結構設計中常見問題及解決辦法之一

結構設計總則

目錄,、編制說明

一,、結構設計總則

1.1總說明及圖紙設計文件

1.2計算書完整性問題

1.3計算參數(shù)及荷載取值

二,、地基處理及基礎設計

三、鋼結構

四,、鋼筋混凝土結構

五,、結構加固

編制說明

1、根據(jù)現(xiàn)行國家有關規(guī)范,、規(guī)程,，對工程設計中由于設計人員的考慮不周和對規(guī)范、規(guī)程的理解不夠全面,，造成的一些不當做法和錯誤,，以及在施工圖設計文件審查中常出現(xiàn)的問題，進行匯總,、整理,、分析，并提出改進措施及依據(jù),，從而加強設計人員對規(guī)范及規(guī)程全面,、準確的理解，避免類似錯誤的發(fā)生,，合理和優(yōu)化設計,，提高設計質量。

2,、主要編制依據(jù)

《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB 50068-2001

《建筑工程抗震設防分類標準》GB 50223-2008

《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009年修訂）

《人民防空地下室設計規(guī)范》GB50038-2005

《地下工程防水技術規(guī)范》GB50108-2008

《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012

《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2011

《建筑地基處理技術規(guī)范》JGJ 79-2012 J220-2012

《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ 94-2008

《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010

《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2010

《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003

《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)范》GB51022-2015

《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ 3-2010 J 186-2010

《建筑工程設計文件編制深度規(guī)定》建質函[2016]247號

《施工圖設計文件審查要點》建質[2013]87號

《民用建筑工程設計常見問題分析及圖示》圖集

《建筑結構設計問答及分析》

《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程應用及分析》

《建筑抗震設計規(guī)范應用與分析》

《建筑地基基礎設計方法及實例分析》

《PKPM產品使用手冊及技術條件》

《盈建科產品使用手冊及技術條件》

一,、結構設計總則

1.1 總說明及圖紙設計文件

（1）設計依據(jù)和質量驗收應遵循的工程建設標準的名稱、編號與版本號正確性,。

（2）未注明砌體材料的容重及小房間的設計荷載,。

（3）施工圖設計階段未注明詳細勘察工程編號。

（4）缺電算程序版本號,。

（5）設浴缸,、坐廁的衛(wèi)生間活荷載標準值。設浴缸,、坐廁的衛(wèi)生間活荷載標準值為4kN/m2,；有分隔的蹲廁公共衛(wèi)生間（包括填料、隔墻）活荷載標準值為8kN/m2，或按實際計算,。詳見《建筑結構設計常用數(shù)據(jù)》A24頁。

（6）電梯井道下有人到達房間的頂板活荷載標準值≧5kN/m2,。詳見《建筑結構設計常用數(shù)據(jù)》A24頁,。

（7）高低層相鄰的屋面，在設計低層屋面構件時應適當考慮施工臨時荷載,，一般取4kN/m2,。

（8）室內地下室頂板需考慮施工時堆放材料或臨時場的活荷載，一般取5kN/m2,。

（9）計算地下室外墻時,，其室外地面荷載取值不應低于5kN/m2，如室外地面為通行車道則應考慮行車荷載,，特別是消防車等大型車輛,。

（10）樓梯間和人流通道的填充墻，未注明加強采用鋼絲網型號Ф4@150,。

（11）缺樓梯,、看臺、陽臺和上人屋面等的欄桿活荷載標準值,。

（12）當柱混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級時,，對梁柱核心區(qū)的混凝土強度等級未提出施工要求。

