各类设计规范中的疑问解答

各类设计规范中的疑问解答 问题问题 1 关于关于 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 GB 50009 2012 简称 简称 荷载规范荷载规范 中的消防车荷载 有以下疑问 中的消防车荷载 有以下疑问 1 消防车荷载按照规范表 消防车荷载按照规范表 5 1 1 项次项次 8 取值 要不要再考虑动力系数 取值 要不要再考虑动力系数 2 规范表 规范表 5 1 1 项次项次 8 中规定 双向板楼盖 板跨不小于中规定 双向板楼盖 板跨不小于 3m 3m 时 消防 时 消防 车荷载取为车荷载取为 35 0kN m2 但是 表下的注释 但是 表下的注释 4 又规定 又规定 第第 8 项消防车荷载 项消防车荷载 当双向板楼盖板跨介于当双向板楼盖板跨介于 3m 3m 6m 6m 之间时 应按跨度线性插值确定之间时 应按跨度线性插值确定 二 二 者是不是矛盾 者是不是矛盾 3 规范附录 规范附录 B 规定消防车活荷载按照覆土厚度确定折减系数 如何理解 规定消防车活荷载按照覆土厚度确定折减系数 如何理解 解答 1 作用于楼盖的车辆 理应考虑其动力效应 不过 文献 1 认为 规范表 格给出的是等效均布活荷载 已经计入了动力系数 故直接使用即可 2 根据表 5 1 1 下的注释 4 并结合该条的条文说明可知 对于双向板楼盖 消防车荷载的取值方法是 板跨为 3m 3m 时取 35 0kN m2 板跨为 6m 6m 时取 20 0kN m2 其间按照线性内插确定 实际上 从条文说明还可以知道消防车荷载对于单向板楼盖时的确定方法 板 跨为 2m 时取为 35 0kN m2 板跨为 4m 时取为 25 0kN m2 文献 1 可以支持以上观点 关于消防车荷载的取值 该书还指出 1 矩形双向板楼盖时 可分别以矩形的短边和长边作为正方形的边长确定出相 应数值 然后再取平均值 2 单向板板跨小于 2m 以及双向板板跨小于 3m 3m 应按汽车轮压换算成 不小于 35 0kN m2 的数值 3 注意区分 板跨 与 柱网 例如 柱网尺寸 8m 8m 主梁中间设十字次梁 双向板的板跨为 4m 4m 应按 4m 4m 确定消防车荷载取值 为便于汽车轮压的等效 这里给出规范条文说明中所说的 重型消防车 的尺寸 数据 一台消防车总重 包括消防车自重 满水重 300kN 共有 2 个前轮 4 个 后轮 每个前轮重 30kN 每个后轮重 60kN 每个轮子作用面积 0 2m 0 6m 平面尺寸与排列见图 1 图 1 消防车的尺寸 3 消防车荷载之所以会成为楼面活荷载 是因为这里针对的是地下车库顶板 目前 住宅小区常设置与高层住宅地下室连在一起的大型全埋式地下车库 其 上为集中绿地 这时 消防车道往往会压在地下车库顶板之上 2001 版 荷载规范 对消防车等效均布活荷载的取值规定比较粗略 未对地下 室顶板覆土时荷载的折减方法做出明确规定 也未给出工程中常用的 3 5m 跨 度双向板的荷载取值 只规定 板跨不小于 2m 单向板取 35kN m2 板跨不小于 6m 6m 的双向板取 20kN m2 之所以考虑覆土厚度影响 是因为消防车的轮压在经过覆土到达地下车库顶板 之间会有一个扩散的过程 导致消防车荷载效应减小 扩散的原理 可参照 荷载规范 附录 C 同样扩散角的情况下 覆土厚度越大 折减系数越小 见附表 B 0 1 B 0 2 由于不同土的扩散角不同 所以 需要 折算 成一种 标准情况 依据条文说明 是将扩散角为 35 作为标准情况 因为 相当于说 对扩散角的情况覆土厚度是不折算的 关于消防车荷载 详细情况还可参考文献 2 3 问题问题 2 荷载规范荷载规范 