手把手教你结构设计（入门到熟练）

jingren_2008

2010年08月01日 00:55:13

2楼

1. 地质报告看什么-----
1、先看清楚地质资料中对场地的评价和基础选型的建议，好对场地的大致情况有一个大概的了解；
2、根据地质剖面图和各土层的物理指标对场地的地质结构、土层分布、场地稳定性、均匀性进行评价和了解；
3、确定基础形式；
4、根据基础形式，确定地基持力层、基础埋深、土层数据等；
5、沉降数据分析；
6、是否发现影响基础的不利地质情况，如土洞、溶洞、软弱土、地下水情况.......等等。注意有关地下水地质报告中经常有这样一句“勘察期间未见地下水“，如果带地下室，而且场地为不透水土层，例如岩石，设计时必须考虑水压，因为基坑一旦进水，而水又无处可去，如果设计时未加考虑那就麻烦了。
2. 钢筋验收验什么
1钢筋数量与直径；
2钢筋锚固；
3 钢筋间距；
4 钢筋保护层；
5 箍筋弯钩；
6 后浇带钢筋；
7 拉结筋；
8 钢筋搭接长度及接头率；
9 钢筋接头部位；
10 钢筋合格证及试验报告。
3. 验槽到底该验什么
验槽是为了普遍探明基槽的土质和特殊土情况，据此判断异常地基的局部处理；原钻探是否需补充，原基础设计是否需修正，对自己所接受的资料和工程的外部环境进行确认。
1 地基土层是否是到达设计时由地质部门给的数据的土层，是否有差别，主要由勘察人员负责；
2 基础深度是否达设计深度，持力层是否到位或超挖，基坑尺寸是否正确，轴线位置及偏差、基础尺寸；
3 验证地质报告，有不相符的情况下协商解决，修改设计方案；
4 基坑是否积水，基底土层是否被搅动；
5 有无其他影响基础施工质量的因素(如基坑放坡是否合适，有无塌方)
4. 主体验收验什么---
主体验收，结构工程师主要注意的内容有：
1、梁柱板尺寸定位是否设计要求，其成形质量如何，是否有蜂窝麻面等。还有是否有修补的痕迹，如果有，应询问修补的原因，是否对结构有影响。
2、预埋件是否准确埋设，插筋是否预留，雨水管过水洞是否留设准确，卫生间等设备是否按要求留设，对后封的洞板钢筋是否预留等。
3、砌体工程的砂浆是否饱满，强度是否够（可以用手扳一下），砌体的放样如何，是否平直，墙面是否平整。砌体中的构造柱是否设槎，框架梁下砌体是否密实，圈梁是否按要求设置。墙面的砂浆找平层厚度是否过厚。等等。
4、看看各层施工时的沉降记录如何，是否有过大的差异沉降。每层增加的沉降量，及各观测点间的沉降差如何。如有差异过大，首先加大观测密度。
5、查看施工记录,各种材料合格证,试件的强度检验报告等
5. 结构专业扩初说明包含什么
一、设计依据：
1.主要设计规范和规定
2. 岩土工程勘察
二、自然条件：
基本风压值、建筑物抗震设防烈度、建筑物抗震重要性分类、建筑物安全等级、场地土类型、地震作用、抗震措施、场地稳定性、场地土层描述。
三、基础
1．拟建建筑物地基基础设计等级;基础持力层。
2．拟建建筑物基础形式。
3．场地地下水对混凝土结构和钢筋混凝土中钢筋有无腐蚀性及措施。
四、上部结构形式及平面布置说明
五、材料
1．混凝土强度等级
2．隔墙材料
六、使用荷载标准值
七、计算方法和结果
1 计算软件
2 主要技术参数：自震周期、层间位移、剪重比、总质量G。

6. 结构施工图主要画什么
1 结构设计说明；
2 基础平面图及详图：基础尺寸定位、暖沟图及基础留洞图；
3 ▲结构平面图及详图:主要包括模板图、现浇板的配筋（预制板的布置）、特殊节点详图、过梁布置、雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图、楼梯布置、板顶标高、梁布置及其编号、板上开洞洞口尺寸及其附加筋、屋面上人孔、通气孔位置及详图；
4柱配筋及详图；
5梁平面配筋图及详图；
6 楼梯详图；
7 墙、暗柱详图及构造；
8 圈梁、构造柱布置及其剖面详图；
9 非结构构件详图及构造。

7. 计算书内容主要有什么----
一、设计依据
1.执行的国家标准、部颁标准与地方标准；
2.资料：地质勘察报告、试桩报告、动测报告等；
3.应用的计算分析软件名称、开发单位。
二、结构的安全等级:
砼结构、钢结构、桩基、天然地基等安全等级。
三、荷载取值
1．墙自重取值：
(1)砼墙
(2) 围护外墙
(3) 内隔墙
(4) 活动隔断等效荷载
2．侧压力、水浮力计算、人防等效静载、底层施工堆载、支挡结构的地面堆载。
四、楼面（含地下室）、屋面荷载计算（推荐格式，括号中数值为推荐值）
1．底层楼面
静载：
(1) 砼板厚 mm，自重标准值 (kN/m2)；
(2) 面层厚度 mm，自重标准值 (kN/m2)；
(3) 底粉或吊顶(含吊挂灯具风管重) ，标准值(kN/m2)；分项系数。
静载合计标准值 (kN/m2)
活载：
施工活载标准值(kN/m2)，分项系数。
2．楼面荷载计算：按荷载标准层分别写。
一般楼面：
静载：
(1) 砼板厚 mm，自重标准值 (kN/m2)；
(2) 面层厚度 mm，自重标准值 (kN/m2)；
(3) 底粉或吊顶(含吊挂灯具风管重) ，标准值(kN/m2)；分项系数。
静载合计标准值 (kN/m2)
活载：
(1) 活载标准值 kN/m2，分项系数。
(2) 等效隔断 kN/m2，分项系数。特殊楼面：机房、贮藏、库房等活载大的
逐项写出。
(3) 隔墙计算：q= kN/m2，hioxqi= kN/m 其中hio(净高)
不上人屋面：
静载：
(1) 防水层，标准值 kg/m2，分项系数
(2) 保温层，标准值 kN/m2，分项系数
(3) 找平隔气层，标准值 kN/m2，分项系数
(4)屋面板，标准值 kN/m2，分项系数
静载合计： kN/m2
检修活载：标准值0.7kN/m2，分项系数
注：不上人的屋面活载平屋面建议标准值1.0kN/m2，斜屋面为0.5kN/m2。
上人屋面：
静载：
饰面，标准值 kN/m2，分项系数。
刚性面层(50厚)，标准值 kN/m2，分项系数。
找平层，标准值 kN/m2，分项系数。
防水层，标准值 kN/m2，分项系数。
保温层，标准值 kN/m2，分项系数。
找平、隔气层，标准值 kN/m2，分项系数。
屋面板，标准值 kN/m2，分项系数。
吊顶或底粉，标准值 kN/m2，分项系数。
合计： kN/m2
楼梯荷载计算：
静载：
(1) 楼板自重标准值，分项系数。
(2) 饰面自重标准值，分项系数。
(3) 底粉自重标准值0.5kN/m2。
合计： kN/m2
五、地基基础计算书
1．天然地基
(1) 持力层选择，基础底面标高。
(2) 地基承载力设计值计算。
(3) 底层柱下端内力组合设计值(可以用平面图代替)。
(4) 基础底面积计算、地基变形计算
应归纳总底面积，总垂直荷载设计值，供校对用。
(5) 基础计算书：冲切、抗剪、抗弯计算。
2．复合地基
(1) 静载试验值。
(2) 承载力设计值计算与选用值。
(3) 、(4)、(5)同天然地基。
3．桩基
(1) 结构计算，取出柱底内力；
(2)单桩承载力极限标准值计算(分别按钻孔计算)
(3) 桩数计算 ;总桩数，总荷载设计值。
(4) 静载试验分析，桩位调整。
(5) 承台设计计算（冲切、剪切、抗弯）
六、地下室计算
1．荷载计算
2．内力分析：侧板、底板。
3．配筋原则
(1) 强度控制顶板。
(2) 裂缝控制，结构自防水底板、周边墙板。
七、电算部分
1 结构设计总信息
2 周期、振型、地震力
3 结构位移
4 轴压比与有效计算长度系数简图
5各层楼面及墙、梁荷载
6各层平面简图
7各层配筋简图
8层超筋超限输出信息

jingren_2008

2010年08月01日 01:06:48

3楼

框架结构设计的要点和过程

1. 结构设计说明
　　主要是设计依据，抗震等级，人防等级，地基情况及承载力，防潮抗渗做法，活荷载值，材料等级，施工中的注意事项，选用详图，通用详图或节点，以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3等等。
　　
2. 各层的结构布置图，包括:
　　(1).预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时, 不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉, 宜采用水平线或垂直线的方法, 相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号，可减少设计工作量，也方便施工人员看图。板缝尽量为40, 此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板, 尽量采用宽板, 现浇板带留在靠窗处, 现浇板带宽最好≥200(考虑水暖的立管穿板)。如果构造上要求有整浇层时, 板缝应大于60。整浇层厚50, 配双向 φ6@250 , 混凝土C20。纯框架结构一般不需要加整浇层。构造柱处不得布预制板。地下车库由于防火要求不可用预制板。框架结构不宜使用长向板，否则长向板与框架梁平行相接处易出现裂缝。建议使用PMCAD的人工布板功能布预制板，自动布板可能不能满足用户的施工图要求，仅能满足定义荷载传递路线的要求。对楼层净高很敏感、跨度超过6.9米或不符合模数时可采用SP板，SP板120厚可做到7.2米跨。
　　
　　(2).现浇板的配筋(板上、下钢筋，板厚尺寸)。板厚一般取120、140、160、180四种尺寸或120、150、180三种尺寸。尽量用二级钢包括直径φ10（目前供货较少）的二级钢，直径≥12的受力钢筋，除吊钩外，不得采用一级钢。钢筋宜大直径大间距，但间距不大于200，间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2米的板上部钢筋不必断开，钢筋也可不画，仅说明钢筋为双向双排 φ8@200 。板上下钢筋间距宜相等，直径可不同，但钢筋直径类型也不宜过多。顶层及考虑抗裂时板上筋可不断，或50%连通，较大处附加钢筋，拉通筋均应按受拉搭接钢筋。板配筋相同时，仅标出板号即可。一般可将板的下部筋相同和部分上部筋相同的板编为一个板号，将不相同的上部筋画在图上。当板的形状不同但配筋相同时也可编为一个板号。应全楼统一编号。当考虑穿电线管时，板厚≥120，不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线引出处的板，因电线管过多有可能要加大板厚至180（考虑四层32的钢管叠加）。宜尽量用大跨度板，不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为 φ6@250 ，温度影响较大处可为 φ8@200 。板顶标高不同时，板的上筋应分开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下宜加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板，以利防水，并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10～15米设一10mm的缝，钢筋不断。尽量采用现浇板，不采用予制板加整浇层方案。卫生间做法可为70厚+10高差(取消垫层)。8米以下的板均可以采用非预应力板。L、T或十字形建筑平面的阴角处附近的板应现浇并加厚，双向双排配筋，并附加45度的4根16的抗拉筋。现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成，一可加快速度，二来尽量减小笔误。自动生成楼板配筋时建议不对钢筋编号，因工程较大时可能编出上百个钢筋号，查找困难，如果要编号，编号不应出房间。配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。值得注意的是，按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值，按此配筋是偏于保守的，不必再人为放大。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大，否则将对梁产生过大的附加扭距。一般：板厚>150时采用 φ10@200 ；否则用 φ8@200 。PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点：1.单向板是按塑性计算的，而双向板按弹性计算，宜改成一种计算方法。2.当厚板与薄板相接时，薄板支座按固定端考虑是适当的，但厚板就不合适，宜减小厚板支座配筋，增大跨中配筋。3.非矩形板宜减小支座配筋，增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。PMCAD生成的板配筋图为PM?.T。板一般可按塑性计算，尤其是基础底板和人防结构。但结构自防水、不允许出现裂缝和对防水要求严格的建筑, 如坡、平屋顶、橱厕、配电间等应采用弹性计算。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋，一是轻隔墙有可能移位，二是板整体受力，应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙，如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。坡屋顶板为偏拉构件，应双向双排配筋。
　　
　　(3).关于过梁布置及轻隔墙。现在框架填充墙一般为轻墙，过梁一般不采用预制混凝土过梁，而是现浇梁带。应注明采用的轻墙的做法及图集，如北京地区的京94SJ19，并注明过梁的补充筋。当过梁与柱或构造柱相接时，柱应甩筋，过梁现浇。不建议采用加气混凝土做围护墙，装修难做并不能用在厕所处。
　　
　　(4).雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意：雨棚和阳台的竖板现浇时，最小厚度应为80，否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时，高度<900，最小板厚100；高度>900时，最小板厚120。阳台的竖板应尽量现浇，预制挡板的相交处极易裂缝。雨棚和阳台上有斜的装饰板时，板的钢筋放斜板的上面，并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰柏板封堵，钢筋与泰柏板的钢丝焊接，不必采用混凝土结构。挑板挑出长度大于2米时宜配置板下构造筋，较长外露挑板（包括竖板）宜配温度筋。挑板内跨板上筋长度应大于等于挑板出挑长度，尤其是挑板端部有集中荷载时。内挑板端部宜加小竖沿，防止清扫时灰尘落下。当顶层阳台的雨搭为无组织排水时，雨搭出挑长度应大于其下阳台出挑长度100，顶层阳台必须设雨搭。挑板配筋应有余地，并应采用大直径大间距钢筋，给工人以下脚的地方，防止踩弯。挑板内跨板跨度较小，跨中可能出现负弯距，应将挑板支座的负筋伸过全跨。挑板端部板上筋通常兜一圈向上，但当钢筋直径大于等于12时是难以施工的，应另加筋。
　　
　　(5).楼梯布置。采用X型斜线表示楼梯间，并注明楼梯间另详。尽量用板式楼梯，方便设计及施工，也较美观。
　　(6).板顶标高。可在图名下说明大多数的板厚及板顶标高，厨厕及其它特殊处在其房间上另外标明。
　　(7).梁布置及其编号，应按层编号，如L-1-XX，1指1层，XX为梁的编号。柱布置及编号。
　　(8).板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋，附加筋不必一定锚入板支座，从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋，如果洞口处板仅有正弯距，可只在板下加筋；否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围，并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。住宅跃层楼梯在楼板上所开大洞，周边不宜加梁，应采用有限元程序计算板的内力和配筋。板适当加厚, 洞边加暗梁。
　　(9).屋面上人孔、通气孔位置及详图。
　　(10).在平面图上不能表达清楚的细节要加剖面，可在建筑墙体剖面做法的基础上，对应画结构详图。

