貫徹《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文》保證結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計質(zhì)量

貫徹工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文保證結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計質(zhì)量上海市勘察設(shè)計協(xié)會組織了結(jié)構(gòu)專業(yè)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，要我講述近幾年中參加結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量檢查、住宅設(shè)計監(jiān)理中所遇見的“常見病”。我想同時結(jié)合自己院里審圖中所遇見的“常見病”一講與大家進(jìn)行一次交流。企盼通過這次交流能促進(jìn)我們更好地貫徹工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文，進(jìn)一步保證與提高結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計質(zhì)量。以下談及的“常見病”有些是由于個別設(shè)計人員基本力學(xué)概念模糊。有些是由于個別設(shè)計人員經(jīng)驗不足、也有些是由于個別設(shè)計人員工作責(zé)任性不強所造成的。一、地基與基礎(chǔ)：1.施工圖設(shè)計前結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須具備工程所在地的工程地質(zhì)詳勘報告，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)性資料，同時應(yīng)認(rèn)真查閱詳勘報告中的如下內(nèi)容：(1)勘探孔間距是否滿足規(guī)范要求：A.天然地基：3050m同時，還要求布置一定量的小鉆孔。一般為控制地基持力層頂面起伏與厚度變化、查明填上及表層不良地質(zhì)現(xiàn)象時，小鉆孔問距取io-15m為控制暗洪邊界時，小鉆孔間距取23m。B.樁基：2035mC.一般單幢的高層建筑的勘探是不應(yīng)少于4個。（2）勘探孔應(yīng)沿建筑物周邊或主要基礎(chǔ)柱列線布置。（3）控制性勘探孔的深度應(yīng)在地基壓縮層計算厚度以下12m。（4）主要土層的原狀土試樣數(shù)不應(yīng)少于6件。主要土層是指持力層及壓縮區(qū)范圍內(nèi)的土層。（5）當(dāng)建筑物地基范圍，一般考慮地面以下15m深度范圍內(nèi)，存在飽和砂土或飽和砂質(zhì)粉土?xí)r，應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗或靜力觸探試驗進(jìn)行土層液化可能性的判別，判定整個地基的液化危險性等級，并分段給出液化強度比Fle。（6）檢查各土層的主要物理力學(xué)指標(biāo)是否有異常情況。如含水量與密度；壓縮模量與標(biāo)貫擊數(shù)、比貫入阻力等是否匹配。如對上述內(nèi)容有異疑時，應(yīng)通過建設(shè)方要求勘察單位進(jìn)行補充說明或補勘。2地基基礎(chǔ)承載能力：（1）按承載能力極限狀態(tài)計算地基承載力時，應(yīng)采用荷載效應(yīng)的基本組合。抗震設(shè)防時，應(yīng)計入地震作用效應(yīng)組合。一般天然地基的基底面積、樁基的總樁數(shù)都是由靜、活荷載組合來估算的，但常常需要復(fù)該風(fēng)荷載及地震作用下的天然地基的邊緣層力或邊樁、角樁的承載力，尤其是對高寬比較大的房屋。