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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:
关键词:房屋建筑;结构设计;问题;措施
中图分类号:TU318文献标识码: A
一、房屋建筑结构设计中的常见问题
1、地基与基础设计问题
施工之前只对地面以上建筑结构进行详细设计,对于地基的处理只是凭借经验进行。任何房屋建筑在进行施工之前都要进行地基处理,但是真能做到正确的进行地基处理的很少,一般都是根据周边房屋建筑时对地基的处理方法或者建筑公司常用的对地基处理方法进行地基处理。这样的经验处理方法危害很大,因为不同的建筑,对地基处理的要求不同,并且不同的地方,地质不同,处理方法就更不相同。所以在进行建筑之前,应对施工现场的地质进行详细勘测,综合多方面的资料,详细进行分析,最后在地基设计完成之后再进行地面以上建筑设计。
很多设计者对地基换土垫层的重要性认识不足,凭经验处理。设计者都明白在地基设计时要注意地基承载力,所以一般在地基挖掘一定深度后铺垫砂石,加强承载力,但期间未对砂石层的宽度、厚度以及铺垫砂石层的深度进行确定,这样做既不安全也不经济。
2、楼板设计问题
楼板是建筑中主要的承重构件,通过将楼板桥接在承重墙之间,楼板就可以将建筑压力通过板面传送给承重墙、柱,增加房屋的坚固程度和建筑强度,所以不合理的楼板设计会造成严重的后果,这是必须重视的。楼板设计中出现的问题主要有:楼板需要桥接在不同的承重墙之间,但是现实施工中往往将普通墙壁当作承重墙使用,搭载楼板。楼板能承受的压力是一定的,承载楼板的墙壁承重能力也是有限的,承重墙是专门为搭载楼板设计的,而普通墙壁只是设计美观、方便用的,承重能力很差,如果将其和承重墙混用,均布载荷进行配筋设计,很容易使普通墙壁处开裂,墙壁上方的楼板断裂。其次,设计时根据经验对楼板承重进行判断,并且为了计算方便将双向板当作单向板进行设计,这种假设的楼板承重和实际情况存在很大的差别,因为单向板和双向板没有混用的可能,造成楼板一段承重很大,另外一段很小,很可能造成楼板断裂。
3、楼层平面刚度的问题
一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置、缺乏必要措施时,采用楼板变形的计算程序。结构设计存在着结构不安全或者某些部位或构件安全储备过大等现象为了使程序的计算结果基本上能反映结构的真实受力状况,而导致出现根本性的误差,设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。要做到这一点首先应在建筑设计方案阶段就避免采用楼面有变形的平面,比如楼层大开洞外伸翼太长、块体之间成“缩颈”连接、凹槽缺口太深等。其次,要从结构布置和配筋构造上给予保证,对于使用功能确实必需的,或者建筑效果十分优越的建筑设计,如果其平面无法完全符合刚性楼板的假定,那么在结构设计时,可以通过增设连续梁板、洞口边加设暗梁边梁、提高连系梁板或暗梁边梁的配筋量、采用斜向配筋或双层配筋形式等方法,尽量满足刚性楼板的基本假设,或者弥补由于不是绝对的刚性楼板假定而产生的计算“误差”。
4、构造柱设计问题
构造柱在砖混结构建筑中起着重要的作用,不仅能够提高墙壁的抗剪能力,同时与圈梁的连接结构使得墙体裂缝不能进一步展开,维持了纵向承载力,使建筑具有较好的抗震功能。构造柱虽然有承重作用,作用巨大,但构造柱不是承重柱,不能将其当作承重柱用,现实中很多设计都违背了这一原则。构造柱当做承重柱以后,不但不能起到防震作用,反而会成为地震时房屋损毁的罪魁祸首。因为当作承重柱后,构造柱提前受力,降低了应有的对建筑物各结构的拉结和约束总用,一旦遭受地震,首先会产生应力集中,很容易损坏。
二、提高房屋建筑结构设计的措施
1、强化质量意识,建立健全质量保证体系
设计单位是设计质量管理的主体,必须强化质量意识,树立质量第一的观念,以质量求生存、以创新谋发展。用全面质量管理的思想和方法,建立健全质量保证体系,为建筑结构设计质量的提高提供程序上、制度上的保证。在质量管理中,要始终坚持“全面、全员、全过程”管理,狠抓目标管理和工序管理,扎实落实质量保证体系的各项措施,切忌浮于表面,流于形式。
2、不断提高设计人员素质和技术水平
一方面,单位应制定出符合实际的人才成长和科研规划及其实施措施,为设计人员提供良好的学习、设计、科研环境,促进他们成长、成材;另一方面,设计人员特别是年轻人,要加强专业理论、先进技术的学习,注重先进理念与经验的吸取,在工程设计实践中不断攻克难题,推陈出新,不断提高专业素质和技术水平,以适应越来越复杂的工程需要。
3、制定合理工期
合理的设计工期是保证设计质量的基本条件之一。过短的设计周期,让设计人员很难对某些方面和某个环节进行深入分析和优化,施工图往往无法保证,错、漏、碰缺也在所难免。因此,每项工程都应根据类型、规模、复杂程度、创优目标、人员投入、建设单位要求等综合考虑来确定工期。工期必须以确保设计质量为先决条件,当然,单位加强工序管理、抓好协调、尽量缩短工期也是必要的。
4、建立合理的薪酬与质量奖惩制度
合理的薪酬与质量奖惩是物质激励的重要方面,它直接反映人才与劳动成果的价值定位。将职工薪酬与岗位职责、工作业绩、实际贡献以及成果转化中产生的社会效益直接挂钩,逐步建立起重质量、重创新,向优秀人才和优秀设计成果倾斜的分配激励制度。
5、注重结构概念设计与方案优化
强化结构概念设计,旨在要求结构工程师应特别重视规范规程中有关结构概念设计的各条规定,不能陷入只凭计算的误区。在设计中虽然分析计算是必须的,也是设计的重要依据,但是,仅靠分析计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求,不能达到预期的设计目标,从某种意义上讲,概念设计甚至比分析计算更重要。优秀的结构设计能够满足建筑功能要求,保证结构安全,并且有较好的经济性。实现这一目标,首先要对结构方案进行优化。结构方案优化,应综合各方面的因素、要求、约束条件等,要根据以人为本和可持续发展的设计原则,要体现当今建筑结构设计理念和技术发展,要兼顾经济、社会、生态、环境效益,择优选取结构体系。
6、对结构进行切合实际的计算分析
对结构进行内力和位移计算分析时,首先要选用与实际受力状况相符的结构分析模型与假定,选取适合特性的计算分析软件,并正确选取各项调整参数。要根据规范规程,对分析计算结果的合理性、可靠性作出正确判断,对不合理的指标,通过修改结构布置和构件截面尺寸进行调整。
结束语
房屋建筑的结构设计,是整个工程展开以及实施过程中的重点内容,为满足建筑的安全性、适用性和耐久性等要求,设计要做到平面布局和结构选型合理,因此要高度重视房屋建筑结构设计方面常见问题,在工作实践中严格遵照设计规范、标准进行,严格遵守有关设计规范、国家标准,以保证建筑质量。
参考文献
[1]雷春蕾,张书强.房屋建筑结构设计的常见问题[J].技术与市场,2011,(08).