3.基础平面图及详图:
　　(1).在柱下扩展基础宽度较宽(大于4米)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素，适当加宽基础。
　　(2).当基础下有防空洞或枯井等时，可做一大厚板将其跨过。
　　(3).混凝土基础下应做垫层。当有防水层时，应考虑防水层厚度。
　　(4).建筑地段较好，基础埋深大于3米时，应建议甲方做地下室。地下室底板，当地基承载力满足设计要求时，可不再外伸以利于防水。每隔30~40米设一后浇带，并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。设置地下室可降低地基的附加应力，提高地基的承载力(尤其是在周围有建筑时有用)，减少地震作用对上部结构的影响。不应设局部地下室，且地下室应有相同的埋深。可在筏板区格中间挖空垫聚苯来调整高低层的不均匀沉降。
　　(5).地下室外墙为混凝土时，相应的楼层处梁和基础梁可取消。
　　(6).抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝，连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。
　　(7).新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础，其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1.5至2倍，否则应打抗滑移桩，防止原有建筑的破坏。建筑层数相差较大时，应在层数较低的基础方格中心的区域内垫焦碴来调整基底附加应力。
　　(8).独立基础偏心不能过大，必要时可与相近的柱做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大，必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底板的形心宜重合，基础底板可做成梯形或台阶形，或调整挑梁两端的出挑长度。
　　(9).采用独立柱基时，独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求，除非此基础非常重要，但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。面积不大的独立基础宜采用锥型基础，方便施工。
　　(10).独立基础的拉梁宜通长配筋，其下应垫焦碴。拉梁顶标高宜较高，否则底层墙体过高。
　　(11).底层内隔墙一般不用做基础，可将地面的混凝土垫层局部加厚。
　　(12).考虑到一般建筑沉降为锅底形、结构的整体弯曲和上部结构和基础的协同作用，顶、底板钢筋应拉通(多层的负筋可截断1/2或1/3)，且纵向基础梁的底筋也应拉通。
　　(13).基础平面图上应加指北针。
　　(14).基础底板混凝土不宜大于C30，一是没用，二是容易出现裂缝。
　　(15).可用JCCAD软件自动生成基础布置和基础详图。生成的基础平面图名为JCPM.T，生成的基础详图名为JCXT?.T。
　　(16).基础底面积不应因地震附加力而过分加大，否则地震下安全了而常规情况下反而沉降差异较大，本末倒置。
请参照《建筑地基基础设计规范GBJ7-89》和各地方的地基基础规程。
　　
4. 暖沟图及基础留洞图:
　　(1).沟盖板在遇到电线管时下降(500)，室外暖沟上一般有400厚的覆土。
　　(2).注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。
　　(3).洞口大于400时应加过梁，暖沟应加通气孔。
　　(4).基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低，此时基础应局部降低。
　　(5).湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。
　　(6).暖沟一般做成1200宽，1000的在维修时偏小。
　　
5. 楼梯详图:
　　(1).应注意：梯梁至下面的梯板高度是否够（楼梯平台的结构下缘至人行通道的垂直高度不应低于2.0m），以免碰头，尤其是建筑入口处。楼梯平台净宽不得小于楼梯梯段净宽，且不应小于1.2m。
　　(2).踏步高度不宜大于0.2m，以免易摔跤
　　(3).两倍的踏步高度加踏步宽度约等于600。幼儿园楼梯踏步宜120高。
　　(4).楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开，并锚入受压区内La，折梁还应加附加箍筋
　　(5).楼梯的建筑做法一般与楼面做法不同，注意楼梯板标高与楼面板的衔接。
　　(6).楼梯梯段板计算方法：当休息平台板厚为80～100，梯段板厚100～130，梯段板跨度小于4米时，应采用1/10的计算系数，并上下配筋相同；当休息平台板厚为80～100，梯段板厚160～200，梯段板跨度约6米左右时，应采用1/8的计算系数，板上配筋可取跨中的1/3～1/4，并且不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通，并应与梯段板的配筋相应。梯段板板厚一般取1/25~1/30跨度。
　　(7).注意当板式楼梯跨度大于5米时，挠度不容易满足。应注明加大反拱或增大配筋。
　　(8).当休息平台板为悬挑板时，其内部的楼梯梯段板负筋应大于休息平台板的板上筋，长度也应大于平台板筋。
　　(9).楼层处的休息平台板的配筋应与楼层板统一考虑配筋，主要是板的负筋。

6.梁详图:
　　(1).梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下, 架在板上的梁, 不必加附加筋。可在结构设计总说明处画一节点，有次梁处两侧各加三根主梁箍筋，荷载较大处详施工图。
　　(2).当外部梁跨度相差不大时，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽，并宜小于1/3柱宽。
　　(3).折梁阴角在下时纵筋应断开，并锚入受压区内La，还应加附加箍筋
　　(4).梁上有次梁时，应避免次梁搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。（此条是从弹性计算角度出发）。当采用现浇板时，抗扭问题并不严重。
　　(5).原则上梁纵筋宜小直径小间距，有利于抗裂，但应注意钢筋间距要满足要求，并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距可不等。小断面的连续梁或框架梁，上、下部纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。
　　(6).端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁，梁端支座可按简支考虑，但梁端箍筋应加密。
　　(7).考虑抗扭的梁，纵筋间距不应大于300和梁宽，即要求加腰筋，并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。
　　(8).反梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋承受，或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。
　　(9).挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。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，难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑梁，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。
　　(10).梁上开洞时，不但要计算洞口加筋，更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。
　　(11).梁净高大于500时，宜加腰筋，间距200，否则易出现垂直裂缝。
　　(12).挑梁出挑长度小于梁高时，应按牛腿计算或按深梁构造配筋。
　　(13).尽量避免长高比小于4的短梁，采用时箍筋应全梁加密，梁上筋通长，梁纵筋不宜过大。
　　(14).扁梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，梁宽对刚度影响不大，加宽一倍，挠度减小20%左右。相对来讲，增大钢筋更经济，钢筋加大一倍，挠度减小60%左右，同时梁的上筋应大部分通长布置，以减小混凝土徐变对挠度的增大，如果上筋不小于下筋，挠度减小20%。
　　(15).框架梁高取1/10~1/15跨度，扁梁宽可取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应延伸至另一方向的梁边。
(16).当一宽框架梁托两排间距较小的柱时，可加一刚性挑梁，两个柱支承在刚性挑梁的端头。
　　(17).梁宽大于350时，应采用四肢箍。
　　
7. 柱详图：
　　(1).地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍，并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。
　　(2).原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200。
　　(3).柱内埋管，由于梁的纵筋锚入柱内，一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时，可不必验算。柱内不得穿暖气管。
　　(4).柱断面不宜小于450X450，混凝土不宜小于C25，否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求，不满足时应加横筋。异型柱结构，梁纵筋一排根数不宜过多，柱端部纵筋不宜过密，否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时，应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近，不要相差太大。
　　(5).柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，减小断面尺寸。
　　(6).尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。
　　(7).考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。
　　(8).独立柱上或柱的中部（半层处）有挑梁时，挑梁长度应有限制。
　　
　　在用PKPM软件计算梁柱时，应尽量采用TAT或SATWE三维软件。相对平面框架PK来讲，第一，计算结果更接近实际受力状态，如地震力或风力是按抗侧移刚度分配，而不是按框架的楼面从属面积，还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁，因次梁的支座(框架梁)发生下沉变形，内力重分布，从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。第二，快速方便，三维软件整体计算，不必生成单榀框架，再人工归并，可整楼归并。第三，TAT或SATWE还可以进行井式梁的计算，由于PKPM软件计算梁时仅按矩形计算，而井式梁的断面较小，有可能超筋，此时可取出弯距再按Ｔ型梁补充计算，不必直接加大梁高。在绘制施工图时，较大直径的钢筋连接宜用机械连接取代焊接，造价相差不大，但机械连接可靠并易于检查。机械连接接头位置可任意，但一次截断的钢筋不大于50%，接头位置应错开70d。
　　
8. 重点注意或设计原则:
　　(1).抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。
　　(2).雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。
　　(3).框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。
　　(4).由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。
　　(5).出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。
　　(6).框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑，但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱，层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。因楼电梯间位置较偏，梯井采用混凝土墙时刚度很大，其它地方不加剪力墙，对梯井和整体结构都十分不利。
　　(7).建筑长度宜满足伸缩缝要求，否则应采取措施。如：增大配筋率，通长配筋，改善保温，铺设架空层，加后浇带等。
　　(8).柱子轴压比宜满足规范要求。
　　(9).当采用井字梁时，梁的自重大于板自重，梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁。
　　(10).过街楼处的梁上筋应通长，按偏拉构件设计。
　　(11).电线管集中穿板处，板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。
　　(12).构件不得向电梯井内伸出, 否则应验算是否能装下。电梯井处柱可外移或做成L型柱。
　　(13).验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。
　　(14).当地下水位很高时，暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟，暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时，混凝土应抗渗，等级S6或S8，混凝土等级应大于等于C25，混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法，一般加金属止水片，较薄的混凝土墙做企口较难。
　　(15).采用扁梁时，应注意验算变形。
　　(16).突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时应向下延伸一层，不宜直接锚入顶层梁内，并且托梁上铁应适当拉通。错层部位应采取加强措施。女儿墙内加构造柱，顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高，均加构造柱，并应加密。错层处可加一大截面梁，上下层板均锚入此梁。
　　(17).等基底附加压力时基础沉降并不同。
　　(18).应避免将大梁穿过较大房间，在住宅中严禁梁穿房间。
　　(19).当建筑布局很不规则时，结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置，并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状)，此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚，并双层配筋。
　　(20).较大跨度的挑梁下柱子内跨梁传来的荷载将大于梁荷载的一半。挑板道理相同。
　　(21).挑梁、板的上部筋，伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时，因钢筋上部均为保护层，应适当增大锚固长度或增加一10d的垂直段。
　　
　　9.常用轻隔墙(加气块或陶粒)自重(含双面抹灰)：150墙：1.66，200墙：1.98，250墙：2.30，300墙：2.62 KN/M2。泰柏板：1.10 KN/M2。
　　
　　10.关于降水问题：当有地下水时，应在图纸上注明采取降水措施，并采取措施防止周围建筑及构筑物因降水不能正常使用(开裂及下沉)，及何时才能停止降水(通过抗浮计算决定)。
　　
　　11. 进行框架结构设计时，设计人员还应掌握如下设计规范：建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法，设计出经济合理的结构体系。
　　
　　12. 关于绘图：
　　(1).一般钢筋粗线宽度为.45, 距边界线1，圆点直径为.6。
　　(2).应注意墙身剖面、连梁剖面、墙出挑梁的水平筋位置。
　　(3).注意一、二级钢是否加弯钩，二级钢的断点一般不加45度直钩，除非不能表达清楚。
　　(4).字高应为2.5,3.5,5,7,10,14, 高宽比：0.8。在图面中，一般英文字高取2.5或3.5, 汉字取3.5或5，在说明处多用7。当多个数字一样时，个数在前，如11X280=3080。

jingren_2008

2010年08月01日 01:11:06

4楼

结构设计的“四项基本原则”

