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1、 1 结构设计中的若干问题思考一、设计使用寿命问题一般为 50 年，100 年宜慎重采用。设计原则：设计前，必须对建筑物的安全性、耐久性和舒适性等使用要求，以及施工技术条件、材料供应情况及工程地质条件、地形等情况进行补充调查研究，做到心中有数，以使设计符合实际情况。二、设防地下水位问题及抗渗等级一般地设防地下水位应由地质勘察报告提供，当地质勘察报告中未明确提出设防水位时，宜采取以下措施：1、对重要工程进行水文试验，并经专家论证后确定；2、对一般工程的设防水位取建筑物设计年限内可能产生的最高水位和最大水压。 对于北京地区，建筑之地下室是否按防水要求进行设计，以及水位高度之确定，可参照下列原则（本
2、条第一、二款，指的是地下室外包建筑防水做法，与抗浮设计无关）：1、凡地下室内设有重要机电设备，或存放贵重物资等，一旦进水将使建筑物正常使用受到重大影响或造成巨大损失者，应按该地区 7173年最高水位进行防水设计（水位高度包括上层滞水） ；2、凡地下室为一般人防或车库、仓库等，万一进水不致有重大影响者，其地下水位标高，可取 7173 年最高水位与最近三至五年的最高水位之平均值（水位高度包括上层滞水） ；3、验算地下室外墙承载力时，水位高度可按最近三至五年的最高水位（水位高度不包括上层滞水） ；4、框架结构（包括高层建筑之裙房）采用单独柱基加防水板之做法时，应验算防水板之承载力，设防水位可按最近三
3、至五年的最高水位。上层滞水对于建筑物地下室之影响，应视具体情况而定。 2 在图 a 的情况下，基础底板受到水浮力作用，其水头高度为 h。在图 b 中，基础埋置在隔水层土中（例如较密实的粘性土） ，因此可认为基础底板不受上层滞水的浮力作用。5、对于地下室层数较多而地上层数不多之建筑物，应慎重验算地下水之水浮力作用。在验算建筑物之抗浮能力时，应不考虑活载，抗浮安全系数取 1.0。即建筑物重量（不包括活载） 水浮力1.0建筑重及水浮力之分数系数取 1.0。 关于抗渗等级问题：钢筋混凝土地下室基础结构防水分四级，各级防水的选用范围和防水设防要求可按地下工程防水技术规范GB501082001 第 3 章
4、设计，地下构件防水构造细节按第 4、5 章设计，其中防水混凝土的抗渗等级见规范第 4.1.3 条，如表 1。 表 1 防水混凝土抗渗等级工程埋置深度（m）设计抗渗等级工程埋置深度（m）设计抗渗等级10S62030S101020S83040S12防水混凝土抗渗等级也可按高层建筑混凝土结构技术规程 3 JGJ32002 表 12.1.9 执行，如表 2。 表 2 防水混凝土抗渗等级最大水头 H 与防水混凝土厚度 h 的比值设计抗渗等级（Mpa）H/h100.610H/h150.815H/h251.225H/h351.6352.0三、砼强度的合理采用1、关于基础的最低混凝土强度等级，虽然建筑地基基础
5、设计规范GB5000720028.2.2 第 4 款扩展基础“不应低于 C20” ，但混凝土结构设计规范 GB5001020023.4.1 条规定基础的环境类别为二 a 类或二b 类（严寒和寒冷地区） ，3.4.2 条规定其最低混凝土强度等级二 a 类为C25，二 b 类为 C30，一般地认为应符合混凝土结构设计规范GB500102002的规定。高层建筑基础的混凝土强度等级则“不宜低于C30” （高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3200212.1.9 条） 。 建筑地基基础设计规范 GB5000720028.4.2 条规定“筏形基础的混凝土强度等级不应低于 C30” 。2、墙体砼：一般地 C
