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关键词:房屋建筑;设计原则;方法
中图分类号: TU318 文献标识码: A 文章编号:
建筑是凝固的艺术,随着我国国民经济的高速增长,带动了建筑业的快速、持续的发展。同时,随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑结构设计也提出了更高的要求。房屋建筑结构设计质量的好坏,直接关系到建设使用者的生命与财产安全,高质量的建筑结构设计能够赢得广大人民群众的一致好评,能够帮助企业树立良好的社会信誉和品牌形象。因此,房屋建筑的结构设计是至关重要的,设计人员一定要严格遵守相关设计规范和标准,坚持正确的设计原则和方法,尤其是对于房屋建筑物的关键部位要给予重点关注,确保建筑结构设计工作的水平和质量,为房屋建筑工程项目的顺利开展和高质量施工奠定良好的基础。
1 房屋建筑结构设计原则
房屋建筑结构设计的最根本目标就是要保证房屋建设项目的实用性和安全性,更好的满足建筑用户对建筑物的各项需求。如果无法保证建筑的结构设计水平,轻则会影响到建筑物的使用寿命,严重的甚至会引发不同程度的建筑安全事故,造成不必要的生命财产损失或经济纠纷。建筑结构设计人员在实际工作中,一定严格遵循以下几点:
1.1 善于把握建筑结构设计的重点和难点,做到“抓大放小”,增强设计工作的针对性,对于房屋建筑的关键部位,如基础、屋顶、楼梯等,一定要投入充足的时间和精力,确保建筑物关键环节的设计质量。
1.2 要通过多项设计举措,确保房屋建筑结构设计的安全性。安全是建筑结构设计过程中需要考虑的第一要素,只有在设计环节构建多条安全防线,才能更好的保证建筑用户的人身安全和财产安全。
1.3 房屋结构设计要坚持“打通关节、保持平衡”的原则。这主要是为了使建筑长期处于原始的静态下,因为当建筑物内部力量不均衡时,建筑物构建之间的静态平衡也将被打破,这时建筑物的整体结构和稳定性就会发生变化,建筑结构设计人员在设计过程中一定要考虑到这种情况,通过有效的设计措施和方法,避免建筑物构件相聚后导致的静态失衡。
1.4 房屋建筑结构设计还要坚持“刚柔相济”的原则,这有助于建筑物综合职能的实现和发挥。如果房屋建筑结构刚性太强的话,那么变形能力就越差,当一个强大的摧残力(如地震)在一瞬间袭击时,房屋建筑需要承受的应力相当的大,首先房屋建筑结构局部破坏,最后整体全部毁灭;而太柔的房屋建筑结构虽然具有很好的形变能力,可以很好地削减外力,但容易造成形变过大而无法使用甚至全体倾覆。对于一个房屋建筑结构体系而言,刚度和柔性要保持适中的比例,这需要具体问题具体分析,需要综合考虑各种因素,如当地的地质、水文、气候等因素。
2 房屋建筑结构设计的基本方法
2.1 结构平面图的设计
设计人员在进行结构平面的设计与制作时,首先要做的就是对房屋建筑的施工环境和地质环境进行考察,增强结构平面图设计的针对性和合理性。当房屋建筑位于抗震设防烈度在七度以及以上区域时,建筑结构设计人员必须通过计算机的结构软件进行建模计算。而当抗震设防烈度低于七度时,结构设计人员可以在遵守基本抗震规范的基础上,不进行建筑截面的抗震验算。因此,这时建筑设计人员可以不通过计算机结构软件进行建模计算,而是采取直接设计的方式,这有助于提高房屋建筑结构设计的效率。但是,设计人员必须对房屋建筑结构的局部受压情况和整体受压情况进行综合考虑,确保结构平面图的设计效果和设计质量。
2.2 楼梯结构设计
房屋建筑设计人员在进行楼梯结构设计时,要注意以下几个问题:(1)对于楼梯在个别位置上的不适,可以使用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中;(2)楼梯高度的设计必须符合房屋建筑的基本要求,并保持各个楼层在位置上的一致性;(3)要确保建筑楼梯设计的扰度;(4)要避免首段梯板基础的沉降,必要时可以增加梯梁的设计,提高首段梯板基础的应力;(5)要重视梁下的净空要求和楼梯梯板的宽度。
2.3 屋顶结构图的设计