刚柔相济，多道防线，抓大放小，打通关节
1、刚柔相济
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好？刚到什么程度或柔到什么程度才算合适呢？这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供“放之四海皆准”的精确答案。最后，专家们达成难以准确言传的共识：刚柔相济乃是设计者的追求。道也许都是相通的。
想想看，人应该是刚多一点好还是柔多一点好呢？思考的哲人们对此各抒已见，力求给出处世的灵丹妙方。总的来讲，做人太刚和太柔都不受推崇。过份刚强者，应变能力差，难以找到共同受力的合作者，便要我行我素，要鹤立鸡群，即使面对任何突然袭来的恶势力，亦敢于硬顶硬撞而不留变通的余地，这种时候必须有足够的刚度才能立于不败，否则一旦后继乏力，油尽灯枯就会发生脆性破坏，导致伤痕累累、体无完肤的灭顶之灾。在盛赞这种刚气之余，却鲜有人能够或者愿意完全去做到，英雄的眼泪大抵只有英雄自己能体味。人们唯有感叹道：精神可嘉，方法难取！
世人处世多以“柔”为本，退一步海阔天空，和为贵。柔者易于找到共同受力的构件以协同消化和抵抗外力。但过柔亦为人所不耻。因为“柔”必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变形，甚至会导致立足不稳而失去根本。处世极为圆滑者，八面玲珑，见风使舵，整日上窜下跳，左右逢源，活得游刃有余，这种柔得无形，表面上着实不容易受到伤害，骨子里却难免有“似我非我”的疑问，弄不好会个性丧失、面目全非，可能还免不了要背上奴颜婢膝的骂名。
所以古人在长期的实践后发现了中庸之道最适合生存。用现代的话来讲大意是做人最好既有原则性又有灵活性，也就是刚柔相济。刚是立足之本，必要刚度不能少，如此方能控制变形在可以忍受的范围内，才不会失掉本质的东西；柔为护身之法，血肉之躯刚度毕竟有限，要学会以柔克刚，不断提高消化转换外力的能力，有时候，牺牲一点变形来抵抗突然到来的摧毁力是必要的，也是值得的，但应以不失去自我为度。
只可惜“道可道，道难行”。不是想刚就能刚，想柔便得柔的，刚柔相济只是理想中的“模糊结构”，每个人的组成材料千差万别，生存的地基也不尽相同，所受的外力更难统一定性。如此的差异下，企望哲人们找到统一的、万无一失的处世良方实在勉为其难。不过，每个人如果都能给自己多一点时间，去思考一下适合于自身的结构体系，想必这世界会有另一番光景。
2、多道防线
安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。也许我们会自信计算的正确性，但更要牢记绝对安全的防备构件是不存在的，还是应该多多考虑：当第一道防线跨了，第二道防线能顶住吗？或者能顶住多少？还有没有第三、第四道防线？
人生也应该是多道设防的吧。毕竟，谁能坚信在一棵树上永远吊不死，或者谁又愿意在一棵树上吊死呢？再好的汽车，都会有一个备胎在后面。一辈子平平安安、无灾无难的人实在很幸运。而每当看到饱经沧桑、历尽苦难的人尽力呵护甚至溺爱他们的子女时，也总有一股暧流涌入我的心中。可怜天下父母心，他们不希望自己的不幸际遇在下一辈去重演的！张开陈旧而温暖的大伞，他们时时设防，企图让子女在暴风雨来临时免受伤害。能有这样的父母作为人生的第一道防线是该知足了。但进一步想想，这第一道防线就已经足够了吗？父母是否也该注意到去督促和帮助子女学会构筑人生的第二、第三道防线呢？因为大多时候，最终陪我们走完一生路程的，可能不会是别人，不会是父母，而只有自己啊。
记得有个同行朋友，在精心做完一个建筑的结构设计之后对我说，他煞费苦心地设计了一道又一道的防线来抵抗可能出现的地震破坏，真希望来一场地震检验一下他的成果，可接着他又说心底里有点害怕地震真会到来。我对此很有同感：想一想，最好还是没有检验的机会吧，因为安全的储备能够名副其实，永远处于储备状态才是我们设计者的心愿。类似地，培养一个人坚强，当然决不是希望他去遭受磨难的，而是让他具有化解磨难的能力而已，如果能平平安安岂不更好？只是，我们千万千万不能放弃培养一个人变得坚强起来的努力。
偶尔在报上会读到百折不挠者，他们象坚不可摧的建筑，无数次风雨雷电、天崩地裂之后依然立在那里，让人肃然起敬。但我并不赞成“经历磨难越多越伟大”的观点，我以为我们的生命真的不需要用磨难来证明些什么：生命原来可以不伟大的，但应当快乐，所以我们要努力使其免遭伤害，因为生命只有一次。我想到的只是，虽然生命历程中最好没有任何灾难，但是抵抗灾难的防线却是越多越好，我们宁愿这些防线一辈子都用不上，可谁又会认为建立这些防线就是多余、是空费时间和精力呢？就象建筑结构的安全储备，用不上可不等于没有用的！
我忽然乱想一通。战争来了人们寒暄：“还活着呢？”饥饿日子人们关心：“吃饱了吗？”混乱之后人们调侃：“捞了多少？”竞争年代人们试探：“何时下岗？”什么时候，人们会笑问：“防线准备好了没有？”是呀是呀，奔跑时常回头看看备胎是否带上，啊喔。
3、抓大放小
“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。有人问：为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢？为什么所有构件都很强的结构体系反而不好，甚至会有安全隐患呢？
这里面首先包含着一个简单的道理：绝对安全的结构是没有的。简单地说，虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，这时候牺牲在所难免，让谁牺牲呢？明智之举是要让次要构件先去承担灾难。“宁为玉碎，不为瓦全”，如果平均用力，可能会“玉石俱粉”，损失则更大矣！在建筑结构中，柱倒了，梁会跟着倒；而梁倒了，柱还可以不倒的。可见柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。如果梁柱等同看待，企图让他们都“坚不可摧”，则可能会造成同时破坏，后果会更糟糕，损失会更大。
所以关键时刻要分清主次，抓大放小，也就是要取大舍小。有舍才有得，舍是为了得。但取谁舍谁，真是个难题。整个社会缩小了就象建筑结构体系。人们竟不住要自问：在冥冥众生中，我是一根梁还是一根柱？我能做一根梁还是能做一根柱？我愿做一根梁还是愿做一根柱？取舍在所难免时，我是被“取”还是被“舍”？按理说，不管梁还是柱，都属于社会体系的一分子，都不可或缺。但我相信很少有人甘心去做陪衬、做垫脚石的--每个人都希望成为顶梁柱之类的重要角色。只可惜总要有人担任其他次要角色，去成为梁、楼板乃至填充墙等等的。于是这世界充满了竞争，充满了矛盾；于是在这种竞争和矛盾中导演了一出出角色互换的悲喜剧；于是这社会最后必然要论功行赏才显得公平。大概每个人都能在相应的岗位各得其所，社会才会变得有序起来。
身居高位者，承担的责任较大，他（她）的行动会影响到多数人的利益，所以他不能倒，他只能最后倒；所以在给予相应特权的同时更要严格要求他，以确保大众的利益。如果高官和平民享受同样的待遇，不知道还能有多少人想去做官想去承担更多责任。但是倘若手握重权而不慎用，享受特种待遇却没有做出相应的贡献，最终这样的官是做不长久的。就象一根柱子如果没有发挥柱子的作用，大厦将倾，最后倒掉的还包括它自己。可见柱的选材设计须当谨慎，否则即害了柱，还要殃及整个大厦的。
担任次要角色、身处低位的人，身上的担子当然很轻，只能从自己的利益出发去要求社会，因为自身的存亡对他人影响不大，所以获得的特权保护相对很少，甚至没有什么特权，非常时刻还要“舍车保帅”，但幸亏大多时候还可以拥有活得轻松的心情，因为责任小嘛。不甘寂寞者要想实现角色由低到高的转换，首先要搞清楚自己?承受能力，然后再去努力把能力提高，如此方能担起重任，好高骛远是不明智的。也许我们所需要的，我们想争取的，其实只是一份发热后轻松的心情。
如果说“大材小用”导致的是浪费，“小材大用”蕴藏的则是危险，所以严守“大”关实在很有必要。道理是简单的，比较起来却很残酷--谁愿意承认自己是“小”呢？
4、打通关节
在结构体系中，所谓关节，是指变化相聚之处，或变化出现的地方。不同类型的构件相接处，同一构件截面改变之处，是关节。广义上，诸如结构错层之处，体量改变之处，转换层亦是关节。关节无处不在，因为结构体系乃是变化的统一。外力突然袭来之时，对于单一的构件，力量的传递简明，因而容易控制。对于复杂的结构体系，关节的复杂性难于预测和控制,即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因关节的普遍存在，力量的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断，破坏由此而发生。历次灾害表明，从节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。所以理想的结构体系当然是浑然一体的----也就是没有任何关节的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路，设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”，使力量在关节处畅通无阻。中医上云：“通则不痛，痛则不通”，结构就象一个人，气穴若不能畅通，症结和隐患就会产生。在设计的四项基本原则中，“刚柔相济”，“多道防线”，“抓大放小”是设计概念中的战略问题，但要想得让这些战略思想得以实现，靠的是“打通关节”这个原则作为保证的，结构设计的具体操作，最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。
如何打通关节？在设计概念里，要解决的是外力在结构体系内重分配的问题，要确保力量是按照各构件的刚度大小进行分配的，避免出现不合理的集中，最终达致静态的平衡。因结构形本为“静”，灭于“动”中。所有 “动” 的因素对于结构均为不利。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态，当力量不能畅通时，构件与构件之间，构件的组成元素与元素之间的静态平衡一旦被破坏，结构变成机动，“动”即是死，即为终结。可见设计者是协调者，其任务是让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态（也就是使其保持常态），或者是处在相对的静态之中。
对比由构件与构件组成的静态“结构体系”，来看看由人与人组成的动态的“社会体系”，这一静一动之间，实在有异曲同工之妙。
社会体系既是由动态的人组成，变化乃是其常态。如果把变化亦称为关节的话，这种关节是无形的，或者称为动态的。社会的存在和发展，关键在于“动”字，因为其形本为“动”，灭于“静”中，“静”即是死，即为终结。同样的，打通关节的方法是要解决各种各样的，诸如情感、金钱、地位等等的重分配的问题，要确保这种分配是按某种合理、有效的规则来进行的，避免形成集中而不畅，以期达到动态的平衡。任何静态--也许是强制性的静态，出现了对社会都是不利的。打通关节的目的是使社会永远处在动态之中。无论是思想意识、还是行为举止，一旦被限制，一旦处于停滞，出现静态的死角，社会必将有症结和隐患。是以对于任何动态异端，治理者只能以合理之规则加以疏导，不可强其静止，不可逆之堵之，如此方为长治久安。
其实处理和成就世间万物，必须使动为动，静为静，才能平衡；必须动者动之，静者静之，才能持久；必须知其本源，施以规则，顺之导之，才能达至繁荣昌盛。一切的一切，以顺应自然为始，达到平衡为终，诸多规则，只是手段，只为平衡，只为畅通。

jingren_2008

2010年08月01日 01:18:54

5楼

漫谈结构工程师的基本素质

以下是我根据自己的工作实践的自我总结，希望能对刚刚参加工作的毕业生有点益处。
对于一个合格的结构工程师来说，最基本的素质之一就是自信和自学的能力，具体地说，就是要不断地完善“真、善、美”的自身修养。真，就是从实际出发，诚恳、实用、合理，不夸大，不缩小。善，就是以人为本，助人为乐，积极主动地与建筑、水电、暖通等专业配合，积极主动地和甲方、施工、监理单位合作完成工程建设。美，就是形式美观大方、自然简洁，语言优美动人，内容表达准确到位，做到一针见血、入木三分。
在这里，我想特别就自信，谈谈对一个刚刚参加工作的毕业生的重要性。每个毕业生都应该有这种自信，那就是经过了大学的刻苦学习，我已经在理论上具备了做好结构设计工作的基本知识和能力。只要我们在工作中灵活运用基本理论，不断地学习和运用规范，不断地向有经验的工程师学习请教，脚踏实地，我们很快就可以感受到结构设计工作的无穷乐趣和无限魅力。如果我们可以相信自己，我们的大脑就会转动起来，产生无限的能量。但是如果我们否定自己，那么我们就怎么也找不到好的方法来解决问题。有了自信，并不是盲目自大，而是要更谦虚乐观。
对于一个合格的结构工程师来说，一定还要具备理论和实践相结合的素质，也就是要坚持实践→方法→认识→理论→实践的不断循环的过程。只要我们投身到实践中去，在实践中运用和完善理论，就可以很快地使自已成为一个真正合格的结构工程师。一个结构工程师要有一种荷载的意识，也就是荷载的传递和抵抗的概念。我们要认真地学习、理解和运用规范。对于规范，我们要遵守，但不必盲从。我们应该以规范为指导，创造性地去解决实际问题，关键是要真正地提高我们自身的技术水平和业务能力，鼓励自己的责任感和事业心。因此，对于一个刚刚参加工作的毕业生来说，首先要花大量的时间来学习规范，不要怕烦，用你学过的理论知识来理解规范，有疑问就要多方请教，反复思考。总之，理论是根，规范是本，两者相辅相成，在实践中检验理论和规范，在实践中发展理论和规范。
对于一个合格的结构工程师来说，一定还要具备从整体和大局着眼，从小处入手的素质。什么叫从整体和大局着眼呢？1、三性统筹：可靠性、适用性（先进性）、经济性加以统一的辩正考虑，以可靠地满足工作性能为基准，反对不切实际的强调先进，反对不讲求经济效益。2、四位一体：建筑、结构、水电、暖通要有机地配合，各得其所，发挥专长。3、多方兼顾：勘察、设计、施工、管理、使用、维护、保养要全面地综合分析，贯穿到整个建筑物中去。4、要把人的因素考虑进去，从施工过程和实际使用中的各种不同情况都加以综合考虑，要为用户服务，为使用者着想。5、要有上部结构和地基基础共同作用的概念分析。6、上部结构要有空间整体的分析模型和计算简图。7、要考虑建筑物所在位置和周围建筑物及环境不同而引起的变化，同一建筑物在不同的地区会有不同的受力状态和整体模型。
从小处入手，就是要正确处理好荷载的取值和分布情况，正确选择结构构件，正确处理连接锚固的构造要求，细致地解决局部的各种详图等等。还要有分解的概念，不仅仅是分解成单个的具体结构构件，更重要的是采用温度缝、沉降缝、防震缝分解成一个个规则的结构单元，满足合理结构的要求。

