结构设计45个问题,个个都是坑!

结构计算问题:

1.结构两个方向刚度相差不宜过大,需注意控制两个主轴方向第一振动周期的比值,一般可按周期比不小于0.8控制。
位移比超限未计算双向地震。
不规则,特别不规则,严重不规则:位移比大于1.2为扭转为不规则,应计算双向地震。
考虑扭转藕联、按照双向地震计算时位移比不应超过1.5。如超过1.5,应重新调整结构布置。

2.扭转位移比是在刚性楼板的假设下计算。配筋计算应考虑实际刚度情况。
 
3.长宽比控制:进行结构计算时,各系数应合理取值。
⑴周期折减系数应根据不同的结构体系、填充墙品种(考虑到有可能变化)和填充墙数量综合确定,不应为了配筋方便不顾实际情况少折减或不折减。
高规第3.3.17条:填充墙为砖墙时,框架结构可取0.6~0.7,框剪结构0.7~0.8,剪力墙结构0.9~1.0(应注意短肢剪力墙结构)
⑵剪力墙连梁刚度折减系数应保证在正常使用条件下连梁不致开裂。必要时应进行二次计算,以避免正常使用情况下连梁开裂。
 
4.某些构件不宜进行折减
计算机计算时,软件对所有构件的扭矩都按照输入的扭矩折减系数进行了折减。这会使得存在扭矩的折梁或曲梁扭矩也进行了折减,结构存在安全隐患。这些构件扭矩不应进行折减。
角窗的连梁(折梁)应充分考虑到结构软件无法完全按照荷载规范第4.1.2条的要求进行折减。对软件折减幅度大的构件,应手算复核。
此外应注意以下几方面:
⑴计算主裙楼连为一体的结构的墙、柱与基础时,对于裙房部分,折减时计算层数有误。
此种情况应特别注意。
⑵错层结构或中间有楼层缺失的情况,当计算楼层数与实际相差较大时应另行计算。
⑶特殊房间荷载折减
 
5.应注意层高变化较大时(如设备层),结构软弱层的刚度比以及抗剪承载能力的比值符合规范要求。
 
6.楼层抗剪承载力低于上层的80%时,应强制指定薄弱层,并使抗剪承载力比值不小于65%。楼层不能既是薄弱层又是软弱层。
 
7.应保证计算的振型数,使质量参与系数不小于90%。(钢结构屋盖与空旷结构等复杂结构。高层结构计算振型数不应小于9;考虑扭转藕联时不应小于15;多塔结构不应小于塔数目的9倍。
 
8.大跨度简支次梁应进行挠度与裂缝验算,特别是跨高比大的梁。要求跨高比不要太大。
大跨度楼板计算应综合考虑支座约束情况,协调相邻板厚、标高和支座配筋量。作为支座的梁应大于两倍板厚。
 
9.混凝土框架筒体结构,应注意提高第二道防线的抗震能力。外框的0.2Q0内力调整系数不能自定取最大值2倍,宜按实际比值取用。保证外框承担的剪力不小于底部剪力的20%和计算楼层最大剪力1.5倍的较大值(注意此处不是二者的较小值)。
 
10. 底框结构,二层与一层刚度比,6、7度都不应大于2.5,8度2.0。都不应小1。底框二层结构,下两层刚度应接近。三层与二层刚度比,6、7都不应大于 2.0,8度1.5。但都不应小于1.0。两个方向都应布置剪力墙,最好的结果是接近,过大过小都不好。刚度接近,破坏不会集中于一个楼层。主要目的是减 少底部的薄弱程度,防止底部结构出现过大的侧移而严重破坏,甚至倒塌。
 
但是,若底层的混凝土墙过多,其刚度可能大于上部砖混结构刚度。这样,地震下可能使薄弱层转移至过渡层。而过渡层是砌体结构,其延性不如底部的钢筋混凝土结构,易产生脆性破坏。
因此,底层框架-抗震墙房屋的过渡层和底层的侧向刚度比要控制在一个合理的范围内。注意逐层检查柱计算长度系数,特别是另一方向只有挑梁的情况,程序经常将悬挑梁当作普通框架梁考虑,而引起错误。

荷载问题:

1.对厕所的蹲位、卫生间的浴盆、厨房等均应仔细折算荷载;对书库、资料库应根据实际布置取用荷载。

2.自选商场等有超市性质的商店,应根据具体情况取用活荷载,不宜全为3.5,必要时应与甲方协商。

3.荷载应根据建筑做法取用,不能无限加码。(荷载增大并非完全安全)

