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建筑工程结构设计中的常见问题及改进措施

建筑工程结构设计中的常见问题及改进措施

  • 分类:06内刊
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  • 发布时间:2006-05-25 00:00
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【概要描述】

建筑工程结构设计中的常见问题及改进措施

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高吉兆 王兰国

关键词:结构设计 常见问题 改进措施

一、结构设计原则

1、设计文件中作为设计依据和质量验收应遵循的的工程建设标准的名称、编号与版本有误,例如:

(1)设计文件依据已作废、无效的工程建设标准编制;

(2)设计文件中指明的质量验收应遵循的工程建设标准为无效标准;

(3)设计文件中仅说明“本设计依据现行规范、规程和标准计算”,而无具体的依据规范、规程和标准名称和版本。

改进措施:根据建设部建质[2003]84号《建筑工程设计文件编制深度规定》第3.5.2条、第4.4.3条的规定,施工图设计文件应将作为设计依据采用的标准的名称、编号、版本在结构设计说明书中一一列出。

2、设计文件中未注明设计使用年限或注明年数有误,例如:

(1)只注明设计基准期,未注明设计使用年限;

(2)注明结构设计寿命XX年,不注明设计使用年限。

改进措施:对于普通房屋,设计时遵循设计基准期为50年的国家工程建设标准,即荷载、地震作用参数,耐久性要求等均按50年确定,因此它的设计使用年限均为50年。在某些工程设计文件中,设计遵循的是现行的设计基准期为50年的工程建设标准,但在设计文件上又注明设计使用年限为100年或70年,这样的设计文件属于错误设计文件。因为,设计使用年限为70年或100年的建筑结构在设计中需要进行专门研究,并采取有效措施。

3、设计文件中采用国家明文规定限制、禁止使用的技术。

改进措施:2004年3月18日,中华人民共和国建设部第218号公告,发布《建设部推广应用和限制、禁止使用技术》。与结构专业有关的限制、禁止使用的技术见表1.1.5。在结构施工图设计文件中不应采用国家明文规定限制、禁止使用的技术,而应采用国家和当地建设行政主管部门推广应用的技术和符合工程建设标准规定的技术。

表1.1.5  限制、禁止使用技术规定

序号

技术名称

适用范围

生效时间

79

实心粘土砖

不得用于各直辖市、沿海地区的大中城市和人均占有耕地面积不足0.8亩的省的大中城市的新建工程。

2003年7月1日

139

人工挖孔桩

不得用于软土或易发生流沙的场地。地下水位高的场地,应先降水后施工

2006年1月1日

142

低碳冷拔钢丝的应用

不得用于钢筋混凝土结构或构件中的受力钢筋

2005年1月1日

150

混凝土现场拌制

不得用于东部地区的大中城市和中西部地区的大城市,由当地行政主管部门颁布具体实施内容

2005年1月1日

152

尿素型混凝土抗冻外加剂

不得用于民用建筑的冬季混凝土施工

2004年3月18日

197

含矿物纤维或高含量苯系溶剂的钢结构防火涂料

不得用于房屋建筑室内的钢结构工程

2004年7月1日

注:各地可能在实施过程中有更详细的规定。

4、施工图设计文件中建筑抗震设防类别选择错误。

改进措施:(1)根据《设防分类标准》GB 50223规定选择抗震设防类别。

5、屋面活荷载标准值的取值不正确。

改进措施:按照《荷载规范》GB 50009第4.3.1条规定:上人屋面的活荷载标准值应取2.0kN/m2,而不是1.5 kN/m2。上人屋面活荷载标准值按不上人屋面情况取值会造成结构不安全,因而不正确。兼作其他用途的上人屋面,应按相应用途的楼面活荷载标准值取值,否则可能造成结构不安全。设有屋顶花园的屋面活荷载若漏算花圃土石等材料自重将会造成结构不安全,屋面有上翻梁时,四周由上翻梁包围的屋面可能造成积水,因而应在屋面设计中考虑积水荷载,否则应采取有效的措施避免积水。