结构设计安全度专题讨论综述
1、关于可靠度设计理论
可靠度理论是分析结构安全性的一种有效手段。我国已颁布统一标准，要求结构设计规范按可靠度理论设计。70年代的我国混凝土结构、木结构和钢结构设计规范分别采用不同的设计方法体系，在安全度的表达形式上互不相同，给设计或教学都造成不便，80年代用可靠度理论率先加以统一。但是，对规范采用可靠度理论，以及这一理论能否将各种结构的安全度都统一在同一体系中，专家们持不同意见：
（1）认为我国规范采用了先进的可靠度理论，用失效概率度量结构的可靠性，通过将抗力和作用效应相互独立。将随机过程化为随机变量并以经验为校准点，成功地将这一理论用于建筑结构设计规范中，这是我国规范先进性的一种表现。工程设计采用可靠度理论为国际标准组织（ISO）所提倡，是国际上大势所趋；多次国际安全度会议也倾向于采纳ISO提出的在设计规范中采用可靠度理论的原则。可靠度理论一样重视经验，可靠度取值用校准法确定。（2）认为可靠度理论是分析和度量结构安全性的一种先进手段，但在应用上还有其局限性，理论本身也有一些方面未能突破，比如结构可靠度分析的三个约束条件：将抗力与作用效应分离，将随机过程变为随机变量，以及将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标，随着认识的发展都值得质疑。用概率可靠度理论需要进行大量数据统计，但不论荷载统计或抗力统计都还存在一些问题，规范安全度还需考虑将来可能出现的荷载变化。概率可靠度理论会有意或无意地简化、忽略本应考虑但又无法用这一理论处理的因素，如一定程度的人为失误以及社会。经济因素等。可靠度理论强调三个正常，即正常设计、正常施工和正常使用，但正常和不正常有时不易界定。匆忙地将可靠度理论推广于各种规范，会带来一些不必要麻烦，比如地基基础规范中，地基承载力强度的设计值竟比标准值还高，抗震设计规范中不得不引入调整系数。又如地下结构的荷载与其作用效应高度耦合，其不确定性远大于荷载本身的不确定性、结构构件尺寸的不确定性。以及材料强度不确定性的总和，而前者又难以估计，这时勉强采用可靠度设计往往徒有形式而无实效。有的专家指出，水工结构的大坝设计目前只有苏联用可靠度理论，其它国家都用安全系数k大坝在不同工作条件下的温度。渗透压力很难用统计确定，影响坝基稳定的地基软弱夹层及其分布也很难凭少数钻孔取样确定其统计特性，所以用可靠度理论估计不了坝体的安全度。将可靠度理论用于铁路工程结构规范要确定火车的荷载谱，现在花了很大力气已取得上万条荷载谱，统计出了50年最大可能荷载，可是今后铁路上的火车荷载及其变化，更多地由铁路部门指令所确定，与那些统计多不相关。
（3）认为分项多安全系数设计方法要比可靠度方法更为灵活实用。在确定安全系数时，同样可以利用可靠度理论一起作分析，最后选定合适的系数值。鉴于现行建筑结构设计规范已经采用了可靠度理论，不足之处可继续改进，而其设计公式的表达形式又与分项多安全系数基本相似，所以也不必再回到老路上去。现行可靠度设计规范中的分项系数，其含义可以模糊些，考虑更多的经验因素，这在可靠度理论中也是说得过去的。规范采用可靠度理论应采取实事求是的态度，能用的尽量用，尚不成熟的将来再用，不宜用行政手段一刀切去追求“统一”。
（4）认为可靠度理论是美国专家于40年代最早提出的，这方面的研究工作和成果也远远超过我们，可是到现在为止，他们大部分的重要规范都还没有用可靠度方法。在西方，主张可靠度理论用于规范的主要是可靠度理论家们的观点，搞工程实践的人多持反对或怀疑态度。所请国际标准《结构可靠性总原则》，主要也是一些理论工作者提出的、是参考性的，并无约束力。前不久，曾长期担任过美国混凝上设计规范ACI-318委员会主席的国际著名学者Siess教授，就在《Concrete lnternational》杂志上谈了为什么不用可靠度设计理论的见解。可靠度理论是否己完善到可以用于规范的程度，这个问题在国际上是有争论的。确定工程的安全度在一定程度上需以概率和统计为基础，但更多的须依靠经验、工程判断及综合考虑。所以在可靠度用于规范这一点上，我们大可不必去争天下先。建筑结构设计规范还是用安全系数方法好，对于工程设计人员来说用分项安全系数表达安全度要比可靠指标β更直观。更明白。可靠指标虽然有一个相应的失效概率，可是这个所谓的失效概率其实也不是真实的，但在一定程度上可用于相对比较。
2、多大的安全度才算够
多大的安全度才算够？这是一个探讨已久的国际性课题。所谓“安全”，包括保证人员财产不受损失和保证结构功能的正常运行，即所谓的“强度”和“功能”二原则，结构安全度还应保证结构有修复的可能，加上“可修复”则为三原则。与国际上一些通用标准相比，我国混凝土结构规范设定的安全度水平偏低，有的偏低较多。由于不同标准对安全度的表示方法不一样，所采用的抗力计算公式也不一致，要准确估计不同标准之间安全程度的差异比较困难。有的专家认为，我国规范与欧洲模式规范相比，可靠度只是偏低一些，并在可接受的范围内；另有专家认为，我国规范的安全度要比欧美规范低20％～40％；也有专家认为，如果再考虑到荷标准值的差异，对于有些建筑物楼层，安全储备相差远不止40％。解放后，我国结构设计安全度历次变更，现在的安全度低于50年代。
确定结构的安全储备或安全度水平，应考虑到国家和社会的经济、技术水平，结构的生命周期，结构的功能需求，以及增加安全度与增加费用之间的关系。在当前历史条件下，如何对规范的设计安全度进行调整，专家们有不同的见解：
（1）认为现行规范的设计安全度在总体上是合适的，只要施工质量保证，设计不出错误，安全程度已能满足要求。所以不必作出全面的变更，个别地方有不够的，则可作局部修补。规范对安全度的要求只是最低值，设计人员完全可以根据不同的工程对象，必要时采用高于规范规定的数值。我国是发展中的国家，还是要尽量提倡节约，即使在美国，省钢也是受表扬的。我国规范中的构造要求，并非都比外国低。有的已经超过。外国大企业在北京买了按我国规范设计的大楼，说明我国规范不是进不了国际市场。现在对安全度进行讨论，应注意不要引起误导，以为规范安全度不够而在设计中盲目加大构件截面，造成不必要的浪费。
（2）认为现行规范安全度与国际相比虽然偏低，但使用十年来已成功建成约100亿m2的建筑物，实践已经证明，现行规范安全度是可以接受的，这是重要的经验，不能轻易放弃。但考虑到客观形势变化，国家经济实力增强和住宅制度改革现状，可以将现行设计可靠度水平适当提高一点，这样投入不大，却对国家总体和长远利益有利。
（3）认为设计安全度应大幅度提高。由于环境变了，对结构功能和安全程度的需求增强了，比如现在出现事故造成的损失已非昔日可比。规范要适应从计划经济体制到市场经济体制的转变，从短缺经济年代的影响下走出来。现在，建筑物商品化，结构造价在建筑物售价中的比例愈来愈低，用相对较少的钱换得更为可靠和更为好用的房子，应属合理消费，为此而多用一些钢筋也属合理使用，说不上有违节约。如果既不要国家出钱，又能刺激生产，也不浪费资源，就不要限制合理消费，限制对商品高质量和高标准的追求。所谓“大幅度”提高，只是一个宏观估计。我国幅员广阔，各地经济发展很不平衡，提高幅度可区别对待。经济发达的大城市，建筑物功能要求和售价都高，设计安全度应相对高些。
（4）认为设计安全度水平应尽量与国际接轨，比如混凝土结构能够与美国混凝土学会（ACI）的规范接近。即使达到相同的安全度水平，由于施工和材料的管理水平尚与国外有较大差距，结构的实际安全储备仍会偏低。我国现行规范的低安全度水平是历史条件造成的，在60年代初编制我国混凝土规范时，对当时工程事故频繁状况，不少专家曾提出增大安全度，但限于当时政治形势和经济状况而未能实现。现在条件变了，安全度应该提高。
（5）我国目前的建筑业队伍有3500万人，其中2000万来自农村，在确定结构设计安全度时，确实不能不考虑施工队伍平均受教育水平低的现状。对于设计和施工，也不能不考虑难以避免的一定程度的人为差错（human error）。要提高施工质量和管理水平，牵涉到人员素质和技术的发展，需有一个长期的过程。不能认为这些问题完全是施工的而在设定规范的安全度水平时不予理睬。也有专家指出：一些有经验的设计人员，能够针对具体工程和施工的特点，需要时能选用高于规范规定的最低要求，可是没有经验的设计人员就不一样，还要提防故意钻规范最低要求空子的。确定规范的设计安全度水平时，应该考虑这些现实。
（6）关于工程事故与设计安全度的关系，专家们一致认为：当前频繁的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所致。有些专家认为，国内发生的工程事故与现行规范的安全度没有关系，规范的安全度是够的。不过也有专家指出，一些工程事故往往由多种因素综合造成，施工质量差、设计有毛病、结构安全储备又偏低，加在一起终于酿成大祸，这类情况不是由于野蛮施工和管理腐败，较高的安全度总是与较低的失效概率相联系，这是客观规律；例如铁路工程结构的设计比较保守，安全度大，施工管理也比较严格，到现在没有发生一例倒塌事故。建筑工程安全事故由来已久，只是不象现在这样可以爆光而已。
3、设计要从多个方面来保证结构的安全性
结构设计的首要任务是选用经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠指标以保证结构的安全性。结构的安全度通常指安全系数或可靠指标，实际上只是对结构截面强度安全的一种度量，与此相关的还有荷载和材料强度标准值的取值。影响结构安全性的因素大多，安全度是保证结构安全性的重要方面但不是全部。有些设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系。结构构造。结构材料、结构维护、结构耐久性、以及从设计，施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足，抗偶然作用和防倒塌能力差；或者计算图形和受力路线不明确，造成局部受力过大：或者混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄，消弱了结构耐久性；这些都会严重影响结构的安全性；有的城市桥梁虽然满足设计规范的强度要求仅用了5-10年就因耐久性出了毛病影响结构安全。结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题，设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性，并要对施工单位提出具体要求。现在有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少，重视强度极限状态而不重视使用极限状态，重视新建筑的建造而不重视旧建筑的维护。设计人员不能只套规范，应该根据不同的设计对象，不同的环境和使用条件，发挥自己的才智和创造性；规范再详细也不能包罗本来应由设计人员自己去解决的各种问题。此外，不同的结构体系针对其特点需有特殊的布局与构造，例如预制预应力多孔空心板的楼面结构，板端应考虑墙的嵌固约束，并配置负钢筋以防止端部开裂而造成脆性剪切破坏，可是过去多按简支设计而出现端部裂缝，造成大面积隐患。在新材料。新工艺。新技术应用中，有许多专门技术需有专业公司合作配合，如有特殊防腐蚀要求的后张预应力筋或混凝土等。
4、关于设计规范的操作和管理
国际上的结构设计规范有二种体制，一种是推荐性的，另一种是强制性的。发达国家的规范多是推荐性的，对设计人员只起帮助指导作用，结构工程千变万化，规范不可能取代设计人员所必需的理论知识、经验和判断，设计人员必须自己承担设计的全部责任，可以不受推荐性规范的约束。我国的设计规范则是强制性的，是设计人员必须遵守的法律，如有违反，一切责任由设计人自负，而出了事故，设计人员也可凭规范推卸责任。几十年来，这种做法已在工程设计界深入人心，因而对规范的制订工作也就提出了很高的要求。强制性规范的不足之处是，不能灵活适应设计中遇到的各种情况，难以照顾到设计者可能遇到的各种特殊问题，而且客观上不利于发挥调动甚至限制设计人员的创造性。强制性规范的利弊值得仔细探讨。
长期以来，我国规范由政府部门管理，随着政府机构精简和政府功能转变，有人担心在规范管理的力度上会否削弱。今后可否借助各种学会、协会的积极性，委托学会、协会来编制和管理，而政府部门则起批准监督作用。如果将规范的课题研究，规范的编制和规范的批准分成独立的不同层次，是否会更好一些。在规范的编订和管理上，如何能更好地适应既是社会主义。又是市场经济的体制，有必要作细致的研究。

jingren_2008

2010年08月01日 01:36:06

6楼

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.