5 3 1 条中 屋顶运动场地活荷载标准值为条中 屋顶运动场地活荷载标准值为 3kN m2 但是条文说明中却说但是条文说明中却说 参照体育馆的运动场 屋顶运动场地的活荷载值为参照体育馆的运动场 屋顶运动场地的活荷载值为 4 0kN m2 如何理解 如何理解 解答 笔者查阅了 荷载规范 的征求意见稿和送审稿 发现这两个版本的 条文说明均是 参照体育馆的运动场 屋顶运动场地的活荷载值为 4 0kN m2 但正文中将屋顶运动场地活荷载标准值取为 4kN m2 的 只有征求意见稿 因 此可以推知 曾有将屋顶运动场地活荷载标准值取为 4kN m2 的意向 但最终 未能实现 另外 考虑到 荷载规范 的修订说明中也指出 本条文说明不具备 与规范正文同等的法律效力 仅供使用者作为理解和把握条文内容的参考 故 当正文与条文说明不一致时应以正文为准 另外 关于 运动场 与 运动场地 文献 4 指出 前者适用于各种体育运动和球 类 后者仅适用于做操 小型球类等低强度运动 当屋顶场地也用于跑 跳等 剧烈运动时 则按运动场的 4kN m2 取值 该书同时还指出 规范条文说明中 运动场地 应为 运动场 问题问题 3 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 GB 50010 2010 简称 简称 混凝土规范混凝土规范 6 2 4 条的条文说明中说到 条的条文说明中说到 对排架结构 当采用本规范第对排架结构 当采用本规范第 B 0 4 条计算二条计算二 阶效应后 不再按本条规定计算阶效应后 不再按本条规定计算 P 效应 当排架柱未按本规范第效应 当排架柱未按本规范第 B 0 4 条计条计 算其侧移二阶效应时 仍应按本规范第算其侧移二阶效应时 仍应按本规范第 B 0 4 条考虑其条考虑其 P 效应效应 似乎有误 似乎有误 我认为应是我认为应是 当排架柱未按本规范第当排架柱未按本规范第 B 0 4 条计算其侧移二阶效应时 仍应按本条计算其侧移二阶效应时 仍应按本 条考虑其条考虑其 P 效应效应 请解释 请解释 解答 笔者认为 规范的 B 0 4 条虽然归属于附录 B 而附录 B 的标题为 近 似计算偏压构件侧移二阶效应的增大系数法 但规范的 B 0 4 条并非只是考虑 侧移二阶效应 即 P 效应 而是同时考虑了 P 效应和 P 效应 这一点 在 5 3 4 条的条文说明中可以找到证据 需要提醒注意的是 附录 B 0 4 条给 出的框架结构二阶效应计算公式 其中也考虑了 P 效应的影响 所以 6 2 4 条的条文说明无误 问题问题 4 对对 混凝土规范混凝土规范 6 2 17 条有疑问 规范条有疑问 规范 6 2 4 条在计算条在计算 ns 时已时已 经计入附加偏心距经计入附加偏心距 ea 这样 在本条建立平衡方程 就应该直接按照 这样 在本条建立平衡方程 就应该直接按照 6 2 4 条条 确定的确定的 M 计算 把其等效为一个偏心压力即可 现在 计算 把其等效为一个偏心压力即可 现在 6 2 17 条采用条采用 ei e0 ea 作为偏心距 是不是重复考虑了作为偏心距 是不是重复考虑了 ea 解答 笔者认为 可以有两种思路考虑附加偏心距 ea 1 在杆件的端部考虑 ea 则控制截面的弯矩 M 应按下式计算 然后 以此 M 等效为一个偏心压力建立平衡方程 即在规范图 6 2 17 中将 ei 改为 e0 M N 2 在控制截面考虑附加偏心距 ea 这时 按照规范思路推导出的 ns 计算 式应为 然后 采用偏心距为 ei e0 ea 建立平衡方程 此处 e0 M N 由规范 6 2 3 条可知 不考虑附加弯矩影响时应取 M M2 因此 采用第 2 种 思路将能照顾到取 M