概念设计非常重要,用钢量大了结构反而不安全的实例及分析
alaska
alaska Lv.7
2011年04月30日 22:54:46
只看楼主

今年参加上海市的注册结构师继续教育培训,课堂上老师反复强调概念设计、延性设计的重要性。并对现在部分设计人员(包括审图公司)过分依赖程序,对规范的理解机械刻板、不求甚解的态度表示担忧。 为什么要重视概念设计呢?因为现有的各种计算理论、计算假定、计算模型、计算方法还不够完善,都是近似的。程序不是万能的,程序是有使用条件和适用范围的,程序也会有缺陷(特别是PKPM),程序计算出来的结果不一定完全准确,不一定都与事实相符,程序计算通过了并非就可以高枕无忧了。对程序计算结果,设计师应根据力学概念和工程经验进行判断,确认合理有效后再实施。不掌握概念设计的精髓,不理解规范的意图,不知道从宏观上控制结构安全,那么很可能出现设计出来的结构在6度时计算可以通过,烈度一增大到7度,结构马上就倒塌了,那是不行的。因为实际地震发生时,它的烈度是不确定的,很有可能大于设防烈度,如果你只能满足设防烈度的要求,说明你的设计不是好的设计。真正好的设计,应该是在设防烈度(弹性)下不坏,大于设防烈度(进入弹塑性)情况下也能最大程度的减小震害。

今年参加上海市的注册结构师继续教育培训,课堂上老师反复强调概念设计、延性设计的重要性。并对现在部分设计人员(包括审图公司)过分依赖程序,对规范的理解机械刻板、不求甚解的态度表示担忧。

为什么要重视概念设计呢?因为现有的各种计算理论、计算假定、计算模型、计算方法还不够完善,都是近似的。程序不是万能的,程序是有使用条件和适用范围的,程序也会有缺陷(特别是PKPM),程序计算出来的结果不一定完全准确,不一定都与事实相符,程序计算通过了并非就可以高枕无忧了。对程序计算结果,设计师应根据力学概念和工程经验进行判断,确认合理有效后再实施。不掌握概念设计的精髓,不理解规范的意图,不知道从宏观上控制结构安全,那么很可能出现设计出来的结构在6度时计算可以通过,烈度一增大到7度,结构马上就倒塌了,那是不行的。因为实际地震发生时,它的烈度是不确定的,很有可能大于设防烈度,如果你只能满足设防烈度的要求,说明你的设计不是好的设计。真正好的设计,应该是在设防烈度(弹性)下不坏,大于设防烈度(进入弹塑性)情况下也能最大程度的减小震害。

为什么要重视延性设计呢?因为延性设计是概念设计的一部分,是保证结构在超过设防烈度的地震作用下仍旧有良好的变形能力,通过耗能,减小地震作用的破坏,最大程度的保护生命财产安全。延性设计的目的是控制破坏形态,规范中有很多属于概念设计的延性措施,如强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件。拿强柱弱梁来说,其目的就是让梁先坏来保证柱不坏以防止结构发生整体垮塌。如果设计者不理解规范的意图,通过盲目加大材料用量来解决安全问题,以为结构更安全了,实际上起了反作用,使结构变的更不安全了。

下面以强柱弱梁为例,说明现在设计中普遍容易犯的错误。

"强柱弱梁"的实现一定要保证柱的实际抗弯能力大于梁的实际抗弯能力,实际抗弯能力应用实际配筋计算。这里特别强调“实际”两字,因为现实设计中设计人员往往喜欢放大梁端配筋,实配钢筋远远大于计算配筋,设计师认为这样更安全,实际情况恰恰相反。由于梁配筋增加幅度远大于柱配筋增大幅度,使得梁的实际抗弯能力大大高于柱的抗弯能力,这样在中震情况下,首先是柱而不是梁出现塑性铰,造成结构垮塌。在汶川地震震害调查时,因“强梁弱柱”而引起结构破坏的情况比比皆是,这充分说明目前设计人员对于规范的理解不够透彻,对延性设计的概念不够清晰,盲目放大配筋,造成了严重的后果。这都是血的教训!

也许有人会说,梁端配筋放大是为了满足梁抗裂要求造成的,这又是一种不求甚解、不负责任、偷懒和片面的观点。我们知道,SATWE 计算配筋和裂缝时都是按单筋矩形梁计算的,而工程中实际的梁基本上都是有翼缘的,受压区也是有配筋的。如果计算裂缝时考虑受拉区楼板参与工作并考虑受压区配筋的贡献,那么绝大多数情况下梁按强度计算结果所配钢筋是满足0.3mm的抗裂要求的。还有一个事实大家容易忽略,那就是梁的配筋是按弯矩包络图中的最大值计算的,在计算梁的裂缝时应选用正常使用情况下的竖向荷载计算,不能用极限工况下的弯矩计算裂缝,而按正常使用工况计算的梁裂缝都是很小的。真的发生地震了,梁端出现裂缝对“强柱弱梁”是有利的,根本没有必要用PKPM控制裂缝。况且satwe的计算结果本身有很大富裕量。所以,梁配筋只要满足计算结果就行了,不好选筋时,配筋适当降低一点也是可以的,但千万不要随意放大,放大幅度最大不要超过10%,否则强柱弱梁就无法实现了。

