建筑工程结构设计中存在主要问题

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建筑工程结构设计中存在主要问题

新疆蓝图勘察设计图审查中心      郑志峰

    一、贯彻执行中华人民共和国住房和城乡建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》建质[2008]216号文：
 1、不少单位，尤其是专业设计院的图纸不符合第4章.4.1.2条5款“编制单位法定代表人，技术总负责人和项目总负责人的姓名及其签字或授权盖章”；主要原因：（1）有些单位封面设计不合理，没有注意到此条要求；（2）有些是挂靠设计，则主体单位的法人和技术总负责人疏于管理，也不签字形式上可以免去法律责任，但从制度上讲，仍然要负法律责任。建议各单位应严格执行贯标要求，执行各项制度，把好工程质量关。
 2、4.4.2条，图纸目录中缺少选用的重复利用图和标准图。
 3、4.4.3条工程概况中内容缺失较多的，工程地点，各单体建筑的长、宽、高、地上和地下层数，各层层高，主要结构跨度，工业厂房的吊车吨位等，主要原因是结构认为有些内容建筑图上已有，结构说明可以不交代，有些不熟悉结构应交代什么，如吊车吨位，1/3以上的图纸不交代，则结构设计可以说是错误的。
 4、结构设计图中只说明采用了那个单位的工程勘察报告，而没有按4.4.3第8条第1）款交代工程地质和水文地质概况：“各主要土层的压缩模量及承载力特征值等”，大多数设计只交代持力层的特征值，少数工程连持力层是那一层地基土都不交代。
 5、对于超限高层建筑，应有超限高层建筑工程抗震设防专项审查意见。
 6、在主要荷载（作用）取值一节中，第7）款，温度作用及地下室水浮力的有关设计参数大部分工程均未交代。
 7、基础大体积混凝土的施工要求均未交代，基础及地下室工程的第5）条。
 8、钢筋混凝土工程中未交代后浇带或后浇块的施工要求（包括补浇时间要求），一般只交代砼强度是不够的。
 9、对于高层建筑或大跨度建筑不交代沉降观测和施工期间的监测要求。
 10、当采用人工复合地基时，应给出复合地基的处理范围和深度，注明复合地基的承载力特征值和变形控制值等有关参数和检测要求，此部分在新疆经常由有设计资质的岩土工程单位设计，而该设计应有双方认可，目前岩土工程设计单位只提出承载力特征值，而不提供变形控制值，这样对结构工程可能会产生不安全。
 建设部发布的《建筑工程设计文件编制深度规定》相当多，也相当仔细，如果设计人认真的贯彻此深度规定的要求，结构安全可大大提高和施工单位施工也很清楚，出现了工程质量事故，设计方由于交代清楚可以摆脱自己的责任。
 二、贯彻《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008中的问题：
 1、1.0.3条“抗震设防区的所有建筑工程应确定其抗震设防类别”，目前施工图中属于标准设防类（丙类）的建筑工程大多数均不明确其抗震设防类别，违反了强条。
 2、关于医疗建筑的设计，标准中规定“二、三级医院的门诊，医技，住院用房，具有外科手术室或急诊科的乡镇卫生院的医疗用房，”为重点设防类（乙类），而个别设计院将乌市中的社区卫生院也按乙类设计，超出了上述要求。
 3、“商业建筑中，人流密集的大型的多层商场抗震设防类别应划为重点设防类。”条文解释中“大型商场指一个区段人流5000人，换算的建筑面积约17000㎡或营业面积7000㎡以上的商业建筑。这类商业建筑一般须同时满足人员密集、建筑面积或营业面积达到大型商场的标准、多层建筑等条件”。根据条文解释，一般应掌控人员密集，特别是超市，营业面积7000㎡，或建筑面积17000㎡就是乙类工程，如果是综合楼注意商业部位的营业面积或建筑面积，不包括其上部的其它性质用房，而在个别设计单位设计中不核算其按规定计算的商业面积，将乙类工程按丙类设计。
 三、贯彻《建筑抗震设计规范》GB50011-2001和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002中的问题：
 1、对于高层建筑混凝土结构，不注意那些是超限工程，只认为超过“高规”A类或B类是超限工程，其实不然。如高层建筑混凝土结构的层间最大位移与平均位移比超过了1.4，其一项就是超限工程。所以应该认真学习、掌握建设部文件建质[2006]220号，关于印发《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的通知，客观地讲，能不做超限工程的尽量改变建筑、结构方案，使其不超限，以节约造价。