M2 这种情况 故笔者认为 规范计算 ns 的公式 6 2 4 3 若不考虑 ea 从概念上讲会更合适 而且 得到的 ns 稍大 偏于 安全 问题问题 5 钢结构设计规范钢结构设计规范 GB50017 2003 简称 简称 钢规钢规 中 对 中 对 于轴心受压构件 需要保证局部稳定 例如 对于工字形截面的翼缘板 要求于轴心受压构件 需要保证局部稳定 例如 对于工字形截面的翼缘板 要求 自由外伸宽度与厚度之比自由外伸宽度与厚度之比 这时 用这时 用 Q235 钢能满足的截面 如果改用钢能满足的截面 如果改用 Q345 钢 由于钢 由于 fy 的提高 局部稳的提高 局部稳 定可能不满足 导致无法使用 如何解释这种现象 定可能不满足 导致无法使用 如何解释这种现象 解答 笔者认为 可以这样理解 依据国外规范的思路 对于轴心受压构件 应满足截面承载力和构件承载力两项要求 比照我国规范做法 前者相当于强 度验算 不再赘述 对于后者 国外的做法是 先进行截面等级划分 若板件 宽厚比不满足最低限值要求 则称作 薄柔截面 此时 通常采用 有效宽度法 计算其构件承载力 我国规范的通常做法是 在保证局部稳定的前提下进行整 体稳定验算 若局部稳定不满足 则无法验算 规范 5 4 6 条规定 H 形 工 形 箱形截面轴心受压构件的腹板 当高厚比超限之后采用两侧各 20 宽度验算整体稳定性 属于简化的有效宽度法 是一个例外 因为 翼缘宽厚比超限之后如何处理 并没有规定 无法验算仅仅是规范的不完善所致 并非构件承载力不足 若构件采用 Q235 钢材且截面满足规范规定的宽厚比限值 则稳定承载力可达到 215 A 满足轴 压力 N 215 A 为合格 若采用 Q345 钢材 由于宽厚比超限 稳定承载力会 比 310 A 有所降低 但只要大于轴压力 N 仍可视为合格 规范 5 4 6 条即是这 个思路 而且 算例表明 比 310 A 降低后的承载力仍高于 215 A 关于规范的缺陷 文献 5 指出 规范 5 4 节宽厚比限值公式中的宜修 改为 式中 为材料的抗力分项系数 即在应力未 用足的情况下 宽厚比的限值可放宽 问题问题 6 关于考虑腹板屈曲后强度的梁 有以下疑问 关于考虑腹板屈曲后强度的梁 有以下疑问 1 有观点认为 依据 有观点认为 依据 钢规钢规 4 3 1 条 当条 当时 尚应计算腹板的稳定性 是否如时 尚应计算腹板的稳定性 是否如 此 此 2 公式 公式 4 4 1 3 记作 记作 式中的 式中的 Wx 规范没有解释 是 规范没有解释 是 否与否与 4 2 节中相同 为节中相同 为 按受压纤维确定的梁毛截面模量按受压纤维确定的梁毛截面模量 解答 1 单纯从字面上看 由于 当时 尚应按本规范第 4 3 3 条至第 4 3 5 条的规定计算腹板的稳定性 在这一段的最末 所以 容易被理解 为考虑腹板屈曲后强度的梁尚应在时计算腹板的稳定性 但 该观点是错误的 对于梁的腹板 有两种方法考虑其局部稳定性 一是不允许 其发生局部失稳 即各区格应稳定验算符合要求 见规范第 4 3 3 条至第 4 3 5 条 二是允许其发生局部失稳 即考虑屈曲后强度 这时 梁截面应满足 4 4 1 条的要求 公式 4 4 1 1 是一个强度条件 相当于受弯和受剪的相关公式 2 Meu x eWxf 是从截面承载力角度提出的 是对 xWxf 考虑了一个折减 e 为折减系数 Meu 与构件稳定承载力无关 因此 Wx 实际上应取 Wx min 即 按较小翼缘边缘确定的梁毛截面模量 规范此处取毛截面模量而 不是净截面模量应是一种近似 问题问题 7 对于压弯构件弯矩作用平面外的整体稳定 应采用对于压弯构件弯矩作用平面外的整体稳定 应采用 钢规钢规 的式的式 5 2 