結構工程師應該了解的一些基本概念知識

  在建筑行業(yè)*重要的兩點無非就是建筑的外形設計以及建筑能支撐的時間長短，外形設計是大家看一個建筑時*先看到的東西，但是建筑的結構才是建筑質(zhì)量的保證，而設計建筑結構的人就是結構工程師。
  1、結構類型如何選擇？
  （1）對于高度不超過150米的多高層項目一般都選擇采用鋼筋混凝土結構；
  （2）對于高度超過150米的高層項目則可能會采用鋼結構或混凝土結構類型；
  （3）對于落后偏遠地區(qū)的民宅或小工程則可能采用砌體結構類型。
  2、結構體系如何選擇？
  對于鋼筋混凝土結構，當房屋高度不超過120米時，一般均為三大常規(guī)結構體系——框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構。
  （1）對于學校、辦公樓、會所、醫(yī)院以及商場等需要較大空間的建筑，
  當房屋高度不超過下表時，一般選擇框架結構；當房屋高度超過下表時，一般選擇框架-剪力墻結構；
  （2） 對于高層住宅、公寓、酒店等隔墻位置固定且空間較小的建筑項目一般選擇剪力墻結構。當高層住宅、公寓、酒店項目底部一層或若干層因建筑功能要求（如大廳或商業(yè)）需要大空間時，一般采用部分框支剪力墻結構。
  （3） 對于高度大于100米的高層寫字樓，一般采用框架-核心筒結構。
  3、 框架結構合理柱網(wǎng)及其尺寸？
  （1）柱網(wǎng)布置應有規(guī)律，一般為正交軸網(wǎng)。
  （2）普通建筑功能的多層框架結構除個別部位外不宜采用單跨框架，學校、醫(yī)院等乙類設防建筑以及高層建筑不應采用單跨框架。
  （3）僅從結構經(jīng)濟性考慮，低烈度區(qū)（6度、7度）且風壓?。ㄐ∮?.4）者宜采用用大柱網(wǎng)（9米左右）；高烈度區(qū)（8度及以上）者宜采用中小柱網(wǎng)（4~6米左右）。
  （4）一般情況下，柱網(wǎng)尺寸不超過12米；當超過12米時可考慮采用鋼結構。
  4、 框架結構樓蓋形式合理選擇？
  （1）框架結構樓蓋可采用單向主次梁、井字梁、十字梁形式。從結構合理角度考慮次梁的布置應使得單向板板跨為3.0米左右，雙向板板跨為4.0米左右。
  （2）從建筑功能考慮，一般來說，學校、商場一般采用井字梁、十字梁較多；辦公樓、會所、醫(yī)院一般采用主次梁較多。
  5、 框架柱截面合理尺寸確定？
  （1）框架結構柱截面通常由軸壓比限值控制，一般情況下，柱計算軸壓比=軸壓比規(guī)范限值-0.1較為合適。
  （2）除甲方對經(jīng)濟性有特殊要求時，一般情況下，多層框架柱截面尺寸改變不超過2次；高層框架柱截面尺寸改變不超過3次。
  （3）柱截面形狀一般為矩形（長寬比一般不超過1.5），且柱截面長邊平行于結構平面短邊方向。
  （4）當層數(shù)為10層時，方形柱尺寸700~1000mm；當層數(shù)為5層時500~800，大柱網(wǎng)取大值，小柱網(wǎng)取小值。
  6、 梁截面合理尺寸確定？
  （1）在正常荷載情況下，框架梁截面高度可以按L/13估算，單向次梁截面高度可以按L/15估算，雙向井字梁截面高度可以按L/18估算。
  （2）梁截面寬度可取為梁高的1/3~1/2。
  （3）最終梁截面尺寸根據(jù)計算結果確定，一般情況下應確保絕大多數(shù)梁支座配筋率為1.2~1.6%，不宜超過2.0%，跨中配筋率為0.8~1.2%。
  （4）框架梁高度一般為600~800mm，寬度一般為250~350mm；次梁截面高度為500~600mm，寬度一般為200~250mm。
  7、樓板合理厚度確定？
  （1）在正常荷載及正?？缍确秶鷥?nèi)，單向板板厚約取h=L/30，雙向板板厚約取h=L/38，懸臂板板厚約取h=L/10，并應使得計算配筋接近構造配筋。
  （2）實際工程中一般板厚取值為100mm、120mm、150mm較多。
  8、懸臂結構設計注意事項？
  懸臂結構屬于靜定結構，安全度較低，因此設計時應適當加大安全儲備（實配鋼筋比計算配筋增大約30%）。懸臂梁跨度盡量控制在3.5米以內(nèi)，懸臂板盡量控制在1.2米以內(nèi)。如超出此范圍，應特別注意撓度和裂縫的驗算或采用其他結構形式（如設置斜撐等）。
