建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問題的認(rèn)識

1、對建筑結(jié)構(gòu)新規(guī)范幾個問題的探討何海榮（沙洲職業(yè)工學(xué)院，江蘇 張家港 215600 ）摘要： 文章通過問題提出與解答的形式闡述作者對現(xiàn)行規(guī)范中一些問題的認(rèn)識和理解，包括抗震類別與安全等級、 使用年限與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、 荷載分項(xiàng)系數(shù)的取用、 單樁承載力特征值的 概念、樁基用樁數(shù)量的計(jì)算等一些應(yīng)用問題。關(guān)鍵詞 ：抗震等級；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期；荷載；使用年限；樁基礎(chǔ) 中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 文章編號Discussion of Several Questionsof New CodesHE Hai-rong（Shazhou Polytechnical Institute of Technology,Zhangj

2、iagang）Abstract: The author has stated author's understanding of some questions in current norm through putting forward the question and answering the question;including understanding and application of seismic rate,safety level,usage lift,design basic period Key words: seismic rate;design basic

3、 period;loading;usage lift1 前言建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 1（ GB50068-2001 ）系列新版規(guī)范相繼出版發(fā)行。新 規(guī)范在研究、 吸收和總結(jié)以往國內(nèi)外科研和工程實(shí)踐成果的基礎(chǔ)上， 提出一系列新的設(shè)計(jì)概 念、 方法和措施， 與原系列規(guī)范有較大的改動。 本文僅就筆者在教學(xué)工作中遇到的很少量的 一些問題整理出來供同行參考，實(shí)際工作中因各人經(jīng)歷不同必然還有很多疑問或不同認(rèn)識。 2 問題及認(rèn)識2.1 抗震類別與安全等級“抗震類別”一詞來源于建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn) 2 ，主要依據(jù)建筑物在地震區(qū)地震 產(chǎn)生破壞作用后其失效對社會生產(chǎn)直接或間接帶來的影響程度，劃分為甲、乙、丙、

4、丁四個 類別。而”安全等級”一詞則來源于文獻(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)1 ，共劃分為一級、二級、三級三個級別，其等級的劃分主要依據(jù)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造 成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴(yán)重性。抗震類別與安全等級是兩個不同的概念。當(dāng)建筑 物不處在地震區(qū)時(shí)，也就不存在”抗震類別”的劃分問題。而對任何地區(qū)的任何結(jié)構(gòu)都是有 安全等級劃分的。 對處于地震區(qū)的建筑， 根據(jù)其功能特性依照文獻(xiàn) 建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)2 有關(guān)條文可能劃分為甲類或乙類等，但其安全等級則另要依照文獻(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì) 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 1 或國家另有規(guī)范規(guī)定的條文確定，可能是一級，也可能是二級。例如縣市級甲 級醫(yī)院的門診樓在地

5、震區(qū)被劃為乙類建筑， 但其安全等級依然是二級。 從構(gòu)造措施方面來講， 兩者要求也是有區(qū)別的。 抗震建筑主要著重于結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度或剛度方面的內(nèi)容，多是要求結(jié)構(gòu)從強(qiáng)度方面予以加強(qiáng)； 而安全等級的確定不僅僅是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高與否的問題，設(shè)計(jì)使用年限（即結(jié)構(gòu)耐久性） 也是其要求的主要內(nèi)容。 同時(shí)需要強(qiáng)調(diào)， 重要性系數(shù)只隨安全等級和設(shè)計(jì) 使用年限的不同而分為 0.9，1.0和 1.1，與抗震類別不發(fā)生關(guān)系。2.2 設(shè)計(jì)使用年限與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期問題“設(shè)計(jì)使用年限”來源于文獻(xiàn) 1 1 ，是指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需要進(jìn)行大修即可以按其 預(yù)定的使用時(shí)期進(jìn)行正常服役。 根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的重要性以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的替換難度， 將設(shè)計(jì)使 用年