2 3 计算 即 计算 即 如果是构件单轴对称截面 这里面就有两个问题 如果是构件单轴对称截面 这里面就有两个问题 1 计算 计算 y 时应按时应按 y 还是还是 yz 查表 查表 2 b 应按照附录应按照附录 B 5 的规定进行 这里面也要用到的规定进行 这里面也要用到 y 是按 是按 y 还是还是 yz 解答 从规范第 205 页的条文说明可知 单轴对称截面压杆绕对称轴屈曲属 于弯扭屈曲 88 规范时作为一种简化将其视为弯曲屈曲 但降低为 c 类截面考 虑 2003 版规范采用换算长细比 yz 以考虑弯扭屈曲 应该属于更精细的分析 故笔者认为 上面公式第一项中的 y 应按 yz 取值 b 的取值依据规范公式 B 5 3 公式 B 5 5 进行 从规范第 194 页的条 文说明看 这里的 b 公式是按照典型截面的非弹性屈曲得到 另一方面 我 们也注意到对于 b 的计算公式 2003 版对 88 版是有所改进的 况且 规范 128 页明确指出适用范围为 T 形截面 弯矩作用在对称轴平面 绕 x 轴 所 以 笔者认为 这里计算 b 时用到的 y 不必用 yz 代替 问题问题 8 关于关于 砌体结构设计规范砌体结构设计规范 GB50003 2011 7 4 节挑梁的抗倾节挑梁的抗倾 覆 有如下疑问 覆 有如下疑问 1 若挑梁处于顶层 倾覆点是按规范 若挑梁处于顶层 倾覆点是按规范 7 4 2 条确定 还是取条确定 还是取 为墙外边缘 为墙外边缘 2 关于抗倾覆的计算模型 是采用图 关于抗倾覆的计算模型 是采用图 2 a 还是图 还是图 2 b a b 图 2 挑梁倾覆力矩计算简图 解答 从力学上分析 挑梁处于顶层时 由于抗倾覆荷载小 因此 与处于 其他楼层相比 倾覆点至墙外边缘的距离会变小 但是 考虑到规范 7 4 2 条 并未区分此种情况 故从执行规范角度看 采用偏于保守的 7 4 2 条更为合理 文献 1 亦持此观点 确定倾覆点位置的目的在于计算倾覆力矩 而采用图 2 a 形式会较为简便且 偏于保守 故教科书中一般按此计算简图计算 由于外部的倾覆荷载不会分布于 x0 范围内 故图 2 b 模型更接近于真实的 受力状态 但是 对 O 点位置取矩 会稍麻烦 结构师专业考试命题组给出的 解答 曾采用此计算模型 笔者认为 两种做法的差别很小 均可以采用 问题问题 9 对于换填垫层法 对于换填垫层法 建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范 JGJ79 2012 的 的 4 2 1 条规定应满足条规定应满足 解释为解释为 垫层底面处土的自重压力值垫层底面处土的自重压力值 请 请 问 问 应按照换填前的土层计算还是换填后的土层计算 应按照换填前的土层计算还是换填后的土层计算 解答 笔者认为 这个问题可按下述理解 1 从概念上讲 自重压力值 应按照原状土层求得 文献 6 在讲到 自重压 力值 时指出 在附加应力和自重应力相加时 这个自重应力是表示土层的常 驻应力 即在工程尚未施工时在该处已经存在的应力 与是否设置地下室没有 任何关系 总是从自然地面算起的 在 地基基础设计规范 GB50007 2011 的 5 2 7 条 计算软弱下卧层顶面处的附加压力值时 要用到基础底面 的附加压力 即基底处外荷载与基础自重 基础上部土重引起的压力之和 减 去基底处土的自重压力 公式表达为 pk pc pc 按照原状土层的重度求得 2 规范此处如果严格按照自重压力的定义操作 会导致一个问题 当换填垫 层材料的重度大于原土层重度时 会有额外的附加应力产生 而此部分 额外的 附加应力 在公式中又找不到合适的位置添加进去 基于此 文献 7 指出 pcz 应 