（2）對于具有軟弱下臥層的地基除應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)持力層承載力驗算外，還應(yīng)進(jìn)行軟弱下臥層的承載力驗算。即上海地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中425條的內(nèi)容，當(dāng)持力層h1與基礎(chǔ)寬度6之比小于025時，按下臥層指標(biāo)計算地基承載力，計算時采用實際基礎(chǔ)的埋置深度。當(dāng)0.25<h1/b<0.7時，要考慮軟弱下臥層對持力層地基承載力的影響。值得注意的是：當(dāng)條形基礎(chǔ)間距較近時基礎(chǔ)寬度應(yīng)取等效基礎(chǔ)寬度b1代替b。這部分的內(nèi)容在條文說明的第51頁有詳細(xì)介紹。（3）對于樁身大部分位于閼淤泥質(zhì)上中且持力層為第5層灰色粘性上的預(yù)制樁（包括微型樁），單樁豎向承載力計算中，應(yīng)取工程地質(zhì)勘察報告中樁側(cè)極限摩阻力與樁端極限端承力指標(biāo)的下限值。（4）可液化地基中的低承臺樁基，在單樁豎向承載力抗震驗算中，樁周液化土層的摩阻力應(yīng)乘以液化影響折減系數(shù)。對于有地下室的樁基礎(chǔ)，在計算總樁數(shù)時，應(yīng)計入水浮力。（5）施工圖中應(yīng)明確地基處理及樁基的檢測方法、間隙時間、數(shù)量等，并明確地基處理后的承載力設(shè)計值，樁基的豎向承載力設(shè)計值。（6）在決定樁基方案時，應(yīng)力求樁的地基承載力與樁身強度的匹配。3沉降計算：（1）按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行沉降計算。計算應(yīng)采用荷載的長期效應(yīng)組合。（2）上海地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的可不進(jìn)行沉降計算的建筑物的范圍是：以天然地基為持力層的三層及三層以下的房屋；當(dāng)天然地基土層厚度及性質(zhì)均勻，無不良地質(zhì)現(xiàn)氛建筑物長敲、知吁等于25，縱墻不轉(zhuǎn)折或少轉(zhuǎn)折，內(nèi)橫墻間距不大，外墻、內(nèi)縱墻及所有承重墻均設(shè)置鋼筋砼圈梁并在平面內(nèi)聯(lián)成封閉系統(tǒng)。（3）建筑物地基容許變形值：對不同的結(jié)構(gòu)形式，規(guī)范中都給出了地基容許變形的范圍如：A.砌體承重結(jié)構(gòu)：基石中心計算沉降量150200mmB.多層框架結(jié)構(gòu)：基石中心計算沉降量150250mmC.高層樁基結(jié)構(gòu)：基石中心計算沉降量100200mm應(yīng)注意的是對體型復(fù)雜的，縱向剛度較差的建筑物其沉降變形值應(yīng)從嚴(yán)控制；對于設(shè)沉降縫及溫度縫的建筑物，其留縫寬度，應(yīng)考慮建筑物沉降引起縫兩側(cè)建筑向內(nèi)傾斜而使縫寬度變小后還能滿足抗震縫的要求。另外當(dāng)幾幢樓相距較近時，沉降計算必須考慮樓與樓之間的相互影響。（4）建筑物重心與基礎(chǔ)底面形心或建筑物重心與群樁的樁心的偏心距，應(yīng)控制在建筑物寬度的15%。以內(nèi)。（5）施工圖中，應(yīng)指明沉降觀測點的位置、說明沉降觀測要求，并在圖中寫明建筑物基礎(chǔ)中心計算沉降量。（6）對于沉降控制復(fù)合樁基，要注意其適用范圍：A.軟土地基上8層以下的多層建筑；B.樁身截面小于等于乃0mm長綱比80左右，樁距不宜小于56倍樁截面邊長C.樁端應(yīng)穿過高壓縮性淤泥質(zhì)土層，且進(jìn)入壓縮性相對較低但不十分堅硬的土層作為持力層。4基礎(chǔ)埋深。在(鋼筋砼高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程)中，對高層建筑基礎(chǔ)埋深問題指出：基礎(chǔ)埋深必須滿足地基變形和穩(wěn)定的要求，以減少建筑的整體傾斜，防止傾復(fù)及滑移。