結構設計中幾個常遇問題的探討

綢應吉

(煤炭工業西安設計院710054  西安)

    在建筑結構設計中，有一些比較常見的問題，其中也有規范，標準圖，構造手冊中均未明確規定，因而也未引起設計人員足夠重視的，如果處理不當，常常可能或者是引發質量事故，或者造成不必要的浪費。筆者根據多年的設計實踐，做過一些探討，愿意提供大家參考，并求拋磚引玉。

1、地下室底板與基礎梁鋼筋的的關系問題。

    我們知道地下室底板一種常見的布置方法是底板面和基礎梁頂在同一標高。這時，底板頂部筋與垂直方向的基礎梁頂縱筋的相關位置就會出現矛盾。一般來說，地下室底板受地基土或地下水的作用均是向上的，和樓層板受力方向正好相反。但力的傳遞路線相同：由板→基礎梁→柱基礎(獨立基礎或承臺)。而板鋼筋保護層小于梁鋼筋保護層。在板支座處，如果板頂筋放于梁頂筋上方，則板跨中受力鋼筋在支座處缺乏支承約束，顯然不妥。因此在考慮板頂筋在跨中用板凳筋保證其保護層滿足要求的前提下，在支座處因板頂混凝土處于受壓區而可逐漸舒緩地將板頂筋彎于梁頂第一排筋下穿過，如圖l所示。板底筋按正常做法即可。

    底板鋼筋一般直徑在14—18mm之間，作這樣大直徑彎折，施工不會成為困難。另一方向的鋼筋由于本來就在第二排，彎折則更方便一些。同時，為了考慮這一作法對板計算高度的影響，在計算時可將板鋼筋保護層人工干預加大20～30mm，或者計算時板厚及保護層不調整，在出圖時適當加大板厚即可。

2、基礎梁配筋的優化。

    目前程序計算基礎梁內力時，未考慮基礎(或承臺)的寬度、厚度的有利影響，因此計算配筋偏大是顯而易見的。而基礎(或承臺)的幾何尺寸比基礎要大得多，兩者的剛度比相差很遠。因此，我們完全可以將基礎(或承臺視作基礎梁的固定支座)，則基礎梁的計算跨度可大大減小。具體減小到什麼程度，根據各工程具體情況(如基礎配筋、是不是變厚度、承臺下樁基的多少、承臺或基礎的平面形狀、幾何尺寸等)綜合考慮后確定一個計算跨度l0，然后取l02和軸線跨度L02的比值做為調整梁配筋的依據，再考慮施工偏差及其影響因素，適當加大該比值，以該比值為系數將計算配筋適當調小即可。筆者據此做過多個工程，節約了造價，避免了基礎梁因配筋過多而造成的施工困難，且保證了基礎梁受力的安全可靠，效果很好。

3、地下結構鋼筋混凝土中鋼筋保護層厚度的取值問題。

    該問題主要出現在環境類別為二a類的地下工程中。對于這類地下結構的鋼筋混凝土保護層厚度，工程界也有兩種意見。一種認為應按《地下工程防水技術規范}GB50108—2001第4.1.6條3款“迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm”執行；一種認為應．執行《混凝土結構設計規范}GB50010—2002表9.2.1注“基礎中縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度不應小于40mm；當元墊層時不應小于70mm。”筆者認同后一種意見。原因是：GB50108規范為2001年發布，早于 GB50010規范，且目前該條文已非強制性條文；而 GB50010規范為2002年頒布，且其9.2.1條為強制性條文。在發布時間有先后且兩種規范內容有矛盾時，我們無疑應以最新頒布的規范為準，這是一個不成文的規矩。而且，參考GB50010規范9.2.4條，基礎梁、柱、板中迎水面受力鋼筋的混凝土保護層厚度若取50mm，就必須對保護層采取有效的防裂構造措施，否則，將與GBS0010規范9.2.4條不符。而執行GB50010規范9.2.1條，就不存在這類問題了。

4、抗浮設計問題。

    這里主要有兩個問題：一個是抗浮設計水位的確定，一個是抗浮計算問題。對于抗浮設計的地下水位，目前許多工程地質勘察報告只提供地質勘察作業當時的地下水位，而對建筑物正常使用年限內可能的最高水位則語焉不詳。這時就應按《全國民用建筑工程設計技術措施／結構》第2.5.2條規定：“對重要工程應進行水文試驗，并請專家論證后確定。對一般工程的設防水位及水壓分布，應取建筑物設計使用年限內可能產生的最高水位和最大水壓。”而《給水排水工程構筑物結構設計規范》GB50069—2002第4.3.3條4款也以強制性條文規定：“地表水或地下水對結構作用的浮托力，其標準值應按最高水位確定。”因此，地質報告如缺少這些內容，設計者一定要做過細的相關工作，必須取得建筑物設計使用年限內的最高水位和最大水壓后，方可進行抗浮設計，萬萬不可粗心大意。

    關于抗浮計算，根據前述規范GB50069第5.1.1條，對結構整體穩定(抗滑移、抗傾覆、抗上浮)驗算不采用分項系數的設計表達式，而只考慮該規范5.2.3條(強制性條文)中的設計穩定抗力系數Ks，對于抗浮來說Ks=1.05。抗力只計入永久作用，不應計入可變作用及側壁上的摩擦力。抗浮力只用標準值(為安全起見，對結構自重等有利于抗浮的永久荷載，按《建筑結構荷載規范))GB50009—2001第3.2.5條取永久荷載的0.9倍計算)。

5、板、次梁的邊支座邊界約束問題。

    現在常用的計算程序如PKPM、 TBSA等，對次梁及板均可計算出圖，但在對其邊跨端支座的約束處理上，許多設計者或審查者均未予以重視，對于程序默認的固定支座不加調整，這是不合理的。次梁或樓板邊支座處設為固定端，則要產生相應的負彎矩，對于支承主梁來說則成為扭矩。而實際上，對于垂直于次梁(或板)受力方向的主梁(也是邊梁)來說，要體現完全的嵌固是不可能的，(當然也不可能完全鉸支。)而計算程序還不能理想地解決這一問題。這就導致這種設計與結構實際受力、變形不符，即板、梁邊支座負筋過大，但并不能發揮作用，而跨中正筋偏小，承載力不足，長此以往，可能發生質量事故。因此，應該采取人工干預調整。比較穩妥的做法是，將梁板的邊支座設為鉸接端，保證跨中正筋足夠，然后適當加大邊支座的構造負筋。

依據標準:

[1]國家標準《地下工程防水技術規范))GB50108—2001

[2]國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010--2002[3]國家標準《給水排水工程構筑物結構設計規范》GB50069--2002

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)