【关键词】房屋建筑;结构设计;常见问题;解决策略
引言
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。发展先进设计理论,加强先进技术的应用,加快新型高强、轻质、环保建材的研究,使建筑结构设计更加安全、适用、可靠和经济是建筑结构设计的发展方向。
一、建筑结构设计的特点
1、结构设计的延性特点
在建筑物使用的过程中,由于受到地震
风力以及沉降等因素的影响,建筑会发生一定的变形,尤其是一些高层建筑。为了避免高层建筑由于变形而发生损坏甚至倒塌现象,我们在对建筑结构设计的时候,需要采取一些措施使建筑物具有一定的结构延性,从而确保建筑结构的安全性。
2、结构设计的水平荷载特点
一般来说,在对一些低矮的建筑进行设计的时候,我们主要考虑的是竖向的荷载因素,而在一些高层建筑中,虽然竖向的荷载控制非常重要,但是,水平荷载则起着主要的决定性作用。鉴于此,在对一些高层建筑结构进行设计的时候,我们不仅要考虑竖向的荷载控制,更要注重水平荷载的影响,通过提高建筑结构水平荷载能力,进而增强建筑结构的稳定性和安全性。
3、结构设计的抗震特点
近年来,由于受到多种因素的影响,地震动发生频率增多,对建筑造成了严重伤害。因此,现代建筑对抗震性能的要求也比较高。在这种形势背景下,为了顺应时展潮流和满足现实发展需要,我们在对建筑结构进行设计的时候,还要考虑抗震要求,使建筑结构的质量达到小震不坏和大震不倒的标准,通过提高建筑结构的抗震性能,从而减少地震等自然灾害对建筑的毁坏。
二、当前建筑结构设计中常见的问题
1、建筑结构设计图纸绘制粗糙
一切建筑施工活动的进行都必须依据施工图纸来进行,因此,一份结构设计图纸是否合理、标注详尽对于建筑施工过程建筑质量的控制具有非常大的影响,结构设计包括建筑的结构类型、抗震设计等级以及房屋主体结构的防裂度(抗震设防烈度)、所用的建筑材料等,如果在建筑结构设计过程中标注不明确甚至是设计不科学、不合理,那么在具体的施工过程中极易引起施工现场的混乱,严重时甚至会导致建筑事故的发生。
2、建筑基础选择不合理
建筑的基础包括独立基础、条形基础、筏形基础以及箱形基础等,不同基础所承受荷载的形式不同,使用的环境就不同,独立基础所承受荷载的形式为点荷载,适用于一般承载能力较好的土壤,箱形基础承受荷载能力的形式为面荷载,适用于湿陷性土壤等比较恶劣的地表环境下,不同类别的基础形式之间所存在的差别绝不只是一个名称的不同那么简单。但是在目前的部分高层建筑基础选型过程中,往往不是特别科学,导致了建筑体下层的地基土壤根本无法有效地承受基础所传来的上部建筑的荷载,基础容易发生不均匀沉降,如果在这样的地基上进行建筑物的建造,但不采取有效的处理措施,基础选型不合理,那么所成型的建筑质量就会严重偏离安全标准,建筑的寿命会大大减小,同时对所居住的居民的生命安全也是一个威胁。
3、混凝土楼板质量不过关
在高层建筑物的施工过程中,楼板作为承载人们日常生活的主要活动区域,人们走动、跳跃等都在楼板上进行,楼板承担着上部传来的不间断的活荷载作用以及墙体、梁、柱等所传下来的固定荷载作用,如果楼板的结构设计不合理、配筋不符合规范要求,楼板就会发生过早开裂的现象,而这一情况的发生将会直接导致建筑使用寿命的减少,并且造成安全隐患,尤其是一些气候温差较大的北方地区,对楼板现浇混凝土的要求更为严格。
4、地下室的外墙设计不合理
绝大多数的高层建筑都拥有地下室,用作设备用房或者商业用房,其中地下室外墙作为地平线下的建筑主体,容易受到地下水等因素的影响,必须区别于地上建筑墙体进行设计。墙体的厚度以及所使用混凝土的强度等级、防水性能等都必须按照规范要求以及实际情况综合确定,然而一些结构设计人员并没有意识到地下水位对于墙体的影响,仍旧按照地上墙体的做法进行地下室墙体的设计,带来了很大的安全隐患。
三、建筑结构在设计中应采取的合理措施
1、完善建筑设计的图纸
建筑结构通过建筑设计图纸这一载体进行表现,而且也是施工过程中建筑项目的基础。就如同建筑施工中能够数倍表现出建筑设计图纸中的问题,而产生不可逆的严重后果。所以,在建筑结构设计中,应严格遵循设计规范,设计人员不要贪图方便而对重要信息标识进行省略。而且,针对比较复杂及细微结构,应在结构设计中加强重视程度。总之,建筑结构设计人员在工作中应具有严谨态度,完成结构设计图纸后,对图纸进行重点审核,在设计图纸中及时发现可能存在的任何问题,与实际相结合进行修正,以此对设计图纸的科学合理性提供重要保障。
2、在建筑设计中确保相对合理的基础选型
在对建筑结构进行选型时,应重点关注建筑外形设计与其所处位置的地质情况两方面情况。所以,工作人员在看到有关图纸后,不要盲目进行现行的建模计算工作,而要在开始建模计算作业前,对建筑项目全面分析了解其外形设计特点,以及项目所在详细位置的地质情况。而且,选择建筑基础时,还应综合建筑结构设计及其它有关专业人员的意见,基于充分协调的情况下,选择的设计方案要最为合理且具有可操作性。设计方案只有符合科学合理性,才能对建筑结构设计效果与建设施工质量提供可靠的保障。
3、对地下室外墙采取比较科学的结构设计
现代建筑尤其是高层建筑的施工过程中,建筑物整体质量通常都是由地下室外墙提供重要的承载作用。所以,在建筑结构设计中,地下室外墙设计的科学合理性对于整个建筑物稳定性都将产生十分重要的影响。与实践经验相结合而言,设计地下室外墙时,结构设计人员应衡量整个建筑物质量,并与建筑项目所在位置的地质特征相结合,从而对地下室外墙完成基本尺寸设计工作。一般来说,在对高层建筑项目地下室外墙结构进行设计时,其墙面应保持大于250mm的厚度。而且,为有效避免因增加的水泥用量而造成地下室外墙墙面混凝土形成的裂缝问题,不可设计过高的混凝土强度,但通常也应高于C30等级。在施工中应统筹计划并有效利用建筑材料,有关人员进行建筑结构设计时,选择各类建筑材料也一样一项十分重要的工作。选择建筑材料要认真考虑建筑材料所处环境与建筑材料受力特征这两方面的指标,而且,建筑材料的选择要基于材料使用性能,并对其具有一定的保障作用,尽可能使建筑材料损失与浪费情况明显减少。在此这个过程中,应引起注意的主要是建筑结构设计人员应与项目设计实际情况进行充分结合,选择的建筑材料要设计出多个不同的方案,通过对不同方案的综合对比,才能最终选择出经济及性能都具有明显优势的建筑材料设计方案,进而建设完成更优质的建筑物。
结束语
在建筑结构设计中,非常重要的一个方面就是建筑结构设计优化,因为对结构设计方案合理选择,可以促使技术要求得到实现,同时,经济成本也能够得到有效降低。但是,我们需要注意的是,建筑结构设计优化是一项系统性工程,有着较强的综合性和复杂性,因此,我们就需要深入研究建筑结构设计优化方法。
参考文献
[1]姚昊.浅谈城市建筑结构设计中常见问题[J].山东工业技术,2013,14:152.