有人会说,裂缝计算通不过,审图公司不同意怎么办?培训老师的建议是,送审时根本就不要送裂缝计算书,实在要送时,就挑选几个重点断面提供手算计算书,手算时可以考虑楼板和受压区钢筋的贡献,这样配筋和裂缝都可以满足规范要求,审图公司就不会有意见了。
补充一条:重要构件和预应力构件建议依据规范原理手工复核一下裂缝。本文不是反对计算裂缝,而是主张不要用pkpm计算裂缝。如果设计师不放心,一定要放大支座负筋,建议柱的钢筋同步放大,否则强柱弱梁很难实现,就会顾此失彼,得不偿失。

超配筋都是人为原因造成的,后果很严重,须引起设计人员足够重视。
通过深入领会规范精神和编制意图,合理判断和修正计算结果,这些错误都是可以避免的。
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[ 本帖最后由 alaska 于 2011-5-12 12:29 编辑 ]
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alaska
2011年05月04日 15:26:24
32楼
这里有个概念错误,不能把pkpm错误的裂缝计算结果当成真理,反过来认为不放大配筋就是不满足使用要求。如果要放大配筋,跨中钢筋可以适当放大点。如果一定要放大梁端配筋,那么柱的钢筋也要同比例放大,否则强柱弱梁很难满足,设计出来的结构必然是有缺陷的、安全度下降的结构。
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gydyzzq
2011年05月04日 15:35:25
33楼
裂缝不是不需要控制,而是现有技术没法真实反映实际情况。
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jinyong_lin
2011年05月04日 15:46:56
34楼
以前在设计单位,老板也经常对我们说,要概念设计,不能完全信任计算机,引用他的话就是:计算机是死的,人是活的,不能盲目相信计算机,计算出来的结果一定要进行分析,是否合理,有时候局部的调试不过,可以在施工图设计的时候进行手算调整设计,这就要凭借我们的基本工和经验。
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dlutsuxin
2011年05月04日 16:17:49
35楼
主要是控制破坏形态,
强柱弱梁"的实现一定要保证柱的实际抗弯能力大于梁的实际抗弯能力,实际抗弯能力应用实际配筋计算。这里特别强调“实际”两字,因为现实设计中设计人员往往喜欢放大梁端配筋,认为这样更安全,实际情况恰恰相反。由于梁配筋增加幅度远大于柱配筋增大幅度,使得梁的实际抗弯能力大大高于柱的抗弯能力,这样在中震情况下,首先是柱而不是梁出现塑性铰,造成结构垮塌。在汶川地震震害调查时,因“强梁弱柱”而引起结构破坏的情况比比皆是,这充分说明目前设计人员对于规范的理解不够透彻,对延性设计的概念不够清晰,盲目放大配筋,造成了严重的后果。这都是血的教训!
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yyc5795y
2011年05月04日 21:10:26
36楼

1.不对,对于商场类荷载较大的建筑,许多 主梁 是需要裂缝控制的,尤其是在采用HRB400级钢筋的情况下。这是因为2002规范裂缝计算公式没有跟上。过去,为了避免配筋过大,有时,我会将裂缝控制在0.35左右。即按HRB335,w=0.3. 则HRB400, w=360/300*0.3=0.36mm。否则,部分工程,采用HRB400级钢筋优势不明显。当然这也是最近几年工程做多了,发现构件裂缝的确比较小,才敢这样做。但是毕竟,大家是在违反规范做着设计,如果真有了事,我们可不是规范组的人....。 新《混凝土规范》出来后,降低了裂缝计算的标准,一方面实际裂缝比计算要小些,另一方面也是为了高强钢筋更好推广
2. 上海地区不要求计算裂缝,不代表符合规范。也不代表其他地区不计算裂缝就能通过审查。
3. 而现在的规范在制定上:一方面对梁的裂缝宽度在计算上放松,设计人不需要因为控制裂缝而加大许多梁支座配筋。另一方面,规范对框架柱的内力调整系数放大,人为加大框架柱的配筋。从而尽可能的保证强柱弱梁。

[ 本帖最后由 yyc5795y 于 2011-5-4 21:16 编辑 ]
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alaska
2011年05月04日 22:05:05
37楼
对于重要的结构构件,建议手工复核一下裂缝宽度。原文的意思应该不是不控制裂缝,而是不要用pkpm的裂缝计算结果控制。
另外,注意梁的钢筋加上去了,柱子的钢筋也应同步加上去。
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a6truth
2011年05月05日 14:30:17
38楼
见解独到,观点精辟。。。受益匪浅!!!
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飞翔的鱼2005
2011年05月05日 15:25:47
39楼
记得有个帖子说他们院里的规定是梁跨大于九米的梁才需要验算裂缝的,这是不是可以做为我们具体操作的一个标准?
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str924429
2011年05月13日 15:41:33
40楼
很有道理,需要仔细看看。
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miao9527
2011年05月14日 09:02:05
41楼
强柱弱梁的概念很重要,但现在越发强梁了
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