溷凝土结构设计常见错误以及改进措施

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1、 - 1 - 民用建筑工程设计常见问题分析及图示民用建筑工程设计常见问题分析及图示 （混凝土结构）（混凝土结构）05SG1093 批准部门：中华人民共和国建设部 批准文号：建质200514 号 统一编号：GJBT790 实行日期：二 00 五年三月一日 主编单位：中元国际工程设计研究院 中国建筑标准设计研究院 中国建筑科学研究院建筑结构研究所 目 录目 录 编制说明 混凝土结构 1 材料选用 1.1 耐久性要求 1.2 混凝土强度等级 1.3 钢筋选用及代换 2 结构布置 2.l 结构体系及构件布置 2.2 楼(屋)盖结构 2.3 变形缝及后浇带设置 3 结构计算与分析 3.1 计算书内容 3

2、.2 计算程序及计算模型 3.3 计算内容及参数设置 3.4 计算结果分析与应用 4 楼板 4.1 楼板荷载及计算 4.2 楼板配筋及构造 4.3 特殊部位楼板加强措施 5 梁 5.1 梁的计算 5.2 梁的配筋构造 5.3 框支梁 5.4 宽扁梁 6 柱 6.l 柱的计算 6.2 柱的配筋构造 7 框架梁柱节点 8 剪力墙 8.l 剪力墙的计算 8.2 剪力墙底部加强部位 8.3 剪力墙厚度及截面高度 8.4 翼墙、端柱、暗梁及连梁 8.5 剪力墙边缘构件 - 2 - 8.6 剪力墙配筋构造 9 其他 编制说明编制说明 1，主要编制依据： 建设部建质200446 号文”关于印发二 00 四年

3、国家建筑标准设计编制工作计划的通知” 建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001(简称可靠度标准) 建筑抗震设防分类标准GB 50223-2004(简称设防分类标准) 人民防空地下室设计规范GB50038-94(2003 年版)(简称人防规范) 地下工程防水技术规范GB50108-2001(简称防水规范) 建筑结构荷载规范GB 500092001(简称荷载规范) 建筑抗震设计规范GB 50011-2001(简称抗震规范) 混凝土结构设计规范GB 50010-2002(简称混凝土规范) 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2002(简称高规) 建筑工程设计文件编制深度规定建质2003

4、84 号(简称设计文件深度) 施工图设计文件审查要点20032 号(简称审查要点) 2，编制目的 根据现行的国家有关规范， 规程， 对民用建筑工程设计中由于设计人员的考虑不周和对规范、 规程的理解不够全面， 造成的一些不当做法和错误， 以及在施工图设计文件审查中常出现的问题， 进行汇总、整理、分析，并提出改进措施及依据，从而加强设计人员对规范及规程全面、准确的 理解，避免类似错误的发生，合理和优化设计，提高设计质量。 3，主要内容 本图集共分四册。第一册为工程设计管理，荷载与地震作用，地基与基础，第二册为砌体结 构，第三册为混凝土结构，第四册为钢结构和空间网格结构，采用图文并茂及对照编排方式给

5、出 设计中工程技术人员容易混淆、容易忽视的问题及相关规定和改进措施示例。 本分册主要内容包括：混凝土结构的材料选用、结构布置，结构计算与分析、楼板、梁、柱， 框架梁柱节点、剪力墙及其他等。 4适用范围 本图集适用于民用建筑或一般工业建筑工程设计，可供设计、审图、监理、施工和管理等部 门的技术人员使用。 5，使用说明 5.1 本图集所列常见问题是指不符合现行国家规范、规程或不够合理、不够完善的做法， 改进措施是指根据规范、规程的规定采取的做法。 5.2 鉴于工程的具体情况，解决问题的措施不是唯一的，设计时应根据工程实际情况，注 意避免本图集提出的“常见问题” ，采取合理的解决措施，不宜拘泥于本图

6、集提供的改进方案。 5.3 使用本图集应严格执行国家现行标准，规范和规程的规定，如涉及地方标准，还应协 调考虑。 正文正文 1 材料选用 1.1 耐久性要求 1.1.1 结构设计时，对混凝土结构的耐久性要求不符合混凝土规范的规定。 原因分析：原因分析：耐久性能是混凝土结构应当满足的基本性能之一，是结构在设计使用年限内正常而安 全地工作的重要保证。 结构设计时，仅保证混凝土的强度等级是不够的，仅防止混凝土的碱集料反应也是不够的。 - 3 - 因为混凝土结构的耐久性能涉及钢筋和混凝土两大类问题。就混凝土而言，其耐久性不仅与碱集 料反应有关，还与碳化、冻融、化学物质侵蚀、温度变化影响、机械作用、生物