 2、关于结构体系中，目前概念最模糊的是剪力墙结构，许多单位在设计剪力墙结构时，认为只要墙长与墙厚比大于8倍，即为剪力墙结构，为了迎合业主的降低造价的要求，实际做成了南北二片。这种作法实际比短肢剪力墙结构还要不利。
 《高规》7.1.2条“高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并应符合下列规定：8条（略）”。下面的8条也很严，而目前有些设计单位设计的剪力墙结构，层数达25～28层，认为只有墙长比短肢墙长那么20～30cm，避开了短肢墙，就可以任意设计了，实际上违背了《高规》的原意。
 我认为剪力墙结构应在宽度方向有足够的墙体拉通方可成立，（当然不包括墙长大于8m时，开设结构洞，此洞宽度不要超过1m，以0.9m为宜）。
 3、带裙楼的框剪结构剪力墙布置，如果裙楼出主楼平面较大，裙楼部分设置一些剪力墙，以保证地震时楼层的位移协调，否则，裙楼与主楼脱开。
 4、在结构施工图对钢筋的材料要求时，应注明《抗规》3.9.2.2-2）（强条）特别是2008年版新增的“且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%”大多数设计单位没有补充在设计说明中。
 5、近二年，建设部质量检查专家提出，即使场地无液化可能，在地勘报告及工程设计图中均应注明场地无液化可能。
 6、结构设计时，作过抗震安评工程的地震动参数小于规范的地震动参数的，用规范地震动参数，大于规范地震动参数的，应用安评中的地震动参数，总之，以取大值为原则。
 7、计算中场地类别应严格按地勘报告中的场地类别采用，不得随意改变，如Ⅷ度区，Ⅱ类场地，按Ⅰ类场地计算，地震作用力差35%会造成结构不安全。
 8、有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用，而设计中往往不计算。
 9、当计算中，层间水平最大位移与平均位移比大于1.2时，应计算双向水平地震作用下的扭转影响，而从我们看到的计算书中，不是不计算双向地震作用，或者不计算偶然偏心，应指明的是，偶然偏心是必须计算的。
 10、该计算竖向地震作用的，不计算。
 11、结构计算中，计算位移时，采用刚性楼板假定，而计算配筋时，应采用弹性楼板的假定，当结构开大洞时，或平面特别不规则，应采用薄膜理论计算，对开洞周边的板和框梁以及平面凹凸严重的相关板及梁应予以加强，并且对有些板应计算传递水平剪力强度。
 12、今年审查一个工程，位于0.15g的Ⅲ类场地土上，按规范要求提高到Ⅷ度构造，而由于计算是按Ⅶ度取用的抗震墙等级采用的，机子成图，而忽略了构造要求。
 13、抗震墙加强层范围往往漏注。
 14、关于抗规6.1.4条，地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，……其楼板厚度不宜小于180mm，（高规是不应）……地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍……。
 许多设计单位在设计时，不是按照室内外高差，结构的实际情况，人为地确定地下室顶板是否作为嵌固，而盲目地按业主省钱的要求去作，这种作法是非常不好的，我大略计算，高规中要求高层地下室顶板厚度不能小于160mm，只差20mm，对20层楼，混凝土每平方只省1mm，而不顾其可能出现的安全隐患值得吗？
 对于钢筋，个别单位甚至地下室柱钢筋比一层柱钢筋还少，这种作法实际上损害了广大用户的利益，危害了公共安全。
 15、抗规6.3.3条，1款，梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。5款，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径数值应增大2mm，这种情况发生有二种常见的错误：（1）挑梁钢筋大，而延伸到柱内框架上；（2）钢筋配筋调整时，未计算配筋率。
 16、柱的箍筋肢距超过抗规6.3.11条要求，此情况较普遍，个别单位设计的没有按至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋或拉筋的约束。
 17、抗震墙的厚度在底部由于层高较大，墙厚比规范要求薄，片面强调计算平面外稳定，是不恰当的，这里有一个度的问题，即不能小太多。
