周献祥-结构设计笔记

13.板的计算：弹性理论的安全储备过大，而塑性铰线理论更接近于实际受力状态。经 试验表明，即使是塑性铰线理论，也是有一定安全储备的。国外规范都不主张采用纯弹 性理论方法设计，而采用建立在试验基础上的经验系数法。混凝土并非弹性均质材料， 其受力理论并不十分明确， 试图寻求百分之百的计算精确度， 无疑是在浪费时间和金钱。 14.双向板与单向板的分界界限： 2010 混规 9.1.1：混凝土板按下列原则进行计算： 1.两对边支承的板应按单向板计算；2.四边支承的板应按下列规定计算： 1)当长边与短边长度之比不大于 2.0 时，应按双向板计算； 2)当长边与短边长度之比大于 2.0，但小于 3.0 时，宜按双向板计算； 3)当长边与短边长度之比不小于 3.0 时，宜按沿短边方向受力的单向板计算，并应沿长 边方向布置构造钢筋。
因此产生收缩拉应力， 当收缩拉应力达到或大于混凝土凝结硬化过程那一刻的极限拉应 力时，就会产生裂缝。 提高混凝土强度等级势必增加水泥用量或提高水泥标号，混凝土的收缩及水化热作 用也随之增加而混凝土强度等级提高，其抗拉强度变化甚微，所以容易出现早期收缩裂 缝。所以在满足耐久性的要求下，尽量采用中底档混凝土强度等级，（C20-C30）,以减 小混凝土收缩及水化热作用。 配筋能减少混凝土收缩作用，因为钢筋能起约束作用。
8.砖混结构层高： 抗规 7.1.3：多层砌体承重房屋的层高，不应超过 3.6m。底部框架-抗震墙砌体房 屋的底部，层高不应超过 4.5m；当底层采用约束砌体抗震墙时，底层的层高不应超过 4.2m。注：当使用功能确有需要时，采用约束砌体等加强措施的普通砖房屋，层高不应 超过 3.9m。 7.1.4. 多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值，宜符合表 7．1．4 的要求。
2010 混规 8.2.1：构件中普通钢筋及预应力筋的混凝土保护层厚度应满足下列要求： 1 构件中受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的公称直径 d； 2 设计使用年限为 50 年的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度应符合表 8．2．1 的规定； 设计使用年限为 100 年的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度不应小于表 8．2．1 中数值 的 1.4 倍。
3.假设一个梁截面 300*550mm，计算所需底筋面积为 1200 m m ，一般比较好的施工图，都 是用 4 20 或 3 22，因为这样可以布一排钢筋，而用 6 16，要布 2 排钢筋，截面有效高 度 h 0 降低且第二排钢筋对施工也不方便。
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4. 一位老工程师的话： 对于结构工程师来说， 现浇板的配筋， 当他刚从学校毕业时， 他用 6； 当他被评为工程师时，他用 8,；当他被评为钢筋工程师时，他用 10；而当他快要退休时， 他用 12。虽然上面那句话描叙略显夸张，但一般结构施工图审查，对于多配钢筋的，基本 上不提修改意见，而对于配筋量偏小的，一般均要提修改意见，其主要的原因在于结构的安 全性只可偏于保守，不应偏于不安全。作为有经验的工程师，实际配筋通常要比计算结果略 微放大一些，然而又不至于比计算结果放大很多。 5.梁板混凝土等级，无论是从强度还是耐久性角度，C25 是最合适的。一般来说，混凝土强 度提高一个等级，对现浇板的配筋几乎没变化，对梁的正截面和斜截面配筋的影响也较小。 而混凝土等级提高后，出现混凝土早起收缩裂缝的几率增加很多。有些工程采用预应力梁， 梁板混凝土强度等级一般不低于 C40，均出现不同程度的混凝土早起收缩裂缝。 6.按简支计算的梁端部上部构造钢筋： 混规 2010.9.2.6： 当梁端按简支计算但实际受到部分约束时， 应在支座区上部设置纵向 构造钢筋。其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的 1／4，且不 应少于 2 根。 