埋置深度，采用天然地基時可不小于建筑高度的1/12，采用樁基時可不小于建筑高度的1/15。去年“高規(guī)”修編的第三稿中，改為對有樁的基礎(chǔ)，埋深不宜小于建筑物高度的1/20。上海市標(biāo)準(zhǔn)鋼筋砼高層建筑筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程指出：高層建筑筒體結(jié)構(gòu)宜設(shè)置一層地下室，承臺板底的埋置深度不宜小于建筑物地面以上高度的1/15；當(dāng)有可靠錨固措施時，埋深可以適當(dāng)減小，條文說明中補充指出：可放松至建筑物出地面高度的1/20。2000年12月修編的送審稿中規(guī)程正文指出：樁承臺板板底的埋深不直小于建筑物出地面高度的1/20。5構(gòu)造措施：(1)樁基礎(chǔ)中，樁頂嵌入承臺的長度問題。一般嵌入長度不小于10Qmn但當(dāng)樁徑小于400mm寸，可減為不小于50mm至于樁的縱向主筋錨入承臺的問題，如采用沉降控制的復(fù)合樁基，當(dāng)條形基礎(chǔ)加微型樁，且樁沿軸線兩側(cè)雙排或多排布置時；或當(dāng)筏板基礎(chǔ)加微型樁時，可以不將樁的縱向主筋錨人承臺。其他情況一般都應(yīng)將樁的縱向主筋錨入承臺內(nèi)。（2）樁基加條基的工程，當(dāng)樁沿軸線方向單排布置時，設(shè)計應(yīng)注意樁垂直于軸線方向的偏位造成基礎(chǔ)梁扭轉(zhuǎn)的不利因素，必要時可增加基礎(chǔ)梁截面或增設(shè)連梁。（3）沉降縫兩側(cè)基礎(chǔ)的處理：一般說來，地下至或基礎(chǔ)筏板、條基等若不是因為上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量相差太大的情況，宜盡可能不設(shè)沉降縫而在上000附近開始，設(shè)溫度縫兼抗震縫。若設(shè)沉降縫，則應(yīng)避免如下錯誤：A.將上部結(jié)構(gòu)的柱、墻偏心作用在沉降縫兩側(cè)的基礎(chǔ)上；B.縫兩側(cè)的基礎(chǔ)形心與建筑物重心產(chǎn)生較大的偏心；C.縫一側(cè)建筑物的懸挑基礎(chǔ)梁底與縫另一側(cè)基礎(chǔ)面之間的間隙沒有留足，造成縫兩側(cè)基礎(chǔ)的相碰，沉降縫沒有起到應(yīng)有的作用；D.對于樁基，縫兩側(cè)的樁的間距沒有滿足樁的最小間距的要求。（4）地下室底板與外墻的砼強度等級不宜用得過高，不然容易開裂。6其他：1）同一結(jié)構(gòu)單元中，天然地基與樁基不應(yīng)混用。如有些多層框架結(jié)構(gòu)，邊上帶有一跨單層框架。在多層部分采用樁基而單層部分采用天然地基，結(jié)果天然地基部分的建筑物沉降大于樁基部分的建筑物，造成建筑物開裂。又如單層工業(yè)廠房中，排架柱由于作用有吊車荷載的作用，其組合軸力較大，采用樁基礎(chǔ)而山墻的抗風(fēng)柱下采用天然地基，結(jié)果山墻的沉降大于縱墻的沉降，造成廠房墻體的開裂。（2）為減小基底的附加壓力，常在片筏基礎(chǔ)上擱置架空板，作為補償試基礎(chǔ)。但有時，局部區(qū)格不用架空板，而采用回填土上做地坪，例如住宅底層的廁所、廚房和有管線穿越的房間等。還有外墻以外的懸挑筏板上面也常有復(fù)土。在計算基底以上所有荷載的重心位置時，常常容易把這些復(fù)土的重量遺忘，造成重心位置計算的結(jié)果與實際情況偏離，嚴(yán)重的會造成建筑物的傾斜。另一方面，在對基礎(chǔ)底板及基礎(chǔ)梁承載能力與正常使用極限狀態(tài)計算時，常易忘記將復(fù)土重量及梁、板自重扣除，造成計算荷載偏大。（3）當(dāng)上部結(jié)構(gòu)柱子底部軸力相差較大時，在計算基礎(chǔ)底板上沿軸線布置的十字形或條形連續(xù)的基礎(chǔ)梁時，常容易犯簡單化的毛病。