荷載和地震作用在設(shè)計和圖審時常見問題剖析

潘 永 燦

(鹽城工學(xué)院土木工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224003)

荷載和地震作用在設(shè)計和圖審時常見問題剖析

潘 永 燦

(鹽城工學(xué)院土木工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224003)

對設(shè)計荷載和地震作用在施工圖設(shè)計和審查時的常見問題進行了分析，探討了荷載取值和抗震設(shè)防中的常見問題，為相關(guān)設(shè)計和施工圖審查人員提供參考。

設(shè)計荷載，地震作用，施工圖設(shè)計，施工圖審查，問題剖析

建筑結(jié)構(gòu)在施工過程中和使用期間要承受各種荷載，荷載取值對結(jié)構(gòu)設(shè)計人員來說是非常重要的。荷載取值有誤或遺漏會造成結(jié)構(gòu)的不安全，甚至?xí)?dǎo)致建筑物倒塌，從而造成人員傷亡和財產(chǎn)的重大損失。為了滿足各類建筑物的設(shè)計要求，提高設(shè)計質(zhì)量，減少設(shè)計失誤，本文就設(shè)計荷載和地震作用在施工圖設(shè)計和審查中常見問題加以介紹，以引起設(shè)計和圖審人員的重視。

1 荷載取值問題

1.1 荷載取值應(yīng)注意新舊規(guī)范的區(qū)別

GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范已于2012年10月1日開始實施，不能再采用2006年版的規(guī)范取值。主要有以下變化：1)教室荷載由2.0 kN/m2提高到2.5 kN/m2；2)民用建筑衛(wèi)生間活荷載由2.0 kN/m2提高到2.5 kN/m2；3)教學(xué)樓的走廊、門廳活荷載由2.5 kN/m2提高到3.5 kN/m2；4)樓梯活荷載除多層住宅仍取2.0 kN/m2外，其他均取3.5 kN/m2；5)原欄桿“頂部水平荷載”改為“活荷載”，對于托兒所、幼兒園、住宅、宿舍、醫(yī)院、旅館、辦公樓等這些建筑，新規(guī)范將其樓梯欄桿頂部水平荷載取值由原來的0.5 kN/m2提高到1.0 kN/m2,而學(xué)校、食堂、電影院、劇場、禮堂、車站、展覽館或體育場等公共建筑的欄桿頂部水平荷載保持不變，同時增加“豎向荷載應(yīng)取1.2 kN/m，水平荷載與豎向荷載應(yīng)分別考慮”等條款內(nèi)容；6)增加屋頂運動場地活荷載值取為3.0 kN/m2。

1.2 地下室頂板設(shè)計荷載取值有誤

當考慮消防車直接行駛于地下室頂板上時，應(yīng)按GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范表5.1.1第8項規(guī)定來取消防車活荷載標準值；當頂板上填有覆土?xí)r，結(jié)構(gòu)板面的覆土及面層對汽車輪壓具有擴散作用，覆土越厚，汽車輪壓擴散越充分，當覆土層厚度足夠厚，輪壓擴散足夠充分時，汽車輪壓荷載可按均布荷載考慮。同時，GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范附錄B第B.0.1條規(guī)定：當考慮覆土對樓面消防車活荷載作用的影響時，可對樓面消防車活荷載標準值加以折減。若設(shè)計時不考慮汽車通道下方的首層地下室頂板的消防車荷載，就會造成安全隱患。

1.3 屋面活荷載取值不正確

按GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范第5.3.1條規(guī)定：不上人屋面活荷載標準值取為0.5 kN/m2，上人屋面活荷載標準值取為2.0 kN/m2，不能把上人屋面活荷載按不上人屋面來取用，也不能按老規(guī)范取為1.5 kN/m2；同時作其他用途的上人屋面，此時活荷載應(yīng)按相應(yīng)樓面采用；當設(shè)有屋頂花園或屋頂運動場地的活荷載標準值取為3.0 kN/m2，屋頂花園活荷載不應(yīng)包括花圃土石等材料自重；同時采取構(gòu)造措施防止由于屋面排水不暢等引起的積水荷載，若不能滿足時，應(yīng)按積水的可能深度確定屋面活荷載。