7、作用等因素有关； 而钢筋的锈蚀，除受混凝土裂缝的影响外，与混凝土中氯离子含量有直接的关系。这也是混凝 土规范GB50010 第 3.4.2 条限制氯离子含量的原因。对处于室内正常环境的构件，在上述诸因 素中，混凝上的碳化及钢筋的锈蚀可能是影响混凝土结构耐久性的最主要因素。 此外，由于构件受力产生的裂缝易造成钢筋锈蚀，也是影响结构耐久性的主要因素。如室外 雨篷在根部弯矩最大处混凝土常常开裂，如图 l.l.1 所示。积水和有害物质侵蚀及冻融、暴晒等反 复作用，受力钢筋会严重锈蚀而削弱，甚至导致受力钢筋拉断、雨篷折断塌落。 改进措施：改进措施： 混凝土规范规定，混凝土结构的耐久性设计应根据环境类别和

8、设计使用年限进行。 (1)混凝土结构设计使用年限为 50 年时，其耐久性要求应符合混凝土规范第 3.4.2 条的规 定，即应保证混凝土的最低强度等级和最少水泥用量，限制混凝土的氯离子含量、碱含量和最大 水灰比， 同时还应保证不同类型的构件在不同混凝土强度等级和不同环境类别条件下的混凝土保 护层厚度(详见混凝土规范第 9.2.1 条)， (2)当混凝土结构设计使用年限为 100 年时，其耐久性要求在混凝土规范第 3.4 节中有更 严格的规定。 (3)构件设计应满足 混凝土规范 第 3.3 节中关于裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值的要求。 1.1.2 建筑物内有游泳池和大型浴室时，游泳池和浴室的环境

9、类别划分不当。 原因分析：原因分析：一般情况下，设计人员通常将0.000 以下的基础和构筑物以及室外露天构件等的环境 类别，根据当地是否属于严寒和寒冷地区而划分为二 b 或二 a 类，0.000 以上结构的环境类别一 般划分为一类，但忽略了建筑内有游泳池和大型浴室的情况，游泳池(含周围构件)和浴室虽在 0.00 以上，但处于潮湿的环境下，不属于室内正常环境，不应将其环境类别划分为一类。 改进措施：改进措施：应根据混凝土规范GB50010 第 3.4.1 条的规定，将游泳池(含周围构件)和大型浴 室等处于潮湿环境下的结构构件的环境类别划分为二a类， 并使其耐久性和保护层厚度应符合 混 凝土规范第

10、 3.4.2 条和第 9.2.1 条关于二 a 类环境的要求。 1.2 混凝土强度等级 1.2.1 结构设计时，与无侵蚀性的水或土壤直接接触的构件、露天环境下的构件，所采用的混凝 土强度等级低于混凝土规范GB50010 第 3.4.2 条的规定。 原因分析：原因分析：结构设计时，设计人员应根据构件的重要性、受力特征(受弯、受压、抗震与非抗震、 预应力与非预应力等)、设计使用年限、构件所处环境类别等因素，合理选用混凝土的强度等级。 在通常情况下，混凝土的强度等级越高，其密实性越好，抗渗能力也越强，因而构件的承载 能力和耐久性能也越好。就保证构件有必要的耐久性而言， 混凝土规范GB50010 第

11、3.4.2 条对 设计使用年限为 50 年的结构混凝土根据不同环境类别的构件提出了最低混凝土强度等级的要 求，设计时应遵照执行。 改进措施：改进措施： - 4 - (1)钢筋混凝土基础， 包括墙下条形基础、 柱下独立基础、 柱下条形基础、 高层建筑筏形基础、 桩基础等，一般情况下，均属于与无侵蚀性水或土壤直接接触的构件，在非严寒和非寒冷地区， 其环境类别属二 a 类。除了满足承载力要求，有地下室时还应满足抗渗要求。根据混凝土规范 第 3.4.2 条的规定，当设计使用年限为 50 年时(以下同)，其混凝土强度等级不应低于 C25，当有 可靠工程经验时，也可采用 C20。 建筑地基基础设计规范GB