6、限劃分為四個類別，即 5年、 25年、 50年和 100年。而”設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期”是為確定可變作用 及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)。文獻(xiàn)11 規(guī)定我國主要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范所采用的基準(zhǔn)期均為 50年。因此，文獻(xiàn) 11 規(guī)定：當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為 50年時(shí) （即與基準(zhǔn)期時(shí)間相同時(shí)），其強(qiáng)度（重要性系數(shù)）和構(gòu)造措不另提高，當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年 限多于或少于 50年時(shí)，其強(qiáng)度（重要性系數(shù)）和構(gòu)造措施均要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。2.3 荷載分項(xiàng)系數(shù)的取用針對荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值，文獻(xiàn) 11 第（7.0.4）條有詳盡規(guī)定。而在建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī) 范 3中針對各種荷載情況下的分項(xiàng)系數(shù)取用又做了進(jìn)一步的說明。這里需要說明

7、的是，在 文獻(xiàn) 11 第 條中，當(dāng)可變荷載起控制作用時(shí)，除第一項(xiàng)起控制作用的活荷載僅乘以 分項(xiàng)系數(shù)丫 Q外，其他各項(xiàng)活荷載在乘以各自分項(xiàng)系數(shù)的同時(shí)均要再乘以各自的組合值系數(shù)； 而當(dāng)永久荷載起控制作用時(shí)，除永久荷載乘以分項(xiàng)系數(shù)1.35外，其他各項(xiàng)活荷載在乘以各自分項(xiàng)系數(shù)的同時(shí)均必須再乘以各自的組合值系數(shù)； 因此， 在比較是永久荷載起控制作用還是 可變荷載起控制作用時(shí)， 不能簡單地用永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值與可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，而是要通過荷載組合后進(jìn)行效應(yīng)比較，以確定起控制作用的荷載性質(zhì)。2.4 單樁承載力的特征值概念（包括抗壓樁和抗拔樁）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 4 提出“特征值”一詞的概念，就是載荷試驗(yàn)

8、測定變形曲線 時(shí)線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形值所對應(yīng)的壓力值。 對于樁基工程來講， 就是單樁豎向極限承載 力的 1/2。這是理解“特征值”意義的最根本的辦法。實(shí)際工作中往往是在沒有試樁數(shù)據(jù)的 情況下先進(jìn)行計(jì)算確定單樁承載力的特征值， 進(jìn)而確定用樁量。 在這種情況下筆者認(rèn)為， 如 果地質(zhì)報(bào)告提供了土層的阻力特征值，則直接按照文獻(xiàn)4第8.5.5 條公式（ ）進(jìn)行承載力特征值估算自無需多說。 當(dāng)?shù)刭|(zhì)報(bào)告未提供土層阻力特征值， 而是提供了土層阻力極 限標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則應(yīng)按 建筑樁基技術(shù)規(guī)范 5第條、條和 條分別計(jì)算抗壓和 抗拔樁的極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，將計(jì)算結(jié)果除以 2.0 即可以作為樁基承載力的特征值使用。2.5

9、 關(guān)于樁基工程用樁量的計(jì)算問題關(guān)于樁基工程中的用樁量問題，文獻(xiàn) 4 4 第 3.0.4 條講述得很清楚：按單樁承載力特征 值和相應(yīng)承臺底面下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行用樁量的計(jì)算。 問題在于如何使用 “標(biāo)準(zhǔn)組合” 和“單樁承載力的特征值”。按照文獻(xiàn)4 4公式（3.0.5-1 ）,標(biāo)準(zhǔn)組合Sk=SGk+SQik+工屮ciSQik, 即除永久荷載效應(yīng)與最大一項(xiàng)可變荷載效應(yīng)直接采用標(biāo)準(zhǔn)值外，其他可變荷載效應(yīng)均需乘以組合值系數(shù)。 上述應(yīng)該易于理解。 但目前一些地區(qū)按照我國 89系列規(guī)范要求編制的地方規(guī)范 至今仍在沿用，甚至采用文獻(xiàn) 4 4中由永久荷載效應(yīng)控制的基本組合與地方規(guī)范單樁承載 力設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較得