1.4 計算荷載偏小或有遺漏

樓屋面計算恒荷載取值偏小，樓板設(shè)計時沒有考慮隔墻自重產(chǎn)生的荷載效應(yīng)，屋頂設(shè)計時未考慮屋頂水箱荷載，通風(fēng)機房、電梯機房、儲藏室荷載按一般樓面荷載取值，樓屋面裝修荷載未考慮等，都是在工程設(shè)計中普遍存在的問題。

2 抗震設(shè)防中存在的相關(guān)問題

2.1 沒分清抗震設(shè)防烈度與抗震措施設(shè)防烈度兩者區(qū)別

抗震設(shè)防烈度是一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度，是按國家規(guī)定的權(quán)限批準作出的行為。通常情況下取50年內(nèi)超越概率10%的地震烈度，不能隨意提高或降低。而抗震措施設(shè)防烈度是指按GB 50223—2008建筑工程抗震設(shè)防分類標準中第3.0.3條規(guī)定按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用，但對于像教育建筑等重點設(shè)防類工程，按高于本地區(qū)一度的要求加強抗震設(shè)防烈度。同時對重點設(shè)防類工程不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)抗震等級采取相應(yīng)的抗震措施，包括抗震計算時的各種內(nèi)力調(diào)整措施和各種建筑抗震構(gòu)造措施，同時對于乙類建筑應(yīng)提高一度來確定其抗震等級。

2.2 抗震措施與抗震構(gòu)造措施概念理解有誤

抗震措施與抗震構(gòu)造措施是既有區(qū)別又有聯(lián)系的兩個不同概念。GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范第2.1.10條規(guī)定：建筑抗震措施是指除地震抗力計算和地震作用計算以外的抗震設(shè)計內(nèi)容，包括建筑抗震構(gòu)造措施。建筑抗震構(gòu)造措施是指依據(jù)建筑抗震概念，對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)設(shè)計的各部分采取的各項細部要求。同時應(yīng)分清不同場地類別的抗震構(gòu)造措施所對應(yīng)的設(shè)防烈度，在Ⅰ類場地及0.15g和0.3g的Ⅲ，Ⅳ類場地條件下需要作局部調(diào)整。對多高層混凝土結(jié)構(gòu)，常見的抗震構(gòu)造措施包括：梁的最大配筋率、箍筋間距、柱的軸壓比、體積配箍率等，除抗震構(gòu)造措施外的抗震措施還包括：梁柱節(jié)點處的彎矩和剪力增大系數(shù)及剪力墻剪力增大系數(shù)等。

2.3 應(yīng)根據(jù)水平地震作用結(jié)果及時調(diào)整結(jié)構(gòu)平面布置

JGJ 3—2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第3.4.5條規(guī)定：A級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)整體計算時，在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，位移比超過1.5或以扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與以平動為主的第一自振周期T1兩者之比超過0.9，表明結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)力構(gòu)件布置不太合理，引起樓層結(jié)構(gòu)剛心與樓層質(zhì)心兩者之間偏移過大；另一種可能是結(jié)構(gòu)平面雖然基本對稱，而筒體結(jié)構(gòu)截面小，從而使結(jié)構(gòu)體系整體抗扭剛度不能滿足要求。應(yīng)適當調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)平面布置，使抗震指標符合設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。

2.4 關(guān)于樓梯的抗震設(shè)計問題

樓梯作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的疏散工具，在抗震設(shè)防設(shè)計中起著重要的作用。通常對樓梯設(shè)計應(yīng)注意以下兩點：一方面，主體結(jié)構(gòu)的抗震能力受樓梯結(jié)構(gòu)的影響很大，樓梯會使結(jié)構(gòu)柱變成短柱或錯層柱；另一方面，樓梯的梯段板與普通樓板一樣傳遞水平地震作用，故需對梯段板應(yīng)當給予適當加強。從地震被損壞的情況來看，樓梯構(gòu)件破壞影響了逃生通道安全而造成人員傷亡是其顯著特點。因此，在進行樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮以下幾點要求：1)結(jié)構(gòu)計算模型的建立，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況來考慮樓梯構(gòu)件的影響。樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在框架結(jié)構(gòu)體系中，而在剪力墻結(jié)構(gòu)、框—剪結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)體系中，由于這些結(jié)構(gòu)整體剛度較大，整體性及抗震性能較好，在主體結(jié)構(gòu)中樓梯自身剛度所占的剛度比值不大，可以忽略樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響。2)對框架結(jié)構(gòu)中起疏散作用的樓梯，應(yīng)優(yōu)先考慮在樓梯間周邊設(shè)置剪力墻，但不宜造成較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。3)對于樓梯的施工方式，不應(yīng)采用裝配式樓梯，盡量采用現(xiàn)澆樓梯或裝配整體式樓梯。4)樓梯間的布置應(yīng)盡量使框架結(jié)構(gòu)平面均勻規(guī)整；采用整體現(xiàn)澆方式施工樓梯時，應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件對地震作用產(chǎn)生的影響，同時進行樓梯抗震承載力驗算；當樓梯間周邊無法設(shè)置剪力墻時，宜采取相關(guān)構(gòu)造措施，以減少樓梯構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響。實際工程中，避免或減少樓梯對主體結(jié)構(gòu)影響的主要措施有：a.將樓梯休息平臺與主體結(jié)構(gòu)脫開或采取梯段下端滑動措施；b.宜在梯板周邊設(shè)置暗梁，提高樓梯抵抗水平地震作用的能力；c.在休息平臺與上層結(jié)構(gòu)之間設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。5)應(yīng)加強樓梯間兩側(cè)填充墻與柱之間的拉結(jié)，人流通道和樓梯間的圍護墻可用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強，并可設(shè)置間距不大于層高且不大于4 m的鋼筋混凝土構(gòu)造柱。

圖審人員在審查圖紙時應(yīng)明確以下幾點：1)樓梯間布置在房屋端部會導(dǎo)致樓層剛心偏心加大，對邊柱和角柱不利；2)剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，當梯板支撐在兩片剪力墻之間時，不可忽視現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯剛度的貢獻；3)樓梯剛度對框架結(jié)構(gòu)體系的影響很大，樓梯會分擔更多的地震作用力，應(yīng)特別注意設(shè)置樓梯形成的框架短柱，加強樓梯間角柱、梯柱、梯板跨中的配筋。

以上幾點是在荷載設(shè)計和地震作用中常見的一些問題，可供相關(guān)設(shè)計和圖審人員參考。

[1] 李永康，馬國祝.建筑工程施工圖審常見問題詳解——結(jié)構(gòu)專業(yè)[M].第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[2] 姜學(xué)詩.建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計文件審查常見問題分析[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[4] GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[5] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[6] GB 50223—2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標準[S].

[7] JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

Analysis on common design and drawing examination problems under load and seismic action

Pan Yongcan

(CollegeofCivilEngineering,YanchengCollegeofIndustry,Yancheng224003,China)

The paper analyzes common construction drawing design and examination problems under design load and seismic action, and explores common problems existing load valuing and seismic prevention, which has provided some guidance for relevant designers and construction drawing examiners.

design load, seismic action, construction drawing design, construction drawing examination, problems analysis

2015-04-09

潘永燦(1973- )，男，碩士，副教授，國家一級結(jié)構(gòu)師，國家一級建造師

1009-6825(2015)17-0020-02

TU312

A