4.结构外墙应考虑建筑节能要求,增加的荷载应予以充分考虑。

5.荷载规范表4.1.1第8项的消防车荷载,系指消防车直接行使于顶板上,其轮压折合成的荷载。若下面有浮土或其它填充物时,应按照覆土厚度折算,不宜直接取用20KN/m2。考虑覆土厚度对消防车荷载折减时,荷载折减的不宜太小。有资料介绍,折减以后不应小于10KN/m2。
消防车荷载在计算梁柱和板时应取不同的数值。可以考虑频遇组合。
对板,应取大值。对梁柱可以折减。
梁板柱配筋大多数由可变荷载控制,部分覆土较厚的情况可能由永久荷载控制。

6.填充墙荷载取值时,应注意外墙是否有干挂石材,有干挂石材时除本身填充墙重量外,尚有石材及龙骨的重量,一般每平方米不小于1.0KN。

7.恒荷载较大的情况下,注意荷载效应可能由恒荷载控制,分项系数1.35应考虑到。这往往在屋面和地下室顶板有覆土时出现。

地基基础:
1.独立柱基或条形基础
基础过大,边长达五六米,宜改变基础形式。基础坡度太陡,不应大于1:3(垂直与水平之比),应注意矩形基础的短边。对边长较大的基础总的厚度应适当加大,以保证基础本身的刚度,减小基础受弯变形。

2.独立基础或独立承台拉梁应该通到柱子上。
基础拉梁的作用是加强基础刚度,平衡柱底弯矩。独立基础或承台较大时可能不需要借助于基础拉梁。但柱基或承台较小时,特别是单桩或两桩承台,需要借助于拉梁。此时拉梁在柱底受拉。应将拉梁纵向钢筋伸入柱内。

3.地基承载力很大时,建议基础应增加抗剪承载力计算。
地基规范第8.1.1条附注4:“基础底面处的平均压应力超过300kPa的混凝土基础,尚应进行抗剪计算”8.2.7条扩展基础的条文说明:“阶梯形独立柱基及锥形独立柱基其斜截面受剪的折算宽度,可按照本规范附录S确定”。
对独立柱基,特别是非正方形独立柱基应验算抗剪承载力。
抗剪验算时应注意考虑截面高度影响系数。

4.地基的抗震验算
注意地震作用组合下地基承载力的验算。地震组合作用下,竖向荷载加大,但地基承载力并非全部提高的足以满足要求。对地耐力150KPa以下的部分土,承载力调整系数只有1.0、1.1。按照非抗震考虑满足要求,并不能保证地震组合下满足要求。特别是我省有部分地区地基承载力不高,但是地震烈度较高。

5.高层主楼基底标高高于裙房(车库)基底标高的情况,应尽量避免,必要时应设置结构架空层。确实避免不了时,应保证主楼基底标高不高于裙房地下室底层地面标高,并且主裙楼基底水平间距大于2~5倍基底标高差(按土质不同)。

6.成片住宅小区,主楼之间设置地下车库时,可能出现地下车库基底标高低于主楼基底标高的情况。

7.高层建筑基础埋深问题

8.地基承载力修正问题与抗倾覆问题

9.地基承载力修正应考虑折算荷载,折算是活荷载不应考虑。主楼四周不同时,可综合考虑或加权折算。但应有一定的富裕。

10.抗倾覆应考虑最不利情况。基础埋深1/15,1/18。只有在地基为岩石时才可以不遵守此要求。但应验算倾覆与滑移(大震之下)。注意两面高差不同情况

11.高层规程第12.1.7-2条规定,“当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时,在满足承载力、稳定性和第12.1.6条的前提下,基础埋深可不受1/15的限制”。此时应注意验算在大震下建筑物的倾覆与滑移,以保证“大震不倒”的设计原则。

12.高层建筑基底标高有可能高于相邻基础或河道。应保证有足够的安全距离。不宜小于3倍高差。结构设计时,基础埋置深度应严格按照规范要求取值,并充分考虑到周围建筑管沟等(如车库入口、地下广场)对埋置深度的不利影响。

13.底板后浇带大样下部应低于底板底一定距离,以保证底板混凝土的有效高度。并且应配钢筋。

14.采用片筏基础时,基础是否外挑,可参照《建筑设计技术细则》(北京院)第3.8.5条和《全国民用建筑工程设计技术措施》结构部分第3.8.5条第17款的要求。当片筏基础按照基底反力直线分布计算时,应将边跨跨中弯矩和第一内支座弯矩乘以1.2的系数(地基规范8.4.11条)。

15.用于地基承载力修正的深度D,应该采用折算深度。即D=P/r,其中P为裙房地下室底面的平均压力(不是相应基础的基底压力),r为基底以上土的重度。

16.采用桩基时,当桩端标高与探孔深度的关系,应注意钻孔深度是否符合勘察规范的要求,必要时应补勘。

17.《岩土工程勘察规范》4.9.4条规定勘探孔的深度应符合下列规定:
1)一般性勘探孔的深度应达到预计桩长以下3~5d(d为桩径),且不得小于3m;对大直径桩,不得小于5m;
2)控制性勘探孔深度应满足下卧层验算要求;对需验算沉降的桩基,应超过地基变形计算深度;
3)钻至预计深度遇软弱层时,应予加深;在预计勘探孔深度内遇稳定坚实岩土时,可适当减小;
4)对可能有多种桩长方案时,应根据最长桩方案确定。