【分类号】:TU8;TU758.7
最近几年来,城市化发展这一概念的提出,使得建筑行业如火如荼地发展,但是在建筑业快速发展的过程中也面临了很多的问题。尤其是设计工作者,他在整个的建筑中担负着非常大的责任,例如如果他们对设计的方法以及规范掌握的不到位,或者盲目地抄袭别人的成果,这些都会导致一些问题的出现。
1房屋建筑结构设计的原则
根据建筑结构的组成构件的作用程度来分类,不一样的建筑构件在房屋建筑中的用途是不一样的,所以才要根据房屋建筑的作用程度高低来选用合适的材料做构件。
大多房屋建筑的结构设计中都要遵循层层设计的原则,尤其是在房屋建筑的安全设计方面,遵守此原则能够加大房屋建筑的安全系数。
优劣互补的设计原则也非常重要。建筑结构设计人员要详细考察建筑实体的情况,对房屋建筑进行仔细的观察测量,根据实际情况确定房屋建筑结构的软硬程度,建筑结构如果太软,在外力的作用下容易发生变形,要是结构太刚硬,则建筑结构的弹性效果差,在外力的作用下,容易发生破损的情况。
2分析房屋建筑结构设计中常见的问题与现象
2.1地基和基础设计的不够合理
首先是房屋建筑中的地基设计仅仅是依据建设单位根据附近建设物的地基情况而设计的,并没有详细的地质勘探报告。这就使地基和基础的设计缺乏一定的可靠性,也影响了建筑物的质量。还有一个原因就是基础设计的荷载取值不是很合理,以及基础拉梁的计算设计不合理。大多数房屋是多层框架结构,而钢筋混凝土多层框架房屋大多数是采用柱下独立基础的,而作用在独立基础的外部荷载的取值不合理。尤其是当地基在主要的受力层中没有软弱粘性土层而忽略了基础和地基的抗震承载力验算时。基础设计的另外一个重要问题就是基础拉梁的设计、计算不是很合理。例如在基础梁的设计中没有考虑框架的埋置深度和底层的高度,这些都影响到了方案的设计,进而造成了设计方案的错误。
2.2对建筑框架结构设计的不合理
在结构设计中的不合理性主要体现在以下几个方面。首
先是忽略了纵向框架的设计而只在乎横向的设计。在框架结构的设计中,纵向框架的设计与横向是同样重要的。如果没有考虑地震的纵向作用影响,就会出现箍筋的配筋和跨中纵筋的配置不均匀现象。其次是承重柱的截面高度设计的过小。这个问题的出现主要是由于一些设计人员错误的认为六度设防就是不设防,为了受力分析的方便,他们故意把承重柱的截面高度设计的过小,从而埋下了隐患。最后是关于连续梁的设计却按单梁进行设计的问题,这个问题主要出现在阳台梁的设计中。因为阳台梁的荷载较小,所以设计者没有重视这个问题,而把实际的连续梁按照单梁来设计,这样就会引起支座附近受拉区出现竖向裂缝。再加上该梁暴露在外面,受温度的影响比较大,这就会使梁的承载力降低,影响了梁的使用安全问题。另外目前,在我国的房屋建筑结构设计过程中,很多建筑设计师都没能看到变形缝设计的重要性,仅仅是在施工过程中借助后浇的方式改善变形缝的问题。
2.3不够重视建筑设计人员的思想问题
不够重视建筑设计人员的思想问题也是结构设计中的一个常见问题。房屋建筑结构设计人员对于规范的理解和学习不够深入,很多时候对于所建工程所涉及的内容考虑的不够全面,只考虑某一方面而已,这些都是对房屋建筑结构设计的认识不足,不够重视。有些设计人员甚至是抄袭别人的设计成果,或者直接照搬过来,并没有对不同建筑方案进行认真的比较分析,错误的认为这些差别对于工程的质量没有影响。还有的设计人员对于新的规范的学习并不够,还是用旧的规范,从而导致结构设计质量不能达到新的要求。
3加强房屋建筑结构设计的对策与措施
3.1对于房屋建筑结构基础要进行安全、经济和高质量的设计
无论是对于民用建筑还是工业建筑,目前高层结构比较多,这也就要求设计人员要对基础和地基的设计提出更高的要求。地基和基础的设计不仅要做到安全适用,还要做到经济合理,这就要求设计人员要系统的考虑多方面因素,以地质勘察资料为依据来进行基础类型的设计以及上部结构方案的设计。设计人员在进行荷载计算的时候,简单的套用基础的设计公式以及采用规范所给定的地基所容许的承载力值来确定地基的耐力设计值是远远不够的。设计人员还应该按照规范的规定进行地基容许承载力值的修正。对于持力层所容许的承载力,设计人员要根据土的类别,再进行承载力的计算。因为不同的土所容许的承载力相差很大,这就容易造成设计强度的不够,也就潜伏着不安全的因素,所以要根据规范的验证公式进行验算。在基础的设计计算中,设计人员要根据规范的要求,对基础要进行总刚程序计算和分析方法的计算。如果采用的是电算,也要选择正确的模型,还有根据已有的实践经验进行认真的设计与校核。要通过采用多种方法的结合比较与验算来减少计算的误差,使房屋建筑结构基础设计达到安全、经济和高质量的设计。
3.2对房屋建筑框架结构设计要科学合理
首先,在对房屋建筑框架结构设计时要避免设置钢筋混
凝土楼电梯小井筒。其次,就是在框架结构参数的选择上不仅要选取楼层地震剪力系数、电算的自振周期、楼层的侧向
刚度比等,还要综合地考虑其他指标进行电算结果的验算。最后,就是要在结构配筋上注意构件的最小配筋率和最大配筋率的限值。要严格的按照规范要求,保证钢筋在每个部位所需要的延伸、搭接和锚固长度,材料的强度也要达到要求。在地震发生时要具有一定的延性,还要满足强度的要求。还有就是建筑物的顶层是特殊部位,要按照国家的标准进行设计实施,以防因为屋面温度的变化而引起墙体的开裂。在进行房屋建设的过程中,要充分考虑到房屋建设的地理条件和环境因素,把握住房屋建设的冷热差,提高对房屋建筑中变形缝设计的重视,避免由于温度差的影响对房屋造成损害。对房屋变形缝的宽度进行计算,是房屋建设结构设计师所必备的技能之一。
3.3设计人员要严格按照规范和相关的规定进行设计,要提高设计人员的责任心
从目前所出现的工程问题来看,很多原因是由于设计人员在设计中考虑不周全,以及对新的规范理解和学习不深入所造成的。如果设计人员能够严格的按照规范标准进行设计,那么有很多的问题都是可以避免的。因此,就要对设计人员加强培训的力度,例如定期的安排设计人员学习新的规范内容,并且要与实践相结合,还要对每个设计好的建筑进行总结,并且、进行考核,设计的比较好的人员要进行奖励,从而提高设计人员的责任心,促进他们的工作动力。
4结束语
综上所述,我国的房屋建筑结构设计仍然处于不断地发展当中,要使得房屋建筑结构设计的质量得到保证,并有效地解决房屋建筑中存在的不足,就要求不断加强对房屋建筑结构的设计,发挥它在房屋建筑结构设计中的重要性。与此同时,既要能够有效地提高建筑结构设计的水平,还要及时的发现房屋建筑过程中存在的不足并采取有效措施解决,使得房屋建筑结构设计的创新与施工同步发挥,进一步提高我国房屋建筑结构的设计水平。
参考文献
【关键词】房屋建筑;结构设计;问题;探究
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
0引言
如今随着越来越多的居民对房屋建筑需求的提高,我国的房地产业不断升温,从而带动了我国建筑业飞速发展。房屋建筑设计的多样化,居民需求的个性化,以及在现如今环保理念的推广深入发展下,人们对建筑业发展的要求越来越高。适应社会发展,满足人民需求,这样才能有利于房屋建筑结构设计业的长足发展。
1房屋建筑设计常见的一些问题
1.1砌体结构方面的有关设计