  9、框架結構各構件材料用量大致比例？
  框架結構由梁板柱構件組成，多層框架結構其材料用量比例大致如下：混凝土量：梁—約30%，板—約55%，柱—約15%；鋼筋量：梁—約50%，板—約25%，柱—約25%。因此，設計框架結構時，應注意柱網(wǎng)大小、板厚取值及梁配筋率的控制，確保結構經(jīng)濟合理。
  10、混凝土容重一定要大于25嗎？
  《荷規(guī)》規(guī)定鋼筋混凝土容重為24~25KN/㎡。工程設計中大多數(shù)設計單位和審圖機構都要求考慮混凝土構件表面抹灰重量而將混凝土容重相應提高，如框架結構或框剪結構取25.5KN/㎡，剪力墻取26KN/㎡。
  實際上直接取25KN/㎡也是可以而且是合理的。因為實際梁板、梁柱節(jié)點會有一部分重合部分，而軟件并未考慮此因素，即梁板及梁柱節(jié)點區(qū)重復計算了多次重量，這部分重量一般足以抵消構件抹灰重量。
  11、風荷載信息中結構基本周期需要考慮填充墻作用而折減嗎？
  此處結構基本周期主要用于計算風振系數(shù)，多數(shù)設計單位和審圖機構在風荷載信息中填的結構基本周期都是未進行折減的，即直接填入計算周期。實際按照相關結構理論和規(guī)范要求，此處應該填折減后的結構自振周期，因為在風荷載作用下，結構必然處于彈性狀態(tài)，填充墻肯定沒有開裂和破壞，其斜撐作用會使得結構剛度增大，周期減小，因此填入折減后的結構自振周期才是符合實際情況而且是*合理的。但填入未折減的結構自振周期，風振系數(shù)是偏大，風荷載也是偏大，對于結構是偏安全的。
  12、框架結構平均重度大致規(guī)律？
  采用輕質(zhì)砌塊的常規(guī)框架結構6、7度區(qū)平均重度為12~13KN/㎡，8度區(qū)為13~14KN/㎡；當內(nèi)部隔墻少時取低值，當內(nèi)部隔墻多時取高值。
  13、框架結構需要控制哪些整體指標？
  需要控制層間位移角、位移比、抗側剛度比及樓層受剪承載力比，不需要控制周期比。剪重比、剛重比很容易滿足規(guī)范要求的。
  14、框架結構抗側剛度比及樓層受剪承載力比不滿足規(guī)范怎么辦？
  當?shù)撞繉痈咻^大時，特別容易造成框架結構抗側剛度比及樓層受剪承載力不滿足規(guī)范要求。此時，一般可以采用加強層高較大樓層框架柱和框架梁的截面，必要的時候需要改變結構體系，采用框架-剪力墻結構。單獨在底部層高較大樓層處設置剪力墻或斜撐的方法在計算結果上可以解決上述問題，但使得結構體系較為怪異，底部為框剪結構上部為框架，這其實并不妥當，相當于超限工程。
  15、水平力的夾角和斜交抗側力構件方向的附加地震數(shù)的區(qū)別？
  兩個參數(shù)不同之處
  （1）水平了的夾角不僅改變地震作用的方向而且同時還改變風荷載作用的方向；斜交抗側力構件方向的附加地震方向角僅改變地震作用的方向。
  （2）側向水平力沿整體正交坐標方向作用與沿某夾角方向作用的計算結果應該取其*不利組合來進行構件的設計，但軟件中“水平力夾角”參數(shù)不能自動取其*不利組合，必須由工程師對計算結果一一比較包絡設計。而“斜交抗側力構件方向的附加地震數(shù)”參數(shù)是可以自動考慮*不利組合，直接完成構件截面設計。
  16、 屋頂構架是否必須滿足扭轉位移比的要求？
  從工程實際分析，對于屋頂構架或高出屋面較多的構筑物，應參與結構整體分析計算，但可適當放寬其扭轉位移比限值的要求。
  17、框架柱軸壓比超限怎么辦？
  方法有二：（1）加大柱截面；（2）提高柱混凝土強度等級。
  18、框架柱計算縱筋較大怎么辦？
  （1）框架柱一般情況下為構造配筋，若少數(shù)框架柱或頂層框架柱可能出現(xiàn)計算配筋（即計算縱筋大于最小配筋率），可調(diào)整柱截面形狀（X向配筋較大則將柱Y向加長，Y向配筋較大則將柱X向加長）。
  （2）如很多框架柱都出現(xiàn)計算配筋，則應考慮在合適的位置設置剪力墻成為框架-剪力墻結構，減小框架部分受力。
  19、梁抗彎超筋怎么辦？
  當建筑允許時優(yōu)先加大梁高；建筑不允許時加大梁寬；梁截面尺寸無法改變時應調(diào)整樓蓋梁布置，改變梁的受力狀態(tài)。
  20、梁抗剪超筋怎么辦？
  如果梁較短且是高烈度區(qū)，有效方法是將梁高做小，梁寬做大。