結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該了解的一些基本概念知識(shí)

  在建筑行業(yè)*重要的兩點(diǎn)無(wú)非就是建筑的外形設(shè)計(jì)以及建筑能支撐的時(shí)間長(zhǎng)短，外形設(shè)計(jì)是大家看一個(gè)建筑時(shí)*先看到的東西，但是建筑的結(jié)構(gòu)才是建筑質(zhì)量的保證，而設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的人就是結(jié)構(gòu)工程師。
  1、結(jié)構(gòu)類型如何選擇？
  （1）對(duì)于高度不超過150米的多高層項(xiàng)目一般都選擇采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；
  （2）對(duì)于高度超過150米的高層項(xiàng)目則可能會(huì)采用鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)類型；
  （3）對(duì)于落后偏遠(yuǎn)地區(qū)的民宅或小工程則可能采用砌體結(jié)構(gòu)類型。
  2、結(jié)構(gòu)體系如何選擇？
  對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)房屋高度不超過120米時(shí)，一般均為三大常規(guī)結(jié)構(gòu)體系——框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。
  （1）對(duì)于學(xué)校、辦公樓、會(huì)所、醫(yī)院以及商場(chǎng)等需要較大空間的建筑，
  當(dāng)房屋高度不超過下表時(shí)，一般選擇框架結(jié)構(gòu)；當(dāng)房屋高度超過下表時(shí)，一般選擇框架-剪力墻結(jié)構(gòu)；
  （2） 對(duì)于高層住宅、公寓、酒店等隔墻位置固定且空間較小的建筑項(xiàng)目一般選擇剪力墻結(jié)構(gòu)。當(dāng)高層住宅、公寓、酒店項(xiàng)目底部一層或若干層因建筑功能要求（如大廳或商業(yè)）需要大空間時(shí)，一般采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
  （3） 對(duì)于高度大于100米的高層寫字樓，一般采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)。
  3、 框架結(jié)構(gòu)合理柱網(wǎng)及其尺寸？
  （1）柱網(wǎng)布置應(yīng)有規(guī)律，一般為正交軸網(wǎng)。
  （2）普通建筑功能的多層框架結(jié)構(gòu)除個(gè)別部位外不宜采用單跨框架，學(xué)校、醫(yī)院等乙類設(shè)防建筑以及高層建筑不應(yīng)采用單跨框架。
  （3）僅從結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性考慮，低烈度區(qū)（6度、7度）且風(fēng)壓?。ㄐ∮?.4）者宜采用用大柱網(wǎng)（9米左右）；高烈度區(qū)（8度及以上）者宜采用中小柱網(wǎng)（4~6米左右）。
  （4）一般情況下，柱網(wǎng)尺寸不超過12米；當(dāng)超過12米時(shí)可考慮采用鋼結(jié)構(gòu)。
  4、 框架結(jié)構(gòu)樓蓋形式合理選擇？
  （1）框架結(jié)構(gòu)樓蓋可采用單向主次梁、井字梁、十字梁形式。從結(jié)構(gòu)合理角度考慮次梁的布置應(yīng)使得單向板板跨為3.0米左右，雙向板板跨為4.0米左右。
  （2）從建筑功能考慮，一般來(lái)說，學(xué)校、商場(chǎng)一般采用井字梁、十字梁較多；辦公樓、會(huì)所、醫(yī)院一般采用主次梁較多。
  5、 框架柱截面合理尺寸確定？
  （1）框架結(jié)構(gòu)柱截面通常由軸壓比限值控制，一般情況下，柱計(jì)算軸壓比=軸壓比規(guī)范限值-0.1較為合適。
  （2）除甲方對(duì)經(jīng)濟(jì)性有特殊要求時(shí)，一般情況下，多層框架柱截面尺寸改變不超過2次；高層框架柱截面尺寸改變不超過3次。