混规 2010.9.1.6：按简支边或非受力边设计的现浇混凝土板，当与混凝土梁、墙整体浇 筑或嵌固在砌体墙内时，应设置板面构造钢筋，并符合下列要求：钢筋直径不宜小于 8mm， 间距不宜大于 200mm，且单位宽度内的配筋面积不宜小于跨中相应方向板底钢筋截面面积 的 1／3。与混凝土梁、混凝土墙整体浇筑单向板的非受力方向，钢筋截面面积尚不宜小于 受力方向跨中板底钢筋截面面积的 1／3。 例：砌体结构中，承受均布荷载的梁支撑在 240*240mm 的构造柱上，规范上是按照两端简 支，梁端再构造，本例列出了按“建筑结构静力计算手册”中刚梁支座负弯矩（真实的） ， 并与规范做了对比： 当梁跨，梁荷载比较小时，按规范梁端配筋偏小；当梁跨，梁荷载比较大时，按规范梁 端配筋偏大，如下表所示：
10．楼梯折角配筋：折板楼梯如图（a）所示的内折角 A 处于受拉区时，为了避免内折 角 A 处的混凝土开裂，一般应将钢筋断开，但在实际工程中，若施工现场已按图（b）
所示将钢筋连通，要么返工按（a）施工，要么采用其它措施，比如在上层筋与下层筋 之间增设拉筋，该拉筋应能承受纵向受拉钢筋的贺礼。
11.结构工程师基本素养：工程师必须会选型；考虑问题的全面性和综合性，包括结构 选型，结构布置，各个专业之间的协调，还有施工；变通能力。 12.平面交叉梁体系与连续梁计算结构之间的差异性： 有下表可知，将主、次梁体系简化为一维问题来分析时有条件的。当主、次梁的断 面尺寸相差不大时，将主、次梁体系简化为一维问题来分析与按不等断面的平面交叉梁 系的有限元计算结果之间的差异相当大，其支座弯矩甚至由负弯矩变成正弯矩，变化幅 度已经大于 25%。从理论上讲，有限元结果更精确，但大量的实际工程却都是按连续梁 的计算结果进行截面设计的，这些工程都已经使用了几十年，没出现什么问题，说明了 连续梁计算次梁内力的方法是可靠的。出现两种计算结果相差较大但都可靠的现象，说 明结构塑性内力重分布现象是普遍存在的， 结构实际受力状况与弹性理论计算结果有出 入。
注： 1.混凝土强度等级不大于 C25 时，表中保护层厚度数值应增加 5mm； 2.钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起， 且不应小于 40mm。
8.2.2：当有充分依据并采取下列措施时，可适当减小混凝土保护层的厚度。 1.构件表面有可靠的防护层； 2.采用工厂化生产的预制构件； 3.在混凝土中掺加阻锈剂或采用阴极保护处理等防锈措施； 4.当对地下室墙体采取可靠的建筑防水做法或防护措施时， 与土层接触一侧钢筋的保护 层厚度可适当减少，但不应小于 25mm。 8．2．3 当梁、柱、墙中纵向受力钢筋的保护层厚度大于 50mm 时，宜对保护层采取有 效的构造措施。当在保护层内配置防裂、防剥落的钢筋网片时，网片钢筋的保护层厚度 不应小于 25mm（以防钢筋网锈蚀而发生胀裂）。
按照“简明建筑结构设计手册”，在垂直受力方向单位长度上分布钢筋一般为 6@250,6@200,6@300，这些工程均能满足承载力和正常使用两种极限状态，所以从工程 设计的角度，2 l 2 / L1 3 时按单向板来设计也是完全没有问题的。 美国 ACI 规范指出： 板的体系可用满足平衡和几何协调条件的任何方法设计， 只要该法使截面的承载力至少 等于所要求的承载力并满足位移控制等适应性要求。也就是说，在 2 l 2 / L1 3 时，究 竟是按单向板还是双向板来设计，完全取决于配筋方式；如果按双向板方式来配筋，则 它是双向板；如果按单向板方式来配筋，则它是单向板。 15.结构设计是一门艺术，没有唯一解。只有不断的探索去寻求相对的最佳，而无绝对 的最优。 16.地基反力分布的不均匀性：由“高层建筑箱形与筏形基础技术规范”中：粘性土、 粘土地基的地基反力系数（L/B=1）可知，地基反力分布是不均匀的，最大值与最小值 有相差 2 倍之多。 国内大量的测试表明， 箱形基础顶、 底板钢筋实测应力一般只有 20~30