（13）豎向構件平法施工圖中未注明上部結構嵌固位置,。

（14）無地下室且基礎面直首層板頂高度較大時,，嵌固端位置的處理辦法。

一是設短柱來降低首層層高,。二是通過在地面以下一定高度設基礎梁來降低首層層高,，此時基礎頂至基礎梁頂范圍內的柱箍筋加密。

1.2 計算書完整性問題

（1）缺工程建設地點及周邊環(huán)境介紹概況,。

（2）缺樓面荷載,、墻體等恒荷載計算及活載限值。

（3）缺柱間支撐,、屋面支撐計算,。

（4）缺聯(lián)合基礎計算

（5）缺樓梯配筋及撓度計算。

（6）鋼結構缺節(jié)點計算書,。

（7）未考慮管道支架對主結構的影響,。

（8）當柱周邊無梁（或一側有梁）形成躍層柱時柱長度系數(shù)的確定。

1.3 計算參數(shù)及荷載取值

（1）恒載計算時宜勾選“砼板重程序自動計算”,。

建議板恒載輸入時只輸入面層,、吊頂、懸掛等面層恒荷載。板厚的調整不影響房間恒載取值,。

（2）二次裝修的非固定隔墻自重作為樓面活荷載附加值計算,。

《荷載規(guī)范》表5.1.1附錄6：非固定隔墻自重應取不小于1/3的每延米墻重（kN/m）作為樓面活荷載附加值（kN/m2）計入，且附加值不應小于1.0 kN/m2,。

（3）書庫,、密集柜書庫的區(qū)別及活荷載取值問題。

一般書庫指書架高2.3m,，凈距0.6m,，放7層書。當書架高度2m時,，均布活荷載標準值取5.0 kN/m2,；當書架高度>2m時，書庫活荷載尚應按每米書架高度不小于2.5 kN/m2確定,。

密集柜書庫指無過道的書庫,，均布活荷載標準值取12 kN/m2。

（4）與基礎相連構件的最大底標高,。

與基礎相連構件的最大底標高影響樓層組裝結果,，對不等高嵌固端要特別注意。

（5）框架梁端負彎矩調整系數(shù),。

在豎向荷載作用下,，框架梁端負彎矩較大，配筋困難,。因此允許考慮塑形變形內力重分布對梁端負彎矩進行適當調幅,。

框架梁端負彎矩調整系數(shù)有關條文：

《砼規(guī)》5.4.1混凝土連續(xù)梁和連續(xù)單向板，可采用塑形內力充分布方法進行分析,。

《高規(guī)》5.2.3 在豎向荷載作用下,，可考慮框架梁端塑形變形內力重分布對梁端負彎矩乘以調幅系數(shù)進行調幅，并應符合下列規(guī)定：

1,、 裝配整體式框架梁端負彎矩調幅系數(shù)可取為0.7~0.8,，現(xiàn)澆框架梁端負彎矩調幅系數(shù)可取為0.8~0.9；

2,、 框架梁端負彎矩調幅后,，梁跨中玩具應按平衡條件相應增大；

3,、 應先對豎向荷載作用下框架梁的玩具進行調幅,，再與水平作用產生的框架梁彎矩進行組合；

4,、 截面設計時,，框架梁跨中截面正彎矩設計值不應小于豎向荷載作用下按簡支梁計算的跨中彎矩設計值的50%,。

以下構件不得調幅：懸挑梁的梁端負彎矩不得調幅、鋼梁不得調幅,。程序中此處指定的全樓的負彎矩調幅系數(shù),，我們可以在“設計模型前處理”→“特殊梁”中修改單根梁的調幅系數(shù)。

（6）8,、9度時的大跨度和長懸臂結構及9度時的高層建筑,，應計算豎向地震作用。

8,、9度時的大跨度和長懸臂結構及9度時的高層建筑，應計算豎向地震作用,。9度及以上時,，跨度≧18m的屋架、跨度≧4.5m的懸挑梁,、跨度≧1.5m的懸挑板,；8度時，跨度≧24m的屋架或網架,、跨度≧6m的懸挑梁,、跨度≧2m的懸挑板，應考慮豎向地震作用,。

（7）水平力與整體坐標夾角,。

當沿X、Y向不能控制結構的最大受力狀態(tài)時,，則可改變水平力作用方向,。此參數(shù)將同時影響地震作用和風荷載的方向，如風荷載計算時的迎風面寬度,、風荷載,、地震作用計算時的層外力、層間剪力,、層間位移,、層剛度等指標。如果只想計算最不利方向地震作用,，可在參數(shù)“斜交抗側力構件附加方向角度”中增加相應角度來考慮,。