12、50007 规定，钢筋混凝土基础的 混凝土强度等级不应低于 C20，这与混凝土规范的规定，在原则是一致的。 在严寒和寒冷地区， 钢筋混凝土基础与无侵蚀性的水或土壤直接接触， 由于会发生冻融循环， 其环境类别属二 b 类， 混凝土规范规定其混凝土强度等级不应低于 C30，当有可靠工程经验 时，也可采用 C25。 (2)室外露天环境下的构件，如雨篷、遮阳板等，受大气及雨雪的交替作用，在非严寒和非寒 冷地区，其环境类别属二 a 类；在严寒和寒冷地区，其环境类别属二 b 类，应根据混凝土规范 第 3.4.2 条的规定，选用其混凝土强度等级。 (3)消防水池等类构筑物，迎水面直接与无侵蚀性水接触，也应根

13、据是否会发生冻融，判定其 环境类别是二 b 类还是二 a 类，并按混凝土规范的规定，确定其最低混凝土强度等级。 1.2.2 结构设计时，未合理选用现浇楼 (屋)面板的混凝土强度等级和钢筋强度等级。 原因分析：原因分析：楼(屋)面板是长、宽两个方向尺寸很大、厚度方向尺寸相对较小、主要承受垂直于板 面的荷载(永久荷载和活荷载)，以受弯为主的板类构件。 为了保证板类构件安全可靠地工作， 混凝土规范GB50010 既规定了板的最低混凝土强度 等级为 C20，也规定了其纵向受力钢筋的最小配筋率为min = 0.45ftfy且不小于 0.20。 由于现浇楼(屋)面板通常与墙、梁相连并整浇，当混凝土收缩和温

14、度变化时，其约束拉应力 可能超过混凝土的抗拉强度而发生裂缝，因而其混凝土强度等级也不宜过高。混凝土强度等级的 提高，对常用厚度的板类构件受弯承载力的提高贡献很小，故对这类构件的混凝土强度等级不宜 选得过高。 从规范对板类构件的最小配筋率规定可知，配筋率随混凝土强度等级的提高而增大，随钢筋 强度等级的提高而降低，详见表 1.2.2-1。 改进措施：改进措施：适宜的混凝土强度等级为 C20C30，不宜超过 C35。过高的混凝土强度等级，会增 加楼板因温度变化和收缩引起裂缝的可能性，此外，当板类构件的配筋为最小配筋率时，会使配 筋量增加，不合理也不经济，特别是采用 HPB235 级钢筋时更为明显。

15、关于钢筋的选用，衡量其经济性的不是钢筋的实际价格，而是它的强度价格比，即每元钱可购得 的单位钢筋的强度。常用钢筋的强度价格比见表 1.2.2-2。由此表可见在设计中宜采用 HRB400 级钢筋。 强度价格比高的钢筋经济性较好，不仅可以减少配筋率，从而减少配筋量，方便施工，而且 还减少了钢筋在加工、运输和施工等方面的各项附加费用。所以，就钢筋的强度价格比(经济性) 而言，板类构件的受力钢筋，不宜采用 HPB235 级钢筋，宜采用 HRBB335 级钢筋或 HRB400 级 钢筋。这两类钢筋除强度高外，延性及锚固性能也很好，不必象 HPB235 级钢筋那样锚固时末端 还要加弯钩。当然，采用这两种钢

16、筋做板的受力钢筋时，对大跨度板应保证正常使用状态下最大 裂缝宽度及挠度符合要求。 表 1.2.2-1 板类受弯构件受拉钢筋最小配筋率（） 强度等级 C20 C25 C30 C35 混凝土 ft (N/mm2) 1.10 1.27 1.43 1.57 HPB235 级 210 0.24 0.27 0.31 0.34 HRB335 级 300 0.20 0.20 0.21 0.24 钢筋 HRB400 级 360 0.20 0.20 0.20 0.20 - 5 - 表 1.2.2-2 各种钢筋的强度价格比 钢筋种类 强度标准 值 强度设计 值 钢筋价格 设计强度价格比 （Mpa Kg/元） HPB235 级235 210 3020 元t(6.5、8、10 盘条） 70 HRB335 级335 300 2980 元t（12、14） 101 热轧钢 筋 HRB400 级400 360 3100 元t（12、14） 116 注：