结构设计若干问题
这是本人10年结构设计经验的总结，属于一家之言，看看也好，别太当真。欢迎交流探讨指教。
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。

结构分析的目的、结构模型以及分析与结构设计的关系

在工程设计、结构安全鉴定等众多工程实践过程中，我们经常会遇到诸如结构分析的深度，如何简化结构模型以便迅速找到合理误差范围内结构或构件的计算结果等许多问题，本文就其中结构分析的目的、分析与设计的关系及关于结构模型的问题谈谈笔者的一些体会。
1 结构分析
结构分析是确定在给定荷载下结构中产生的内力和变形，以便使结构设计得合理并能检查现有结构的安全状况。
在结构设计中，必须先从结构的概念开始拟定一种结构形式，然后再进行分析。这样做能确定构件的尺寸以及所需要的钢筋，以便a). 承受设计荷载而不致出现结构或结构构件的破坏（承载能力极限状态设计）；b). 结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的规定（正常使用极限状态设计）。
由于通常在工作荷载作用下，结构处于弹性状态，因此以弹性状态假设为基础的结构理论就适用于正常状态。结构的倒塌通常在远远超出材料弹性范围，超出临界点后才会发生，因而建立在材料非弹性状态基础上的极限强度理论是合理确定结构安全性，防止倒塌所必需的。不过弹性理论可用来确定延性结构强度的安全近似值（塑性下限逼近法），在钢筋混凝土设计中通常采用这种方法。基于这种原因，在本文中仅仅采用结构的弹性理论。
2 结构模型
仔细的观察所有结构都是三维构件的组合体，对其进行精确的分析，甚至在理想状态下，也是一个棘手的工作，即使专业人员也无从考虑。由于这种原因，分析人员工作的一个重要部分是将实际结构和荷载状态简化成一个易于合理分析的模型。
这样，结构框架系统可分解成板和楼盖梁，楼盖梁是由柱支撑的交叉梁系，柱将荷载传递到基础上。因为传统的结构分析不能分析板的作用，所以经常理想化成类似于梁的条形系统。同样，普通的方法不能处理三维框架系统，因此利用平面结构组合系统建立整个结构的模型，分别加以分析。现代的有限元法可以分析整个系统从而革新了结构分析，这样可对荷载作用下结构的性能做出更可靠的预测。
实际荷载状态也是很难确定和很难客观表达的，为了进行分析，必须进行简化。例如：桥梁结构上的交通荷载主要是动载和可变荷载，通常理想化成静态行使的标准汽车或分布荷载，以用来模拟实际产生的最危险的荷载状态。
同样，连续梁有时简化为简支梁，刚性结点简化为铰结点，忽略填充墙，把剪力墙简化成梁。在决定如何建立一个结构模型使之比较客观，但又比较简单时，分析人员必须记住每个这样的理想化都将使所求的结果更加可疑。分析的越客观，产生的信心越大，所取的安全系数（或可忽略的因素）可以越小。这样，除非规范条款控制，工程师必须估算出结构精确分析所需追加的费用与结构中可能节省的费用相比，是否合算。
3 结构分析与结构设计的关系
结构分析的最重要的用处是在结构设计中作为一种工具。它通常是反复试算过程中的一个环节，在这种方法中，首先，在假定的恒载下对假定的结构体系进行分析，然后根据分析结果设计各构件，这个阶段称为初步设计。由于这种设计常常在变化，通常采用粗略的快速分析方法就足够了。在此阶段，估计结构的成本，修正荷载及构件特性，并对设计进行检查以便改进。至此，所作的更改已纳入到结构中，需进行更精细的分析，并修改构件设计。这种设计过程会收敛，收敛的速度取决于设计者的能力。很清楚，为了设计需要从“迅速而粗略”到“精确”的各种分析方法。
因而，有能力的分析人员必须掌握严密的分析方法，必须能够通过适当的假设条件进行简化分析，必须了解可利用的标准设计和分析手段以及建筑规范中允许的简化方法。同时，现代的分析人员必须精通结构矩阵分析的基本原理及其在数字计算机中的应用以及会应用现有的结构分析程序及有关软件。

结构设计技术总结

结构设计技术总结
一、拿到作业图不要盲目建模计算。先进行全面分析，与建筑设计人员进行勾通，充分了解工程的各种情况（功能、选型等）。
二、建模计算前的前处理要做好。比方荷载的计算要准确，不能估计。要完全根据建筑做法或使用要求来输入。
三、在进行结构建模的时候，要了解每个参数的意义，不要盲目修改参数，修改时要有依据。
四、在计算中，要充分考虑在满足技术条件下的经济性。不能随意加大配筋量或加大构件的截面。这一点要作为我们的设计理念之一来重视。
五、梁、柱、板等电算结束后要进行大量的调整和修改，这都要有依据可循（可根据验算简图等资料）。具体有以下集中修改或注意事项：
a、梁：
1、梁的标高（是否确定梁底标高及梁上翻等问题）
2、梁的支座负筋不能太疏，要人为加密。
3、梁的跨数要核对。
4、尽量减少钢筋的种类和级差（≤2级）
5、有雨蓬等外挑构件处的梁要加强（可以将此处的箍筋加密、设置抗扭钢筋等措施）
6、钢筋在梁中的放置必须满足净距要求，特别是梁上部钢筋的净距（≥1.5d或30mm）
7、碰到电算结果的井字梁（有主次关系）处，要分清主次关系，在主要梁支座处标出支座筋
8、搁在边梁上的连梁等，在靠边梁处的支座筋不宜过大，宜减小，从而减少对边梁的扭矩
9、有主次梁关系，从梁截面上也有区别，次梁适当放小。
b、柱：
1、满足轴压比要求（≤0.9）
2、大跨度的厂房等，柱子截面宜选用长方柱。
3、构造柱的设置（细查规范《建筑抗震设计规范》P72）
c、板：
1、负筋不宜选用过细的钢筋，可以用较大直径的钢筋代替，可避免施工时被踩下；较大
直径钢筋不宜过疏，否则受力不力或容易开裂。
2、在结构平面图中须注明标高及板剖面图。
3、屋面板的钢筋须全部拉通。
4、板配筋要表达清楚，不能让施工人员猜测。
5、在结构平面图中，注明雨蓬、阳台、檐口等位置及尺寸，并画出大样。
d、基础：
1、不能将深基础与浅基础混用。
2、基础荷载计算时，千万别漏算荷载（包括底层墙体荷载重量等）
3、基础（包括地梁、承台等）的标高要满足上部管线的通过，一般其上预留300mm。
e、其它：
11.结构人员在设计中的注意事项
下面是我院总师办给每个结构人员在设计中的注意事项，现发上来供大家参考！！！
2000系列新规范执行初期结构设计注意事项
根据建设部要求2003年1月1日起全面执行新规范，相应的89系列规范废止。为正确理解、有效执行各有关2000系列规范，提出以下要点，请各结构设计人员予以注意：
一．一般规定
1、设计说明应注明工程设计使用年限，安全等级，选用的建筑材料，应注明规格、型号、性能等技术指标，其质量必须符合国家标准的要求。
2、 2003年签订合同的设计项目，一律采用与新规范配套的软件作计算分析，TBSA用6.0版，SATWE用2003.1及以后的版本。
3、用新版本软件计算结果用钢量将会提高，我院规定用新版本软件计算梁、柱主筋，钢材优先采用HRB400。一级柱箍筋优先采用HRB400.
4、风荷载取值，南京地区设计周期50年，w0＝0.40Kpa，设计周期100年w0＝0.45，对风荷载敏感的建筑以及60米以上的高层建筑按w0＝0.45取值。
5、基本雪压，南京地区设计周期50年，取0.65Kpa，设计周期100年取0.75Kpa。
6、对小塔楼的界定应慎重，当塔楼高度对房屋结构适宜高度有影响时，小塔楼应报院结构专业委员会确定。
7、施工图涉及到钢网架、电梯及其它设备予留的孔洞、机坑、基础、予埋件等一定要写明：“有关尺寸在浇筑混凝土之前必须得到设备厂家签字认可方可施工。”
8、砌体结构不允许设转角飘窗。
9、钢结构工程设计必须注明：焊缝质量等级，耐火等级，除锈等级，及涂装要求。
10、砌体工程设计必须注明设计采用的施工质量控制等级。（一般采用B级）。
11、砌体结构不宜设置少量的钢筋混凝土墙。
12、砌体结构楼面有高差时，其高差不应超过一个梁高（一般不超过500mm）。超过时，应将错层当两个楼层计入总楼层中。
二．结构计算
13、结构整体计算总体信息的取值：
（1）钢筋混凝土容重（KN/m3）取26~27，全剪结构取27，若取25，对于剪力墙需输入双面粉层荷载。(规范取24~25)
（2）地下室层数，取实际地下室层数，当含有地下室计算时，不指定地下室层数是不对的，请审核人把关。
（3）计算振型数，取3的倍数，高层建筑应至少取9个，考虑扭转耦联计算时，振型应不少于15个，对多塔结构不应少于塔数×9。计算时要检查Cmass-x及Cmass-y两向质量振型参与系数，均要保证不小于90％，达不到时，应增加振型数，重新计算。
（4）地震信息中的“活荷质量一般折减系数”RMC取0.5，具体问题时按照《抗震》5.1.3条）。
（5）自振周期应考虑填充墙体对刚度的影响进行折减。当添充墙为砖墙时：　框架结构0.6-0.7，框剪结构　0.7-0.8，剪力墙结构　0.9-1.0。
（6）活荷载信息中“柱、墙活荷载是否折减”，一般不折减，“传到基础的活荷载是否折减”，应折减。
（7）调整信息中“中梁刚度增大系数”BK取2.00；
“梁端弯矩调幅系数”BT＝0.85～0.9；
“梁跨中旁矩增大系数”BM＝1.05～1.10，一般取1.05；活荷载大于3.0Kpa的多高层，1.1～1.2
“连梁刚度折减系数”BLZ取0.50～0.7，在内力和位移计算中，最小取0.50，一般取0.55,当结构位移由风荷载控制，不宜小于0.8；
“梁扭矩折减系数”TB，一般取0.40；
“全楼地震力放大系数”一般1.0，当λ不满足”抗震规范“5.25条时，用此系数调至满足；
“0.2Q0”框剪结构必须要求调整；
“顶塔楼内力放大”当振型数多于9个，取1，否则需放大取3。
14、结构审核人应在初步设计阶段对电算结果进行审核把关。对主要参数应作控制，如：剪重比、周期比（以扭转为主的基本周期与第一平动周期之比）、位移比（最大弹性层间位移与层间平均位移之比），满足规范基本要求。
15、有斜楼座的看台、剧场由于整体性差，楼层刚度无穷大的假定难于形成，应补充单榀验算
三、对地质勘察报告的基本要求：
16、如果由设计院布置钻孔，提勘察要求，须加注明：勘察部门应根据勘察规范及现场地质情况作必要调整。若业主委托设计已完成钻探，设计人应根据以下基本要求作审查：
（1）钻孔控制点的布置应布置在建筑物的外围，即建筑物四角应有钻孔。
（2）钻孔分一般性钻孔和控制性钻孔，对孔深要求：勘探孔深应能控制主要持力层，当基础底面宽度不大于5m时，勘探孔的深度对条形基础不应小于基础底面宽度的3倍，对单独基础不应小于1.5倍，且不小于5米；对高层建筑和需作变形验算的地基，控制性勘探孔的深度应超过地基变形计算深度。
（3）桩基勘探深度
a. 布置1/3-1/2的勘探孔为控制性孔，且安全等级为一级建筑桩基场地至少布置3个控制性钻孔，安全等级为二级的建筑桩基不应少于2个控制性钻孔，控制性孔深度应穿过桩端以下压缩层厚度，一般性钻孔应深入桩端平面以下3～5米。
b. 嵌岩桩钻孔应深入持力层岩层不小于3～5倍桩径，当持力层较薄时，控制性钻孔应穿过持力岩层，岩溶地区，应查明溶洞、溶沟分布情况。
（4）勘察报告，除了要作取土勘探孔，还应要求现场原位测试，单桥静力触探和标准贯入测试，对于适于采用予制桩基的场地，应要求提供JGJ94-94---公式5.2.6-1所要求的单桥静力触探比贯入阻力值估算的桩周侧阻力和桩端阻力。
（5）嵌岩桩基，应要求勘察报告提供南京地基规范，嵌岩桩公式9.9.4-3所要求的各项系数、岩石单轴抗压强度以及基岩的完整性。
（6）对于有地下室的工程，应要求勘察报告提供基坑支护设计所要求的各项工程特性指标。
（7）当地下水埋藏较浅，建筑地下室存在上浮问题时，应要求勘察报告提供用于计算地下水浮力的设计水位。
（8）勘探报告应划分场地土类型和场地土类别，并对饱和砂土及粉土进行液化判别。
（9）桩基设计应要求勘探报告提供各种桩型的参数，以便作多种桩基方案的技术经济对比，避免只有一种桩基参数，思路受到勘探部门的限制，而不能选择更好的基础方案。
四、基础设计
17、地基基础设计时，确定基础面积或桩数量，上部的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。
18、计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不计入风荷载和地震作用。
19、基础底板的配筋，应按抗弯计算确定，地基反力采用的是荷载效应基本组合时的地基反力设计值。承台配筋计算时，采用相应于荷载效应基本组合时的桩竖向力设计值。
20、静载试验所确定的单桩竖向极限承载力除以安全系数2为单桩竖向承载力特征值Ra。
21、（1）人工挖孔桩的桩长不宜大于40m，亦不宜小于6m，桩长少于6m的按墩基础考虑，桩长虽大于6m，但L/D(D为扩大端直径)<3亦按墩基计算。
（2）人工挖孔桩计算单桩承载力时，桩侧阻力可按混凝土护壁外直径计算，计算桩端阻力和桩身强度时，仅取内径为桩身计算直径。
（3）支承在微风化岩上长径比L/d≤5的端承桩，只计端阻，不计侧阻，支承于其它土层或中风化岩、强风化岩土的桩，端承桩计算摩阻力，但有扩大头的桩，其扩大部分及以上1～ 2m范围内不计桩周侧阻力。
22、对桩基设计，应作两种以上桩型的技术经济对比。
五、构造设计
23、钢筋连接有三种基本型式：搭接、焊接、机械连接。由于现场质量有时得不到保证，对于22及以上直径的钢筋，优先采用机械接头，不宜焊接。
24、用以减少温度和收缩不利影响的后浇带浇筑间隔时间，一般要求60天以上（GB50010-9.1.3条说明）。
25、混凝土收缩及温度变化引起的拉应力是沿板的整个厚度作用，所以特别强调上、下表面同时配置附加钢筋的必要性，GB50010-10.1.9条，根据国内、外工程经验给出板上、下表面每个方向的附加钢筋均不宜小于0.1％的建议。我院已发的暂行规定有关条款需修改，对于阳角房间、屋面所有板块，计算不配钢筋的部位另加抗温度、收缩分布钢筋，板厚120，φ6-200，板厚100，φ6-220。
26、受力钢筋的直径与构件截面高度及跨度应呈一定的比例，GB50010-10.2.1对梁最小钢筋直径作了规定（当梁高h≥300mm时，不应小于10mm;当梁高h<300mm时，不应小于8mm。）。对现浇板，一般考虑（建议）：
板厚120以下的、适宜的钢筋直径为8～12
板厚120～150以下的、适宜的钢筋直径为10～14
板厚150～180以下的、适宜的钢筋直径为12～16
板厚180～220以下的、适宜的钢筋直径为14～18
板厚150以上的板，应采用HRB335。
27、对卧置于地基上的基础筏板，板厚大于2M,除应沿板的上、下表面布置纵横方向的钢筋外，需沿板厚度向不超过1M设置与板面平行的构造钢筋网片，其直径不小于12mm,纵横方向的间距不大于200mm.
28、地下室外墙板以及剪力墙中温度收缩应力较大部位（顶层、外墙），水平分布钢筋配筋率不宜小于0.30％，不应小于0.25％。当墙厚超过400，单侧水平分布筋配筋率不宜小于0.2％。
29、屋面天沟、雨蓬应考虑满水荷载，当天沟、雨蓬深度超过500时，应在天沟、雨蓬侧板设泄水孔，此时水重可计至泄水孔底面，此外还须考虑找坡层的重量。
30、现浇板楼面，考虑在使用周期灵活布置轻质隔墙时，可将隔墙每米长自重的30％作为每平方米楼面的均布荷载标准值计算，且不小于1.0Kpa，其永久值系数可取0.5。
31、现浇板内埋设设备暗管时，管外径不得大于板厚的1/3，交叉管线应妥善处理，并使管壁至板上下边净距不小于25mm。
32、挑檐转角位于阳角时的加强配筋。图
挑檐转角位于阴角时的加强配筋。图
33、结构平面图中，所有受力构件都应相对于轴线标注定位尺寸（阳台、雨篷挑出长度、梁距轴线距离等）。
34、转换层现浇板最小厚度180,最小配筋率0.3%。　　转换层上下各一层现浇板需加强，板厚宜150mm,最小配筋率0.25%.
35、连续跨梁配钢筋时，支座两侧的钢筋直径尽可能相同，以便钢筋穿过支座，避免两侧不同的钢筋都在支座锚固，造成节点钢筋过密，影响节点混凝土浇灌筑。