18.《高层建筑勘察规范》4.2.3规定:对于端承型桩,当以可压缩地层(包括全风化和强风化岩)作为桩端持力层时,勘探孔深度应能满足沉降计算的要求,控制性勘探孔的深度应深入预计桩端持力层以下5一l0m或6d~l0d(d为桩身直径或方桩的换算直径,直径大的桩取小值,直径小的桩取大值),一般性勘探孔的深度应达到预计桩端下3—5m或3d~5d;4.2.4条规定:
对于摩擦型桩,勘探孔的深度应符合下列规定:
1)一般性勘探孔的深度应进入预计桩端持力层或预计最大桩端人土深度以下不小于3m;
2)控制性勘探孔的深度应达群桩桩基(假想的实体基础)沉降计算深度以下1~2m,群桩桩基沉降计算深度宜取桩端平面以下附加应力为上覆土有效自重压力20%的深度,或按桩端平面以下(1~1.5)b(b为假想实体基础宽度)的深度考虑。
桩身深度范围内存在液化土层时,应根据深度和标贯数值折减摩阻力,详桩基规范5.2.12条。宜对地质勘察报告中的折减系数进行复核。要求试桩时的承载力加上折减掉的承载力以及承台底面以上部分的摩阻力的极限值。
大于600mm的灌注桩,配筋长度不应小于桩长的三分之二。有液化的地区应伸至液化土层底面以下。

19.中间夹有软弱土层的情况

20.设计桩筏基础时,应考虑布桩位置对筏板内力的影响。

21.桩筏基础的桩的布置不能采取方格网布桩的形式,那样只能作到总体大平衡,未能作到局部平衡,且桩的承载总合力与作用力重心之间的偏心会增大,对桩的受力不利,对筏板的承载力要求太高。设计上如果实在避免不了时,一定要相当程度的增大筏板的刚度,否则将造成筏板剪弯破坏,所以一定要注意作到局部平衡。

22.当桩围绕柱墙布置时,基本能保证桩群重心与结构重心一致。

23.当桩的端承力大于桩承载力的50%时,即为端承桩或摩擦端承桩。桩身钢筋应有部分或全部通长。特别应注意在采用后压浆技术时,本来是摩擦为主有可能变成端承为主。对阶梯形承台和锥形承台,应注意抗剪计算宽度的取值。

24.预应力混凝土管桩在以下条件不应使用:
⑴对钢结构和混凝土有强腐蚀性的场地。
⑵存在较厚中等或严重液化土层的场地。
⑶建筑结构无地下室(半地下室),结构高度超过28m(10层以上)的建筑。
⑷建筑结构有一层地下室,结构高度超过80m(25层以上)的建筑。
⑸桩端持力层为中微风化岩、强风化岩、碎卵石层,且桩端持力层以上土层均为淤泥质土层、淤泥层等软弱土层。

25.预应力管桩设计应综合考虑地质情况、建筑物荷载、层数、埋深、抗震、沉桩可能性、液化土层以及施工经验等综合考虑。虽然理论上多少层数都可以,但从实际构造、耐久性多方面考虑,24层以上应慎用。

26.竖向增强体复合地基处理(以cfg桩为例)适用条件
持力层经深宽修正后的承载力特征值考虑下卧层强度等,基本满足强度要求或稍差一点(相差约20~30%),地基土较均匀,持力层土较好,可采用复合地基设计。当强度基本满足要求或强度不是问题,而变形难于控制,高层建筑的倾斜较难控制时,可采用复合地基方案。此时所选择的竖向增强体桩旨在减小变形,防止倾斜方面发挥作用。将使地基与基础的造价下降较多,不失为经济合理的方案。复合地基处理以后,一定要选择整体性较好的基础方案,若上部结构传至基础的荷载不大时,也可采用独立基础,但应加强地梁的刚度。

27.不能各种建筑均采用复合地基
从公式上看,均可以采用,但应分场合。
探讨:承载能力不足的25层以上的高层建筑不宜采用。桩端为沉降量很小的土层或岩层时不宜采用(作用机理)桩顶(上部)为液化土或很软的土,不宜采用(特别是散体桩)。

28.增强体顶部应设褥垫层。褥垫层可采用中砂、粗砂、砾砂、碎石、卵石等散体材料,碎石、卵石宜掺入20%~30%的砂。褥垫层有以下作用:
(1)一定厚度砂石垫层对竖向增强体顶部的约束起到极大作用,提高桩体顶的抗震能力。
(2)砂石垫层对桩土协同工作起到调整作用。

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