從注冊考試淺談結構設計概念和構造

從注冊考試淺談結構設計—概念和構造摘要：本文只是針注冊考試中涉及到的相關規(guī)范的部分概念和構造作簡單的分析，而且這些概念和構造也是工程設計中容易出錯的地方,現(xiàn)列舉其中的一些供大家參考。關鍵詞：概念構造一、鋼筋混凝土抗震墻分布筋保護層厚度的確定及其約束邊緣構件體積配箍率的計算：除平面外力起控制作用的鋼筋混凝土抗震墻外，通常情況下，豎向分布筋在內(nèi)側，水平分布筋在外側，雖然兩種分布筋所起的作用不同（豎向分布筋主要受拉；水平分布筋主要受剪），但是重要性可以說旗鼓相當，其分布筋的保護層厚度應從水平分布筋的外邊緣至混凝土表面的距離，這和梁柱縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度取法不完全相同，在結構設計中值得注意。況且新規(guī)范中有圖指出水平分布筋包裹著約束邊緣構件，這樣結合《混凝土結構設計規(guī)范》7.8.3-3式：可計算約束邊緣構件的體積配箍率?，F(xiàn)以約束邊緣暗柱為例計算如下：但這種看起來簡單的題在實際作答時往往因為顧此失彼而失分，在結構設計中往往造成體積配箍率不是不足，就是浪費。二、框架梁與鋼筋混凝土抗震墻的連接：1、梁與抗震墻在同一平面內(nèi)時，我們通常的作法，梁同墻寬，現(xiàn)舉一個例子來說明，對一個200厚的抗震墻，其端部設置邊緣構件暗柱，墻分布筋的保護層厚度C1=15mm；框架梁縱向受力鋼筋的保護層厚度C2=25mm；墻水平分布筋d1=10mm；暗柱主筋（取較小直徑）d2=14mm；將框架梁的主筋置于暗柱主筋內(nèi)側，這樣框架梁與抗震墻相接處的梁截面在除掉保護層厚度后，僅有122mm，與框架梁實際計算時除掉保護層厚度后的寬度150mm相差約20%。如果框架梁的跨度比較大，支座和跨中鋼筋較多，若梁支座上部第一排設置3根直徑大于20mm的負筋時，梁主筋凈間距無法保證30mm和1.5倍的框架梁主筋直徑的規(guī)范要求。在該節(jié)點施工時也難澆注密實，這樣從設計到施工就很難保證強節(jié)點強錨固的要求，給工程造成安全隱患。我個人建議將框架梁做成300mm寬，這樣框架梁和抗震墻重合部分可起到邊框梁的作用，且能保證框架梁界面的寬度，梁主筋較少，鋼筋間距較大，施工質(zhì)量也容易保證。2、框架梁與抗震墻在平面外搭接時，當抗震墻比較厚且框架梁支座鋼筋能滿足錨固長度要求，限于建筑或其他專業(yè)的要求，結構專業(yè)不必要求增設扶壁柱，只需設置暗柱就可以了。假如墻厚h=300mm，框架梁支座縱向受力鋼筋直徑d=20mm，抗震等級為二級，按一類環(huán)境，C30混凝土計算，框架梁支座縱向受力鋼筋的彎折錨固時的水平段長度L≥0.4x1.15x29.37x20=270mm，在除去抗震墻分布筋的保護層厚度（c=30mm）后,剛好滿足規(guī)范要求。當然框架梁支座縱向受力鋼筋直徑d>20mm時，已無法滿足規(guī)范要求，此時需采取增設較梁為寬的單側、異側、十字扶壁柱，以加強錨固措施，達到節(jié)點的安全可靠。三、架梁支座負彎矩調(diào)幅：框架梁在豎向荷載作用下，負彎矩很大，配筋困難，不便或無法施工，因此允許考慮塑性變形內(nèi)力重分布對梁端負彎矩進行適當?shù)恼{(diào)幅，規(guī)范對現(xiàn)澆框架梁的條幅系數(shù)可取0.8～0.9，我們在工程計算時通常取0.85，但在施工圖繪制時，有人還會對框架梁支座負筋進行調(diào)幅。在這里再舉一個例子，一截面寬為300mm的現(xiàn)澆框架梁，可配4Φ22/2Φ22，若想在直徑不變的情況下再次調(diào)幅，使負筋變?yōu)?Φ22/2Φ22，其最終的調(diào)幅系數(shù)為(6/0.85)x5=0.708<0.8(規(guī)范的最低要求)；當然也可能進行配筋面積調(diào)幅，同樣有可能不滿足規(guī)范要求。如果一定要這樣作，請確保滿足調(diào)幅系數(shù)，否則由于調(diào)幅過大導致結構構件在使用時在支座附近出現(xiàn)裂縫，造成安全隱患。四、邊框梁在結構設計中容易忽略的問題：邊框梁由于其布局的特殊性，往往成為受扭構件，這樣容易出錯有以下兩個方面：①將三、四級框架梁箍筋的面積配箍率，當成來計算；②根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》10.2.5條的規(guī)定：梁受扭時，沿截面周邊布置的受扭縱向鋼筋間距不應大于200mm和梁截面短邊長度，除應在梁截面四角設置受扭縱向鋼筋外，其受扭縱向鋼筋宜沿截面周邊均勻對稱布置，受扭縱向鋼筋應按受拉鋼筋錨固在支座內(nèi)。