当房屋建筑的屋顶结构是坡面时,主要使用折板式和梁板式两种结构处理方法。其中,在房屋建筑的屋脊线和坡度相对简单、板跨度较小、建筑平面比较规整的情况下,一般使用折板式,相反的情况下一般采用梁板式,两种结构设计方法都是偏心受拉构件结构,要注意板配筋的处理方式和板厚的设计厚度。同时,为了便于建筑施工人员对结构图的准确理解,结构设计人员必须要有足够的结构设计意识和空间概念,对房屋建筑的整体功能和设计需求有一个整体上的把握,注重同建筑施工人员的沟通与协调。例如,在设计梁板的折角时,钢筋的布置应有大样示意图;坡屋面板的平面画法,应尽量采用大样详图和剖面示意图相结合 的方式。
2.4 基础结构设计
作为房屋建筑的基础,其设计的重要性不言而喻,设计人员在对建筑施工环境进行充分调研、选择合理结构基础的同时,还需要做好以下几点:(1)要根据房屋建筑结构使用寿命和结构耐力的各种要求,选择合理的混凝土标号;(2)在建筑基础的配筋设计环节,要合理控制基础的配筋率;(3)在设计条基交接部位的钢筋设置时,建筑结构设计工作人员要注重标准图和详图的选用,确保建筑施工人员能够更好的理解设计意图;(4)不能反复利用条基交叉处的基底面积,并严格控制建筑基础的宽度,尤其是在房屋局部墙体中有较大荷载时,同样需要对基础的宽度进行调整;(5)在对建筑基础的构造柱进行设计时,要确保其定位的准确性和合理性。
2.5 大样详图的绘制
在对建筑详图进行准确绘制的前提下,大样详图的绘制可以以建筑详图为参考依据,也可以以前期的详图为基础进行完善。其中,建筑结构设计人员不容忽视的问题是,一定要确保建筑结构在整体和局部上的受力合理性以及建筑施工的方便性,确保后期建筑施工工作的顺利开展。同时,对外形尺寸和标高的绘制,也要确保其与建筑专业在协调上的一致性。
2.6 抗震结构设计
对一般多层砌体住宅结构,应优先采用纵横墙共同承重或横墙承重的结构体系:纵横墙的布置要做到均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续。而对应钢筋砼多、高层结构住宅,则需要注意以下两点:(1)框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;(2)框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
3 总结
随着我国社会经济的发展,城镇化战略的贯彻与实施,房屋建筑建设与结构设计的数量和规模还将进一步扩大,作为决定企业经济效益和建筑物整体质量的关键环节,建筑结构设计人员一定严格遵守结构设计的相关原则、法规和标准,坚持正确的建筑设计方法,对于在建筑结构中出现的问题和难点,有及时采取有针对性的整改措施和应对策略,确保房屋建筑工程项目的正常运转,促进房屋建筑工程经济效益和社会效益的顺利实现。
参考文献
[1]孙玲玲, 闫金环. 浅谈房屋建筑结构设计要点[J]. 科技促进发展(应用版), 2011,(04)
[2]邢贵龙. 建筑结构概念设计的优化措施分析[J]. 中国新技术新产品, 2011,(01)
关键词:建筑结构设计设计方法问题分析
Abstract: With the rapid development of China's national economy, the improvement of people's living standard, the development that the building industry, but also to meet the people's life and material needs. Although there are significant to improve the development of housing construction, but the construction industry structure design is the existence of common problems. In order to improve the development of city, people's living needs, should be of advanced technology to strengthen the better, the building structure design to the development of safer and more reliable direction.