我国是地震多发国家之一,为确保人民生命财产的安全,在建筑方面的抗震要求也就较为严格。但是由于我国的防震意识较为薄弱,在许多地方房屋的建筑尺寸大多数无法很好地达到抗震的效果。因此,砌体结构的设计尤为重要。国家有关规定指出,在抗震设防烈度为6度时,承重墙体之间要是最小的宽度,承重外墙的顶端到门窗的距离要达到最小,而非承重墙的内墙到门窗洞的距离也要达到最小。这样设计出的墙体能够更好的达到抗震防震效果,所以在设计时,更要注重采取相应的措施来进行弥补和完善。比方说,可以通过增强构造柱,把横向配筋的数量增加等等。
1.2配筋的相关的使用
根据我国抗震的相关条例规定,房屋四角的构造柱应当增加大的配筋。但是在实际操作中,一些工作人员的责任意识不强,在工作中采取“一刀切,一风吹”的做法,无论什么建筑部分都采用相同的设计,最终是每个柱体都不能充分发挥它的相关作用,进而不能达到更好地抗震防震的效果。不仅仅如此,更有甚者会损坏房屋外墙部位,对建筑自身有一定的伤害,造成结构的不稳定。
1.3桩距结构布置的问题
桩距结构关乎房屋的稳定性问题,对于桩间距合理设计,更能够提升房屋的结构安全系数。由于设计人员对相关桩距结构设计的不重视,使其间距的距离有所减小,不能够满足相关的规定,导致试桩结果的不准确。桩身自身长度不够,就无法更好地穿过软土层以满足地基的深度。根基是一栋建筑的基础,在地基都无法满足国家相关的要求时,可想而知,在建筑自身安全上又会存在多么大的风险。
1.4房屋的高度、宽度的问题
随着我国土地资源的日益紧张,以及土地价格的不断上涨,我国的楼房建筑在逐渐向纵向扩张。一些高层建筑越来越受到设计者的追捧与亲睐。在这种形势下国家出台了相关的房屋高度、高宽比的规范,但是在实际操作中,一些商家为了自身的利益,让一些设计者在设计建筑的高度、高宽比例时超出规定的最大试用的高度与宽度的比值,更有甚者严重超出其规范以达到自身的目的。然而,建筑结构的设计对房屋的高宽比例以及房屋的体型都有严格的规定,这必须要遵守国家的相关规定来确保建筑质量。在进行建筑设计时,要使房屋适用高度和结构体系、抗震设防烈度相适应,并且也要实事求是,一切从实际出发,根据不同的场地类型来进行不同的设计。
1.5承重砖的使用问题
承重砖不同于以往的实体砖,它是一种轻体砖,通过在砖体上进行打孔来减轻砖的重量。同时减轻了墙体的重量。但是这种砖只能在墙面上采用,而地面和防潮层不可以使用这种承重砖,否则会造成地面的不安全以及起不到很好的防潮作用。
1.6房屋结构设置的问题
房屋结构的设置是一个房屋美观与试用的关键所在,如果在结构设置和布局中存在问题的话,这将会影响房屋的质量以及房屋的承载重力的能力。在设计时,设计人员要充分考虑到建筑的抗侧力的结构布置,对建筑物的平立面外形尺寸进行充分研究与论证,以确保房屋建筑的质量。增强房屋的安全系数。所以房屋结构设置需要进行规范化操作,熟悉和掌握结构的规则,把握好结构设计的相关数据,这样会加强房屋的抗震防震能力,对于复杂的建筑结构来说更能够增强建筑的承重能力,在进行施工时更能够保证工程的质量。在进行结构设计时切记将指标统一化、标准化,要结合建筑物的实际情况来进行数据的变化。比如说在进行高层建筑进行建筑时常常出现的平面扭转不规则、楼层错层问题等。这种高层建筑在设计时容易将框架剪力墙集中到一个位置,导致房屋结构的中心偏移质量中心过多,使房屋结构整体扭转。因为高层建筑的连续性,结构设计的整体性要求,使得这样的建筑类型在设计时不应该出现较大的错层问题,要不然会使房屋的抗震能力大大减弱。因为高层建筑的特殊要求,使得以上两种设计方案不能够同时采用,只有将建筑物的安全系数、抗震能力提高,才是对高层建筑设计时最应该重视的部分,而高层建筑的外观美是其次。所以提升其建筑物的安全性能是是设计者工作的重中之重。必须增强设计人员该该方面的意识。
1.7 异形柱结构的相关问题
异形柱结构一般被一些中、高层建筑所采用,这种结构虽然被广泛运用,但是它的技术设计还存在一些问题。比如我国当前还不能够很好的进行受剪承载力、结构延性等方面的相关试验。在对节点承载力方面的认识上还存在不足,从而造成了建筑在设计时超出相应高度,不规则体型的出现等等一些列有关建筑结构方面的问题,降低了建筑的防震系数。
2相关问题的应对策略
2.1建筑结构问题的对策
对于房屋建筑来说,建筑结构决定着房屋的质量,它是一项复杂的工作。在进行设计时必须要重视其严密性,要采取相应的措施来保证建筑结构的稳定性,要坚持实事求是的原则,通过收集、整理相关资料来保证数据的准确性,同时也要制定合乎规范的制度体系来约束设计人员的设计行为,增强设计者的规范意识。再设有关的结构时,要尽量制定详细准确的数据,切不可随意更改其数据内容。
2.2对于设计人员的相关策略
设计人员在进行设计时不仅仅要保证设计结构的合理性,而且要树立环保节约的意识,在进行选材时要尽可能的节省资材,增强建筑结构的抗震防震能力,在操作时要符合相关的规定规范,提高了建筑质量,这更能够确保人民的生命和财产安全。充分考虑当地的自然环境,诸如地质地质条件、当地的气候、水文状况等等来设计有关的建筑结构。要注重结构之间的协调性与整体性,同时也要分清各个结构之间的主次关系,要使建筑在出现问题时损失达到最小。
【参考文献】
[1] 关度豪.试论房屋建筑结构设计的原则与方法[J].价值工程,2010, 29(15):102-103.
关键词:房屋建筑结构;设计概念;常见问题与对策
中图分类号:TU8文献标识码:A 文章编号:
随着社会经济的快速发展,人们生活水平不断的提高,对于建筑结构设计也提出了更高的要求,加强建筑行业新技术的应用和新型高强度、轻质、环保建筑材料的研发,使建筑结构的设计更加的可靠、安全、舒适以及经济成为当前建筑结构设计发展的趋势,以下就主要的对房屋建筑结构设计做分析。
1、房屋建筑结构设计的概况
房屋建筑结构主要是指根据房屋的梁、柱以及墙等主要的承重构件的建筑材料划分类别,建筑结构主要的可以分为以下六种类别:钢结构、钢以及钢筋混凝土结构、混凝土结构、混合结构、砖木结构以及其他结构。房屋结构的主要设计目的是要保障所建造的建筑结构的安全适用,能够在规定的年限之内满足人们生活的各种功能的要求,并且还要保障其经济合理性。房屋建筑结构的设计主要遵循以下三个原则:安全性、适用性以及耐久性,其中安全性主要是指在正常的施工和使用的条件下,其建筑的结构应能够承受可能出现的各种荷载作用和变形二部发生破坏,在相应的偶然的时间发生之后,其建筑的结构仍然能够保持必要的整体稳定性;适用性主要是指在正常使用的条件下建筑结构应该具有良好的工作性能;耐久性主要是指在正常的维护条件下,其建筑结构应该能够在预计使用的年限之内满足各项使用功能的需要。
在房屋建筑机构设计时,其基本的方法是:绘制结构平面图,在其绘制时要保障其能够达到抗震要求的标准;其次是屋顶结构图,当建筑为坡屋面的时候,其结构处理的方式有两种:梁板式以及折板式,其中梁板式主要的使用于建筑平面不规整,其相应的板跨度比较大,其房屋坡度以及屋脊线的转折相对复杂的坡屋面,而折板式则主要的适用于上述相反的坡屋面;大样详图的绘制,在建筑详图准确无误的基础之上,大样详图的绘制在此基础之上进行直接的绘制工作,对于局部可以进行相应的改进绘制,保障其科学合理性;楼梯的设计,相应的楼梯梯板要注意其挠度的控制,其梯梁的梁下净高要注意满足建筑的要求;基础构件,其主要的包含了混凝土的科学合理选择以及配筋的选等。
2、房屋建筑结构设计常见的问题
2.1承载柱截面高度的设计过小