 18、剪力墙应复核轴压比，特别是小墙垛的轴压比，及剪力墙长与宽比小于3时按柱构造不注意，抗规6.4.5条。
 19、现在许多高层建筑，在一字墙端部有许多梁搁上，特别是垂直于墙的梁（有相当跨度的梁）搁上，墙端是不安全的，我们知道，在计算中没有考虑墙的偏心荷载影响。
 20、剪力墙转角节点，或剪力墙二个洞口边相连的一个节点，纵向配筋按一侧计算值取用，差太多。
 21、剪力墙节点不复查纵向钢筋的配筋率和配筋率，经常钢筋不够。
 22、框剪结构中，剪力墙位置布置不合理，或剪力墙边就是大洞口，剪力无法传递到剪力墙上。
 23、当框梁一端支承有较大的次梁或主梁两侧的次梁不在一直线上时，应考虑其次梁传来的支座弯矩转化的梁扭矩，此时，计算中扭矩折减系数改为1.0。
 24、当竖向构件不连续时，梁上托有剪力墙或柱的，应按框支柱，框支梁设计，此时计算中应点取特殊信息，如果不点取，则计算时不按框支构件计算，很不安全。
 25、砌体结构中少数单位仍有做竖向承重构件不连续，即常称的悬墙结构，这是不允许的。
 26、砌体结构带有地下室的工程抗震设计时，许多单位既不将地下室作嵌固，而构造柱设置时又不按加地下室的层数配置，这样二个都占是不合适的。
 27、构造柱钢筋配置没有按抗规7.3.2条第一款执行，设计人强调是宜就不执行，这是不符合规范精神的，如Ⅷ区，从表7.3.1，五、六层构造柱设置是相同的，但六层比五层增加了一层。7.3.2条将构造柱钢筋适当加大，即考虑了其不利因素，我们在设计量应吃透规范的精神。
 28、底框结构，应认真执行规范，主要违反规范在托墙梁和上下层刚度比，有些人认为上面刚度小，即好，这也是不对的，这是将危险点上移到砌体的底层，而在规范中未考虑此部分设计加强措施。
 29、进厅和楼梯间的梁的支座长度不应小于500，很多人都忽略，或认为有构造柱就不执行。
 四、执行《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中的问题：
 1、新疆地基一般说比较好，但也有不少地区地基情况不良，而在设计中对5.3节的变形计算不重视，特别是有些进行地基处理后，对软弱下卧层计算承载力和整体变形不重视。
 2、对于筏基处于地下水位以下时，其筏基计算应考虑地下水的影响，而挡土墙承担水的侧压力。
 3、我们要十分重视处于地下水位以下时，只有地下室或地上层数很少的抗浮设计，疆内已有个别工程出现了事故。
 4、独立基础设计中，伸出长度与高度之比过去一般控制在2.5之内，现在有些人越做越大，虽然规范没有要求，但是请大家考虑，由于基础刚度不够，会不会造成地反力的曲线与假设不符。
 5、在做一柱一墩的扩底墩基础中，要求双向加地梁，以平衡柱底弯矩、剪力，而在单厂中，柱底剪力较大，而且只能一个方向加地梁，而其柱底剪力没有交代，众所周知，目前扩底墩只计算垂直力，不计算水平力，那么其水平力无法交代。
 6、目前设计的扩底墩均为端承桩，根据8.5.2-7.3）条，应通长配筋，个别单位未通长配筋。
 7、当高层与裙楼相连时，地基处理有些认为高层满足即可，裙楼部分不处理，这样作法不很妥当，应有交接，并且计算变形满足表5.3.4规定的数值。
 8、有些构造柱承担了许多梁的重量，俗称受力构造柱，该构造柱要设计基础，或作独立柱基，或作在条形基础上的柱基，该基础应满足：（1）基础置于的下部基础结构的局部受压；（2）该基础下传到基底的力加上扩散角上部的墙体等重量满足地基承载力要求。
 五、执行《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中的问题：
 1、消防车的荷载，根据表4.1.1条，双向板楼盖（板跨不小于6m×6m）和无梁楼盖（柱网尺寸不小于6m×6m）时用20KN/㎡，否则应用35KN/㎡，故设计中可以根据柱网尺寸，框架部分用20KN/㎡，而板及次梁用35KN/㎡。
 2、屋面雪荷载没有按表6.2.1执行，特别是6.2.2条1款“屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用”，当高低跨屋面时，没有执行表中第82页规定，在轻钢厂房中，造成该檩条不安全。
 3、剪力墙结构中，砼容重输入未考虑抹灰重量或考虑不足。
 六、执行《砌体结构设计规范》GB50003-2001中的问题：
 1、当采用粘土多孔砖时，根据孔洞率其抗剪、抗压强度折减不重视（程序中要设计人输入）。
 2、单层砖砌体结构中，厂房、仓库等没有按4.2节方法进行计算，而用SATWe计算，概念错误，此问题讲过几次，经常有人出错。