Keywords: building structure design; design method; problem analysis;
中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:
引言
随着经济的不断发展,人民生活水平的不断提高,城市的发展也是日新月异,新建筑的建设如雨后春。房屋建筑功能不断完善,造型上新颖别致,众多因素导致工程设计也变得复杂起来。高房价和选择面的拓展使得百姓在购房时更是对房屋的外观、性能、质量等方面抱有较高的期待。房屋建筑结构设计的理论朝着先进水平不断发展,将先进的术不断的应用于实际,在实际中不断加强完善。研究强度高、材质轻、绿色环保的新型建筑材料,应用于房屋建筑的结构设计中去,提高屋建筑的安全性、适用性,使得房屋建筑结构设计朝着可靠、实用、经济的高性价比方向发展。
1建筑结构设计的基本概念
建筑结构设计是建筑设计的重要组成部分,它建立在建筑设计的基础上,根据建筑工程的实际功能及使用情况,确定建筑物的结构类型和结构体系,进行结构设计分析,再以分析结果和相关结构设计规范为依据,进行施工图设计。建筑结构设计主要包括方案设计,结构选型,结构计算与分析,构件设计,施工图绘制这几部分。
2建筑结构设计的基本方法
2.1关于平面结构图的设计
在平面结构图的绘制进行中,首先要考虑的是在运用结构设计软件是否要进行建模。比如有一建筑基地位于抗震辐射地区的时候,我们就要以是否符合抗震措施的基本要求来规定抗震设计规范是否可以使用建模软件。但是有一些建筑物是不需要软件来建模的,可以直接进行设计,如砌体结构的建筑物,虽然此建筑物可以直接设计但还要考虑建筑物整体与局部受压的问题。但是,如果时间允许我们最好还是采用软件建模进行设计比较好。
2.2关于屋顶结构图的设计方法
当把建筑建成是坡面的时候,结构设计图有两种方法——梁板式和折板式。梁板式的结构一般是用于建筑面不是很规整、板跨度比较大的坡屋面;而折板式则是与与梁板式相反的建筑结构设计当中。一般梁板式和折板式的板的厚度不能小于120毫米那是因为梁板式和折板式的结构是受拉构件的。
2.3基础的设计方法
首先应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,确定地基基础设计的等级。高层建筑的基础选择应考虑以下条件综合各方面因素选定:(1)上部结构的类型、整体性和结构刚度;(2)地下结构使用功能要求;(3)地基的工程地质条件;(4)抗震设防要求;(5)施工技术、基础造价和工期;(6)周围建筑物和环境条件。在进行高层建筑基础方案选择时,应进行多种基础方案的分析比较,选择出既安全可靠又经济合理的基础形式。在进行基础设计时,为确保建筑物的安全和正常使用,必须满足下述方面要求:(1)基地压力小于或等于地基的允许承载力;桩基础或复合桩基础要求基地总荷载小于或等于桩基承载力与桩间地基土承载力的总和。(2)地基计算变形量小于建筑物允许变形值。(3)水平力作用时满足稳定性要求。(4)为保证高层建筑在垂直载荷和水平载荷作用下的稳定性,高层建筑基础应满足一定的埋置深度要求。在确定埋置深度时,应考虑建筑物的高度、体形、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋深从室外地面算至基础底面,宜符合下列要求:a 天然地基或复合地基:埋深大于等于建筑物高度的1/15。b桩基础:埋深大于等于建筑物高度的1/8(桩长不计在内)。
在满足地基承载力、稳定性要求并满足基地零应力区要求的前提下,基础应尽量浅埋。
3当前房屋建筑结构设计中的常见问题
3.1桩间距过小桩间距过小,不满足规范对桩的最小中心距的规定。特别是试桩、锚桩之间的间距,往往被设计人员忽视,这直接影响了试桩结果的正确性。
3.2桩身钢筋笼长度不足对挤土灌注桩,桩身钢筋笼长度没有穿越软弱土层的层底深度,不能满足桩基规范第4.1.1.2条“对于沉管灌注桩,配筋长度不应小于软弱土层层底深度”的规定,这也是工程设计中常见的问题。
3.3房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值,甚至个别建筑高度和高宽比均超出规定限值。在结构设计过程中,对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑,应按超限高层建筑进行设计。同时,另一点不容忽视的问题是,房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外,还与场地类别与结构是否规则等因素有关,当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时,其最大适用高度应适当降低(一般降低20%)。
3.4结构布置不合理、不规则结构尽可能规则,结构的布置才能更趋于合理,这是结构设计中十分重要的环节,这里的“规则”包含了对建筑的平立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。由于引起结构不规则的因素太多,特别是对于复杂的建筑体型,很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。
3.5结构缝设置不合理,缝宽度不足对于超长建筑物,为减少温度变化对结构的不利影响,合理地设置伸缩缝是必要的。有些设计人员用后浇带代替伸缩缝,其实这种做法存在一定的问题。因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响,不能解决温度变化的影响。后浇带处的混凝土封闭后,若结构再受温度变化的影响,后浇带就不能再起任何作用了。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构,除留设施工后浇带外,还应采取其它构造加强措施,如加强顶层屋面的保温隔热措施,对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的温度筋,或采用预应力混凝土结构等。
4结语
总之,结构设计是个全面、系统的工作,需要设计人员具备扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。设计人员要从一个个基本的构件算起,做到知其所以然,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其它专业来进行设计。设计人员应有较好的力学知识,具备较强的手算能力,不要一味的依靠软件,以概念设计为主,提高民用建筑结构设计水平,确保建筑设计质量不断提升,努力做到民用建筑的结构设计工作更安全、更适用,更美观。
参考文献:
[1]纪荣洋,王文可.潘可明《建筑结构设计经验探讨》[J].低温建筑技术.2008(5).
