结构设计的重点及若干问题

发布于：2015-05-21 09:14:21 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

结构设计的重点
1.结构应尽量配合建筑要求,建筑是龙头,建筑布置好比是人的灵魂,而结构就是人的骨干.
2.建筑材料的选定.规范及其他的一些要求,我们在做设计时都应斟酌选定.
3.最优的结构设计,不只是用材料最少,而且还要看整体利益,它包括:易施工;力结构布置要尽量齐整,力传递直接;结构要稳定且有足够的刚度,并注意裂缝;耐用.维修少等.
4.构件的设计已经标准化了,而符合经济范围亦大.如梁的高度变化,其造价也随着变化,梁的造价与梁高度之间呈曲线关系,曲线在最小造价附近是平坦的.
5.整体的稳定性.在大多数情况下,我们都将三维结构简化为二维结构来分析,这时候很易忽略第三维的稳定性,此时可以通过加斜杆.节点固结或补加强板等来解决.
6.电脑分析.现在用电脑来作结构分析已经很普及啦,但在应用电脑软件时要小心,要知道软件的应用范围及限制条件,如弹性.挠度.刚性板.受压失稳等.我们不能完全依赖电脑,输入数据时要复核结构的几何图形.荷载.边界条件等等.输出结果时要复核平衡条件及边界条件,要多对几个结构模型变换参数来复核结构对参数的灵敏度及可靠性.结构的分析结果与结构的实际效应是有差别的,在作动态运算时,结构的模型及假定最为重要,只有经过多方面变换参数及参考有实际经验的方案,才能有效地保证运算的合理性.
7.结构概念.首先要注意静定与超静定的区别.如简支梁(静定)其内力可从力学平衡而得,它不会随支承沉降.梁刚度变化而变化,如果是连续梁(超静定)的话,其内力会随支承沉降.梁刚度变化而变化.对于许多重要构件,如转换梁等应尽量用静定结构,使结构内力传递清晰,以便设计;其次,要认识分辨主应力和次应力,如在桁架中,主应力为轴力,次应力为力矩,在设计时可不必考虑力矩.在一般的梁板结构中,主应力是力矩,次应力是扭矩等等.
以上说明还有不到之处,望各位同仁补充.谢谢.
结构工程师的职责就是在保证结构安全的前提下力求经济、美观，安全是第一位的
没错！我们不能完全依赖电脑,输入数据时要复核结构的几何图形.荷载.边界条件等等.输出结果时要复核平衡条件及边界条件,要多对几个结构模型变换参数来复核结构对参数的灵敏度及可靠性.
只要造价不会增加太大的情况下,还是偏安全一点为好.