  （3）柱截面形狀一般為矩形（長(zhǎng)寬比一般不超過1.5），且柱截面長(zhǎng)邊平行于結(jié)構(gòu)平面短邊方向。
  （4）當(dāng)層數(shù)為10層時(shí)，方形柱尺寸700~1000mm；當(dāng)層數(shù)為5層時(shí)500~800，大柱網(wǎng)取大值，小柱網(wǎng)取小值。
  6、 梁截面合理尺寸確定？
  （1）在正常荷載情況下，框架梁截面高度可以按L/13估算，單向次梁截面高度可以按L/15估算，雙向井字梁截面高度可以按L/18估算。
  （2）梁截面寬度可取為梁高的1/3~1/2。
  （3）最終梁截面尺寸根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定，一般情況下應(yīng)確保絕大多數(shù)梁支座配筋率為1.2~1.6%，不宜超過2.0%，跨中配筋率為0.8~1.2%。
  （4）框架梁高度一般為600~800mm，寬度一般為250~350mm；次梁截面高度為500~600mm，寬度一般為200~250mm。
  7、樓板合理厚度確定？
  （1）在正常荷載及正?？缍确秶鷥?nèi)，單向板板厚約取h=L/30，雙向板板厚約取h=L/38，懸臂板板厚約取h=L/10，并應(yīng)使得計(jì)算配筋接近構(gòu)造配筋。
  （2）實(shí)際工程中一般板厚取值為100mm、120mm、150mm較多。
  8、懸臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)？
  懸臂結(jié)構(gòu)屬于靜定結(jié)構(gòu)，安全度較低，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大安全儲(chǔ)備（實(shí)配鋼筋比計(jì)算配筋增大約30%）。懸臂梁跨度盡量控制在3.5米以內(nèi)，懸臂板盡量控制在1.2米以內(nèi)。如超出此范圍，應(yīng)特別注意撓度和裂縫的驗(yàn)算或采用其他結(jié)構(gòu)形式（如設(shè)置斜撐等）。
  9、框架結(jié)構(gòu)各構(gòu)件材料用量大致比例？
  框架結(jié)構(gòu)由梁板柱構(gòu)件組成，多層框架結(jié)構(gòu)其材料用量比例大致如下：混凝土量：梁—約30%，板—約55%，柱—約15%；鋼筋量：梁—約50%，板—約25%，柱—約25%。因此，設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意柱網(wǎng)大小、板厚取值及梁配筋率的控制，確保結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理。
  10、混凝土容重一定要大于25嗎？
  《荷規(guī)》規(guī)定鋼筋混凝土容重為24~25KN/㎡。工程設(shè)計(jì)中大多數(shù)設(shè)計(jì)單位和審圖機(jī)構(gòu)都要求考慮混凝土構(gòu)件表面抹灰重量而將混凝土容重相應(yīng)提高，如框架結(jié)構(gòu)或框剪結(jié)構(gòu)取25.5KN/㎡，剪力墻取26KN/㎡。
  實(shí)際上直接取25KN/㎡也是可以而且是合理的。因?yàn)閷?shí)際梁板、梁柱節(jié)點(diǎn)會(huì)有一部分重合部分，而軟件并未考慮此因素，即梁板及梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)重復(fù)計(jì)算了多次重量，這部分重量一般足以抵消構(gòu)件抹灰重量。
  11、風(fēng)荷載信息中結(jié)構(gòu)基本周期需要考慮填充墻作用而折減嗎？
  此處結(jié)構(gòu)基本周期主要用于計(jì)算風(fēng)振系數(shù)，多數(shù)設(shè)計(jì)單位和審圖機(jī)構(gòu)在風(fēng)荷載信息中填的結(jié)構(gòu)基本周期都是未進(jìn)行折減的，即直接填入計(jì)算周期。實(shí)際按照相關(guān)結(jié)構(gòu)理論和規(guī)范要求，此處應(yīng)該填折減后的結(jié)構(gòu)自振周期，因?yàn)樵陲L(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)必然處于彈性狀態(tài)，填充墻肯定沒有開裂和破壞，其斜撐作用會(huì)使得結(jié)構(gòu)剛度增大，周期減小，因此填入折減后的結(jié)構(gòu)自振周期才是符合實(shí)際情況而且是*合理的。但填入未折減的結(jié)構(gòu)自振周期，風(fēng)振系數(shù)是偏大，風(fēng)荷載也是偏大，對(duì)于結(jié)構(gòu)是偏安全的。
