混凝土结构设计常见问题探析

摘要：现状建筑工程由于其设计周期短、建筑户型不规整、方案调整频繁等原因使得混凝土结构设计出现各种问题。从实际工程出发，对结构设计中经常出现的一些问题进行汇总及分析，提出一些解决建议。

关键词：混凝土结构；结构计算；常见问题

1结构计算常见问题

（1）混凝土结构整体计算位移比大于1.2时，未计入双向水平地震作用。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第3.4.3.1条，当楼层的最大弹性水平位移或（层间位移）大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍时，结构属平面扭转不规则，同时5.1.1-3条规定质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。当位移比大于1.2时，结构整体计算应考虑双向水平地震。（2）结构振型数量不足导致各振型数质量参与系数之和小于90%。当采用盈建科软件计算时建议可勾选程序自动确定振型数，个别情况（如某些整体振动性较差的工程，如多塔、需要计算竖向地震的结构）会出现需要很多振型（几十甚至一百几十）才能满足质量参与系数之和大于90%，这时可修改特征值算法为Ritz向量法，振型数较易满足（一般50个以内）。（3）有斜交抗侧力构件的结构，且相交角大于15°时，未分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用，不满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第5.1.1-2条的要求；同时当计算结果其最大地震作用方向大于15°时（最大地震力角度为与正交坐标轴的夹角），模型中要反填该附加地震角度。（4）有斜交抗侧力构件的结构，风荷载计算时未考虑最不利风向角。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第4.2.1条，主体结构计算时，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积，很多时候会忽略该点，风荷载计算时没有考虑这个最大投影面积的风向角，造成后期难以调整，需特别注意。（5）高度大于60m的高层建筑配筋计算时风荷载系数未乘1.1系数；舒适度计算时基本风压取值错误，应按10年一遇基本风压取值。（6）高层住宅在首层很多时候会存在入户大堂上空的情况，该位置没有楼板约束的剪力墙其计算长度没有单独指定，这时剪力墙的稳定性计算不准确，需特别注意，要按实际长度计算，满足规范要求。（7）结构刚重比不满足规范要求或未按计算结果考虑重力二阶效应。（8）未对计算结果中出现的超限信息采取相应处理措施，存在安全隐患。软件计算中的超限信息（如墙体稳定性、剪压比、轴压比等超限）要分析其原因，调整至满足规范要求。（9）梁的铰接、刚接、半铰接、连梁指定有误。有时一些关键位置处的框架梁，不同的连接方式，对整体计算结果（位移角）影响很大，如果实际上不能满足刚接条件的需做调整或增加能满足刚接的措施（如加设端柱、翼墙）。梁按框架梁计算配筋很难满足时，也不能直接就设成连梁计算，需满足连梁跨高比要求，同时连梁两端支承的墙体长度至少得大于600mm（满足连梁直锚长度要求）才能定义为连梁。

2结构荷载常见问题

（1）各类特殊房间的荷载，如发电机房、消防水池、超市、储藏室的取值有误。一般有放置特殊设备的房间需相关专业提资，特别注意消防水池的荷载，建筑图中常常标注有效水深，但这个并不是最大水深，特别容易疏忽，造成荷载计算偏小。（2）卫生间、阳台、楼梯间活荷载取值有误。需按规范正确取值，卫生间需特别注意是否带有浴缸（带浴缸按4.0kN/m2）。（3）高低层相邻屋面，较低屋面未考虑施工荷载。施工图审查时经常会遇到审图单位给出该意见，考虑到现场实际施工情况，建议按《全国民用建筑工程设计技术措施-结构体系2009》F.1-4条5）款考虑该施工荷载4.0kN/m2，并在施工图上注明。（4）漏考虑消防车（消防登高面）的荷载。（5）周边与外立面有关的线角（飘板）的荷载未考虑够。由于建筑立面的要求，有时这个荷载会很大，如果一楼会有安全隐患。（6）自动扶梯荷载漏考虑或考虑不够，需仔细对照扶梯资料，留够荷载。（7）漏考虑楼板上的墙体荷载。