按照垫层材料及垫层以上回填土料的容重计算 文献 8 对 pcz 的解释是 垫层底 面处回填土和垫层的自重压力值 3 需要提及的是 文献 9 给出的例题 2 以及例题 3 均按照原状土计算 pcz 但是 在对例题 3 的解释特别提到 该例题中垫层重度大于地基土重度 计算垫 层底面处附加应力时应考虑其影响 另外 如果垫层顶面高于原地面 亦应考 虑其附加荷载的影响 问题问题 10 设防烈度为设防烈度为 8 度 乙类建筑 房屋高度为度 乙类建筑 房屋高度为 38m 的框架结构 满足的框架结构 满足 建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 GB50011 2010 简称 简称 抗规抗规 表 表 6 1 1 中最大中最大 适用高度为适用高度为 40m 的要求 查表的要求 查表 6 1 2 确定抗震等级时 由于是乙类建筑 依据确定抗震等级时 由于是乙类建筑 依据 建筑工程抗震设防分类标准建筑工程抗震设防分类标准 GB50223 2008 的的 3 0 3 条 应提高条 应提高 1 度即按度即按 照照 9 度考虑 可是 表中度考虑 可是 表中 9 度时只有度时只有 24m 的情况 如何处理 的情况 如何处理 解答 在 抗规 表 6 1 2 中 框架结构 9 度时只有房屋高度 24m 的情况 是与表 6 1 1 对应的 对于提出的问题 文献 10 指出 此时内力调整不提高 只要求抗震构造措施 高于一级 大体与 高层建筑混凝土结构技术规程 特一级的构造要求相当 问题问题 11 混凝土规范混凝土规范 的的 11 4 16 条 条 抗规抗规 的的 6 3 6 条以及条以及 高层建高层建 筑混凝土结构技术规程筑混凝土结构技术规程 JGJ3 2010 简称 简称 高规高规 的 的 6 4 2 条都规定条都规定 了柱的轴压比限值 仔细对比 发现表下注释有差别 了柱的轴压比限值 仔细对比 发现表下注释有差别 沿全高设置井字复合箍 复合螺旋箍 连续复合螺旋箍这三种情况 均可以将沿全高设置井字复合箍 复合螺旋箍 连续复合螺旋箍这三种情况 均可以将 轴压比限值增加轴压比限值增加 0 10 在这一点上 三本规范是一致的 但是 此时的最小配 在这一点上 三本规范是一致的 但是 此时的最小配 箍特征值箍特征值 v 如何确定 如何确定 抗规抗规 有一句有一句 上述三种箍筋的最小配箍特征值均应上述三种箍筋的最小配箍特征值均应 按增大的轴压比由本规范表按增大的轴压比由本规范表 6 3 9 确定确定 而其他两本规范没有 如何理解规范 而其他两本规范没有 如何理解规范 间的差别 另外 如何理解间的差别 另外 如何理解 混凝土规范混凝土规范 表表 11 4 16 下注释下注释 5 中的中的 但箍筋的但箍筋的 配箍特征值仍应按轴压比增加配箍特征值仍应按轴压比增加 0 10 的要求确定的要求确定 解答 笔者将现行的三本规范 均为 2010 版 与各自的上一版本对比发现 2010 版 抗规 对 3 种 轴压比限值增加 0 10 的情况 表现为注释 3 说法 上有改进 特意在 配箍特征值 的前面添加了修饰语 最小 因此 可以推测 并非对上一版本的直接引用 2010 版 混凝土规范 和 高规 的注释 4 对 应于 3 种 轴压比限值增加 0 10 的情况 较上一版本均删去了配箍特征值按 增 大的轴压比 确定这句话 注释 5 却一字未改 依旧用 仍 语法逻辑上表明前 文还有一个同样的 按轴压比增加 0 10 而现在并不存在 三本规范的条文说明均没有解释为什么作此改动 考虑到三本规范尽管都是 2010 版 但是 混凝土规范 和 高规 的颁布迟于 抗规 因此 笔者认 为 前 2 本规范应是为了避免误解对 抗规 作出了