10、出用樁量，以為永久荷載效應(yīng)控制的分項(xiàng)系數(shù)1.35除以單樁承載力設(shè)計(jì)值分項(xiàng)系數(shù)1.25等于1.125，也就是說，新規(guī)范較89系列舊基礎(chǔ)規(guī)范的用樁量增加了 12.5%。 事實(shí)上，新規(guī)范與 89系列舊基礎(chǔ)規(guī)范所采用的標(biāo)準(zhǔn)不一樣。新規(guī)范所采用的統(tǒng)一標(biāo) 準(zhǔn)見文獻(xiàn) 2，而 89系列規(guī)范采用的標(biāo)準(zhǔn)為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GBJ68-84） 。 89基礎(chǔ)規(guī)范明確指出 “按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積時(shí)， 傳至基礎(chǔ)底面的荷載應(yīng)按基本組合” ， 相應(yīng)的地基承載力均采用設(shè)計(jì)值。因此，將文獻(xiàn) 4 4中的由永久荷載效應(yīng)控制的基本組合 與89基礎(chǔ)規(guī)范或尚在沿用的地方規(guī)范單樁承載力設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較從而得出用樁量的計(jì)算方 法是錯誤

11、的。2.6 對混凝土樓板中暗梁的認(rèn)識 所謂暗梁，就是在樓板內(nèi)部設(shè)置一定寬度的、與樓板厚度相等的梁。究其作用，多理解 暗梁以抗彎為主， 兼有抗剪及抗裂的作用。 筆者以為， 如果說通過設(shè)置暗梁以增強(qiáng)樓板的抗 裂能力， 則由于縱橫鋼筋的交叉布置， 其抵抗開裂應(yīng)力的作用是無可否認(rèn)的， 但如果企圖通 過暗梁的設(shè)置來完全替代梁的作用，筆者不敢認(rèn)同。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本術(shù)語和通用符號 6 對梁、板有如此定義：“梁是一種由支座支承的直線或曲線形構(gòu)件”，“板是一種由支座 支承的平面尺寸大，而厚度相對較小的平面構(gòu)件”。文獻(xiàn)66沒有明確梁截面的寬高關(guān)系限制，但明確了板的截面厚度（即高度）相對板跨的尺度關(guān)系。當(dāng)板上作用有

12、相對較小的 局部線荷載時(shí)，無論是沿荷載在板下增加一定數(shù)量的鋼筋，還是設(shè)置“暗梁”，其抗力都是 由板的整體作用來提供的，決不是所謂“暗梁”來單獨(dú)提供的。全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 -結(jié)構(gòu)針對扁梁如此闡述，只有當(dāng)扁梁截面高度大于板厚的兩倍時(shí)，扁梁才可以作 為板的支承考慮，否則只能視為板的局部加強(qiáng)。因此，筆者認(rèn)為，暗梁應(yīng)以概念設(shè)計(jì)為主進(jìn) 行構(gòu)造設(shè)計(jì)， 其作用應(yīng)是以加強(qiáng)局部抗裂能力為主。 盡管由于暗梁的設(shè)置， 其與板共同的抗 彎能力有所提高，但不應(yīng)當(dāng)是主要的。3 結(jié)束語上述問題是筆者在教學(xué)實(shí)踐中遇到的， 理解未必正確。 筆者的認(rèn)識可能會引起同行的不 同見解。但筆者認(rèn)為，一些不明確的問題只有通過提出和討論才可能達(dá)到最終認(rèn)識的統(tǒng)一， 從而促進(jìn)規(guī)范的不斷完善。參考文獻(xiàn)1 建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)（ GB50223-95 ）.北京：中國建筑工業(yè)出版社， 19952 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)( GB50068-2001 ).北京：中