我在结构设计中总结出来的几条歪理

看到有不少谈结构设计经验的，受益匪浅。在此本人总结了的几条“更常见”和“更可怕”，供大家讨论。
1、变形过大比构件破坏“更常见”。按正常设计，一般很少会出现构件破坏的事。但实际工程常常出现变形过大（包括裂缝）的事，谁看了都胆战心惊。设计人好没面子。本人的教训：一个工程的楼板厚度不足，虽不会破坏，但在未装修地面时，人一跺脚就颤。
结论：一定要作正常使用状态的验算。
2、地基沉降造比基础破坏“更常见”。由地基沉降造成的建筑物倾斜、开裂等现象很多，但好象没几个人见过基础破坏的事故吧？
结论：重视地基承载力、沉降等计算，做好地基处理，保守点没坏处。基础设计时不必过分放大。
3、湿陷性黄土比液化“更可怕”。湿陷性黄土一旦遇水就玩完，实际情况是常常会漏水。液化只有在地震情况下才有问题。
结论：湿陷性黄土一定要认真处理好。
4、柱子坏了比梁板坏了“更可怕”。柱子一旦坏了会造成大面积倒塌，而且不好补救。梁板坏了一般不至于大面积倒塌，也容易补救。
结论：设计柱子时多想一想安全性，设计梁板时多想一想经济性。
5、构造不正确比构件配筋不足“更可怕”。构造不正确往往会造成隐性的、极大的薄弱环节。配筋稍有不足，一般不会出问题。
结论：重视构造。
6、框架结构中填充墙出问题比承重构件出问题“更常见”。许多人全身心地投入承重构件的计算，忽视了填充墙的拉结、砌筑、抹灰等问题。结果工程还没完工就出现了墙裂缝，抹灰空鼓等现象。工程还没完就让设计人现眼。
结论：重视填充墙的构造。
7、悬挑构件比其它构件“更可怕”。悬挑梁一旦出问题，往往就从高空落下去了。超静定结构的梁坏了，一般是个大裂缝，很少会掉地下。
结论：对悬挑构件不要心疼钢筋。
8、正常使用下的破坏比地震破坏“更可怕”。正常使用下结构坏了，肯定会有人找你的麻烦。地震的时候，谁先死还不知道呢。
结论：不妨单独算一次正常使用情况下的配筋。
9、概念错误比计算错误“更可怕”。概念错了就全错了，往往没救，而且下次还会错。计算错了往往是局部错，好补救，下次就不会错了。
结论：概念不清千万别做设计
10、施工不到位比设计时少配一根钢筋“更可怕”。施工不到位（如节点处砼不密实），你的设计全部白搭，出事的机率很大。设计中少配一根筋，一般能侥幸不出事。
结论：要充分考虑施工的方便性。

我的结构设计工作小结－－（2）上部结构部分
1、设计坡屋顶时，梁配筋后，必须自校梁底标高，算出其净高，看是否满足要求，特别是楼梯等入口处。
2、设计坡屋面时，屋脊（阳角、阴角）处，梁可适当减小，当板跨较小时，可以不设梁，否则可能影响使用，净高不足，再者，也会造成看上去影响美观。
3、楼梯柱（中间平台作用处）应该全程加密，因为该柱为短柱。
4、对于迎水面保护层为50mm的混凝土墙，应在50mm内增设Φ8@150双层双向的钢筋网片，以减少混凝土的收缩裂缝。
5、对于梁高的取值，应该考虑建筑空间的需求，要和建筑协商好净高要求。
6、写字楼、商场等8m跨梁，取300x800的梁不好，应取350x700，对于一些大跨度公键，梁宽应适当加大，应取300以上，最好取350、400，因为：
①梁宽加宽，抗剪有利，符合“强剪弱弯”的原则。
②350宽的梁，用四肢箍可以使箍筋直径减小。
③主梁加宽，有利于次梁钢筋的锚固。
7、对于柱的大小，应该尽量做到按轴压比控制，轴压比相差不宜大于0.2，当建筑有要求时，应和建筑协商好该问题。
8、对于高层建筑，顶层板考虑到刚度突变很大，宜加厚到150mm，应充分分析计算结果，判断结构类型。
9、梁配筋时，应充分考虑梁的锚固长度，特别是次梁，应尽量满足图集要求。
10、板配筋时，应注意Ⅰ级、Ⅱ级钢的区别（是否有弯钩），以及板厚不同时，千万注意不能把钢筋拉通。
11、画大样图时，一定要对照建筑大样图和立面图，以达到建筑的里面要求。
12、梁配筋时，应注意腰筋的设置，单侧腰筋应大于 0.1％bhw。
13、柱配筋时，应同时满足配筋率、箍筋、主筋、角筋、最小体积配筋率的要求。
14、后浇带应按新规范加强。
15、高层建筑中，楼板开大洞后，宜按JGJ3-2002第4.3.8条加强。
16、剪力墙墙肢截面高度不宜大于8m，否则应开结构洞。

在日常结构设计中应注意的问题（本贴将不断更新！）

------以下发表的部分是自己在工作中的总结，部分来源于已发表的论文，仅供大家参考！欢迎批评指正！（以后将陆续将积累的总结上传）
1、高层建筑的嵌固部位新的《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗震规范》）和《高规》第第5.3.7条规定：“高层建筑结构计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。”同时规定了嵌固部位相应的构造要求。但并不是要求地下室顶板必须作为上部结构的嵌固部位。有些高层结构不具备这样的条件，如高层主体范围以外的纯地下室地下一层为绿化覆土层，嵌固部位就应降至地下一层楼板，并按此条件进行相应设计。（高层主体外地下一层为绿化，但是上下层刚度比能满足规范要求的话，可以嵌固至首层楼板，可以考虑此部分土体的嵌固作用。基坑侧壁均有回填，对于没有大的纯地下室，基坑侧壁同样是回填土，情况应该是一样的。我认为不用进行区分by脚踏实地）
2、抗震设计的高层建筑，当地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，新规范除对顶板的厚度及配筋等提出要求以外，还规定：a、“地下室柱截面每一侧的纵向钢筋面积，除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍”。设计时，各柱可在保持地上纵筋布置的情况下，在地下室每一侧的第二排再附加纵筋即可。b、地上一层的框架结构柱和抗震墙墙底截面的弯矩设计值除应按规范各相关条文进行各项调整外，位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力之和，不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。
3、关于转换梁新的《高规》已经明确规定，当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。但有个别工程设计，将框支梁（转换梁）直接垂直支承于一般厚度的剪力墙上，而未对墙体采取上述加强措施。其中有些转换梁是大跨度单跨梁垂直支承于两端墙体；有些转换梁甚至位于支承墙的门洞边；有些支承墙因多层架空，高厚比不满足要求。这类情况，为增强转换梁两端的约束能力，满足其钢筋锚固要求，必须在转换梁两端的墙体中设置墙体端柱或扶壁柱，或加厚墙体设置暗柱（必要时加型钢），并按框支柱的要求进行设计。
4、新《高规》第10.2.8条，对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求，并作为强制性条文。
5、对一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位控制轴压比，并设置约束边缘构件，是《高规》为保证剪力墙的延性，新增加的要求。在剪力墙约束边缘构件配箍特征值为λv/2的区段，规范允许配置箍筋或拉筋。所设拉筋应同时钩住墙体的水平分布筋（或箍筋）和竖向分布筋，而不能有一部分拉筋仅钩住墙体的竖向分布筋。当此区段的体积配箍率或拉筋的竖向间距不能满足规范要求时，应同时设置箍筋。
6、新的《抗震规范》和《高规》对各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高（或无支长度）的比值作了更详细的规定，比旧规范要求更严。当难以满足墙体厚高比的要求时，新规范也给出了墙体稳定的计算方法。
7、地下室外墙作为混凝土构件，在进行截面设计时，侧土压力作为地下室外墙的永久荷载，不仅要乘荷载分项系数，而且因为它起控制作用，按新的《建筑结构荷载规范》其分项系数应取》1.35,（与人防荷载组合时仍取1.2）。另外，严格来讲，地下室外墙的侧土压力应按静止土压力计算，但在实际设计中，经常采用主动土压力计算，已经偏小。因此，不能再不乘分项系数。？
8、高层建筑地下室布置的一些墙体，地上对应位置无墙。如果在设计基础底板时将这些不出地面的墙作为支座，则此墙应按深梁进行设计，核算其剪压比能否满足要求。
9、有些工程的结构设计中，框架梁或剪力墙连梁的抗震等级较高，对构件剪压比验算应予以重视，当电算超限时做必要的处理
10、一些高层建筑设计，南北侧窗台高度不同。如南侧为落地窗或低窗台（200-300mm），北侧为高窗台（900-1100mm）。在结构整体计算中，剪力墙的连梁高度均未考虑窗台，且连梁刚度折减系数取规范最小值0.5，周期折减系数取1.0。但施工图设计，窗台与墙同宽，且与主体混凝土结构整体现浇。在水平荷载作用下，剪力墙结构的实际刚度分布及对整体结构的影响、外墙肢及连梁的内力将与设计状态不符。因此，应按实际连梁高度进行整体计算，或采取以下措施：a、未作为连梁设计的窗台后砌，采取有效施工措施防止不同墙体材料之间出现裂缝；b、减薄混凝土窗台厚度或在窗台墙与窗间墙连接处设控制缝。
11、关于主次梁结点部位（梁面同高）的间接受荷情况，我国新老规范都明确规定应设置附加横向钢筋，并承担全部集中荷载。同时，不允许用布置在集中荷载影响区内的斜截面受剪箍筋代替附加横向钢筋。
12、主次梁楼盖中，当抗震设计框架梁上的荷载以集中荷载为主时，如果按箍筋加密区间距进行电算，对抗震要求的箍筋加密区段以外的截面，因其剪力比支座截面衰减不多，故应验算此截面的斜截面受剪承载力。如计算需要，应延长箍筋加密区的长度。
13、抗震设计时的型钢混凝土框支柱或框架柱，其箍筋设置除满足规范规定的体积配箍率及构造要求以外，同一截面内的箍筋肢距，同样要满足规范对钢筋混凝土框架柱的要求。必要时仍要设置复合箍。
14、在较为复杂的结构平面布置中，经常存在多方向柱网相接区域。有些设计将每根柱与周围各柱均用框架梁连接起来，形成不同方向的多梁交于一柱，导致节点区钢筋锚固和混凝土施工困难。实际上，对于现浇梁板结构，水平地震力主要靠楼板传递，每根柱只要在两个接近垂直的方向有梁连接即可，不必将所有柱都连起来。

jingren_2008

2010年08月01日 01:46:00

7楼

浅议建筑结构设计中的概念设计
在不断的结构设计研究与实践中，人们积累了大量有益的经验，并体现在设计规范、设计手册、标准图集等等。随着计算机技术和计算方法的发展，计算机及其结构程序在结构工程中得到大量地应用，每个设计单位都在为彻底甩掉图板而做努力。结果给部分结构工程师造成一种错觉，觉得结构设计很简单，只需遵循规范、手册、图集，等待建筑师给出一个空间形成的方案（非结构的），使用计算机，然后设法去完成它，自己只不过是一个东拼西凑的计算机画图匠而已。这不仅不能有效地运用他们的知识、精力和时间，而且还会与建筑师的交流中产生分歧与矛盾。