3结构施工图常见问题

（1）基础埋深不够。一般为无地下室或地下室一边敞开时会忽略该问题。需按规范，对天然基础取H/15，桩基H/18，H为室外地坪标高算至基础底标高。（2）基础最小厚度不能满足构造要求。独立基础厚度一般要取到400mm，才能满足上部框架柱钢筋在其内直锚20d的要求，以上部框架柱纵向钢筋直径16mm为例，基础最小厚度为20×16+40（保护层）+2×12（基础双向钢筋）=384mm。当钢筋直径大于16mm时，其所需最小厚度会更大。（3）当采用筏板基础时，剪力墙水平钢筋直径不满足规范要求。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第8.4.5条：采用筏形基础的地下室，钢筋混凝土外墙厚度不应小于250mm，内墙厚度不宜小于200mm。墙的截面设计除满足承载力要求外，尚应考虑变形、抗裂及外墙防渗等要求。墙体内应设置双面钢筋，钢筋不宜采用光面圆钢筋，水平钢筋的直径不应小于12mm，双向钢筋直径不应小于10mm，间距不应大于200mm；对该条文规定，当塔楼采用筏板基础，其剪力墙配筋也应满足该规范要求。（4）地下室外墙位置当顶板沿外墙方向有较长开洞时，墙顶仍按铰接计算配筋。该情况较常见，造成外墙墙厚及配筋可能都不够，设计时应根据实际情况对墙顶按自由端来考虑外墙的厚度及配筋。（5）预应力管桩基础时，其间距不满足规范最小间距要求。对挤土群桩，比如排数多于三排且桩数不小于9根时，需按3.5d。（6）剪力墙底部加强部位高度取值有误，高层时不满足H/10，多层建筑有时又取得过高（可仅取底部一层）。（7）一、二级抗震时，底部加强部位一字形剪力墙厚度小于220mm。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第7.2.1-2条，建议设计时尽量避免一字形墙，对其采取加设翼墙或端柱。（8）约束边缘构件配筋率或最少根数不满足规范要求。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第7.2.15-2条，约束边缘构件配筋率一、二、三级时分别不应小于1.2%、1.0%、1.0%并分别不小于8准16、6准16、6准14（准表示钢筋直径）。（9）约束边缘构件内箍筋及拉筋沿竖向的间距大于规范限值。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第7.2.15-3条，一级不宜大于100mm，二、三级不宜大于150mm。（10）一、二、三级抗震的剪力墙水平及竖向分布钢筋不满足最小配筋率0.25%的要求。需按相关规范要求，同时注意当为框筒结构时，底部加强部位主要墙体的水平和竖向分布钢筋的配筋率尚不宜小于0.3%。（11）框架柱非加密区的箍筋间距不满足规范要求。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.3.9.3-4条：非加密区箍筋间距一、二级不应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级不应大于15倍纵向钢筋直径。很多时候当柱的纵向钢筋直径不大时，不注意会违反规范要求。（12）正方形柱当两方向配筋不同时，未表达清楚配筋大的一边在在平面图中的位置。需注意该情况，以免施工时错放钢筋，造成安全隐患。（13）一级抗震时，梁、柱的箍筋最小直径不满足最小直径10mm的要求。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.3.3及6.3.7-2条。（14）一、二级抗震的框架梁，梁面通长筋的面积小于梁两端顶面较大者的1/4截面面积。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.3.4条。（15）框架梁梁端截面的底部和顶部受力纵筋面积比，一级抗震等级小于0.5，二、三级小于0.3。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.3.3.2条。（16）梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，最小箍筋直径未增大2mm。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.3.3.3条。（17）一、二、三级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的1/20（圆柱时为弦长的1/20）。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.3.4.2条，该规定限制钢筋直径主要是防止梁在反复荷载作用时钢筋滑移。（18）独立墙肢（翼墙），其配置的箍筋不满足剪力墙水平钢筋的最小配筋率要求。翼墙长度一般大于3倍墙厚，一般在650~1200mm左右，我们在施工图时往往直接考虑为边缘构件，按体积配箍率配置箍筋，但它同时还是一个独立墙肢，其箍筋仍需满足墙水平钢筋最小配筋率的要求。（19）楼梯净高不满足规范要求。平台位置2.0m（梯梁需离开起步边缘300mm）；梯板位置2.2m（梯步垂直算至上层梯板），楼梯净高影响很大，需重视。（20）房屋顶层剪力墙、长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙、端开间纵向剪力墙以及端山墙的水平和竖向分布钢筋的配筋率小于0.25%或间距大于200mm。需满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第7.2.19条的要求，有时由于墙竖向钢筋按规范取为10mm后，为了省钢筋会把间距调大，这时需注意还得满足本条规范要求。因这些位置是温度应力可能较大的部位，应适当增大其分布钢筋配筋量，以抵抗温度应力的不利影响。

参考文献

[1]北京盈建科软件股份有限公司结构计算软件YJK-A用户手册及技术条件[M].2015.

[2]高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ3-2010[S].

[3]建筑抗震设计规范：GB50011-2010[S].

[4]建筑地基基础设计规范：GB50007-2011[S].

作者:冯剑荣 单位:广州市骏天建筑设计有限公司