6、50C25，最低可变化至 C25，在北京地区可用高强砼。3、楼板砼：普通砼为 C25C30，预应力砼为 C30C40。4、梁柱砼可以不同。四、有伸缩缝或抗震缝处双墙做法（地下室部分可以不分缝） 4 五、地下室外墙的厚度及配筋问题1、地下室外墙根据地下室层高及约束条件，一般在 250400mm 厚之间，不宜太厚。2、配筋时应注意节约，内外侧可不同配筋，同时注意纵向钢筋不宜太小。如果负筋太大，可采用附加钢筋形式，特别在一层地下室，层高较大的情况下，节省钢筋尤显明显。六、窗井墙问题1、窗井墙布置应注意窗井墙横墙连通，便于传递地震力。2、窗井墙（外墙）配筋方式应注意，一般为纵向连续板配筋，竖向钢筋反而
7、不重要，除非上部有较宽的梁。七、上部墙体构造配筋1、应在上部结构中严格控制构造配筋的墙体厚度，可以节约钢材。 5 抗震等级特一级一*一、二、三级四级配筋率加强区 0.4%一般部位 0.35%0.30%0.250.2构 造钢筋间距300，墙厚/10d8举 例加强部位 一般部位 有端柱 H/16，200 有端柱 H/20，200 无端柱 H/12，200 无端柱 H/15，200160 厚墙 8200200 厚墙 8200250 厚墙 8150300 厚墙 10200大于或等于 1602、在剪力墙结构中，合理布置墙体，适当减少墙体的数量，也非常重要。八、墙体暗柱箍筋及纵筋问题墙体纵筋除计算需要外，
8、要严格控制。一二级抗震墙符合抗震规范6.4.6 条第 1 款者，约束边缘构件可改为构造边缘构件。抗震等级特一级一级（9 度）一级（7、8 度）二级C600.240.20.20.2配箍特征 值 vC600.260.220.220.22暗柱0.25hw0.25hw0.20hw0.20hw Lc 端柱或翼墙0.20hw0.20hw0.15hw0.15hw箍筋直径d10d8箍筋竖向间距 S1001001001501.4%Ac1.2%Ac1.2%Ac1.0%Ac纵筋配筋 616616616614注：v配箍特征值； Lc约束边缘构件沿墙肢长度；hw剪力墙墙肢长度； Ac为下图中阴影部分面积；S箍筋竖向间距
9、，箍筋体积中应扣除重叠部分的箍筋体积；v体积配箍率（v=vfc/fyv） 体积配箍率 v 计算时 v =（一层箍筋的体积/AcorS） 。Acor外排箍筋内表面范围的面积。举例，构造 v在砼 C35，级钢筋情况下v = 0.2（16.7 / 210）=1.59% 6 即 200 厚以下墙 10100 的 3 支就够，250 厚 4 支，300 厚 5 支。九、结构布置问题1、结构刚与柔的选择。将变形限制在规范许可的范围，并使结构有足够的刚度，同时，按场地来设计结构，硬土地基上设计的结构可柔一些，软土上的结构可刚一些，使其自振周期偏离场地的卓越周期。要考虑结构进入开裂和塑性状态时的结构自振周期加
10、长。2、结构平置宜刚度均匀，减少扭转。3、竖向刚度宜均匀，避免软弱层，减少鞭梢效应。要控制大底盘高度占总高度的比例；设计要采取措施，加大部分楼层设计力、承载力；计算时应选取适宜的振型数。4、预估结构的破坏形态，调整某些部位承载力。不能盲目地按照内力组合法来配置钢筋，应使其自下而上均匀地减少，避免出现中间某一层承载力突然减小的情况。注意计算分析估计受力不利部位和薄弱部分，注重采用合理的结构形式，剪力墙开洞。5、设计延性结构和延性构件：构件延性比 = 极限变形 / 屈服变形结构延性比 = 极限顶点位移 / 屈服时顶点位移控制轴压比；避免短柱，尤其是避免长短柱；提高角柱、框支柱部位承载力。要注意短肢
11、剪力墙的布置，较大面积地连续布置短肢剪力墙（30%50%）将对弹塑性阶段抵抗地震作用和抵抗竖向荷载造成危险。要避免一字形短肢剪力墙平面外与跨度较大的梁连接。6、合理选用填充墙材料、布置及构造节点。十、板配筋问题 7 1、合理选择板的厚度；2、注意适当的次梁布置，减少板厚及配筋；3、除0.000 及屋面及转换层上下楼面等外，一般采用分离式配筋；4、多用、级钢筋，尤其是大面积板；5、注意构造钢筋大小，既要满足规范最小配筋率，又要注意节省。十一、采用梁筏基础时，合理利用外墙当梁可利用地下室外墙和内墙，当作反梁，在墙底及顶部设暗梁，暗梁可按构造配筋，减少反梁配筋及断面。十二、基础形式1、合理选择基础形