如何知道X、Y向不能控制結構的最大受力狀態(tài),，應查閱“周期,、地震力與振型輸出文件”中“地震作用最大的方向”。當?shù)卣鹱饔米畲蟮姆较虼笥?plusmn;15°時考慮改變此參數(shù),。

理解與建議：

1,、無論結構內是否有斜角抗側力構件,，只要當整體結構存在薄弱方向，且薄弱方向與主軸夾角大于±15°時,，就要修改地震作用方向,。

2、此參數(shù)將同時影響地震作用和風荷載的方向,；

3,、對常規(guī)設計（建筑高度小于60m），風荷載不起控制作用,，且風荷載一般取垂直于風向的大投影面積,。當?shù)卣鹱饔米畲蟮姆较虼笥?plusmn;15°時，一般可僅在參數(shù)“斜交抗側力構件附加方向角度”中增加相應角度來考慮地震作用最不利方向,，“水平力與整體坐標夾角”可不修改,，輸入“0”即可。

結構位移文件中,，最不利方向的層間位移角也要滿足規(guī)范要求,。

（8）斜交抗側力構件方向附加地震數(shù)及相應角度。

《抗規(guī)》5.1.1條第2款“有斜交抗側力構件的結構,，當相交角度大于15°時,，應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用。”

理解：本條指結構中的某一構件與結構主軸方向斜交,，且相交角度大于15°時須輸入該方向附加地震數(shù)及相應角度,，該水平地震作用方向與斜角構件方向平行。程序最多考慮5組,，共10各方向的地震作用,。

（9）帶地下室結構嵌固端位置的確定。

嵌固端是上部結構計算的固接支座,，該部位水平位移為零,、轉角為零。確定嵌固端就是通過剛度和承載力的調整,，迫使塑性鉸出現(xiàn)在預期部位,。合理的確定結構嵌固端才能確定結構的的加強部位，合理的嵌固端能節(jié)約造價,。

理解：

1,、一般情況下應首選地下室頂板作為結構的嵌固端，嵌固端在地下室頂板是最經濟最合理的選擇,。嵌固部位越低,，加強區(qū)的總加強范圍越大，因而結構的費用越高,。

2,、 不管嵌固端在地下室頂板還是地下某一層頂板,，地面以上加強部位是不變的，還是從地下室頂板算起,。嵌固端的變化只影響地面以下剪力墻的加強部位,，嵌固部位下移一層，總加強范圍往下延伸一層,，投資增大,。

3、 即使地下室頂板不作為嵌固端,，頂板對上部結構的嵌固作用任然存在,，頂板也應按嵌固部位設計，樓板厚度不宜小于160mm,，砼強度等級不應小于C30,，應采用雙層雙向配筋，每層每向的配筋率不宜小于0.25%,。

PKPM中嵌固端所在層號為某一層的“底”,；YJK程序中嵌固端所在層號為某一層的“頂”,。例如帶有兩層地下室的高層建筑,，嵌固端為地下室頂板，在PKPM中輸入“3”,，在YJK中輸入“2”,。

（10）兩個“相關范圍”的含義。

1,、 確定與主樓相連地下室的抗震等級時所用的“相關范圍”,，指主樓周邊外延1~2跨的地下室范圍。詳見《高規(guī)》3.9.5條,。

2,、 計算地下室結構樓層側向剛度時可考慮地上結構以外的地下室 “相關范圍”的結構對側向剛度的貢獻，指地上主樓周邊外擴不超過三跨（且不大于20m）的地下室范圍,。詳見《高規(guī)》5.3.7條,。

實際設計中當確定抗震等級時，可偏于保守的采取適當擴大相關范圍的區(qū)域,。即無論是計算樓層側向剛度還是確定抗震等級,，“相關范圍”均可取地上主樓周邊外擴過三跨（且不大于20m）的地下室范圍。

