结构构造常见问题探讨

结构设计中相当部分构件的设置，规范仅给出了最低限值或建议取值，在实际设计过程中每个人的理解不同可能对整个设计带来相当大的区别。还有部分是属于概念设计的范畴，尤其值得我们一起探讨。
一、 关于楼板最小配筋率的问题：
1、 《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中提高了受弯构件的最小配筋率，而设计人员却未引起重视。比如C25的砼板厚100mm，8@200就不满足最小配筋率的要求；C30的砼板厚120mm8@150也不能满足最小配筋率的要求。所以在做设计时设计人员需特别注意。表1、表2、表3是结构设计中常用板的最小配筋量。
表1 砼强度等级C20 HPB235钢筋 最小配筋率ρmin= Max [0.2%,0.45ft/fy]=0.236%
序号 板厚 面积(mm2/m) 钢筋直径间距
1 100 236 6@115 8@210
2 110 260 6@105 8@190
3 120 283 6@100 8@175

表2 砼强度等级C25 HPB235钢筋 最小配筋率ρmin= Max [0.2%,0.45ft/fy]=0.272%
序号 板厚 面积(mm2/m) 钢筋直径间距
1 100 272 6@105 8@180
2 110 299 6@90 8@165
3 120 327 6@85 8@155

表3 砼强度等级C30 HPB235钢筋 最小配筋率ρmin= Max [0.2%,0.45ft/fy]=0.306%
序号 板厚 面积(mm2/m) 钢筋直径间距
1 100 306 6@90 8@160
2 110 337 6@80 8@145
3 120 367 6@75 8@135

２、 规范中楼板最小配筋率的控制可仔细分析，会发现用HRB400钢筋比HPB235钢要省，板块不大的情况下，一般板都是构造配筋，这就有最小配筋率来控制，最小配筋率与钢筋等级直接相关，大家比较一下会发现，砼等级一致的情况下，HPB235钢和HRB400钢相差明显：（大板块，受力控制时三级钢优越性更明显）见表4、表5比较，两者的差别就出来了，而两者价位是相差不多的。若想在钢筋用量上节省些，不妨推敲一下楼板最小配筋率。
表4 砼强度等级C25 HPB235钢筋 最小配筋率ρmin= Max [0.2%,0.45ft/fy]=0.272% 表5 砼强度等级C25 HPB400钢筋
最小配筋率ρmin= Max [0.2%,0.45ft/fy]=0.20%
序号 板厚 面积(mm2/m) 序号 板厚 面积(mm2/m)
1 100 272 1 100 200
2 110 299 2 110 220
3 120 327 3 120 240

二、 关于板面设置温度应力筋：《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第10.1.9条规定在温度收缩应力较大的现浇板区域内，钢筋间距宜取为150~200mm，并应在板的末配筋表面布置温度收缩钢筋，板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。该条多数设计人员未加以注意。一般无负筋区域宜加防裂钢筋网。悬挑雨棚等构件的板底未配筋时也应加防裂钢筋网。表6为常用板ρ=0.1%时的用钢量。
表6 ρ= 0.1%时常用板的配筋量
序号 板厚 面积(mm2/m) 钢筋直径间距
1 100 100 5@190 6@250
2 110 110 5@170 6@250
3 120 120 5@160 6@200