7.保护层厚度： 地下室防水筋技术规范：地下室外墙迎水面的主筋混凝土保护层厚度为 50mm。 地下室外墙，其迎水面侧一般为二类环境，其室内一侧一般为一类环境，对于处在两种 环境交界部位的构件，在选用最低混凝土等级、确定混凝土配合比等耐久性基本要求时，应 按最不利环境确定。 在确定受力筋保护层最小厚度时， 应按构件表面所处环境类别分别考虑。 对于基础底板、地下室外墙，随着保护层厚度的增大，采用商品混凝土时，构件表面出 现早期收缩裂缝的几率也随之增大。当开裂后，反而影响构件的耐久性。 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范：当受拉主筋的混凝土保护层厚度大于 50mm 时，应在保护层内设置直径不小于 6mm，间距不大于 100mm 的钢筋网。 混规 9.2.15：当梁的混凝土保护层厚度大于 50mm 且配置表层钢筋网片时，应符合下列 规定： 1.表层钢筋宜采用焊接网片，其直径不宜大于 8mm，间距不应大于 150mm；网片应配 置在梁底和梁侧，梁侧的网片钢筋应延伸至梁高的 2／3 处。 2.两个方向上表层网片钢筋的截面积均不应小于相应混凝土保护层(图 9．2．15 阴影部 分)面积的 1％。
工， 而且连梁在强震下是允许屈服的， 连梁太强， 肯能会造成墙肢先屈服， 对抗震反而不利。 2.电梯井，电梯信号接线盒预留洞刚好在暗柱 AZ1 的位置处，要切断 AZ1 主筋 2 根甚至 4 根，这样做问题不大，原因如下： 1.两个以上电梯井并列布置的箱体剪力墙构件，在南北向水平力作用下，剪力墙结构的 整体变形特征是以弯曲形变形为主， 其截面受力特征基本上符合平截面假定， 即截面应力边 缘最大，中和轴处理论上为 0，所以电梯井道交汇处的墙肢弯曲应力较小，不必配很多的钢 筋。程序的计算配筋偏大，是不真实的。 2.电梯信号接线盒的位置接近于楼层的中间， 即大致位于楼层水平力作用下的反弯点位 置处，弯矩较小。 3.剪力墙暗柱与框架柱是有区别的， 剪力墙暗柱严格来说属于边缘构件， 设置边缘构件， 主要是为了改善墙体的抗剪移能力。此外，试验研究表明，设置边缘构件的剪力墙与矩形截 面墙相比，极限承载能力约提高 40%，极限层间位移角可增大 1 倍，耗能能力增大一倍左 右，且有利于提高墙体的稳定性。 所以电梯信号接线盒预留洞处 AZ1 的主筋可以切断，但必须采取加筋等补墙措施，尤 其是切断的箍筋要封闭。 住宅结构中，主户在装修过程中免不了要改装管道或增设空调等设备，常在承重剪力 墙中开设 250mm 左右的穿墙洞，其分析与上面电梯信号接线盒预留洞相似。
1.有些高层建筑，如采用纯框架结构，则很难满足层间变形的规范要求，可以设置少量的剪 力墙满足规范对层间变形的要求。根据 2010 抗震规范，8 度抗震设防区，层高在 25~60m 之间，框架剪力墙结构，框架抗震等级为二级、剪力墙为一级，根据程序计算结果，剪力墙 墙肢水平分布筋面积和连梁箍筋面积都很大，如果完全采用计算结果配筋，水平筋,有选用
以上规范规定表明砌体房屋的总高度与总宽度的比值、墙段的高宽比是确定房屋和墙 段是弯曲变形还是剪切变形为主的主要依据。 限制房屋的层高主要是为了限制砌体房屋尤其 是墙段的弯曲变形，因为层高越大，层间墙段的高宽比越大，弯曲变形就越明显，剪切变形 相应就越小。
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9.早期收缩裂缝： 出现早期收缩裂缝的顺序： 地下室外墙 基础底板 楼层楼板。 约束限制混凝土收缩，
7.2.3. 进行地震剪力分配和截面验算时， 砌体墙段的层间等效侧向刚度应按下列原
则确定： 1.刚度的计算应计及高宽比的影响。高宽比小于 1 时，可只计算剪切变形；高宽比 不大于 4 且不小于 1 时，应同时计算弯曲和剪切变形；高宽比大于 4 时，等效侧向刚度 可取 0.0。 注：墙段的高宽比指层高与墙长之比，对门窗洞边的小墙段指洞净高与洞侧墙宽之 比。之比，对门窗洞边的小墙段指洞净高与洞侧墙宽之比。
20 的，连梁箍筋有选用 16@100 的。
这种配筋方式不好，剪力墙理论计算公式都是建立在小直径钢筋模型试验基础上，试 验用钢筋一般不会超过 12，钢筋直径增大后，对延性不利。因此水平分布筋一般不大于
14，墙较厚时，可配三层。连梁箍筋直径一般也不大于 14，太粗的钢筋，不仅不利于施