此种情况多发生在六度抗震的设防区域内,有些建筑结构设计师误以为其六度设防就是不用设防,他们在建筑机构的设计时不是为了方便相应的受力分析,是故意把承载柱的截面的高度设计的很小,从而使梁柱的线刚度比加。,把相应的梁简化成为铰支梁,其柱是按照相应的轴心受压进行计算,此种方法虽然方便进行相应结构的受力分析,但是却给房屋结构埋下了隐患,这是因为这样做忽略了梁柱之间的刚结作用,也就是忽略了相应的柱对于消化酶的约束的弯矩。此外加上相应的柱截面的配筋都比较小,其结构一旦受力之后,其相应的柱顶的抗弯能力肯定是不足的,这样就会导致塑性铰情况的发生。这样在正常使用的情况下,相应的承载柱已经开始带铰工作,这样就会是房屋的耐久性受到一定程度的影响。在此种情况下一旦受到地震的作用,房屋就会面临倒塌的危险。
2.2房屋高度和高宽比不符合相关规范
当前在房屋结构设计时,其房屋的高度和高宽比的设计会出现超出行业规范要求的极值,相关的规范明确的给出了房屋的最大使用高度和相应的高宽比的极值,但是还是出现了某些建筑高层房屋的高度超出了最大是适用高度或者是房屋的高宽比超出了相关规定的极值,更有甚者这两项标准都超出了标准的要求,这样很大的程度上会影响到建筑房屋是使用安全。其房屋适用的高度除了和结构体系的类型以及相应的抗震设防烈度有关之外,还和场地的类别以及结构是否规则等因素有关,所以在房屋结构的设计过程中要根据实际的使用的情况,可以的设计建筑房屋的高度和其高宽比例。
2.3结构的布置不合理
房屋建筑结构设计中要达到的原则为:不规则的结构尽可能的规则,这样结构的布置才能够更加的趋于合理,这是建筑机构设计中的一个重要的环节。这里的规则包含了多种的因素,其中主要的包含了建筑的平立面的外形尺寸、承载力分布以及抗侧力构件布置质量分布等。当前对于建筑规则设计还缺乏统一规范的依据和相应的设计规定,其建筑结构的设计人员对于结构规则性的把握不是非常的准确,导致其建筑工程出现了规则性较差的问题,这样对于建筑结构的抗震性是非常不利的。
3、房屋建筑结构设计常见问题措施
3.1坚持经济合理的设计原则
在房屋建筑的设计中要坚持经济合理的原则,更具项目工程的实际的情况,不能过度的浪费材料,在进行设计方案的选择时,优先的选择经济合理的设计的方案进行建筑工程的施工。此外要严格的按照相应的设计的规范以及规程来进行房屋结构的设计,相应的结构设计人员要认真的了解相应的机构设计规章制度,牢记其中的规则,以保障其在设计的过程中能够符合相应的规范的要求。
3.2规范日常的工作
在相应的施工图纸的说明制作的时候,要将可能的保障其明确和详细,在所明的书写和标注的时候要使用规范的语言进行相应的标准工作,其相应的位置也不能随意的进行变动。此外对桩基工程进行检测时不能随意的变更,要严格的按照工程的实际情况采用最佳的方法进行相应的检测工作,并且要做出相应的检测结果,保障其质量。
3.3重视工程资料收集整理工作
房屋建筑机构的设计的重要的数据来源之一是工程勘察资料,这也是房屋结构设计的原始依据资料,所以在设计前要注重其资料的参考。平时要有专业的人员进行工程档案资料的收集整理工作,制定相应的查阅制度,以便于管理工作的有效的进行。在相应的工程施工完成之后,要按照相应的工程档案的管理规定与施工的档案一起,及时的上交给专业的管理部门。
总结
房屋建筑结构的设计是保障建筑工程质量的标准,在实际的设计过程中要严格的按照设计的标准和规范进行,相应的结构设计人员也要提升自身的专业水平,保障房屋建筑结构设计的科学合理性。
参考文献
[1]王艳辉.浅谈房屋建筑结构设计中常见问题分析.中小企业管理与科技(下旬刊).2010,03(02):83-91
房屋建筑结构设计是指将建筑及各相关专业所要表达的内容通过结构语言予以体现的过程,结构方案、结构计算以及施工图设计是房屋建筑结构设计的重要内容。结构方案是指房屋建筑的主要结构形式,具体包括建筑物的重要性、工程所在地的抗震设施烈度、相关地质勘测资料以及场地类型等等。结构计算,是指在掌握房屋建筑结构形式数据资料的基础上,针对房屋建筑结构开展的计算活动,包括结构内力、荷载以及构建试算和计算等等,最终目的在于用科学的计算方法保证房屋建筑结构稳定性和安全性。施工图设计则是根据计算结果来确定房屋建筑构建的具体布局,然后明确施工构造及施工措施。
2结构设计与概念设计的关系
在建筑结构设计过程中,现行结构设计与理论之间存在一定的差异,特别是结构设计的不可计算性,导致结构设计需要更多地注重概念设计。概念设计就是以个人实际经验为基础,基于宏观的角度对建筑结构实施的定性设计。但是,概念设计不是凭空落成的,需要考察实地情况,包括气候环境、地质情况、自然风貌等,根据所获得信息给予的灵感和理性认知,拟定关于一个建筑物的初步想法;这个想法不同于精确的测量计算,除了灵感和理性认知还要基于工程师丰富的实地工程经验。概念设计更加注重设计结果,而结构设计则是一种逆向的推导过程,在概念设计的基础上,通过对力学、构造学等理论知识,配合相关的数据原理而推导出房屋建筑结构布置。综合而言,建筑结构造价水平的高低以及建筑的施工进度是由概念设计所决定的,如果房屋建筑的概念设计不合理,就可能增加建筑造价,延误工期。概念设计体现的是一种先进的设计思想。受技术水平和计算理论等因素的限制,房屋建筑结构设计结果往往与建筑实际存在较大差异,而为更好地弥补这些误差可能导致的问题,必须要借助概念设计来增强结构设计的科学性和合理性。可以说,概念设计和结构设计之间是一种相辅相成的关系,结构设计对于现代房屋建筑工作的开展显然具有非常重要的意义,而概念设计则起到对结构设计补充和优化的作用。优秀的概念设计往往有着较为可靠的经济预估,因此也有较高的可行性,同时还可以避免复杂的运算劳动,减少结构设计风险,确保房屋建筑结构设计的整体水平。
3结构设计的主要措施
3.1科学选择建筑场地
建筑场地的选择对房屋建筑结构设计结果有很大影响。房屋建筑场地应该选择抗震性较好的地方,这能有效地减少外力对房屋建筑结构的影响。如果要在地震区进行建设,就必须要充分考虑结构破坏因素,根据结构体系方案以及设计的经济性和合理性来确定结构体系,以充分保证建筑结构的匀质性。房屋建筑场地发生地震事故时,由于地震会持续一定的时间,因此,必须在房屋结构上设计多道抗震防线,确保房屋建筑结构的整体系数能够有效地满足抗震需求,增强建筑整体的抗震能力。
3.2合理选择结构材料
在选择结构材料时,设计人员要充分结合自身的设计经验,借鉴和参考已建建筑经验,选择承重能力较强的施工建设材料,以防因计算结果不精确而影响建筑建设质量。建筑结构设计人员要合理分析和评价施工图纸,深入探讨施工图纸中可能存在的数据问题,并以此来作为结构材料选择依据,确保结构设计的科学性和合理性。如在钢筋、混凝土的选择上,一定要根据国家标准选择适合强度的施工材料,一般箍筋与混凝土强度等级不能低于C20,直径10mm的纵筋,强度等级不得低于C25,这样才能够充分满足强度等级设计要求。其他结构材料的选择也应该严格遵循国家标准,而不能够单纯地依据计算结果来判断。
3.3注意结构受力的合理性
合理选择房屋建筑结构材料将显著提高建筑结构的整体强度,降低结构构件对建筑受力的影响,确保房屋建筑结构设计满足实际的建筑需求。通过建筑结构设计能够获取相对全面的计算结果,反映出建筑结构的受力情况。但是,通过计算机以及理论推导所获取的实际数据往往存在一定误差,并且容易出现与现实建设需求不符的情况。这样的情况下,就必须要适当采取概念设计来提升建筑结构设计的可靠性。
3.4注重施工现场的规划管理
在房屋建筑施工过程中,存在较多不确定因素,这就需要设计人员加强对施工现场的规划和全程把控,以降低不确定因素对结构设计的影响,使施工作业活动能够按照房屋建筑结构设计结果有条不紊地开展。由于房屋建筑结构设计依赖于计算机和理论数据,这些计算的结果与现实是存在一定差距的。因此,设计人员不但需要对结构设计予以高度关注,更需要凭借自身的经验和设计技术,做好施工单位、监理单位的协调和交流活动,提出建设风险,保证设计方案的顺利落实。