三、 关于梁板下口平的问题：在设计中经常会遇到

板底与梁底平的情况，此时板底钢筋在梁处应放在梁下部钢筋的上面，这是为了板下部钢筋在梁支座内锚固更可靠，设计图中应有大样表示，该大样可参见人防图集中的大样也可见下图一。另外反梁的计算在砼规范中没有具体提到，但在人防规范中有明确的计算公式。楼板在梁的下皮，楼板对梁上部砼抗压的贡献没有了，故在计算时不能考虑楼板的提高作用。另外楼板在梁下皮，梁的抗剪作用会降低，故在设计过程中箍筋应比按正梁计算的要大。多数设计人员都在用pkpm计算，pkpm计算时因考虑楼板翼缘而进行梁刚度的放大，但反梁在这里却不能过多考虑楼板的作用，故该反梁需手算复核。
四、 关于梁配箍筋的问题：在抗震设计时框架梁的非加密区箍筋的配筋率应满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第11.3.9条的规定。但在设计时设计人员对该条也未特别注意。比如砼强度为C30时，梁宽为300mm，四级抗震时，非加密区的用HPB235箍筋8@200<2>就不能满足要求，要8@180<2>才能满足。又如砼强度为C25时，梁宽为200mm，非抗震时，用HPB235箍筋6@200<2>就不能满足要求，要6@190<2>才能满足。表7给出的是部份框架梁的非加密区箍筋的最小配筋量，在实际工作中不能全部依赖计算机的计算结果，需要设计人员自己复算。另外提到梁箍筋问题不得不提一下有关次梁、基础梁、框架结构中的构造柱的配箍问题。在设计图纸中经常可以看到这些构件的配箍全部都按框架梁或框架柱的构造要求进行加密设置，这是不对的，根据抗震构造需要，框架梁、框架柱为保证其延性才有箍筋加密一说，而次梁、基础梁、框架结构中的构造柱的设计均是按非抗震设计的<从规范的公式也可以看出>，这些构件均为非耗能构件，故该构件不需要进行加密箍的设置，非抗震区的结构设计框架梁也无需进行箍筋加密设置。这点在《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图03G101-1》(以下简称国标平法图集03G101-1)中有构造大样，但该大样很多设计人员并重视，在设计图中仍按抗震的构造设计，想让自己的设计图节约些钢筋不妨看看国标图集中的相关大样。
表7 用HPB235箍筋时 梁沿全长的最小配箍量(以直径、间距表示)
序号 梁截面宽b(mm) 砼强度等级 抗震等级 非抗震
一级 二级 三级(四级)
1 200 C25 10@430(2) 8@290(2) 8@310(2) 6@190(2)
C30 10@380(2) 8@260<2> 8@280(2) 6@170(2)
2 250 C25 10@340(2) 8@230(2) 8@250(2) 6@150(2)
C30 10@300(2) 8@210<2> 8@220(2) 6@130(2)
3 300 C25 10@280(2) 8@190(2) 8@210(2) 6@125(2)
C30 10@250(2) 8@170<2> 8@180(2) 6@110(2)

五、 次梁放在主梁上面及梁上起柱时，主梁不必设置

附加横向钢筋的问题：《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第10.2.13条规定，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋（箍筋，吊筋）承担，附加横向钢筋宜采用箍筋。因此次梁放在主梁上面及梁上起柱，主梁是不必设置附加横向钢筋的。国标平法图集(03G101-1)就是如此。但还是有相当多的设计人员认为梁上起柱应设置横向钢筋，其理由是柱的轴力（集中荷载）会通过柱中的纵向钢筋传到梁截面。这就不对了，柱轴力是由柱截面的混凝土传到梁的上表面，而不是由柱中的纵向钢筋传递的，否则独立基础内岂不是也要设置吊筋了？另外冲切又如何计算。在《全国民用建筑工程设计技术措施》框架结构构造中明确表示“当梁上托柱时，则无需配上述附加箍筋。”下图中图二、图三为楼梯平台梁上支柱TZ大样，其中图二为错误表达，图三为正确表达。
六、 地下室外墙迎水面的砼保护层厚度的问题：《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定防水混凝土结构迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。(该条不是强条)，而《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第9.2.1条(该条为强条)规定，墙在二a类环境的混凝土保护层厚度为20mm，故地下室外墙迎水面的砼保护层厚度可用20mm，如果坚持取用50mm,则应参照《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第9.2.4条的规定，对保护层“采取有效的防裂措施”，如配置防裂钢筋网等。考虑钢筋网片的有利作用，这对于节省墙体配筋效果明显。
七、 砼容重取值问题：混凝土容重宜取27～30：梁、柱、剪力墙等考虑粉刷或装饰面层后的容重应大于25kN/m3，如考虑粉面20mm厚砂浆，柱400×400：γ=（4402-4002）×20/4002+25=4.2+25=29.2，柱600×600：γ=（6402-6002）×20/6002+25=2.8+25=27.8，柱1000×1000：γ=（10402-10002）×20/10002+25=1.632+25=26.632，梁250×500（板厚按100mm计）：γ=（290×420-250×400）×20/（250×500）+25=3.488+25=28.5，梁300×800（板厚按100mm计）：γ=（340×720-300×700）×20/（300×800）+25=2.9+25=27.9，剪力墙厚200：γ=40×20/200+25=4+25=29，剪力墙厚300：γ=40×20/300+25=2.67+25=27.67，可见，梁、柱、剪力墙截面尺寸越小容重越大，如贴面砖、花岗石，容重还要加大，设计人员应综合考虑本工程梁、柱、剪力墙的截面尺寸大小及面层材料，确定一个较合适的混凝土容重值，不可在机算时只将砼容重填写为25kN/m3。
八、 连梁腰筋的配筋率问题：《高层建筑混凝土技术规程》JGJ3-2002第7.2.26条，对跨高比不大于2.5的连梁，梁两侧的纵向构造钢筋（腰筋）的面积配筋率不应小于0.3%。很多设计人员是按单侧腰筋的面积配筋率。