  12、框架結(jié)構(gòu)平均重度大致規(guī)律？
  采用輕質(zhì)砌塊的常規(guī)框架結(jié)構(gòu)6、7度區(qū)平均重度為12~13KN/㎡，8度區(qū)為13~14KN/㎡；當(dāng)內(nèi)部隔墻少時(shí)取低值，當(dāng)內(nèi)部隔墻多時(shí)取高值。
  13、框架結(jié)構(gòu)需要控制哪些整體指標(biāo)？
  需要控制層間位移角、位移比、抗側(cè)剛度比及樓層受剪承載力比，不需要控制周期比。剪重比、剛重比很容易滿足規(guī)范要求的。
  14、框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度比及樓層受剪承載力比不滿足規(guī)范怎么辦？
  當(dāng)?shù)撞繉痈咻^大時(shí)，特別容易造成框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度比及樓層受剪承載力不滿足規(guī)范要求。此時(shí)，一般可以采用加強(qiáng)層高較大樓層框架柱和框架梁的截面，必要的時(shí)候需要改變結(jié)構(gòu)體系，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。單獨(dú)在底部層高較大樓層處設(shè)置剪力墻或斜撐的方法在計(jì)算結(jié)果上可以解決上述問題，但使得結(jié)構(gòu)體系較為怪異，底部為框剪結(jié)構(gòu)上部為框架，這其實(shí)并不妥當(dāng)，相當(dāng)于超限工程。
  15、水平力的夾角和斜交抗側(cè)力構(gòu)件方向的附加地震數(shù)的區(qū)別？
  兩個(gè)參數(shù)不同之處
  （1）水平了的夾角不僅改變地震作用的方向而且同時(shí)還改變風(fēng)荷載作用的方向；斜交抗側(cè)力構(gòu)件方向的附加地震方向角僅改變地震作用的方向。
  （2）側(cè)向水平力沿整體正交坐標(biāo)方向作用與沿某夾角方向作用的計(jì)算結(jié)果應(yīng)該取其*不利組合來(lái)進(jìn)行構(gòu)件的設(shè)計(jì)，但軟件中“水平力夾角”參數(shù)不能自動(dòng)取其*不利組合，必須由工程師對(duì)計(jì)算結(jié)果一一比較包絡(luò)設(shè)計(jì)。而“斜交抗側(cè)力構(gòu)件方向的附加地震數(shù)”參數(shù)是可以自動(dòng)考慮*不利組合，直接完成構(gòu)件截面設(shè)計(jì)。
  16、 屋頂構(gòu)架是否必須滿足扭轉(zhuǎn)位移比的要求？
  從工程實(shí)際分析，對(duì)于屋頂構(gòu)架或高出屋面較多的構(gòu)筑物，應(yīng)參與結(jié)構(gòu)整體分析計(jì)算，但可適當(dāng)放寬其扭轉(zhuǎn)位移比限值的要求。
  17、框架柱軸壓比超限怎么辦？
  方法有二：（1）加大柱截面；（2）提高柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)。
  18、框架柱計(jì)算縱筋較大怎么辦？
  （1）框架柱一般情況下為構(gòu)造配筋，若少數(shù)框架柱或頂層框架柱可能出現(xiàn)計(jì)算配筋（即計(jì)算縱筋大于最小配筋率），可調(diào)整柱截面形狀（X向配筋較大則將柱Y向加長(zhǎng)，Y向配筋較大則將柱X向加長(zhǎng)）。
  （2）如很多框架柱都出現(xiàn)計(jì)算配筋，則應(yīng)考慮在合適的位置設(shè)置剪力墻成為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，減小框架部分受力。
  19、梁抗彎超筋怎么辦？
  當(dāng)建筑允許時(shí)優(yōu)先加大梁高；建筑不允許時(shí)加大梁寬；梁截面尺寸無(wú)法改變時(shí)應(yīng)調(diào)整樓蓋梁布置，改變梁的受力狀態(tài)。
  20、梁抗剪超筋怎么辦？
  如果梁較短且是高烈度區(qū)，有效方法是將梁高做小，梁寬做大。