12、式非常重要，是否采用桩基要填重，一般地独立基础比筏基节省投资，天然基础比桩基节省。有地下室时，若地质条件允许，宜采用独立基础加防水底板形式，是最为节省的。2、裙房与主楼的基础厚度可不同设置，地基持力层也可在不同层。3、悬挑出外墙部分的筏板上部筋可构造配置。十三、计算系数问题1、框剪结构中各层框架总剪力 Vf0.2Vo，计算时注意作调整；2、梁弯矩增大系数正弯矩一般可取 1.2（考虑活载不利分布时可选1.0） ；3、沉降、变形应按要求进行计算；4、双向地震作用和偶然偏心作用不同时考虑；5、梁扭矩折减系数一般 0.4，梁侧纵向扭筋有时候计算出来比较大，配置时，不宜太大，一般宜取 1216 为宜，可
13、将不够部分分摊到底筋。 8 十四、楼板刚度的假定在建筑结构分析中，楼板刚度的合理考虑是一个重要因素，不仅影响结构分析效率，更重要的是直接决定了分析结果的精度、可靠性和应用价值。SATWE 对楼板给出了多种简化假定。用户在使用中可根据工程实际需求，灵活应用。对于同一个工程，可综合采用几种不同的假定，以达到既准确又实用的目的。在 SATWE 软件提供的几种弹性楼板假定中，弹性楼板 6 适用于板柱结构和板柱抗震墙结构，弹性楼板 3 适用于厚板转换层结构，弹性膜适用于空旷的工业厂房和体育场馆结构、楼板局部开大洞结构、楼板平面较长或有较大凹入以及平面弱连接结构。对于量大面广的普通工程，其楼板一般都不特殊
14、，都可以简单地采用刚性楼板假定。在工程应用中，需要了解结构的特点，采用相应的假定。若采用的假定不恰当，不仅可能使分析结构误差过大，而且还可能影响梁配筋的安全储备，甚至使分析结果的可靠性得不到保证。十五、结构计算振型数抗震规范第 5.2.2 条规定抗震计算时，不进行扭转耦联计算的结构，水平地震作用标准值的效应，可只取前 23 个振型，当基本自振周期大于 1.5s 或房屋高宽比大于 5 时，振型个数应适当增加。其条文说明中还指出为使高柔建筑的分析精度有所改进，其组合的振型个数适当增加。振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的 90%所需的振型数。高规第 5.1.13 条 2 款规定，抗震计算时，
15、宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于 15，对多塔结构的振型数不应小于塔楼数的 9 倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的 90%。规范、规程给出的选取振型的具体个数，如前 23 个振型、振型数不应小于 15、对多塔结构的振型数不应小于塔楼数的 9 倍等，均是一种粗略估计取法。对于有弹性楼板、大开洞的错层、连体、空旷的工业厂 9 房以及体育馆等结构，若按此下限选取振型数则会造成地震作用明显不足。规范、规程规定的振型参与质量的判断法是一个严格的、通用的、计算机才能实现的方法。不论任何结构类型，用户应保证各地震方向的振型参与质量超过总质量的 90%作为选取足够的结构计算振型数的
16、唯一判断条件（PMSAP 只需 80%，除外） 。十六、短肢剪力墙结构设计1、规程相关规定。 高规第 7.1.2 条规定了高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙） ，形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并且应符合一系列规定。第 7.1.3 条规定了 B 级高度高层建筑和 9 度抗震设计的 A 级高度高层建筑，不应采用第 7.1.2 条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。2、短肢剪力墙结构的定义。（1）短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为 58 的剪力墙；（2）高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；（3）短肢剪力墙较多时，应布置筒