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[3]莫雪辉《深度探讨如何提高建筑结构设计水平》[J].科技资讯.2008(28).
[4]YL.Xu, Q.He, J.M.Ko, Dynamic response of damper-connected adiacent buildings under earthquake exciation, Engineering Structures 21,1999:135-148.
关键词:房屋建筑;结构设计;常见问题
中图分类号: TS958 文献标识码: A
引言
随着城镇化进程的不断推进,我国建筑行业取得了辉煌成就。样式新颖的建筑拔地而起,为城市增添了诸多鲜活的色彩。与此同时,建筑结构安全也引起了人们越来越多的关注。因为建筑结构设计是保证结构安全的核心,它直接关系着人们的生命财产安全甚至社会的和谐发展。因此,对房屋建筑结构设计常见问题及相应解决对策的探究已是刻不容缓。
一、建筑结构设计中存在的问题
1、建筑结构设计图纸过于简单、混乱
随着结构设计项目的不断增多,设计人员忙于任务,疲于业绩,难免责任感下降,图纸简单、混乱。有的结构图纸甚至标高都没有明确标注,或者标注标高与建筑标高不一致;有的结构图纸复杂部位的大样不清晰,结构大样与建筑大样不一致;或者随意错误选用图集,不注意图集的适用范围和适用条件,套用其他工程的大样图与说明,如此等等,都会造成结构图纸与设计项目不符。
2、基础设计不合理
基础设计是建筑结构设计的重要基石,有的设计人员忽视地勘报告的重要性,不仔细阅读地勘报告,只关注个别计算参数,使得地基基础设计条件与实际地质条件不吻合,从而造成严重安全隐患。有的设计人员未仔细阅读地勘报告中的图形文件,错误的定义基础底标高,使得基础未能置于地勘报告提供的持力层上。结构图纸对于持力层的绝对高程及地质情况、地下水位未做明确说明,造成施工单位按相对标高施工,基础未置于设计持力层上。对于需要处理的地基,结构图纸未给出详细的处理范围、处理深度、处理方法,致使施工单位随意处理,处理后的地基承载力达不到设计的要求。
3、地下室设计不严谨
在结构设计中,地下室的设计起着至关重要的作用。有的设计人员忽视地下室设计的重要性,单纯依靠软件进行设计。结构图纸的错误使得地下室外墙的水平钢筋和竖向钢筋布置出现纰漏,造成地下室设计不安全。此外,忽视地下室结构的环境类别及地面上的荷载作用,错误的选取钢筋的保护层厚度,使得设计钢筋偏小,从而造成安全隐患。
4、错误的使用结构设计软件
结构设计软件只是一种辅助设计工具,有的结构设计人员过度依赖软件,忽视了概念设计,造成结构设计不合理;有的设计人员不了解结构设计软件原理及基本假定,造成基本假定和实际受力情况不一致,致使结构图纸未能完整反应结构设计软件的假定,如图纸未注明嵌固端的位置、底部加强区的位置等。
二、建筑结构设计策略
1、提高设计人员的责任感
出现上述问题最根本的原因是设计人员责任意识淡薄。根据建设部《建筑工程五方责任主体项目负责人质量终身责任追究暂行办法》(建质〔2014〕124号)规定,设计单位项目负责人在工程设计使用年限内,承担相应的质量终身责任。因此,设计人员应该意识到设计质量问题的严重后果,从我做起,对自己负责,对工程负责。
2、完善设计单位管理机制
设计院对结构安全设计起着关键作用,应有完善的管理机制。一套完整的结构图纸,应经过结构设计人员的精心设计、制图人员的仔细绘制、校对人员的细心校对、审核人员的认真审核,方可制成蓝图。送报审图中心审查通过之后,才能成为施工的依据。
3、加强地基基础,做好地下室设计
设计人员接到工程设计任务之后,要仔细的阅读地勘报告,要明确建筑物相关范围内的地质条件,尤其要注意地勘报告中的地基承载力、土层分布、地基土的腐蚀性、地下水位以及冻深及软土地基等。