而后一條在設計過程中幾乎沒有涉及到,在此提出來，以供參考。五、抗震措施和抗震等級的區(qū)別和關系：一幢建筑根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、丁類（高層建筑無丁類）四個抗震設防類別。不同抗震設防類別建筑的設防標準在不同的抗震設防烈度的地區(qū)分別對應不同的地震作用和抗震措施，也就是說地震作用和抗震措施都是以建筑的抗震設防類別和本地區(qū)的抗震設防烈度為依據(jù)來界定。現(xiàn)舉一例：抗震設防烈度為7度地區(qū)的乙類建筑，其地震作用對應的水平地震影響系數(shù)最大值（多遇地震）0.08（0.12）(7度的);如果為7度甲類時，其地震作用對應的設計基本地震加速度值至少為0.16（0.24）(8度的)，或更高一些，具體根據(jù)工程的重要性及地震安全性評價來確定。同樣7度甲乙類時，其抗震措施的設防烈度按8度來確定抗震等級；而7度丙類時，其抗震措施的設防烈度按7度來確定抗震等級。各抗震設防類別建筑的抗震設防標準詳見以下兩表。地震作用對應的設防烈度及水平地震影響系數(shù)最大值（多遇地震）建筑類別地震作用對應的設防烈度/水平地震影響系數(shù)最大值（多遇地震）本地為6度本地為7度本地為8度本地為9度甲類設防烈度和加速度高于本地區(qū)的，具體值要進行地震安全評價報告乙類6度/0.047度/0.08（0.12）8度/0.16（0.24）9度/0.32丙類6度/0.047度/0.08（0.12）8度/0.16（0.24）9度/0.32抗震措施和抗震構造措施對應的設防烈度建筑類別場地抗震措施/抗震構造措施對應的設防烈度本地為6度本地為7度(0.10g)本地為7度(0.15g)本地為8度(0.20g)本地為8度(0.30g)本地為9度甲類乙類Ⅰ7度/6度8度/7度9度/8度比9度更高Ⅱ7度/7度8度/8度9度/9度比9度更高ⅢⅣ7度/7度8度/8度8度/9度9度/9度9度/比9度更高比9度更高丙類Ⅰ6度/6度7度/6度8度/7度9度/8度Ⅱ6度/6度7度/7度8度/8度9度/9度ⅢⅣ6度/6度7度/7度7度/8度8度/8度8度/9度比9度更高一幢高層建筑的抗震等級根據(jù)抗震設防類別、A(B)級高度鋼筋混凝土高層建筑、結構體系、以上兩表得出的設防烈度及建筑高度五個方面來確定；即抗震措施是確定抗震等級的一個因素，其中與抗震措施對應的設防烈度同另外四個因素（抗震設防類別、A(B)級高度鋼筋混凝土高層建筑、結構體系及建筑高度）確定用于“嚴格意義”計算的抗震等級，例如計算強柱弱梁，強剪弱彎，內(nèi)力增大系數(shù)等；而與抗震構造措施對應的設防烈度同另外四個因素確定用于構造的抗震等級（非計算的，但實際上是有計算的成分），例如像柱壓比、體積配箍率等?？拐鸫胧撼说卣鹱饔糜嬎愫涂沽τ嬎阋酝獾目拐鹪O計內(nèi)容，還包括抗震構造措施。規(guī)范中這個概念理解起來比較費勁，總的說明抗震措施既包括計算的內(nèi)容（地震作用計算、內(nèi)力調(diào)整，承載力計算），也包括概念設計的內(nèi)容（抗震構造措施）;鋼筋混凝土結構的抗震措施不僅要按建筑的抗震設防類別和本地區(qū)的抗震設防烈度區(qū)別對待，而且要按抗震等級劃分，是因為同樣抗震設防烈度下不同的結構體系、不同的高度有不同的抗震要求。例如：次要的抗側力構件的抗震等級可低于主要的抗側力構件；較高的房屋地震反應大，位移延性的要求也較高，墻肢底部塑性鉸區(qū)的曲率延性要求也較高，其抗震等級也較大。因此，抗震措施是確定抗震等級的一個因素，反過來，抗震等級（計算和構造兩個方面）又來影響抗震措施（抗震構造措施）。例如在抗震設計的高層建筑，當?shù)叵率翼攲幼鳛樯喜拷Y構的嵌固端時，地下一層的抗震等級應按上部結構采用，地下一層以下結構的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級；地下室中超出上部主樓范圍且無上部結構的部分，其抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級，這也正好說明此情況。參考文獻：【1】《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001北京建筑工業(yè)出版社，20