土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

劉春仁

（黑龍江省大慶建筑安裝集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163453）

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作實(shí)踐中部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范缺乏正確理解或常有疏忽，給工程帶來(lái)安全隱患或者增加不必要的造價(jià)。在建構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全、耐久、適用和經(jīng)濟(jì)等多個(gè)方面，因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作是十分重要的。

1 結(jié)構(gòu)材料選擇

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

在設(shè)計(jì)工作中，在對(duì)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)的理解與應(yīng)用存在以下兩方面的問(wèn)題與爭(zhēng)議：

1.1.1 規(guī)范4.1.2條規(guī)定：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15。與此條相呼應(yīng)在4.1.3條和4.1.4條中不再列入了C10混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值。這里存在一個(gè)對(duì)上述規(guī)范條文的正確理解與應(yīng)用的問(wèn)題，這就是作為基礎(chǔ)墊層的素混凝土是否可以采用C10混凝土，是否也必須采用C15混凝土。對(duì)這一問(wèn)題存在很廣泛的爭(zhēng)議。在某些工程中對(duì)基礎(chǔ)墊層的混凝土采用C10后，不僅有的監(jiān)理公司的監(jiān)理人員對(duì)此置疑，甚至有的圖紙審查人員也表示反對(duì)，都認(rèn)為這違反了規(guī)范的要求，要求改正為C15。混凝土墊層采用C10等級(jí)的混凝土，如改為C15級(jí)混凝土沒(méi)有必要而且增加造價(jià)造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。分歧的原因是置疑的人員沒(méi)有正確理解規(guī)范的條文，因?yàn)橐?guī)范的4.1.2條是指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15，而作為墊層的混凝土是素混凝土不屬于鋼筋混凝土，墊層混凝土的作用是保護(hù)地基土在施工中不擾動(dòng)，同時(shí)為基礎(chǔ)的施工創(chuàng)造有利的工作條件，C10混凝土完全可以達(dá)到。

1.1.2 規(guī)范4.1.4條例表規(guī)定了各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。其中有一個(gè)注釋?zhuān)蚴怯眯∽直磉_(dá)常被設(shè)計(jì)人員忽視，這個(gè)注是指當(dāng)軸心受壓及偏心受壓構(gòu)件的截面長(zhǎng)邊或直徑小于300mm，則表中的混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以系數(shù)0.8。該注釋是不能忽視的，因?yàn)楫?dāng)構(gòu)件的截面尺寸越小，混凝土構(gòu)件的缺陷帶來(lái)的強(qiáng)度損失越大。

1.2 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50003-2001)

在砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)結(jié)構(gòu)材料選擇的規(guī)定方面容易忽視的主要是第6.2.2條對(duì)地面以下或防潮層以下的砌體、潮濕房間的墻，所用材料的最低強(qiáng)度等級(jí)提出的要求，其目的是為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性。例如對(duì)于地基土很潮濕的砌體，磚至少要求MU15，砂漿必須是水泥砂漿而且不低于M7.5。但在實(shí)踐中很多設(shè)計(jì)人員單從砌體的強(qiáng)度要求出發(fā)采用MU10磚、M5水泥砂漿。這是違背規(guī)范要求的，應(yīng)予改正以保證結(jié)構(gòu)的耐久性。此外，上述這一要求不僅針對(duì)地面以下砌體，還針對(duì)地面以上的潮濕房間，例如衛(wèi)生間等。

2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求

2.1 砌體結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距

在建筑設(shè)計(jì)中，為了防止或減輕房屋在正常使用條件下，由于溫差和砌體干縮引起的墻體豎向裂縫，應(yīng)在墻體中設(shè)置伸縮縫。在砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50003-2001)中第6.3.1條規(guī)定了砌體房屋伸縮縫的最大間距，例如鋼筋混凝土屋蓋當(dāng)屋面設(shè)有保溫層或隔熱層時(shí)，伸縮縫的最大間距為50m。我國(guó)很多房屋長(zhǎng)度在40m～50m的砌體房屋，按上述規(guī)定沒(méi)有設(shè)置伸縮縫，但不少房屋還是出現(xiàn)了溫度裂縫，有的甚至比較嚴(yán)重。原因在于設(shè)計(jì)人員沒(méi)有全面理解該規(guī)范條文。首先該規(guī)定是針對(duì)燒結(jié)普通磚的，對(duì)于目前墻體改革中新使用的混凝土砌塊等房屋，該規(guī)范已強(qiáng)調(diào)由于混凝土有干縮性，應(yīng)該將伸縮縫的最大間距乘以0.8系數(shù)，也就是說(shuō)應(yīng)將伸縮縫的最大間距調(diào)整為50m×0.8=40m。其次該規(guī)范在注釋中還強(qiáng)調(diào)了對(duì)于白天和夜晚溫差較大地區(qū)，伸縮縫的最大間距應(yīng)予以適當(dāng)減小，因此，對(duì)于我國(guó)晝夜溫差較大的地區(qū)來(lái)說(shuō)，應(yīng)適當(dāng)減小伸縮縫的最大間距，使用燒結(jié)普通磚的上述砌體房屋，伸縮縫的最大間距應(yīng)降為45m，使用混凝土砌塊的上述房屋，伸縮縫的最大間距應(yīng)降為35m。按調(diào)整后的伸縮縫的最大間距設(shè)計(jì)的砌體房屋再輔以其它措施后，很少再出現(xiàn)溫度裂縫了。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度

