结构设计中的两个问题探讨
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结构设计中的两个问题探讨
作者:赵海江
来源:《中国住宅设施》2014年第11期
1 关于梁纵筋排布设计的问题
《混凝土结构设计规范(GB50010
-2010)》(以下简称《规范》)第9.2.1.3条规定如下。
梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d;梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和1d。
当下部钢筋多于2层时,2层以上钢筋水平方向的中距应比下面2层的中距增大一倍;各层钢筋之间的净间距不应小于25mm和1d,d为钢筋的最大直径。
对此,本人在设计中遇到一些困惑,与各位同仁探讨一二。
如某梁截面为350×700,计算配筋为上部钢筋为725 5/2,下部钢筋为625,箍筋为8四肢箍。
在现在的各种设计规范和图集中,这样设计没有任何问题。
但是在工地上看工人绑钢筋,就发现钢筋普遍发生移位,甚至两根钢筋贴在了一起,根本无法满足《规范》的要求。
究其原因,就在于四肢箍的内箍,所有的工地上都加工成上下一般宽的矩形,而上部钢筋中间三根的宽度使得下部钢筋放到箍内无论是两根,还是四根都不合适,如图1,2。
要满足《规范》钢筋水平方向的净间距的要求,就要要求工地将四肢箍的内箍做成梯形,如图3。
但是从目前工地的工人素质和施工单位的管理水平来看,这样要求恐怕不太现实。
所以,我认为最好还是从设计上予以控制,比如将梁上、下部钢筋每层摆同样根数为好,如将下部钢筋改为528,即是方法之一,如图4。
是否还有其他更好的办法,希望高明者有以教我。
另外,如果梁的截面比较大,下部钢筋比较多,如果严格按下部钢筋2层以上钢筋水平方向的中距应比下面2层的中距增大一倍来控制,有时会造成下部钢筋层数更加增多,似乎也不是特别合理。
参考上例,如果按梁上部钢筋水平方向的净间距来控制下部钢筋每层根数,2层以上钢筋水平方向的中距不再增大,应该也是一种不错的解决方法。
考虑到此时梁钢筋直径一般已经达到32mm,干脆控制钢筋净距不小于50mm,对于混凝土的浇筑也是可行的。
另外,当框架梁、柱配筋均较大时,比如柱配筋已经需要配第二排时,这时柱纵筋净距往往只有50mm左右,这时,如果再机械的计算梁上、下钢筋每层根数已没有意义,而必须按照柱纵筋空当,每空一根来布筋,必要时,甚至要画节点处梁、柱钢筋位置图,来保证施工可行性。
如某工程框架柱为1200×1500,纵筋为3632,框架梁为900×2200,上部纵筋为2032,下部纵筋为3032,按《规范》计算梁上部纵筋单层可布11根钢筋,梁下部纵筋单层可布13根,但根据画节点处梁、柱钢筋位置图5,不论梁上、下纵筋,每层只能布10根。
同时,下部纵筋第三层也完全没有必要再加大一倍中距。
此时画节点处梁、柱钢筋位置图已成为必须。
综上所述,虽然《混凝土结构设计规范(GB50010-2010)》第9.2.1.3条对梁上、下部纵向钢筋做出了比较详细的规定,但是,工程中还是应该根据具体情况适当调整,以不违反规范制定的初衷为原则,保证钢筋的握裹,保证混凝土的浇筑能够顺利进行即可。
2 地下室楼板开大洞、及靠近下沉式广场的建筑的设计问题
近来在很多工程中,建筑师采用了下沉式广场这一手法,使得地下一层靠下沉式广场一侧的房间获得了近似地上房间的使用效果,得到了工程业主的好评,如图6所示。
但是,这一手法的采用,同时也带来了建筑结构设计中的一个问题,就是原来±0.000楼板连续的情况下,主楼两侧的土压力是平衡的,而随着±0.000楼板的不连续,主楼地下室两侧的土压力变成了不平衡。
而这种不平衡在现有的主流设计软件,如PKPM、盈建科等,如果不输入附加水平力,是无法自动体现的。
因此在计算建模时,必须考虑主楼地下室两侧的土压力这种不平衡,一种简单的处理方法就是在主楼一侧±0.000处输入附加水平力,来体现主楼地下室两侧的土压力这种不平衡。
否则,将会造成主楼相应部位抗侧力能力不足,给结构带来安全隐患。
另外,在地下建筑中,各层楼板及地下室顶板不仅承受着竖向荷载,同时还作为地下室外墙的水平支撑,承受着水平压力。
有时在一些功能比较复杂的地下建筑中,各层楼板的错层、开大洞,会严重影响到水平力的传递,例如某纯地下工程,简图如图7。
由于楼板大洞的存在,阻断了地下室外墙水平力的传递,大洞左侧的楼板作为地下室外墙的水平支座,承受着很大的水平力,其受力状态已远不再是仅仅承受竖向荷载那么简单,而必须按照承受水平荷载的深梁进行弯矩、剪力核算,同时,洞边及洞中的墙体作为深梁的支座,也需验算其承载力。
而大洞右侧的楼板,由于有足够的宽度,仅需在洞边梁上适当加强即可。