即不加區(qū)別地把所有柱都當(dāng)作倒梁法計算的不動鉸支點看待，其計算結(jié)果可能與實際受力情況相差較多，個別截面還可能出現(xiàn)不安全隱患。比較接近實際狀況的計算方法，可采用彈性地基梁的方法計算，若用反梁法計算，則可以把柱底軸力較小的柱，當(dāng)作一個與地基反力方向相反的力作用在基礎(chǔ)梁上，代替不動鉸支點。二、上部結(jié)構(gòu)：1結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本質(zhì)量要求：結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本質(zhì)量要求是：（1）保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件能可靠地承受外加的各種作用，包括直接作用和間接作用。（2）保證結(jié)構(gòu)具有必要的整體穩(wěn)定性，盡可能避免局部性的破壞導(dǎo)至整體的破壞。對于相同的建筑方案，可以選用不同的結(jié)構(gòu)方案：包括選用不同的結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)型式；包括結(jié)構(gòu)單元的劃分、伸縮縫、沉降縫和抗震縫的設(shè)置；包括抗側(cè)力體系的布置、主樓與裙房的關(guān)系、轉(zhuǎn)換層的布置等等。這些內(nèi)容一般均在方案設(shè)計與初步設(shè)計中要求解決的，一個優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)方案，原則上應(yīng)在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間取得最佳平衡，要達(dá)到這一目的光靠規(guī)范是不夠的，還要靠結(jié)構(gòu)工程師的智慧與大量的實踐經(jīng)驗。要注意的是在決定結(jié)構(gòu)方案時，同一結(jié)構(gòu)單元應(yīng)采用一種結(jié)構(gòu)形式，除規(guī)范明確規(guī)定的多層內(nèi)框架和底層框架砌體房屋外。2結(jié)構(gòu)計算：（1）荷載取值是否恰當(dāng)：荷載取值的大小，直接影響計算結(jié)果的大小，所以不能忽略。譬如建筑師決定的樓面、屋面的做法、結(jié)構(gòu)工程師必須在計算樓、屋面荷載時與之統(tǒng)一。（2）計算書中應(yīng)寫清楚所用軟件的名稱、編制單位、版本等。并應(yīng)提供輸入與輸出的主要數(shù)據(jù)：如總信息、荷載、主要結(jié)構(gòu)布置圖、結(jié)構(gòu)自振周期、振型、位移曲線、層間位移值、頂點位移值、底部總剪力與總質(zhì)量的比值、轉(zhuǎn)換層上下的剛度比等等。如進(jìn)行結(jié)構(gòu)時程分析時，還要明確選用何種地震波。同時對電算成果應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真分析與判斷。特別應(yīng)注意的是，所選計算程序的力學(xué)模型是否與結(jié)構(gòu)實際受力情況一致。例如：在整體計算中連層柱在樓面處的約束有否解除；平面形狀復(fù)雜的樓面，凹口較深的部位周圍的樓板，是否如彈性板假定計算等等。（3）要重視構(gòu)件的計算，尤其是一些重要的、較特殊的構(gòu)件計算。單獨構(gòu)件在整體電算中，有時不可能全面反映其真實情況。如有些中庭中的柱子、有些跨度較大的梁的撓度、裂縫寬度的計算等等通常應(yīng)單獨取出用手算或小程序進(jìn)行復(fù)算；為其單獨開“小炊”，以確保這些重要的、特殊構(gòu)件的安全。（4）應(yīng)對結(jié)構(gòu)的兩主軸方向進(jìn)行抗震計算，結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜時應(yīng)考慮耦連計算。