4结构设计与概念设计协同工作的应用
在建筑结构设计中,协同工作的定义是将建筑工程中的每个构件的性能和作用充分到极致,并实现与其他部件的相互配合。在协同工作中,要求与各个产品零部件的使用寿命相似,并且具有相同的荷载,正确处理基础结构与上部结构之间的关系,确保两者之间形成一个有机的整体。下面以地基基础中结构设计与概念设计协同工作的应用为例进行说明。传统的建筑设计流程用到的算法往往是将上部建筑、基础、地基分别视作独立的单位,测量和设计都独立进行,但并不意味着,某一单元出现的问题不会影响到其他的结构单元,经过实践检验,这种流程有着不可忽视的缺陷。地基基础往往对上层建筑造成很大影响,若地基产生沉降现象,则地面建筑大多会开裂、错位、甚至崩塌;同时,如果地面结构的建筑层数不符合规范,超过地基、基础承重,则也会给地基带来变形的危险。因此,在地基基础的概念设计当中,要更多地考虑到将地基基础和上部结构结合在一起分析,这样才能减少地基变形带来的负面影响。
5结语
【关键词】:房屋建筑 结构设计优化设计方法
中图分类号: TU318 文献标识码: A 文章编号:
房屋工程建设中房屋结构优化设计对于整个工程的作用是不容忽视的。因为房屋建筑的目标就是用最少的资金达到提高整个工程结构的坚固性和可靠性,从而产生最大化的经济效益。优化设计方案是控制造价和节省工程开支最有效的方法之一,通过合理的建筑结构方案优化设计方法更佳合理进行工程资源配置,以期达到房屋建筑结构设计的安全性、适用性和经济性目标。在房屋建筑工程结构设计工作中,特别是常见的钢筋混凝土住宅结构体系进行优化时,要综合考虑从结构整体的布局以及具体构件两方面的因素,也是建筑结构优化设计的主要内容所在,因此,要达到结构优化设计的目标,对当前房屋建筑工程师就提出了更高的要求,要求工程师不仅能够对建筑结构和构件受力的特征有充分的把握,还要能够根据构件设计的经验提出对房屋结构设计更加合理有效的优化设计方法。
一、房屋建筑结构优化设计的措施
1、加强剪力墙的设计
影响压弯构件的延性或屈服后变形能力的因素有:截面尺寸、混凝土强度等级、纵向配筋、轴压比、箍筋量等,其主要因素是轴压比和配箍特征值。剪力墙墙肢的试验研究也表明,轴压比超过一定值,很难成为延性剪力墙。剪力墙构造边缘构件的配筋区分底部加强部位和其他部位,除应满足受弯承载力要求外。底部加强部位的构造边缘构件采用箍筋,其他部位采用拉筋,其拉筋水平间距不应大于纵向间距的2倍,转角处宜采用箍筋。当抗震墙的构造边缘构件的端柱承受集中荷载时,其端柱的纵向钢筋、箍筋直径和间距应满足柱的相应要求。
连梁是对剪力墙结构抗震性能影响比较大的构件,采用斜交叉配筋方式,可以大大改善连梁的延性。剪力墙是平面构件,在其自身平面内有较大的承载力和刚度,平面外的承载力和刚度小,结构设计时一般不考虑剪力墙平面外承载力和刚度。抗震设计的剪力墙结构,应力求使两个方向的刚度接近。
框架一剪力墙结构设计的关键是剪力墙的数量和布置。在一榀很长的框架中(为纵向),剪力墙不宜集中布置在该榀框架的两尽端,以避免在温度变化、结构涨缩时由于两端的约束作用而造成楼盖梁板开裂。剪力墙的间距不宜过大。
2、加强设计中建筑结构形式的选用
不同的建筑类别和功能要求决定了户型的选择,当前越来越多的房屋建筑为高层建筑结构,除了要合理选择结构抗侧力体系外,要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面;结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能具有决定性的作用。
(1)加强结构抗震设计。结构抗震设计有许多不确定因素(地震特性、结构扭转等),进行精确的抗震计算是非常困难的。结构的抗震设计除了进行细致的计算外,要特别注重结构概念设计。概念设计是指在结构设计中,结构工程师运用“概念”进行分析,做出判断,并采取相应措施。根据概念设计,抗震房屋的建筑体形和结构总体布置应符合如下原则:采用规则结构,不采用严重不规则结构;确的计算简图和合理的传力路径;具有必要的刚度和承载力,具备良好的弹塑性变形能力和消耗地震能量的能力;部分结构或构件破坏不应导致结构倒塌,增加超静定结构的次数。满足抗震设计原则:即:“强节弱杆”、“强竖弱平”、“强剪弱弯”;置多道抗震防线,形成两道或多道的抗震防线,增强结构抗倒塌能力。第一道防线是地震时先屈服的结构单元和构件,应是延性大、耗能力好的结构单元或构件,如剪立墙结构的连梁等。第二道防线的结构单元也有足够的抗震能力,如框架-剪力墙结构的框架。
(2)加强底部框架剪力墙的设计。高层钢筋混凝土框架—剪力墙结构中的剪力墙为第一道防线的主要抗侧力构件。为了提高其变形和耗能能力,对框架—剪力墙结构中的剪力墙墙厚、墙体最小配筋率和端柱设计等做出了较严格的规定:剪力墙的厚度不应小于160 mm且不应小于层高的1/20,底部加强部位的剪力墙厚度不应小于200 mm且不应小于层高的1/16。剪力墙的周边应设置梁(或暗梁)和端柱组成的边框。端柱截面宜与同层框架柱相同,并应符合有关框架构造配筋规定;剪力墙底部加强部位的端柱和紧靠抗震墙洞口的端柱宜按柱箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋。剪力墙的横向和竖向分布钢筋,配筋率均不应小于0.25%,并应双排布置,拉筋间距不应大于600mm,直径不应小于6mm。框架—剪力墙结构的其他抗震构造措施,应符合对框架及剪力墙的有关要求。
二、结构设计优化技术在房屋建筑结构设计中的应用
1、房屋建筑结构设计中的概念设计方法
在房屋建筑工程中,对于同一个建筑方案可以有不同的实现途径和结构设计;这是由于房屋建筑结构的参数、荷载、所用的建筑材料的不同和差异都会导致各项的取值不尽相同的,因此,对于房屋建筑结构设计的细节处理方法也不是唯一的,而是需要工程师们根据多年设计经验和实际操作理论和工程进展情况自行判断,计算机无法解决诸多不确定问题。工程师们的判断根据房屋结构设计规律的指导下进行主观的概念设计,而这种概念设计是工程师在多种备选方案中的必要的选择过程。
2、概念设计处理的实际建筑设计问题
概念设计帮助工程师使房屋建筑工程结构不受来自自然和人为不确定因素影响和破坏,即使产生破坏概念设计也可将这种破坏程度降至到最低点。因此,概念设计为了达到这一目的。就要首先考虑如何使房屋建筑不受这些不确定的外力因素的影响作为设计的主要内容。而综合所有不确定的因素中,地震是最为常见的,因为一旦发生地震其由于没有活动规律其破坏力是极大的,所以在房屋建筑结构设计过程中应该充分的考虑到地震的破坏作用,要尽可能采取有效的抗震措施,通常房屋高层建筑的外形分为板式和塔式两大类:板式建筑平面两个方向的尺寸相差较大,塔式建筑平面两个方向的尺寸接近。对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。
三、总结
近年来,随着我国高层建筑的发展,在其房屋建筑结构设计中会经常遇到一些问题,这就需要我们建筑结构设计人员通过自身经验进行自主创新,要不断通过正确的概念方法进行房屋建筑结构的优化设计。
【参考文献】:
[1]史曼柏.住宅建筑结构优化设计的探讨[J].科技创新导报,2009,(21):36-36.