总之,设计时对屋面活荷载的取值应符合《荷载规范》的规定。此外当屋面结构采用钢结构时,尚应符合《钢结构规范》GB 50017第3.2.1条的规定。

6、确定门式刚架轻型房屋钢结构的基本风压Wo时,未将《荷载规范》规定的基本风压增大1.05倍。

改进措施:根据《门式刚架规程》CECS 102附录A规定:确定垂直于建筑物表面的风荷载时,应将《荷载规范》GB50009取值的基本风压乘以1.05。在实际工程中,设计者常漏乘l.05,因而不正确,应予以改正。

7、永久荷载标准值GK与可变荷载标准值QK的比值较大,在进行承载能力极限状态基本组合效应组合设计值计算时,漏算由永久荷载效应控制的最不利组合。

改进措施:《荷载规范》GB 50009第3.2.5条规定,在进行承载能力极限状态基本组合设计时,应从下列两种组合值取最不利值:

组合l:由可变荷载效应控制的组合

S=γGSGK+γ1SQ1K+∑γQiψCiSQiK(i=2~n)

组合2:由永久荷载效应控制的组合

S=γGSGK+∑γQiψCiSQiK(i=1~n)

在组合l中永久荷载的分项系数γG取1.2,而在组合2中γG取l.35。通常情况,当构件上仅承受一种可变荷载,而其荷载分项系数γQ取1.4及可变荷载的组合值系数ψC取0.7时,若可变荷载QK和永久荷载GK均为均布荷载,可求得当GK/QK>2.8则组合2为最不利组合。因此在此情况下若漏算由永久荷载效应控制的组合,将会造成计算错误。

8、施工图设计文件的抗震设防烈度(设计基本地震加速度值)取值有误。

改进措施:《抗震规范》GB 50011第1.0.4条规定,抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批或按颁发的文件(图件)确定。这是一条强制性条文,必须执行,在一般情况下,设计时可取用抗震规范附录A提供的我国主要城镇中心地区的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组。对已编制抗震设防区划的城市,可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。

二、地基基础

 1、复合地基的褥垫层厚度设计取值不当。

改进措施:刚性基础下的复合地基可通过改变褥垫层厚度调整桩土的荷载分担。褥垫层越厚,桩分担的荷载越少,褥垫层厚度过小,桩间土承载力发挥不充分。褥垫层厚度的取值应符合《地基处理规范》JGJ79第7.2.5;8.2.7;9.2.3;10.2.4;11.2.5;12.2.5;13.2.2;15.2.5条的规定。

2、地基基础设计时,未考虑地面堆载的影响,造成地基承载力不能满足要求。

改进措施:由于一些工业建筑地面堆载较大,在地基基础设计时应考虑地面堆载对地基承载力和变形的影响产生的附加压力,并应考虑由于地面堆载引起的地基不均匀沉降对上部结构的不利影响。

3、季节性冻土地区基础埋置深度未考虑冻土深度要求。

改进措施:按《地基规范》GB 50007第5.l.6~5.l.9条的有关规定,根据冻土层的平均冻胀率确定地基的冻胀性类别,计算季节性冻土地基的设计冻深,或地区经验确定基础的最小埋置深度,并采取必要的防冻害措施。

4、沉降缝兼做防震缝时,未留足缝宽。

改进措施:当同一建筑物中的各部分由于基础沉降而产生显著沉降差,有可能产生结构难以承受的内力和变形时,可采用沉降缝将各部分分开,成为各自独立的结构单元。当建筑物有抗震要求时,沉降缝应兼作防震缝。

(1)房屋高度不超过15m时防震缝最小宽度为70mm,当高度超过15m时,钢筋混凝土结构各结构类型宜按下表再增加宽度:

表3.4.12房屋高度超过15m防震缝宽度增加值(mm)

设防烈度

6

7

8

9

高度每增加值(m)

5

4

3

2

结构类型

框架

20

20

20

20

框架-剪力墙

14

14

14

14

剪力墙

10

10

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