 3、砌体结构不打印墙体的高厚比，当然一般住宅等高厚比不会超标，但作为一项内容应给出。
 4、对6.2节中的个别条款不重视，如梁跨大于等于6m时，240墙要加壁柱或采取其它加强措施。
 5、表6.3.1执行不严，许多人总想超长，这是不恰当的，如果产生了裂缝，即使不是由于超长引起的，也是会作为设计失误要承担一部分责任。
 6、防止和减轻墙体裂缝措施执行不严，整个6.3节均是，但大家不重视，往往只写了一部分，这样出了问题，讲不清楚，我们看规范用词是防止和减轻墙体开裂的主要措施，从标题看，没有讲完全防止，所以我们要有足够的认识。
 7、关于挑梁的抗倾复问题，由于高层多了，对此条可能忘了，许多单层砌体结构的挑梁不计算抗倾复，非常冒险，众所周知，在结构中，悬挑结构的倾复问题是最多的，近几年听到少了，是单层少了。
 七、执行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中的问题：
 1、关于受弯构件的挠度计算问题，我们一般对单梁，只要设定了挠度要求，计算机程序中解决了，但由于主次梁，次梁上再加次梁，造成了挠度叠加，这个问题考虑不周到，引起了个别梁裂缝，或轻质隔墙裂缝，或梁下砌体压裂。这种事故真是不大不小，造成了事实，有些工程也很难处理。
 2、裂缝控制，表3.3.4中有要求，但在计算机计算配筋时，应点取裂缝宽度限值，特别大跨度梁应严格掌控。
 3、关于梁的剪扭计算，计算机出来的结果有时不十分正确，重要构件应该手工复核。
 4、规范表9.1.1钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距，规范规定较严，现在在地震区，根据震害，专家们主张少设缝，但是少设缝应有措施解决砼结构的热胀冷缩问题，现在措施不到位。对于露天结构。长度又往往超过规定值，这应由严格按规范要求。
 5、关于钢筋锚固，当梁支承在梁或砼墙上时，锚固长度不足，应按规范9.3.2条采取措施。
 6、板中的最小配筋率不按规范9.5.1条复核。
 7、板的负筋不满足10.1.6条要求，而板的分布钢筋不满足规范10.1.8条，即钢筋面积不小于受力钢筋的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%，此问题很普遍。
 八、执行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002及普遍钢结构厂房中的问题：
 1、许多结构设计图中未标设计选用吊车的吨位、吊车型式、工作制、Lk等基本条件，基本上让审图人员去猜。
 2、选用非标吊车太多，工业厂房设计应按照工业建筑模数要求设计，这样吊车可以选用标准跨距吊车，有一个工程吊车跨距只差几公分，为什么不能用牛腿调整呢？
 3、大吨位吊车的柱子宜采用组合式柱或分离式柱，这样，对大吨位吊车的吊车梁下直接传到柱子上，不要采用牛腿，传力直接，符合结构传力要求，直接简便的原则。
 4、当柱脚采用固接时，应注意锚栓的距离，保证固接的实现。
 5、风荷载计算往往只取中间跨，没有校核端部跨的风载，因为门刚主要是风载控制，不验算端部跨可能不安全。
 6、门刚规程的安全度偏低，设计人员又没有留有余地，一味强调节约造价，可能会出现不安全事故。
 九、幕墙设计中的问题：
 1、幕墙设计中的风荷载计算没有按规范要求对于角部采用（2.0），而只计算中间部分，这样会造成杆件强度、刚度不足，见荷载规范7.3.3条。
 2、后置埋件往往在轻隔墙上设置，不符合要求置于C30砼上，见JGJ133-2002的5.8.3条。
 3、当采用槽钢为立柱时，应槽钢以X轴平行于墙面，而个别工程将X轴垂直于墙面，与计算模型不符，严重造成强度、刚度不足。
 4、采用方钢管，其壁厚偏薄，小于规范规定的钢型材截面主要受力部分的厚度不应小于3.5mm。
 5、采用铝塑板，不注明上下两层铝皮厚度，规范要求不应小于0.5mm，为低价中标或偷工减料打埋伏。
 6、立柱与角码，或横梁与立柱焊接，违反了规范的5.6.6条及5.7.11条（强条）。
 7、横梁与立柱通过角码连接时，螺栓不应少于2个，有些工程只做一个，违反了5.6.6条（强条）。
 8、个别工程在转角部位的横梁设计是可变体系。
 
 以上问题是我近一、二年来，施工图审查中发现的主要问题，具体问题还有很多，如常见的梁、柱配筋小于计算值，计算的钢材种类与实际配筋不符等等，不能一一列举，各工程的设计、校对、审核人员应加强责任心，以保证工程的安全。