关键词:房屋建筑;结构;设计
中图分类号:TU318文献标识码: A
引言
一、剪力墙结构设计中的基本原则
1、剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其肢长与厚度的比值,当比值≤3时可按柱设计,当比值在3到5之间时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。
2、剪力墙的特点是平面外承载力及刚度小,而平面内承载力及刚度都相对很大。当平面外方向的梁与剪力墙连接时,会产生墙肢平面外弯矩,而通常情况下并不验算墙的平面外刚度及承载力。所以应尽量避免平面外搭接,如果避免不了则应按规范采取相应措施,以保证剪力墙平面外安全。
3、楼层层间最大位移与层高之比的调整原则
对于普通的建筑,设计重点是楼层之间的扭转变形和剪切变形。剪切变形的控制多以竖向构件的多少来衡量,但是如果竖向构件数量很多,就会造成剪重比偏大,导致设计不合理,造成扭转变形过大,同样不能有效满足楼层间位移的需要。所以,在建筑物中应尽量减少扭转变形,而不能单靠增加竖向构件的刚度来调整楼层之间的位移。
4、考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析的是墙的设计,求得内力后按偏拉或者偏压进行斜截面受剪承载力和正截面承载力验算,当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中,对带翼墙的计算宽度按以下情况取小值:门窗洞口之间的翼缘宽度;剪力墙之间的间距;墙肢总高度的1/10;剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。
二、剪力墙结构的分类
1、无洞口的剪力墙或者剪力墙上开有一定数量的洞口,但开洞的面积小于15%,这种剪力墙的变形主要为曲型,其就像一个整体的悬壁墙,在整个墙肢的高度上,弯矩图既没有弯点,也不会发生突变。
2、整体小开口剪力墙。虽然这种剪力墙的开口比较小,但是其开洞面积已经大于15%。整个剪力墙的变形主要为弯曲型,但是整个墙肢的高度基本上没有存在反弯点,弯矩图的主要位置发生了突变。
3、双肢或多肢剪力墙。这种剪力墙一般开口较大,或者其洞口成列分布。虽然在开口上与整体小开口剪力墙不同,但是它们的受力特点却十分类似。
4、壁式框架。这种剪力墙洞口尺寸很大,连梁线刚度和墙肢线的刚度比较接近,其整个受力墙的变形则为剪切型,受力特点与框架结构相似。其在大多数高层建筑的楼层中会出现反弯点,弯矩图在楼层的地方也会产生突变。
三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
1、剪力墙合理平面布置
1.1 剪力墙的平面布置应尽可能按照对称、均匀原则,尽量使墙面结构的质量中心和刚度中心完全重合,从而减少扭矩,对于内外剪力墙则应尽量拉通、对直。
1.2 对于抗震设计中剪力墙结构应该特别避免仅单向有墙的结构布置形式。
1.3 剪力墙最好能够沿主轴方向或其他方向进行双向布置。
1.4 剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的承载能力和抗侧力刚度,增大剪力墙可利用空间,剪力墙的间距不宜过密,应保证结构具有适宜的侧向刚度。可以选用经验公式T=(0.05-0.06)n,其中n为结构层数,判断剪力墙数量与结构侧向刚度的适应程度。计算结果中的T1值与搭模计算的周期T2相比较,若T2T1则需要增加剪力墙数量。
2、连梁设计
2.1 连梁的作用
实际的剪力墙的结构中,连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。在水平的符合作用下,使墙肢弯曲,这样连梁的端部就会产生转角,这样造成连梁内力的出现。这样会对墙肢有着一定的约束的限制,从而可以改善墙肢的受力情况,所以连梁对剪力墙结构是比较重要的。
2.2 对连梁的刚度进行折减
连梁由于跨高比较小,与之相连的墙肢刚度大等因素,在水平力作用下的内力一般非常大,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝,刚度减小内力重分布。因此,在开始进行结构整体计算时,就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析,但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小,而承受的弯矩和剪力很大,配筋设计困难。通常,设防裂度低时可少折减一些(6、7度时可取0.7),设防裂度高时可多折减一些(8、9度时可取0.5),但折减系数不宜小于0.5,以保证连梁承受竖向荷载的能力。
3、剪力墙中大墙肢相关处理
剪力墙的结构必须具备延展性,对于呈细高状的剪力墙(宽高比小于2)很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙,这样可以避免受到脆性的剪切破坏。在墙长度较长的情况下,为满足每墙段的宽高比均大于2,可以通过开洞的方式分割长墙为均匀而小的独立墙段。另外,在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小,能够充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中,如果存在较少的长度大于8m的大墙肢,在理论计算中楼层的剪力大部分则将由这些大墙肢来承受。尤其在发生地震特别是超烈度等强烈震动时,最容易受到破坏的便是这些大墙肢。而小墙肢因为没有足够的配筋,使整个墙面结构会受到全面破坏。为了防止发生这种不利现象,根据不同情况,对于长度超过8m的墙肢,可以采取开计算洞和开施工洞处理方法,对于开计算洞,即在进行结构计算时设有洞,开始施工时仍为混凝土墙,从而加强其它小墙肢的配筋能力;而对于开施工洞,就是在施工过程中使墙上留洞,施工结束时砌填填充墙,从而把长墙肢分成短墙肢。
四、认真分析剪力墙结构体系特点,采取有效措施优化结构设计
1、剪力墙结构体系特点
作为建筑结构中不可或缺的构件,剪力墙有着自身独特的特点。在建筑的设计中,逐渐发现了剪力墙的优缺点,其具有承载力和平面内刚度大的优势,但是剪切变形相对来说较大,且平面外较薄弱,加上开动后剪力墙形式复杂多变,受力非常繁琐,这些都阻碍了建筑结构中剪力墙作用的有效发挥。剪力墙在承受水平荷载和竖向荷载的能力方面都比较强大。其优点是侧向刚度大,并且整体性较好,水平力作用下的侧移相对较小,加上剪力墙设计中没有梁和柱等的外露与突出,所以非常方便房间的内部设置。
2、剪力墙优化设计的有效措施
在优化剪力墙结构的设计中,为了使受力达到均衡,应当采取有效恰当的措施。剪力墙结构的安全可靠度非常好,每一个结构能够同时发挥最大作用,这样能够达到经济合理的目的。所以在剪力墙的优化设计中首先应该考虑到工程的造价和安全性,结合这两项因素合理调整剪力墙的布置能够促进建筑结构设计中剪力墙结构的优化。另外,为了节省工程造价,可以从技术手段和原材料的应用两方面着手。在工程的实施中,将含钢量控制在一定范围内,既不损害建筑的安全性也能充分发挥原材料的最大用途是优化设计的最佳方案。
结束语
房屋建筑的结构设计,是整个工程展开以及实施过程中的重点内容,为满足建筑的安全性、适用性和耐久性等可靠性要求,设计要做到平面布局和结构选型合理,因此要高度重视建筑结构设计方面常见问题,在工作实践中严格遵照设计规范、标准进行。设计要做到平面布局和结构选型合理,荷载取值准确且无遗漏,严格遵守有关设计规范、国家标准,以保证建筑质量。
参考文献
[1]雷春蕾,张书强.房屋建筑结构设计的常见问题[J].技术与市场,2011,(08).
关键词:房屋建筑,结构抗震,承载力
Abstract: this paper mainly in view of the current housing construction in the structural design of some common yet often neglected problems are analyzed, and gives some reasonable design Suggestions and structural requirements.