現(xiàn)行混凝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB 50010-2002)中，比89規(guī)范更加重視對(duì)混凝土耐久的要求，而混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與混凝土保護(hù)層的厚度是密切相關(guān)的，因此現(xiàn)行規(guī)范比原規(guī)范對(duì)混凝土保護(hù)層的厚度要求有所增加。例如在一類(lèi)環(huán)境柱的混凝土保護(hù)層的厚度由25mm增加到30mm。特別對(duì)于基礎(chǔ)，混凝土保護(hù)層的厚度增加得更多，因?yàn)榛A(chǔ)與水有接觸，所處環(huán)境更為不利。但在設(shè)計(jì)實(shí)踐中往往有些設(shè)計(jì)人員忽略了這一變化，因而不能滿(mǎn)足混凝土耐久的要求，造成混凝土質(zhì)量下降。

3 結(jié)構(gòu)荷載取值

3.1 屋面可變荷載的取值和分布

并非在屋面全跨布置可變荷載產(chǎn)生的內(nèi)力一定最大，往往在半跨布置可變荷載時(shí)結(jié)構(gòu)可能更為不利。因此對(duì)于屋架和拱殼屋面除了全跨布置可變荷載時(shí)做出計(jì)算外，還應(yīng)考慮半跨布置可變荷載，并做出相應(yīng)的計(jì)算，然后按最不利的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)屋面可變荷載的取值應(yīng)十分謹(jǐn)慎，特別是對(duì)于屋架和拱殼屋面，因?yàn)檫@類(lèi)屋面荷載的分布對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力很敏感。例如積雪荷載應(yīng)按全跨均勻分布、不均勻分布，半跨均勻分布的幾種情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能保證屋面結(jié)構(gòu)的安全。

3.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的荷載取值

在建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB 50007-2002)中第3.0.4條明確做出了以下規(guī)定：計(jì)算地基變形時(shí)，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的永久值組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用。計(jì)算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩(wěn)定及滑坡推力時(shí)，荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，分項(xiàng)系數(shù)均為1.0。按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時(shí)，傳至基礎(chǔ)或承臺(tái)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中上述的各方面經(jīng)常有設(shè)計(jì)人員沒(méi)有正確執(zhí)行。

3.2.1 計(jì)算地基變形時(shí)將荷載取值錯(cuò)誤地取為荷載設(shè)計(jì)值而不是荷載的準(zhǔn)永久組合值。由于荷載的設(shè)計(jì)值大約為荷載準(zhǔn)永久組合值的1.4～1.6倍，因此這一錯(cuò)誤取值造成的影響更多，常常使原本地基變形不超過(guò)限值，錯(cuò)誤的判斷為地基的變形不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。錯(cuò)誤地將基礎(chǔ)加深或?qū)⒒A(chǔ)的底面積擴(kuò)大，造成很大的浪費(fèi)。

3.2.2 在確定基礎(chǔ)底面積或確定樁數(shù)時(shí)，荷載取值錯(cuò)誤地取為荷載的設(shè)計(jì)值而不是荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，由于荷載的設(shè)計(jì)值大約為荷載標(biāo)準(zhǔn)值的1.25倍左右。因此這一錯(cuò)誤將導(dǎo)致約20%的浪費(fèi)，對(duì)整棟建筑而言，這一浪費(fèi)是相當(dāng)大的。

3.2.3 計(jì)算擋土墻的土壓力、地基或斜坡的穩(wěn)定時(shí)，荷載的取值錯(cuò)誤地將永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.2，將可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.4，而忽視了規(guī)范中特別說(shuō)明了的分項(xiàng)系數(shù)均為1.0的規(guī)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范是國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的法規(guī)，是建筑結(jié)構(gòu)做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的指導(dǎo)文件。為了更好的遵循這一法規(guī)，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)該熟悉，更應(yīng)該正確理解，保證土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

[1]砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.GB 50003-2001.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2002.

[2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.GB 50007-2002.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2002.