我国结构计算理论经历了经验估算，容许应力法，破损阶段计算，极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则,以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用。概率极限状态设计法更科学、更合理。但该法在运算过程中还带有一定程度的近似，只能视作近似概率法。并且光凭极限状态设计也很难估计建筑物的真正承载力的。事实上，建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，且都并非是脱离总的结构体系的单独构件。目前，人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许多假定与简化。作为结构工程师不应盲目的照搬照抄规范，应该把它作为一种指南、参考，并在实际设计项目中作出正确的选择。这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，把概念设计应用到实际工作中去。

所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
比如，有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还人为的布置一些抗震墙，即不能满足楼层间的合理刚度比，也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当，造成危害是不容忽视的。美国一些著名学者和专家曾警告工业界：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”然而避免这种情况，概念设计的思想不妨是个好方法。

运用概念设计的思想，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋,增加了结构的刚度,反而使地震作用效应增强。其实，为什么不考虑降低作用效应S呢？目前在抗震设计中，隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置）；有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物的位移，来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达60%，并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开。在日本，研究成果已经广泛应用于实际工程中，取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制，在工程界还未被广泛地应用。
同时，在目前建筑结构抗震鉴定及加固中，概念设计的思想也应得到延伸。在1976年唐山地震中，天津市加固的2万间民房无一倒塌，但天津第二毛纺厂三层的框架厂房，却因偏重于传统构部件的加固，忽视结构总体抗震性能的判断，造成不合理的加固使抗震薄弱层转移，仍然倒塌。

概念设计的思想被越来越多的结构工程师所接受，并将在结构设计中发挥越来越大的作用。然而现在的高校教学中，往往只重视单独构件和孤立的分体系的力学概念讲解。尤其在专业课教学中，单项计算练习居多，综合练习偏少，并着重体现在考题中，使得相当部分学生养成只知套用公式解题的习惯。而且近年来强调计算机应用教育，比如，毕业设计用结构设计软件计算、出图。但由于计算机设计过程的屏蔽，手算过程训练程度的削弱，造成学生产生一定依赖性,结果综合运用能力下降，整体结构体系概念模糊。这些对于培养具有创造力、未来的工程师是相当不利的。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。其中，打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。这则需要工程界和教育界进行共同的努力。推广概念设计思想是一种有效的办法。
著名的美国工程院院士林同炎教授在《结构概念和体系》一书中为结构工程师提供了广泛而又有独特见解的结构概念设计基础知识和设计实例。该书着重介绍用整体概念来规划结果总体方案的方法，以及结构总体系和个分体系尖的相互力学关系和简化近似设计方法。为结构工程师和建筑师在设计中创造性地相互配合，设计出令人满意的建筑奠定基础。这本书第二版的出版，为我们更好的加深概念设计的理解，提供有益的帮助。总之，概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，这就让我们来共同学习、发展它吧，为结构设计的发展作出应有的贡献。

正确应用CAD 软件提高建筑结构设计质量

随着计算机硬件技术的发展和建筑结构分析理论的日臻完善,计算机辅助设计(CAD) 系统在建筑设计领域得到越来越广泛的应用。尤其是近年来高层建筑结构分析理论的逐步成熟,极大地推动了我国高层建筑的发展。
在众多的结构分析软件中,平面框排架计算与绘图软件PK既是独立的计算和绘图软件,又作为PKPM系列其它高层分析程序的接口软件,是结构工程师非常熟悉的。其它如结构平面计算机辅助设计PMCAD、剪力墙结构计算机辅助设计JLQ ,以薄壁杆件理论为基础的高层建筑结构三维分析程序TAT,以及以墙元理论为基础的高精度空间有限元分析程序SATWE等。我们经过近十年的实践应用,中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部开发的PKPM系列微机建筑工程CAD 系统,是一套比较优秀的建筑设计软件,而且涉及的内容比较全面,它是集建筑APM) 、结构、设备(水WPM、暖HPM、电EPM、空调CPM) ,概预算(STAT) 和施工于一体的大型CAD 设计系统,各个模块之间既可进行数据转换、接口,又可单独使用。其中结构平面辅助设计软件PMCAD、框排架计算及施工图绘制软件PK、高层空间分析软件TAT和基础设计软件JC2CAD 等可组成一个高效率的结构分析、计算及绘图系统。下面主要介绍这些结构软件使用过程中容易出现的问题及设计时应注意的事项。
1 　设计中存在的问题
我们在设计中及与其它设计单位交往的过程中发现,虽然采用了CAD ,但在结构施工图中出现了许多概念性的错误和计算错误,有些错误可能会导致严重的后果。究其原因是由于许多结构设计人员并未接受过系统的专业知识学习,虽然初步掌握了一些建筑结构设计软件的使用能力,但是缺乏对整体结构概念的认识,过分相信计算机分析结果而出现结构计算模型与实际建筑物的较大差别;或由于软件技术条件认识不清而导致错误的计算结果。为此,本文就近几年来发现的这些问题及其原因,结合PKPM软件的应用作一些简单的分析,以便提高建筑结构的设计质量。
111 　超规范设计导致结构存在安全隐患
超规范设计问题对中小设计院来说是禁而未绝的问题。虽然建设主管部门三令五申的强调,但是由于缺乏有效的管理手段和约束机制,有的地方设计审查流于形式,或对设计图纸的审查只限于对建筑造型的审查,使得一些超规范设计变成了耸立于城市街头的建筑物。当然,超规范设计有设计单位主观上的原因,也有的是客观上造成的。超规范设计的问题主要表现在几个方面:
(1) 砖混结构层数和高度超规范问题。在《建筑抗震设计规范》(GBJ11289) (以下简称“抗规”) 中,多层砌体房屋由高度和层数两个指标控制,一般认为,超过其中的一个控制指标即是超规范设计。近年来,一些抗震设防地区所建砖混建筑物相继出现8 层带半地下室砖混住宅。严格地讲,按“抗规”第51112 条规定,带半地下室住宅房屋的高度和层数应从地下室地面算起,也就是说,8 层带半地下室建筑的实际层数应为9 层。
(2) 底层框架砖房超规范设计问题。底层框架砖房除存在上述高度和层数超规范问题以外,还存在底层框架本身的设计超规范问题。“抗规”所谓的底层框架是指底层为框架- 抗震墙承重的结构,且宜采用钢筋混凝土抗震墙,但抗震烈度为6 度和7 度地区可采用嵌砌于框架之间的砖墙。根据了解的情况,有些工程底层框架虽有抗震墙但截面面积明显不足。一些工程竟采用底层纯框架结构,而且在抗震区总层数达到8 层。并有1 托7、2 托6、甚至3 托5 的底层纯框架形式出现,并且在实际工程中底层有限的几片砖墙还常常是按填充墙来考虑。这种结构形式大都出现在临街的住宅设计中,尤其近年来在房地产开发商所建的商品房中居多,这种结构形式的建筑在地震中的表现是非常脆弱的。所以,一旦有地震发生,其后果将是十分严重的。
(3) 旧房改造设计中的超规范问题。某些过去设计建造的房屋在建设当时该地区的抗震设防烈度低于现行的设防烈度,或由于建筑时的材料所限,其抗震能力较差,已属于抗震加固对象,而某些设计单位未进行加固设计而进行了加层设计,有的加层设计还超过现行规范要求。在加层施工中原
结构有不同程度的破坏,加层设计对该建筑的抗震性能来说无疑是雪上加霜。调查发现,导致超规范设计的主要原因有如下几方面:一是某些设计人员遵循规范的意识淡薄,对规范规定模糊不清、学习不够,甚至有些结构设计人员从来没有考虑过规范的要求。二是建筑设计的人员结构概念模糊,从建筑设计方案阶段造成结构设计是超规范的,而又片面地强调所谓的建筑形式等要求,使结构难以满足规范要求。三是某些建设单位由于从投资的限制、土地利用率等方面出发而提出不满足规范要求的结构形式,而设计部门为得到工程的设计任务故意违反规范规定,有的设计单位领导为了眼前的利益,迫使设计人员进行超规范设计,四是设计审查部门迁就建设单位的意图,使超规范设计在某些地方合法化甚至成为不成文的地方标准和习惯作法。笔者认为,设计规范作为国家制定的规程是指导建筑设计的纲领,作为建筑设计工作者,在任何时候都不应当违反。

过分依赖计算机分析结果,忽视抗震概念和构造设计

在实际工程中,不同程度地存在着忽视抗震概念设计和构造设计的问题。例:某6 度抗震区建筑,设计为6 层带半地下室砖混住宅,上部结构布置均匀规整,但是上部作为主要承重和抗震墙体的内纵墙却没有基础,而是坐落于地下室的内横墙上,也就是说,上部6 层墙体的线荷载,变为集中荷载(点) 传于地下室横墙上,这种结构的传力路线是最为不利的。再如:某6 层砖混结构商品楼,下部3 层为商业网点,上部3 层为住宅,初看起来好象并无不妥,但是下部1 层均为贯通整个进深的单间门市部,开间为3 000～3 900 mm ,实际上就是1 层只有横墙而没有纵墙,这样的建筑其纵向的抗震能力很小,是不能够按砖混结构来设计的。其设计者认为按砖混结构设计,层数及高度均不超规范,结构是可行的。殊不知它的抗震性能是极差的,是不能满足抗震要求的。
建筑物抗震设计包括三部分内容,即概念设计、构造设计和结构计算。众所周知,地震是一种复杂的自然现象,我们对建筑物的地震破坏机理还不十分清楚,对地震的破坏现象也只是停留在感性认识阶段,建筑物抗震计算的原理只是一种近似方法。所以,我们在进行建筑物抗震设计时,一定要遵循“抗规”提出的抗震设计原则和抗震设计构造要求来正确应用CAD 软件提高建筑结构设计质量进行设计,例如底层框架结构上部的砖房的构造措施比多层砖房的构造措施要严格一些,要求构造柱的纵向钢筋不宜小于4<14 ,箍筋间距不宜大于200mm 等,不能按砖房的抗震措施来设计,也不能单凭计算结果来判断结构的可靠性,象上述的两个例子,结构的静力计算是没有问题的,而纵向抗震能力明显不足。
113 　对软件技术条件不清,导致计算和绘图结果错误
每一种计算理论都有它的假定条件,每一个软件的编制都符合特定的技术条件,我们熟悉的PKPM系列软件也不例外,如果没有很好地理解软件技术条件便不能很好地利用软件来解决实际问题。一些对结构概念不很清楚的设计人员可能会过分地相信计算机而出现严重的设计错误。6 层砖混结构,其中第6 层为大空间会议室,而且第6 层沿纵墙外挑1200 mm。也就是说,第6 层的屋面、墙体等荷载最终传于5层的外挑梁上,而挑梁向内的平衡长度不够或挑梁上的平衡荷载不足,显然挑梁的抗倾覆能力不足。设计者认为:挑梁的计算数据是由PMCAD 软件生成的,其配筋是经过PK软件计算的,计算结果没有问题。其实,由于设计者对软件技术条件不明,在操作时有荷载漏项,导致计算结果错误。
2 　设计中应注意的问题
211 　结构平面辅助设计软件PMCAD 的应用
PMCAD 是PKPM系列软件的核心模块,是建筑与结构连接的接口软件,也是结构平面设计软件,在这个模块中建立的结构模型应力求准确,能够反应结构的实际情况。
(1) 交互式结构模型的建立。结构模型中所有的构件均在此项操作中输入,应当注意的是:凡是结构布置形式及构件尺寸和荷载不同的结构层均应描述为不同的结构标准层,对于上下层柱变截面情况用构件相对于节点的偏心描述,注意在节点过密的时候墙体及梁布置的连续性。在布置过两个或更多的标准层后,不能使用图案编辑菜单对某一层或某一部分拖动或平移,因为所有的节点位置都是用相对于原点的位置描述的,拖动或平移会造成上下层节点错位。全楼的组装必须是自下而上的标准层组装,不能把后一个标准层组装于前一个标准层之前。填充墙不能作为墙体输入。在此输入的荷载值应是荷载标准值,不是设计值。
(2) PK文件的生成。对于砖混结构,按连梁生成的墙梁的PK文件,在没有进行砖混抗震验算时梁上没有上部墙体及以上层楼板传来的荷载。底框砖房的底层框架梁不可以用生成连梁的方法生成PK文件,否则会引起框架上地震荷载的漏项,而用PK所画的梁施工图其节点构造不满足“抗规”要求。在此项操作中生成的连梁PK文件应打开修改支座情况,主要是依据实际情况修改梁与柱的铰接还是固接。在此菜单生成的框架PK文件应打开修改梁惯性矩增大系数和梁端弯矩调幅系数,否则PK软件按梁混凝土弹性工作配筋,使支座钢筋偏大而跨中钢筋偏小。
212 　平面框排架计算及绘图软件PK的应用
PK是PKPM系列软件的重要组成部分,不但可以单独使用,而且还可以和SATWE、TAT等模块联合使
(1) 框架绘图。有时计算结果显示梁柱超筋时,往往能够通过绘图,但是要注意此时的绘图结果有时是错误的,其显示的配筋情况可能比计算小得多,必须修改计算数据文件后,梁柱计算都不超筋时其绘图结果才是可信的。另外,在修改钢筋操作中对梁钢筋进行了通长修改后,一定要对所形成的施工图进行检查,使显示结果与绘图结果不一致。
(2) 注意审查每一个柱的轴压比信息。PK软件对柱的超筋控制是以最大配筋率来控制的,有时虽然软件未显示柱的超筋信息,但并不能说明我们所选的柱截面是合适的。
213 　独立基础及条形基础设计软件JCCAD 的应用
(1) 对砖混结构而言,一般应在荷载组合中加入经PM2CAD 软件进行砖混抗震计算后的荷载。
(2) 对框架结构而言,一般应计入经PK软件计算的PK荷载,并在PK荷载中计入地震荷载组合,并经纵横两个方向的验算后确定基础选用的合理值,或计入经TAT、SATWE 计算的荷载组合。若只经PM恒、活荷载计算,则结果在地震区会明显偏小。
(3) 对弹性地基梁及筏板基础的计算还应注意以下几个方面: ①应根据现场勘探情况利用软件对地基进行验算; ②应根据地基及设计情况不同选用适当的地基刚度系数; ③根据上部结构及场地情况,选取适当的基础形式和计算方法;④经过反复地试算,最后确定较为合适的梁截面和翼缘宽度。一般认为,如果我们确定了一种梁截面或翼缘厚度时,加大或减小其截面尺寸都会引起配筋量的增加,那就说明我们选定的这个截面是较为合适的。
3 　结束语
在工程设计时,即从模型简化、荷载汇总、结构计算到施工图绘制的全过程中,我们应认真的考虑设计的每一环节,不仅保证计算模型的简化与工程实际相吻合,使计算假定与实际情况相一致,而且应注意设计软件的适用条件及其技术条件,正确的适用CAD 软件,保证计算结果准确,更要加强规范的学习,加强概念设计,保证结构满足各项构造措施的要求。使建筑结构安全能够承受可能出现的各种作用,保证结构具有良好的工作性能和耐久性能。

