要的浪費，影響工程的經(jīng)濟造價。

（2）承托普通剪力墻和短肢剪力墻或框架柱的轉(zhuǎn)換構件受力性能是完全不同的，內(nèi)力及配筋計算和構造設計上也有很大的區(qū)別。當轉(zhuǎn)換構件是由梁轉(zhuǎn)換時， 承托普通剪力墻的轉(zhuǎn)換構件是拉、彎、剪構件，也稱為框支梁。在豎向荷載作用下， 轉(zhuǎn)換層上的墻體有拱效應，兩支座處豎向應力大，同時有水平推向力，中間則會出現(xiàn)拉應力。框支梁就像是拱的拉桿， 在豎向荷載作用下除有彎矩、剪力外，還有軸向拉力。沿梁全長拉力不均勻，跨中拉力大，支座處減小，有洞口處拉力更小?？蛑е苡袕澗?、軸力外，還承受較大的剪力。因此， 框支梁設計時應嚴格按照《高層規(guī)程》中框支梁的要求，正截面承載力按偏心受拉計算，斜截面承載力按拉、剪計算。梁面應有不少于50%的支座負鋼筋沿梁全長貫通，下部縱向鋼筋應全部直通到柱內(nèi)。沿梁高應配置間距不大于200mm、直徑不小于16mm的腰筋。加密區(qū)箍筋直徑不小于10mm， 間距不大于100mm。

（3）承托短肢剪力墻或框架柱的轉(zhuǎn)換構件是彎、剪構件，也稱為轉(zhuǎn)換梁。在豎向荷載作用下，轉(zhuǎn)換梁的受力和普通跨中有集中荷載的框架梁相同，僅僅由于跨度大，跨中又有很大的集中荷載，梁端和跨中的彎矩、剪力都很大，但基本沒有軸向力，柱的剪力較小。因此， 轉(zhuǎn)換梁設計時應按普通框架梁的構造要求，正截面承載力按純彎計算， 斜截面承載力按受剪計算。梁面貫通筋根據(jù)抗震等級按框架梁要求設計， 沿梁高配置的腰筋按框架梁0.1%配筋率計算或適當加大，通常沿梁高配置間距不大于200mm、直徑不小于14mm的腰筋。加密區(qū)箍筋根據(jù)抗震等級按框架梁要求設計，或適當加大直徑不小于8mm， 間距不大于100mm。

2.3 柱下鋼筋混凝土獨立基礎設計。在結構設計中， 柱下鋼筋混凝土獨立基礎是最常用的基礎形式。該基礎設計中有幾個問題設計人員很容易忽略而出錯，直接影響工程的安全質(zhì)量。

（1）首先是基礎的抗剪計算。在《建筑地基基礎設計規(guī)范》（簡稱基礎規(guī)范）中，未對柱下鋼筋混凝土獨立基礎要求進行抗剪驗算，只要求驗算柱與基礎交接處以及基礎變階處的受沖切承載力。然而，這只是對一般的柱下鋼筋混凝土獨立基礎而言，其抗剪強度一般均能滿足要求。當我們設計落在基巖上的獨立基礎，特別是高層建筑支承在基巖上的獨立基礎時，沒有進行抗剪驗算是不合理的。由于此類基礎底面平均壓力較大，應進行抗剪強度驗算，否則僅由抗沖切驗算確定基礎高度是不安全的?！痘A規(guī)范》8.1.2條注4對此有相應規(guī)定： 基礎底面處的平均壓力值超過300KPa的混凝土基礎，尚應進行抗剪驗算。高層建筑落在基巖上的獨立基礎，其基礎底處的平均壓力大大超過此值，因此應進行抗剪驗算。

（2）其次是基礎寬高比的問題。對于柱下鋼筋混凝土獨立基礎，設計人員往往只考慮在較小的埋置深度內(nèi)，將基礎底面擴大到所需的面積，以滿足地基承載力的要求，而忽略了對基礎臺階高寬比的要求。基礎寬高比或臺階的寬高比大于2.5的基礎直接按《基礎規(guī)范》擴展基礎公式進行設計計算的情況經(jīng)常出現(xiàn)?！痘A規(guī)范》8.2.7條對擴展基礎底板配筋計算時規(guī)定，對于矩形基礎，當臺階的寬高比小于或等于2.5和偏心矩小于或等于1/6基礎寬度時，任意截面的彎矩可按規(guī)范規(guī)定的彎矩公式計算。其本質(zhì)是對地基反力線性分布的要求。當基礎臺階的寬高比大于2.5時， 地基反力不再遵循直線分布假定，不能按規(guī)范公式進行彎矩計算確定基礎底板配筋，宜按彈性地基板計算。

（3）最后是基礎配筋問題。《基礎規(guī)范》未明確規(guī)定柱下鋼筋混凝土獨立基礎的最小配筋率要求。設計人員往往只按計算配筋，未進行最小配筋率控制?！痘炷两Y構設計規(guī)范》9.5.2條規(guī)定：對臥置于地基上的混凝土板，板中受拉鋼筋的最小配筋率可適當降低，但不應小于0.15%。柱下鋼筋混凝土獨立基礎屬于臥置于地基上的混凝土板， 板中受拉鋼筋的最小配筋率應滿足此條要求，在進行基礎設計時，應按階形（或錐形）基礎的實際面積計算其最小配筋梁，并將其配置在基礎的全寬范圍內(nèi)。

3. 小結

結構設計是一門經(jīng)驗科學。注重設計中存在問題，特別是容易被忽略的問題，掌握結構的概念設計，是提高設計質(zhì)量，優(yōu)化結構設計的一項重要內(nèi)容，也是對每個設計人員的基本要求。要適應建筑設計市場需要，為業(yè)主創(chuàng)造一座既滿足建筑使用功能、構造功能和形象功能的要求，又安全經(jīng)濟，且符合地理環(huán)境條件的建筑物，設計人員必須不斷總結設計經(jīng)驗，提高自己的業(yè)務能力和技術水平，使之具備結構設計概念、經(jīng)驗、悟性、判斷力和創(chuàng)造力。

參考文獻

[1] 《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001，北京，中國建筑工業(yè)出版社

[2] 《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》GJG3-2002，北京，中國建筑工業(yè)出版社

[3] 《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002，北京，中國建筑工業(yè)出版社

[4] 《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002，北京，中國建筑工業(yè)出版社

[文章編號]1619-2737（2015）09-19-014

[作者簡介]陳孟芝（1961.3-），女，職稱：國家一級注冊結構工程師、高級工程師，工作單位：桂林市建筑設計研究院一所，總工程師，從事結構設計工作二十六年，1982年7月湖南大學土木系工民建專業(yè)畢業(yè)。