一般高層建筑采用振型分解反應(yīng)譜法計算，當(dāng)7度設(shè)防，建筑物高度大于80m時或結(jié)構(gòu)剛度與質(zhì)量沿豎向分布特別不均勻的高層建筑宜采用時程分析法進(jìn)行補充計算。（5）框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的計算中，應(yīng)考慮剪力墻和框架兩種結(jié)構(gòu)類型的不同受力特點，按協(xié)同工作條件進(jìn)行內(nèi)力、位移分析?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中設(shè)置了電梯并、樓梯間或其他剪力墻的抗測結(jié)構(gòu)后，應(yīng)按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)計算。有時雖然剪力墻的數(shù)量不多，但計算中若按純框架計算，不考慮設(shè)置的剪力墻所受的剪力，則框架結(jié)構(gòu)的上部計算剪力將小于實際承受的剪力，使框架計算偏不安全。3構(gòu)造：（1）當(dāng)高層建筑的帶有地下室，上部結(jié)構(gòu)的嵌固端若從地下室頂部算起，一般須滿足如下條件：A.地下室四周回填上必須分層夯實；B.地下室的層間側(cè)移剛度大于等于上部結(jié)構(gòu)層間側(cè)移剛度的1.5倍；C.地下室頂板厚度不小于200mm（2）懸挑陽臺板等嵌固端彎距，沒有明確的、足夠的約束使其平衡，如懸挑陽臺板厚度與其相鄰的樓板不等厚，前者大于后者，但負(fù)彎距鋼筋配筋卻一樣大小。（3）框架結(jié)構(gòu)中，樓梯間周圍的框架住，一般常為短柱，但設(shè)計中沒有按短柱考慮。（4）對于一些平面尺寸超長的建筑，設(shè)計中沒有采取有效的措施，以消除地基不均勻沉降、溫度變化、材料收縮等因素引起建筑物開裂。目前可采取的措施常有：A.減小基礎(chǔ)中心計算沉降;B.上部結(jié)構(gòu)體型力求規(guī)則；C.加強屋面隔熱保溫措施，屋面板宜雙層雙向拉通配筋，板筋宜細(xì)而密布置；D.結(jié)構(gòu)平面陽角處的房間及樓面開洞削弱處的樓板宜加強配筋；E.鋼筋硅剪力墻結(jié)構(gòu)的外堰水平筋宜適當(dāng)加強配置；砌體結(jié)構(gòu)可適當(dāng)增加鋼筋硅圈梁及窗臺面宜增設(shè)加強帶等；F.現(xiàn)澆樓、屋面梁扳的硅強度等級不宜超過C3Q6對施工單位進(jìn)行施工圖交底時，應(yīng)強調(diào)結(jié)構(gòu)特點，希望施工單位采取相應(yīng)措施，減少墻、板開裂。(5)六層及六層以上房屋的外墻、潮濕房間的墻以及受振動或?qū)痈叽笥?m的墻，傳的強度等級應(yīng)取大于等于MVI0,砌塊的強度等級應(yīng)取大于等于MV5砂漿的強度等級應(yīng)取大子等于M25。6)底層框架砌體房屋：A.兩層或兩層以上框架，上部為砌體房屋要報抗震辦專門審查通過后才能進(jìn)行施工圖設(shè)計。B.必須對兩個主軸方向作二層與底層的側(cè)移彈性總剛度比值的計算，具比值不應(yīng)大于2。C.底層框架砌體房屋的底層縱向與橫向的地震剪力設(shè)計值均應(yīng)乘1.5增大系數(shù)后，再復(fù)算底層墻、柱的強度。D.底層縱向、橫向必須設(shè)置抗震墻，抗震墻宜對稱、分散布置，其剛度中心力求與樓層重心重合。底層縱、橫向抗震堵應(yīng)能承擔(dān)縱、橫向的全部地震剪力。E7度設(shè)防的底框的抗震等級為3級框支結(jié)構(gòu)，因此構(gòu)造上底框架往截面不應(yīng)小于400X400mm硅強度等級必須大子等于C25,沿往全高箍筋均須加密放置，間距不大于100mmF.錯層結(jié)構(gòu)，必須遵循上海市多層錯層磚砌體住宅抗震設(shè)計補充暫行規(guī)寇。中船第九設(shè)計研究院周國鳴（摘自上?？辈煸O(shè)計2001年第4期）