浅谈砌体结构的质量问题

砌体结构是由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。众所周知，采用砌体结构建造房屋符合“因地制宜、就地取材”的原则。和钢筋混凝土结构相比，可以节约水泥和钢筋，降低造价。因此几十年来砌体结构在新中国的发展建设中起到了不可替代的作用。
在砌体结构广泛应用的同时，也发现了许多的质量事故。砌体工程常见的质量问题有以下四类：
一、砌体强度不足
1、设计截面太小，承载力不够；
2、水、电、暖、卫设设备留洞留槽削弱墙截面太多；
3、材料质量不合格，如砌体用砖和砂浆强度等级不符合设计要求，采用不符合标准的水泥和掺和料等；
4、施工质量差，砂浆饱满度严重不足，施工时砖没有浸水，引起灰缝强度不足等。
二、砌体错位，变形
1、砌体墙高厚比过大导致使用阶段失稳变形；
2、施工质量问题，如墙体出现竖向偏斜，使用后受力而增加变形，甚至错动；
3、施工顺序不当，如纵横墙不同时咬槎砌筑，导致新砌体墙平面外变形失稳；
4、施工工艺不当，如灰砂砖砌筑，导致砌筑时失稳。
三、局部损伤或倒塌
1、墙体由于施工或使用中的碰撞冲击而掉角、穿洞、甚至局部倒塌；
2、墙体在使用过程中受到酥碱腐蚀，使得部分墙体严重损伤；
3、冬季采用冻结法施工，解冻期无适当措施，导致砌体墙倒塌。
四、砌体裂缝
砌体的裂缝是质量事故最常见的现象，砌体的强度不足、变形失稳损伤和可能出现的局部倒塌等情况也可通过出现的裂缝形态来分析和判别。现将砌体的裂缝类型及原因总结如下：
1、温度变形
（1）、因日照及气温变化，不同材料及不同结构部位的变形不一致，同时又存在较强大的约束。如平顶砖混结构顶层砖墙因日照及气温变化和两种材料的温度线膨胀系数不同，造成屋盖与砖墙变形不一致所产生的裂缝，位置多在两端顶层墙体上。
（2）、温度或环境温度温差太大。如房屋长度太长，又不设置伸缩缝，造成贯穿房屋全高的竖向裂缝，位置常在纵墙中部。
（3）、砖墙温度变形受地基约束。如北方地区施工期不采暖，砖墙收缩受到地基约束而造成窗台及其以下砌体中产生斜向或竖向裂缝。
（4）、砌体中的混凝土收缩（温度与干缩）较大。如较长的现浇雨蓬梁两端墙面产生的斜裂缝。
2、地基不均匀沉降
（1）、地基沉降差较大。如长高比较大的砖混结构房屋中，中部地基沉降大于两端时产生八字裂缝；地基两端沉降大于中间时，产生倒八字裂缝；地基突变，一端沉降较大时，产生竖向裂缝。
（2）、地基局部塌陷。如位于防空洞、古井上的砌体，因地基局部塌陷而裂缝。
（3）、地基冻胀。如北方地区房屋基础埋深不足，地基土又具有冻胀性，导致砌体裂缝。
（4）、地基浸水。如填土地基或湿陷黄土地基局部浸水后产生不均匀沉降使纵墙开裂。
（5）、地下水位降低。如地下水位较高的软土地基，因人工降低地下水位引起附加沉降导致砌体开裂。
（6）、相邻建筑物影响。如原有建筑物附近新建高大建筑物造成原有建筑产生附加沉降而裂缝
3、结构荷载过大或砌体截面过小
（1）、抗压、抗弯、抗剪、抗拉强度不足。如中心受压砖注的竖向裂缝；砖砌平拱抗弯强度不足产生竖向或斜向裂缝；挡土墙抗剪强度不足而产生水平裂缝；砖砌水池池壁沿灰缝的裂缝。
（2）、局部承压强度不足。如大梁或梁垫下的斜向或竖向裂缝。
4、设计构造不当
（1）、沉降缝设置不当。如沉降缝位置不设在沉降差最大处；沉降缝太窄，高层房屋沉降变形后，低层房屋随之下沉砌体受挤压而开裂。
（2）、建筑结构整体性差。如混合结构建筑中，楼梯间砖墙的钢筋混凝土圈梁不闭合而引起的裂缝。
（3）、墙内留洞。如住宅内外墙交接处留烟囱孔影响内外墙连接。使用后因温度变化而开裂。
（4）、不同结构混合使用，又无适当措施。如钢筋混凝土墙梁挠度过大引起墙体裂缝。
（5）、新旧建筑连接不当。如原有建筑扩建时，基础分离而新旧砖墙砌成整体，使结合处产生墙体裂缝。
（6）、留大窗洞的墙体构造不当。如大窗台墙下，上宽下窄的竖向裂缝。
5、材料质量不良
（1）、砂浆体积不稳定。如水泥安全性不合格，用含硫量超标的硫铁矿渣代砂引起砂浆开裂
（2）、砖体积不稳定。如使用出厂不久的灰砂砖砌墙，因收缩不一致较易引起裂缝。
6、施工质量低劣
（1）、组砌方法不合理，漏放构造钢筋。如内外墙不同时砌筑，又不留踏步式接茬，或不放拉接钢筋，导致内外墙连接处产生通长竖向裂缝。
（2）、砌体用断砖，墙中通缝、重缝较多。如某单层厂房围护外墙因集中使用断砖而裂缝。
（3）、留洞或留槽不当。如某办公楼在500mm宽窗间墙留脚手眼，而导致砌体开裂缝。
7、地震和工程振动
（1）、地震。如多层砖混结构宿舍在强烈地震下产生的斜向或交叉裂缝。
（2）、无下弦人字木屋架。如顶层人字木无下弦屋架，在地震时产生水平推力，顶部墙体出现纵向水平裂缝顶层墙角在地震时出现角部V形裂缝。
（3）、不均匀震陷。如楼盖有圈梁，地震时一侧震陷较大窗间墙出现斜裂缝。
（4）、机械振动。如某工程附近爆破所造成的裂缝。
综上所述，设计不当、材料不良、施工低劣和地震及机械振动造成的裂缝比较容易观察和判别。砌体最常见的裂缝原因是温度变形和地基不均匀沉降引起的，但也有因荷载过大或截面过小导致的裂缝，则其危害性往往严重。

异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题

现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。
目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。
本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨，提出个人看法，供结构设计人员参考。
1 异形柱结构型式及其计算
异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核心筒结构。
异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。
当采用不具有异形柱单元的空间分析程序（如TBSA 5.0）计算异形柱结构时，可按薄壁杆件模型进行内力分析。
对异形柱框架结构，一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。当刚度相等时，矩形柱比异形柱的截面面积大。一般，比值（A矩／A异）约在1.10-1.30之间［1］。因此，用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱，建议用比值（A矩／A异）对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。
对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，由于异形柱分担的水平剪力很小，由此产生的翘曲应力基本可以忽略，为简化计算，可按面积等效或刚度等效折算成普通框架—剪力墙（或核心筒）结构进行内力与位移分析。按面积等效更能反映异形柱轴压比的情况，且面积等效计算更为简便。但应注意，按面积等效计算时，须同时满足下面两式：
(1)A矩=A异；(2)b/h=(Ix异／Iy异)1/2
式中，A矩、A异——分别为矩形柱和异形柱的截面面积；
b、h——分别为矩形截面的宽和高；
Ix异、Iy异——分别为异形柱截面x、y向的主形心惯性矩。
一般，按面积等效计算时，矩形柱的惯性矩比异形柱的小。但对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，计算分析表明［2］，按面积等效与按刚度等效的计算结果是接近的。
异形柱的截面设计，可根据上述方法得出的内力，采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算。
2 短肢剪力墙结构及其计算
短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有６个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有７个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数），考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短（一般为墙厚的５-８倍），本身较高细，更接近于杆件性能，所以，用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。
对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如SATWE）进行计算。当然，从整体上的内力（特别是下部支承柱的内力）分布情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用TAT、TBSA对结构进行整体计算的［3］。
3 异形柱的受力性能及其轴压比控制
天津大学的试验研究结果表明［4］：异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。
异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。
作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于４（短柱）。控制柱截面轴压比的目的，在于要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。广东《规程》按建筑抗震设计规范（GBJ11—89）中所规定的柱子轴压比降低0.05取用（按截面的实际面积计算）；天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比、箍筋直径及抗震等级共同确定，其要求比广东《规程》严格，例如，对s/d＝５、４（即箍筋间距s＝100mm，纵筋直径d分别为20mm、25mm的情况），箍筋直径dv＝8mm，抗震等级为三级的L形截面，其轴压比限值分别为0.60，0.65。异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件，柱肢截面的肢厚比（即肢长／肢宽）不大于４。《高规》（JGJ3—91）第5.3.4条，“抗震设计时，小墙肢的截面高度不宜小于3bw”，“一、二级剪力墙的小墙肢，其轴压比不宜大于0.6”。根据上述分析，为便于应用，建议在６度设防区，对于异形柱框架结构，L形截面柱的轴压比不应超过0.6（按截面的实际面积计算，下同），T形截面柱的的轴压比不应超过0.65，十字形截面柱的轴压比不应超过0.8；对于异形柱框架—剪力墙（或核心筒）结构，由于框架是第二道抗震防线，所以框架柱的轴压比限值可放宽到0.65（L形）、0.70（T形）、0.90（＋字形），但对于转换层下的支承柱，其轴压比仍不应超过0.60。
短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽量避免出现短柱。根据高长比不宜小于４，在梁高为600mm的前提下，当标准层层高为3.0m时，异形柱的最大肢长可为600mm；底层层高为4.2m时，肢长可为900mm。
4 短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱
在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。
据研究表明［5］，“框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变，内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现；转换层下部的‘框支’结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。这种结构体系不利于抗震。高烈度区（９度及９度以上）不应采用；８度区可以采用，但应限制转换层设置高度，可考虑不宜超过３层；７度区可适当放宽限制。”因此，建议在６度抗震设防区，短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过５层，避免高位转换。转换层上下的层刚度比γ宜接近１，不宜超过２。转换层位置较高时，宜同时控制转换层下部“框支”结构的等效刚度（即考虑弯曲剪切和轴向变形的综合刚度），使EgJg与EcJc接近。EgJg为剪力墙结构的等效刚度，剪力墙结构高度取框支层的总高度，其平面和层高与转换层上部的剪力墙结构相同；EcJc为转换层下部“框支”结构的等效刚度。研究表明［5］，“控制转换层下部‘框支’结构的等效刚度对于减少转换层附近的层间位移角和内力突变是十分必要的，效果也很显著。”
规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。框支剪力墙结构当转换层位置较高时，如何定义框支柱，涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原理，局部处理的影响只限于局部范围，所以当转换层位置较高（如高位转换）时，除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架结构基本一样，不必按框支柱处理。文献［６］计算了两个28层的结构，一为内筒外框架结构，一为内筒外框支结构，转换层设在18层。计算结果表明，转换层下二层的内力影响很大，下三层的内力误差最大为15%，下五层的内力已比较接近（最大误差小于10%）,下八层的内力已基本一样（最大误差小于5%）。这说明框支柱只需在五层范围内加以考虑，其它层的柱子按普通框架柱处理即可。因此，建议当转换层位置不超过五层时，转换层下的各层柱均按框支柱处理；当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位转换。
5 短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计
振动台模拟地震试验结果表明［7］，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。例如，短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应；适当增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度（宜取250mm，对底部外围的小墙肢根据需要可取用300mm），加强墙肢端部的暗柱配筋，严格控制墙肢截面的轴压比不超过0.6，以提高墙肢的承载力和延性；高层结构中连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏；短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一”字形墙肢；短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求；等。