对于需要处理的地基,要根据《建筑地基处理技术规范》的相关要求,结合地勘报告提供的建议,绘制处理范围图,并提出处理方案、相关要求及施工应注意的事项。
结合结构类型及地基条件选择合理的基础类型。独立柱基础适用于上部结构荷载较小、地基条件较好的情况;条形基础能够将上部结构较好的连接成整体,减少差异沉降量;十字交叉条形基础比条形基础更能增强基础的整体性,适用于地基土质较差或上部荷载在两个方向分布都不均匀的的房屋;当地基土质较差,采用条形基础不能满足地基承载力和上部结构容许变形要求时,可以采用筏板基础;若上部结构传来的荷载很大,需要进一步增大基础的刚度以减少不均匀沉降时,可以采用箱型基础;当地基的上层土质较差、下层土质较好,或上部结构的荷载较大以及上部结构对基础的不均匀性敏感时,可以采用桩基础。
认真设计,仔细制图。仔细核对建筑标高、结构标高,基础底标高及持力层的高程,确保基础置于设计持力层上。
对于地下室的外墙,应分析受力状态,合理的布置钢筋。根据《建筑地基基础设计规范》相关要求,确立地下室外侧图上荷载的取值;结合图集《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11G101-1》的相关要求,确定地下室外墙的保护层厚度及钢筋的布置。
4、认真研读图集,合理选用
国家标准设计图集是结构设计及施工非常重要的参考依据,也是对结构设计图纸的一种补充。因此,加强学习显得尤其重要。学习图集要结合自己的工作经验、相关的规范要求,理解图集的真实意义。对于图集中给出的多种做法,要根据图集要求和工程实际做出选择。例如,《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11G101-1》给出的“封闭箍筋及拉筋弯钩的构造”就给出了三种做法。如果结构图纸不做出选择,施工人员就可能任选一种。但是三种做法中只有第三种才能满足《建筑抗震设计规范的要求》6.3.9条的要求。
图集中的大样都有相应的适用条件,因此在选用过程中要结合工程的实际情况合理选择。选用图集时,要理解图集大样的受力情况是否与图纸结构受力情况相符合。例如,《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11G101-1》给出的板开洞与洞边加强钢筋构造做法中,特别注明适用于洞边无集中荷载的情况。如在洞边有集中荷载而又错误选用图集做法,则会引起楼板裂缝甚至发生局部坍塌的危险。
5、了解结构设计软件的基本假定,独立核查计算结果
结构设计软件作为一种辅助设计工具,有很多的局限性。在使用之前,要先熟悉软件的基本假定和设计原理。例如,结构设计常用的PKPM软件,阵型分解法给出了“侧刚计算方法”和“总刚计算方法”,两种方法都有各自的适用条件,当有弹性楼板或有不与楼板相连的构件时,采用“侧刚计算方法”时,误差就会偏大,从而影响结构安全。
因此,在设计工作开始之前,首先要进行结构的概念设计,然后进行初步的结构布置。完成这两个步骤之后,再采用结构设计软件进行试算。完成试算之后,要结合工程经验对结构计算进行校核。
结构软件辅助设计完成后,要进行施工图的绘制,然后再根据计算机的计算结果校对构件的配筋及截面。
结构施工图完成后,各个专业要进行会签。此时,要特别注意与建筑施工图、设备施工图的核对,看是否有尺寸错误、洞口对不上、大样不一致等情况。结构图自身也要有仔细的自我校对,校对是否有前后尺寸不一致以及说明和图纸不一致的情况。
三、结束语
结构施工图设计是结构工程非常关键的一环,是施工的重要依据。因此,结构施工图要确保准确无误,要确保结构的安全以方便施工。设计人员要有较强的责任心和使命感,为建筑业的发展做出自己的贡献。
参考文献: