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摘要:隨著計算機技術的普及,結構工程師也從傳統的繁重的手工計算、制圖中解脫出來,取而代之是高速度的計算機計算、成圖,提高了工程師的生產率。但是計算機不能替代人腦,正如“對結構分析軟件的計算結果,應進行分析判斷,確認其合理、有效后方可作為工程設計的依據”。
關鍵詞:結構計算書;地基基礎設計;主體砼結構設計
盡管住房城鄉建設部發布了建質[2013]87號文,就建筑工程施工圖設計文件技術審查要點進行了匯總,但由于結構設計師自身技術水平、素質等原因,以及部分結構規范、規程等某些條文的不明確性、不一致性,造成結構工程師對其理解、執行也千差萬別,以上問題往往會給工程造成安全隱患問題。
本著“安全第一、強制性條文第二、深度第三”的指導思想,結合近幾年施工圖審查中發現的一些常見主要的結構設計問題進行的探討。
(一)結構計算書問題探討
審查中發現,除少數設計人員所采用的計算軟件為非有效版本、提供的計算書的內容不完整外,主要設計問題集中如下:
1)上部結構嵌固端的問題。表現如下:地下室頂板為無梁樓板,按《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2010)(以下簡稱《高規》)第3.6.3條,仍以地下室頂板為嵌固端,導致上部結構配筋偏??;再者計算書顯示嵌固端在地下室頂板,結施圖為地下室基礎,二者矛盾,按結施圖嵌固部位,同樣的上部結構配筋偏小
2)地面粗糙度。部分房地產項目設計單位不分清紅皂白,不管項目的地址、四周的情況,全部取C類。如東莞有些鎮比較偏辟、四周建筑比較稀疏,按《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)第8.2.1條的規定,不應為C類。
3)結構特別是框架結構,樓梯未按《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)(以下簡稱《抗規》)第6.1.15條的要求,樓梯與主體結構整澆時,未將樓梯按整體錄入模型中計算,仍采用將梯板、梯柱等效加載至四周梁上計算,與實際工程受力不符合。
4)對于底層較高、二層相對較低的建筑,當底層與二層的側向剛度比小于0.5時,按《抗震規范》第3.4.1條強制條文規定,應進行專門研究和論證,采取特別加強措施,但計算完畢后,設計人員既不復核,也不調整模型。
5)對于高層轉換層結構,按《高規》第5.1.12條、10.2.16-8條的規定,未采用不少于二個不同的力學模型的軟件計算,對于二次轉換的框支主梁未進行應力分析,而是采用一種軟件計算也不進行應力分析,就進行施工圖的設計。
(二)地基基礎設計一般常見問題探討
1.采用未經審查的地質勘察報告或無勘察報告就進行結施圖的設計。當勘察報告修改后發現結構設計采用的參數,如場地類別、特征周期、地基承載力或樁基設計參數等與修改的地勘報告中不符合,給基礎設計或上部結構留下安全隱患。這樣不符合基本建設的程序,即先勘察、再設計、后施工的法規要求。因此設計單位應要求業主提供審查合格的勘察報告。
2.地下水位較高時,未進行抗浮設計或隨意降低抗浮設計水位。另外,施工中降水措施不明確。有些部位如汽車斜坡道未進行抗浮驗算,有的雖然做了抗浮設計,但為了湊合著計算滿足要求、或為了迎合建設單位的意愿,隨意減少抗浮水位的標高。
3.基礎選型不合理。1)高層建筑塔樓與裙樓地下室連為整體且地下水位埋深較淺時,塔樓與裙樓均采用樁基礎,不合理。按《建筑樁基技術規范》(JGJ94-2008)第3.1.8條變剛度調平概念,裙樓應弱化如采用天然地基、復合地基等。2)當天然地基持力層或強(中)風化巖層可以滿足柱下獨立基礎設計要求時,卻采用梁板式筏板基礎,偏于保守造成浪費。3)嵌巖鉆孔灌注樁基礎,樁端進入中風化硬巖巖的深度過大,一般的施工機械難以滿足要求。如為了滿足承載力的要求,需入中風化花崗巖5米。
4.對經地基處理的復合地基,未按《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)第10.2.10、10.3.8條等補充樁身完整性、單樁承載力檢測要求(而僅有復合地基檢測要求)、未補充施工期間及使用期間的沉降觀測變形的要求。
5.高層建筑的基礎設計等級有誤、未進行地基變形驗算或設計。如高、低層連為一體的建筑物(包括純地下室)層數相差超過10層,基礎設計等級應為甲級。
6、地下室外墻的厚度及配筋偏小,也未對地下室外墻的裂縫寬度復核驗算;另外采用的荷載簡圖、荷載取值(包括地下室外墻的地下水位、地面荷載)與實際不符。如外墻計算模型一律按雙向板計算配筋,而扶壁柱的配筋計算未考慮外墻雙向板傳遞來的荷載。建議采用如下解決:當外墻有垂直于外墻的鋼筋砼內隔墻相連時,或外墻扶壁柱截面尺寸較大(如高層建筑外框架柱之間),外墻板按雙向板計算,其余外墻宜按單向板計算,另外對于軸力較小的扶壁柱,其內外側縱應適當加強。
(三)主體砼結構設計一般常見問題探討。
1.對于住宅建筑,部分結施圖未執行《廣東省住宅工程質量通病防治技術措施二十條》(粵建管字[2005]60號),另外,對于東莞市行政區域范圍內的建筑,還應執行《東莞市住宅工程質量通病防治手冊》。從源頭上降低或杜絕工程質量的防裂、防水等問題,減少房屋質量投訴。
2、高層剪力墻結構設轉角窗的問題。設轉角窗(陽臺)會降低結構的側向剛度、抗扭剛度,且外墻內力顯著增大,開洞的角部各構件扭轉效就應明顯,必須設置時建議采取如下加強措施:1)提高轉角窗兩側墻肢的抗震等級、沿全高設置約束邊緣構件,并按提高后的抗震等級控制軸壓比;2)轉角窗房間的樓板適當加厚,雙層雙向配筋率不小于0.3%.
3)轉角窗處的梁宜按轉折梁設計,通長面筋、底筋、箍筋均應加強配筋、構造。
3、各標準、規范等相關內容不一致。如少量剪力墻的框架的抗震等級,《高規》第8.1.3條采用的|“宜”,而《抗規》6.1.3條采用的“是”字;柱箍筋配箍率,《高規》P69頁、《抗規》P65頁,不扣除重疊部分的箍筋。而《砼結構設計規范》(以下簡稱《砼規》)P178頁應扣除;再如轉換層在三層及以上的抗震等級是否提高,《高規》10.2.6條是“宜”,廣東省《高規》沒有規定。對于以上問題,建議還是采用嚴格條文對待。
4、液化土、震陷軟土樁的配筋問題。按《抗規》第4.4.5條,對于灌注樁毫無疑問,應嚴格執行,但對于高強砼管樁,具體如何執行設計?現行的管樁制造廠,其設備已具備滿足縱筋、箍筋加密加粗,因此對于上述條文,管樁也應進行相應的設計。
5、框架梁的箍筋、面筋問題。如按《砼規》11.3.6條,梁高為300或梁支座面筋或底筋采用直徑12,箍筋加密區間距仍采用100(大于8d);支座面筋的配筋率大于2%,箍筋直徑未相應加大2mm.;當梁截面尺寸大,支座面筋的構造配筋率小于0.25%、0.3%等。
6、角柱、異形柱等的配筋。如角柱底部幾層配筋率滿足要求,但隨著層數增加,配筋不滿足《砼規》11.4.12條要求、大截面尺寸柱每側縱筋配筋率小于0.2%;按JGJ 149-2006第6.2.(5,10,12條),異形柱各肢端縱筋配筋率未按全截面計算、各肢中部的分布筋當受力筋計算配筋率、三級抗震異形角柱箍筋未全高加密;柱箍筋加密區矩形柱、異形柱分別大于了8d、7d(d為柱縱筋最小直徑);框支柱體積配箍率小于1.5%.
7、板、剪力墻問題。對于板厚較大、砼強度較高時,計算的配筋率小于45ft/fy;對于墻較長時,軸壓比較大時約束邊緣構件Lc未注明;對于一、二、三級的約束邊緣構件,只滿足縱向配筋率,忽視了縱筋應有8D16、6D16、6D14;構造端柱受集中力時,未嚴格按框架柱設計縱筋、箍筋;非底部加強區邊緣構件縱筋一律按構造設計,小于承載力的計算值。
8、對于大跨度梁、板未進行撓度、裂縫的驗算或未按實際配筋驗算。
(四).結束語
1.結構錄入計算是梁、板、柱墻等主體結構及基礎施工圖設計的主要依據,而結構計算中結構關鍵參數的錄入不準確或有誤,或模型與實際工程受力不符等等,都將對結構的安全性存在隱患,因此我們必須要引起高度的重視、嚴格執行。
2、規范是行業專家們集體智慧的結晶,是對過去經驗和成熟技術的總結,審圖人員不但要熟練掌握規范,而且要結合條文說明理解,不僅知其然,更要知其所以然,提出的問題讓設計人員心服口服,共同提高技術水平。同時對審查人員要不唯上、不唯下、只唯實,對設計圖不敷衍,對設計人員不刁難,誠信為先。
參考文獻:
[1]中國城市出版社.《建筑工程施工圖設計文件技術審查要點》(建質[2013]87號)