（11）墻元,、彈性板細分最大控制長度（m）

從計算精度和計算效率方面來看,，程序默認1米長度符合工程需要?？筛鶕?jù)項目復雜程度調整,。詳見PKPM手冊“墻元,、彈性板細分最大控制長度（單位m）”章節(jié)。

（12）墻梁跨中節(jié)點作為剛性樓板從節(jié)點,。

剪力墻洞口上方墻梁的上部跨中節(jié)點將作為剛性樓板的從節(jié)點,，不勾選時，這部分節(jié)點將作為彈性節(jié)點參與計算,。本質是確定連梁跨中結點與樓板之間的變形協(xié)調,，將直接影響結構整體的分析和設計結果，尤其是墻梁的內力及設計結果,。

一般情況均要勾選,，只要墻梁配筋很大不好處理時可以考慮不選。

（13）地震力作用下結構的阻尼比,。特別是鋼結構設計一定要明確結構類型,，例如：民用鋼結構建筑、單層選自.投標書代寫網 yipai178.com 工業(yè)廠房,、多層鋼結構廠房,、輕鋼廠房，不同類型對應不同規(guī)范條文,。對鋼結構阻尼比,、長細比限值取值不同。

工業(yè)建筑鋼結構：

單層鋼結構廠房的阻尼比：0.045~0.05 《抗規(guī)》9.2.5條,；

門式剛架的阻尼比：封閉式 0.05 ,，敞開式0.035 《門剛》6.2.1條

多層鋼結構廠房的阻尼比：多遇地震時可取0.03~0.04

罕遇地震時可取0.05 《抗規(guī)》H.2.6條2款

民用建筑鋼結構： 《抗規(guī)》8.2.2條1款

多遇地震下的計算，高度不大于50m時可取0.04,；高度大于50m且小于200m時可取0.03,；高度不小于200m時，宜取0.02,。

預應力混凝土框架結構的阻尼比宜取0.03,；在框架-剪力墻結構、框架-核

心筒結構及板柱-剪力墻結構中,，當僅采用預應力混凝土梁或板時,，阻尼比應取0.05?！痘煲?guī)》11.8.3條第1款,。

空間網格結構： 《空間網格結構技術規(guī)程》4.4.10條

對于周邊落地的空間網格結構，阻尼比值可取0.02,；對設有混凝土結構支撐體系的空間網格結構,，阻尼比值可取0.03。

（14）偶然偏心及雙向地震,。

建議都勾選,，程序會分別輸出偶然偏心及雙向地震結果,，兩個結果不沖突。配筋按兩者之間的大值自動做包絡設計,。如果有斜交抗側力方向,，則沿斜交抗側力方向的地震作用計算結果也將考慮雙向地震作用。

當計算雙向地震作用時,，不考慮偶然偏心的影響,；計算單向地震作用時，考慮偶然偏心的影響,。程序取不利組合進行配筋設計,。偶然偏心和雙向地震詳見《抗規(guī)》5.1.1條及《高規(guī)》4.3章節(jié)。

扭轉位移比的查看是有條件的,，是以偶然偏心及規(guī)定水平力雙重條件為前提查看的,。

（15）周期折減系數(shù)

周期折減是相對于非承重填充墻而言的。對有填充墻的框架結構 ,，實測周期約為計算周期的50%~60%,；剪力墻結構中，實測周期與計算周期比較接近,。

對于多層框架結構,，一般取0.7～0.8；

對于框架-剪力墻結構,，一般取0.7～0.8,；

純剪力墻結構,，一般取0.9,。

（16）樓面活荷載折減.