结构设计的若干问题
1.关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题：
(1).阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小，干脆砍了。可砍成直角或斜角。
(2).如果底板钢筋双向双排，且在悬挑部分不变，阳角不必加辐射筋，谁见过独立基础加辐射筋的？当然加了也无坏处。(独立基础接近刚性角与薄底板受力差之远矣。独立基础有裂缝无妨，悬挑底板纵向为构造筋至阳角处双向为构造，加放射筋能抵抗集中应力，防止漏水，岂能马虎。)
(3).如果甲方及老板不是太可恶的话，可将悬挑板的单向板的分布钢筋改为直径12的，别小看这一改，一个工程省个3、2万不成问题。
2.关于箱、筏基础底板的挑板问题：
(1).从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较节约。
(2).出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基。必要时可加较大跨度的周圈窗井。
(3).能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜。
(4).窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑。
(5).当地下水位很高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题。
(6).从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。当为多层建筑时，结构也可谦让一下建筑。
3.关于箍筋在梁配筋中的比例问题(约10~20%)：例如一8米跨梁，截面为400X600，配筋：上6根25，截断1/3，下5根25，箍筋： 8@100/200(4 ),1000范围内加密。纵筋总量：3.85*9*8=281kg,箍筋：0.395*3.5*50=69,箍筋/纵筋=1/4,如果双肢箍仅为1/8，箍筋相对纵筋来讲所占比例较小，故不必在箍筋上抠门。且不说要强剪弱弯。已经是构造配箍除外。
4.关于梁、板的计算跨度：
一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，在应用日广的宽扁梁中是不合适的。梁板结构，简单点讲，可认为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。（借用台阶式独立基础变截面处的概念）柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才有问题。
5.纵筋搭接长度为若干倍钢筋直径d，一般情况下，d取钢筋直径的较小值，这是有个前提，即大直径钢
筋强度并未充分利用。否则应取钢筋直径的较大值。如框架结构顶层的柱子纵筋有时比下层大，d应取较大的钢筋直径，甚至纵筋应向下延伸一层。其实，两根钢筋放一起，用铁丝捆一下，能起多大用，还消弱了钢筋与混凝土的握裹力。所以，钢筋如有可能尽量采用机械连接或焊接。(锚固搭接全靠混凝土握裹，铁丝捆一下仅作钢筋定位，如非受拉，远比焊接可靠.机械联接成本过高，若非钢筋直径过大（）25），能省则省。)
6.钢筋锚固长度为若干倍钢筋直径d，这是在钢筋强度被充分利用的前提下的要求，在钢筋强度未被充分利用时，如梁上小挑沿纵筋，剪力墙的水平筋端部等，锚固长度可折减。如剪力墙的水平筋端部仅要求有10d的直钩即可。
7.柱子造价在框架结构中是很小的，而在抗震时起的作用是决定性的。经实验，考虑空间作用时，柱子纵筋加大至计算值的2.5倍左右才可保证塑性铰不出现在柱子上。可不按计算配筋，大幅度增加纵筋，同时增大箍筋。(加大柱配筋能保证塑性铰不出现在柱子上，实验依据何在。常规0.8~1.0%柱配筋x2.5=2.0~2.5%,高得离谱。)
8.抗震缝应加大，经统计，按规范要求设的防震缝在地震时有40%发生了碰撞。故应增大抗震缝间距。
9.锚固?搭接？：例如，中柱节点处，框架梁下纵筋锚入柱内LAE，其搭接长度：2*LAE-柱宽，如钢筋直径25，LAE=40D，柱宽500，2*25*40-500=1500，既其搭接长度，已经达到了1500，远大于1.2*LAE=1200。而柱变断面，如上下柱断面相差50，上柱锚入下柱40D，此处按锚固还时搭接？
10. 关于回弹再压缩：基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，如独立基础，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当做安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
11.柱下条基一般认为在刚度较大，柱子轴力和跨度相差不大时，可按倒楼盖计算。实际大部分都可以按倒楼盖计算。即采用修正倒楼盖。先按平均反力计算连续梁，然后将求得的支座反力与柱子轴力相平衡，将差值的正值加到柱两边的1/3梁上，负值加在梁跨中1/3，相对来讲，跨中1/3的压应力较小。可能要修正多次，直到支座反力与柱子轴力接近平衡。
12.主梁有次梁处加附加筋：一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，象板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但不应绝对。规范说的清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。话又说回来，也不差几根箍筋。但有时画图想偷懒时可用此与老总狡辩。
13.一般情况下，悬挑梁宜做成等截面，尤其出挑长度较短时。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，加大施工难度。变截面梁的挠度也大于等截面梁。当然，大挑梁外露者除外。外露的大挑梁，适当变截面感官效果好些。
14.现浇板一般应做成双向板。其一，双向板的支承边多，抗震的稳定性好，垮了两边还有两边。单向板垮一边板就下来了。二，双向板经济。从计算上讲，例如四边简支支承的双向板，其单向跨中弯距系数约1/27，两边简支的单向板跨中弯距系数为1/8，二者比为2*1/27/1/8，约为60%。从构造上，双向板的板厚为1/40~50，单向板为1/3~40，双向板薄，再着，即使是单向板，其非受力边也得放构造筋。
15.梁垫：为了减小支座反力偏心对砖墙体产生的附加弯距，可做成内缺口梁垫。
16.一般认为，板的上筋直径为8以上时，可防止施工时踩弯，而现场经验看，只有螺纹12以上的才能保证。
17.现浇阳台栏板，从施工条件来讲，当布单排筋时，板厚应大于80，双排筋时，应大于120。因振捣棒最小为30，布单排筋时，板厚如为60，双向钢筋直径如为8+6，则钢筋两边仅剩23，无法振捣。
18.当某一房间采用双向井字次梁时，板应考虑整体弯距。即，井字次梁分隔成的4个角上的小板块，负筋应考虑按房间开间进深尺寸截断，而不是仅仅按本小板格截断。即次梁仅认为是大板的加劲肋。
19.当建筑大多数房间较小，而仅一两处房间较大时，如按大房间确定基础板厚会造成浪费，而按小房间确定则造成配筋困难，当承载力能满足要求时，可在大房间中部垫聚苯卸载，按小房间确定基础板厚。
20.挑梁端部的挠度并不完全取决于本身的变形，其支座内垮的影响很可能超过挑梁本身的变形。

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