这样配法太浪费。根据条文说明该部份应取两侧腰筋之和而不是单侧。
九、 用软件计算时柱、墙活荷载是否折减的问题：在实际操作中很多设计人员都选择折减。根据《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001)(2006版)<以下简称(荷规)>的4.1.2条并不是所有功能的房屋都能折减。对有小开间的房屋规范表中4.1.1中的第1项可以进行表4.1.2中的折减。其余的部份应按规范规定根据不同的使用功能取相应的折减系数。比如底框结构中第一层为商场，二层以上均为住宅，很多设计人员在用软件计算时均勾选“柱、墙活荷载折减”这样做是不安全的，软件中该项计算是用《荷规》中表4.1.2来进行折减，但作为商场用该表中的系数进行折减就不安全了，要人为进行调整。该4.1.2表的折减系数只适用于住宅、办公、宿舍等小开间房间的折减，这点希望能引起设计人员重视。
十、 用软件计算时梁端弯矩调幅系数的问题：梁端弯矩调幅系数0.8～0.9（《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3—2002》5.2.2条），一般可填0.85。有些设计人员设计时梁端弯矩不调幅，是不大恰当的，因为更容易引起梁端负弯矩钢筋过大、根数过多，影响混凝土浇筑，且配筋率更容易超过2.5％（强制性条文）及梁下部钢筋与梁端负弯矩钢筋的比值不满足规范要求（强制性条文），再者，梁端负弯矩一般均比梁跨中下部弯矩大得较多，比如：梁端负弯矩800kN.m，梁跨中弯矩400kN.m，如取梁端弯矩调幅系数0.85，则梁跨中弯矩应为400+800×0.15=400+420=520kN.m，如不考虑梁端弯矩调幅，梁跨中弯矩增大1.2倍，则梁跨中弯矩为400×1.2=480＜520kN.m，使梁下部钢筋偏小，不妥。
十一、 钢筋锚固的问题：
1、梁受拉钢筋在端支座的弯锚，其弯锚直段≥0.4laE（0.4la）(括号内用于非抗震设计)，弯钩段为15d并应进入边柱的“竖向锚固带”，且应使钢筋弯钩不与柱纵筋平行接触的原则（边柱的“竖向锚固带”的宽度为：柱中线过5d至柱纵筋内侧之间）；如图四所示。该弯锚直段≥0.4laE（0.4la）不能因为水平段不够加钢板或往下、往上竖锚来处理，这些做法都不能保证强节点的刚度要求。尤其是异形柱结构体系中，异形柱的柱宽中只有200，更应注意这个问题，不能满足弯锚直段≥0.4laE（0.4la）设计人员应调整钢筋直径，不能片面理解弯折长度=laE(la)- 弯锚直段长度。laE（la）是直锚长度标准，当弯锚时，在弯折点处钢筋的锚固机理发生本质的变化，所以，不应以laE（la）作为衡量弯锚总长度的标准，否则属于概念错误。应当注意保证水平段≥0.4laE（0.4la）非常必要，如果不能满足，应将较大直径的钢筋以“等强或等面积”代换为直

径较小的钢筋予以满足，而不应采用加长直钩长度使总锚长达laE的错误方法。弯折后的长度满足1 5d即可，没必要大于。在试验中测量弯折后的应力，5d能达到最大,10d还有一些，15d时无应力， 故弯折后的长度满足1 5d即可，加长了无用。
2、柱纵筋伸入基础的直锚长度满足“锚固长度”的要求时，要求弯折12d。在画基础大样时很多设计图纸该弯折长度有多种有注写100有注写200有些直接是没有弯折等，该部份可参照国标图集《03G101-1》梁上起柱部份P39页弯折为12d。打个比方，树根是横着长的，不好拔出来，一个道理，柱纵筋加坐底锚固就更可靠,不能不弯折，也不能折少。柱纵筋伸入基础梁或承台梁中该区段的箍筋是不需要加密的，有些设计图纸均为加密段。该部份一般可取箍筋间距为500且不少于两道箍筋，但不需要加密。箍筋的作用是保持柱纵筋在浇筑混凝土时钢筋之间的相对位置和钢筋笼的定位不受扰动。没必要全段加密太浪费。