樓面活荷載的折減方式有兩種，一種是“傳統(tǒng)方式”,，即按《荷載規(guī)范》5.1.2條中的要求進行活荷載的平面折減和豎向折減,，這種方式可人工干預；另外一種是“按荷載屬性折減”,，這種折減方式需要在樓層布置時輸入樓板的屬性即使用用途（房間屬性不能超過《荷載規(guī)范》的范疇）,，此種方式的折減系數(shù)程序自動考慮，不可人為干預,。設計時建議按第一種“傳統(tǒng)方式”進行折減,。

《荷載規(guī)范》表5.1.2的理解：

1、 程序中給定的活荷載折減系數(shù)是以《荷載規(guī)范》中所列的使用功能給定的值,，當使用功能不屬于該范疇,，設計人應自行確定折減系數(shù)。

2,、 對于《荷載規(guī)范》表5.1.2活荷載按樓層的豎向折減系數(shù)應慎用,，此表僅對住宅,、宿舍、旅館,、辦公樓,、醫(yī)院病房、托兒所,、幼兒園使用等單一使用功能適用,。

3、 當同一樓層使用功能不同時,，本層的豎向活荷載折減系數(shù)應按較大的系數(shù)執(zhí)行,；

當各層使用功能不同時，應按《荷載規(guī)范》表5.1.2條第二款分別執(zhí)行,。

（17）消防車荷載有關的幾個參數(shù),。

《荷載規(guī)范》表5.1.1規(guī)定了消防車的等效均布活荷載，此荷載是消防車荷載直接作用于樓板上時活荷載,。當雙向板樓蓋板跨介于3mx3m~6mx6m之間時,，應按跨度線性插值確定。

當樓板上覆土時,，應考慮覆土厚度對活荷載的折減影響,，以折減后的活荷載作為樓板設計的活荷載。

梁應按《荷載規(guī)范》5.1.2條平面折減系數(shù)中第三款再在樓板設計活荷載的基礎上折減,，

柱,、墻應按《荷載規(guī)范》5.1.2條豎向折減系數(shù)中第三款再在樓板設計活荷載的基礎上折減。

設計基礎時可不考慮消防車荷載,，詳見《荷載規(guī)范》5.1.3條及條紋說明,。活荷載按5kN/m2至10kN/m2考慮,。

考慮覆土厚度對活荷載的折減系數(shù)詳見《荷載規(guī)范》附錄B,，需要說明的幾點問題：

1、 查折減系數(shù)表的時候用的是“折算覆土厚度”,，而非實際覆土厚度,。

2、 折算覆土厚度=1.43s.tan(角度） （B.0.2）

S—覆土厚度（m）

角度—覆土應力擴散角,，對土層可取35°,，對混凝土層可取45°。

3,、當同時存在土層和混凝土層時,，應分別計算各自的折算覆土厚度后再累加。

（18）重力荷載代表值計算時活荷載的組合值數(shù)。

對于多層鋼結構廠房活荷載組合系數(shù)應根據(jù)行業(yè)特點,，對樓面檢修荷載,、成品或原料堆積樓面荷載、設備和料斗及管道內的物料等,，采用相應的組合系數(shù),。建議取0.8~1.0之間。

（19）關于側向剛度比計算,，Ratx,、Raty；Ratx1,、Raty1,；Ratx2、Raty2

樓層側向剪切剛度比 見《高規(guī)》附錄E.0.1-1,，用于以剪切變形為主的結構及結構部位,，如框架結構、結構的嵌固部位,、轉換層設置在地面以上1,、2層時的轉換層與其相鄰上層的等效剪切剛度比。PKPM中用Ratx,、Raty表示,。

（樓層剪力/層間位移）剛度，即樓層標高處產生單位水平位移所需要的水平力,， 見《高規(guī)》3.5.2-1,。本層與相鄰上層的比值不宜小于0.7，與相鄰上部三層側向剛度平均值的比值不宜小于0.8,。PKPM中用Ratx1,、Raty1表示。

考慮層高修正的（樓層剪力/層間位移）側向剛度比 見《高規(guī)》3.5.2-2,。對于帶剪力墻的結構,，樓面結構對側向剛度的貢獻較小,，層高變化時側向剛度變化滯后,，對上部結構的側向剛度比可采用此方法。PKPM中用Ratx2,、Raty2表示,。

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