Keywords: housing construction, structure seismic, bearing capacity
中图分类号: TU318文献标识码:A 文章编号:
引言
随着国民经济的不断发展,人民生活质量不断提高,我国建筑业也得到了快速发展,取得了巨大的成就,但同时也存在一些问题。建筑工程设计工作中,因为设计周期大大缩短,设计人员参差不齐,常常发生设计方面概念和方法上的差错,这些差错的产生,有的是由于设计人员对一般工程尤其是多层建筑的设计没有引起足够重视,盲目参照或套用其他的设计图纸的结果;有的则是由于设计者对设计规范和设计方法缺乏理解;还有的是由于设计者的力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,对结构电算结果缺乏判断正确与否的经验。
1 基础埋深问题
根据国家规范基础应该要有一定的埋置深度。一般情况下,埋深可以从室外地坪一直算到基础底面,对于独立的高层建筑而言,基础埋深比较容易确定,但当今多数高层建筑与地下车库都是相互连接的,当地下车库基础采用筏板基础或设有防水底板的独立基础(防水底板不宜太薄)时,高层建筑的基础埋深可从室外地坪算起,此时高层建筑地下室顶板及地下车库顶板应按嵌固层要求设计,地下车库应有足够的侧向刚度作为高层建筑的侧限。假如不满足以上条件的时候,高层建筑的基础埋深应该要从地下车库地面算起。
高层建筑通常设地下室来满足埋深要求,主要有以下几点优势:
1.1提高地基承载力。当高层建筑采用天然地基时,地基承载力可进行修正。随着基础埋深的增加,修正后的地基承载力随之增大,从而可满足高层建筑对地基承载力的要求。
1.2满足基础埋深的要求,有利于高层建筑上部结构的整体稳定。高层建筑地下室外墙一般采用钢筋混凝土墙,地下室顶板厚不宜小于160mm;作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构,楼板厚度不宜小于180。地下室具有较大的层间刚度,同时地下室外墙周边土也提供了很大的侧向刚度和约束。因此设地下室除了满足建筑功能使用的要求外,有利于协调结构整体变形,调整地基不均匀沉降。
高层建筑有关基础埋深的具体要求可参考《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第12章“地下室和基础设计。
2 楼板设计常见问题
楼板将楼面、屋面的荷载传给其周围的墙和梁上,再通过梁传递到柱上,由墙柱传递给基础。而楼板结构的设计经常不被重视。楼板受到的荷载复杂且千差万别,往往由于配筋不够造成楼板开裂给用户带来很多不便和烦恼。如果对楼板设计不完善的话,很容易出现设计质量的漏洞,有可能还会存在严重的质量隐患。通常楼板设计中常见如下几个问题:
有的设计人员在进行楼板设计时为了计算方便或者因为对楼板的受力状态认识不够,就简单地把双向板作用按照单向板进行计算。这样楼板的实际受力状态与计算假定状态不符,导致楼板的一个方向受力过大,而另一方向受力不足,致使楼板出现裂缝。
双向板有效高度取值偏大。双向板的钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d为短向钢筋的直径)。有的设计者为图省事或对板受力认识不足,而取两上方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,致使结构构件存在的质量隐患,甚至可能出现开裂现象。
楼板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中,常因使用需要在楼板上布置一些非承重隔墙,故楼板设计中,通常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行楼板的配筋计算。有些设计人员图省事,错误地将隔墙的总荷载除以该板块的总面积进行配筋。这样会造成非承重隔墙分布宽度内配筋量不足,而此板块其它部分配筋过大,这样隔墙处楼板会出现裂缝。正确做法应按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.6.2条有关公式进行局部受压承载力计算。
近年来由于施工图审查及最小配筋率限制,大大的提高了板的配筋率,楼板开裂得到了
有效的控制。
3 结构设计中要遵循的基本原则
房屋结构设计的主要目的是确保建筑物安全和尽量满足房屋使用的要求,所以设计人员在结构设计时要保证并遵循这三个基本原则:1结构合理,受力明确:包括平面规整,柱距合理。2抗震设防宜有多道防线:如框架结构适当增加剪力墙来抵抗水平力;3刚柔相济:即能受力又能卸力;也就是强柱弱梁结构体系,地震发生时,能起到卸力降低建筑物的受损程度。总之,一个合理的结构体系,能保持建筑物的平衡,使房屋处于原始的静态。而一个不合理的结构体系,当受到诸如地震,飓风破坏时,房屋的结构体系无法协调工作,内力不能畅通传递,构件和构件之间的静态平衡会被破坏,随之整个结构破坏。由此可见,设计人员应该努力提高自身的素养和设计水平,把建筑结构设计得既经济又合理,使建筑的所有构件合理有序的组合在一起,变成一个有机的整体。
4 房屋建筑结构设计的基本方法
4.1结构平面设计
在绘制结构平面布置图时,设计人员在设计前,应该对房屋地处进行考察,如果房屋地处抗震设防烈度6度或者6度以上时,设计人员在设计时应输入软件建模进行结构计算。
首先估计梁柱的合理截面,柱的截面由轴压比控制,笔者认为轴压比略低于规范规定的轴压比最好。柱是最重要的受力构件,应适当留有余地。主梁截面一般按跨度的1/8~1/10
确定。
4.2按实际情况准确输入荷载
在施工图审查中,经常发现少输入或者漏输入荷载的情况。荷载输入错误造成构件受力和实际不符,这是十分危险的,设计人应充分重视这个问题。
4.3带坡屋面的屋顶结构图
当房屋是坡屋面时,坡屋面的结构的处理方式有梁板式和折板式。梁板方式适合用于房屋平面不规则,房屋板跨度较大,屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面。而折板方式适合用于相反的条件。这两种方式的房屋板都是偏心受拉构件。房屋板在配筋时应该有部分或者全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。另外,房屋梁板折角处的钢筋的布置应该有相应的大样图。关于坡屋面板的平面画法,设计人员通常采用剖面示意图和大样详图的表示方法相结合,这种方法使施工人员更加准确理解图纸。正确的绘图和设计的关键是设计人员对设计知识的掌握程度和设计时的原则,所以结构设计者首先要具备一定的空间概念和正确理解建筑图纸及构造做法。有时屋面的起坡会使阁楼层的部分墙体比较高,所以设计人员要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
4.4大样详图
在建筑详图的基础上,大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制,也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
4.5楼梯设计
楼梯平时是建筑物的垂直通道,灾害发生时又是逃生通道。汶川地震中,由于楼梯设计不合理先于建筑物坍塌,造成了许多血的教训。梯板受力十分复杂,是一个同时受弯受扭受剪的构件。设计时除了选择楼板合理的厚度注意楼梯挠度的控制,以应改变以往的分离式配筋为双层配筋,加强支座连接锚固。梯梁的高度要注意梯间尽空的要求,位置也要尽量和上下楼层相统一。如果加梯梁后不满足梯间的尽高要求可以使用折板楼梯。
对框架结构,楼梯构件与主体结构整体现浇时,梯板起到斜撑作用,对结构刚度,承载力,结构整体规则性的影响比较大,应参与结构整体抗震计算。对于剪力墙结构,框架-剪力墙结构,楼梯构件项对于主体结构影响较小,可不参与整体计算。
4.6基础设计
房屋基础的混泥土强度选择必须符合相关规范符合及房屋的结构耐久性的要求。一般不应小于C20。另外,基础的配筋也要满足最小配筋率,在进行条基交接部位的钢筋设置时,设计人员应该画出详图或者是选用标准图,便于施工人员理解。需要注意的是,条基交叉处的基底面积不能反复的利用,并需要注意调整基础的宽度。当房屋局部墙体中有较大荷载时也需要调整基础的宽度。在设计基础图中的构造柱时,应当在基础平面图中标示清楚。
5 结语
工作中,建筑结构设计人员应该努力学习专业知识,熟悉国家规范及地方相关规范。明确自己的责任,提高对结构设计质量安全问题的认识,多向经验丰富的同行学习,积累结构设计的工作经验,精益求精,努力提高施工图的设计质量,使设计图纸更加干净整洁,清楚明了,安全,合理。
参考文献:
[1]徐国华. 建筑结构设计的基本方法及注意事项[J].科技咨询导报,2007(11).
【关键字】房屋结构;设计;建筑结构;优化
在进行建筑工程施工之前,均需要依据工程实际及周边环境,合理进行布局设计,安排具体施工办法,通过合理施工控制与竣工验收实现工程质量及功能。一般而言,质量良好,性能完善的房屋建筑,属于建筑设计人员将建筑功能价值与建筑美学价值的整合与统一成果。房屋结构设计,以实现房屋建筑结构功能、美观及应用价值为目标。采取建筑结构优化设计方法,是在房屋设计基础上,进一步优化资源配置,最大限度实现房屋现实需求。本文结合某工程实际,探究建筑机构设计优化重要性及其具体办法。
一、工程概况
本建筑工程位于广东省揭阳市,属于商业住宅建筑,其建筑面积为32680O,地上设计32层,地下设计2层,建筑主体商业部分层高设计为4.9m,住宅部分层高设计为3.0m,建筑总高度为98m。该工程建筑基础持力层属于稍密卵石层,设计为平板式桩筏基础,建筑结构体系应用剪力墙结构。为确保该房屋建筑结构设计质量,提出应用房屋建筑结构设计优化方法,对该建筑工程进行设计优化,以实现建筑工程质量及功能,实现其整体效益。
二、房屋建筑工程结构设计优化所依托的理论基础
房屋建筑工程结构设计,其行为本身属于技术含量高,专业性突出的活动。设计工作人员在执行房屋结构设计任务时,需要综合考虑房屋建筑地质水文、周边环境、建筑功能需求及其各项性能指标,包括建筑工程的功能指标、美学价值指标。功能指标,即建筑工程作为人们生活办公的场所,其应具备的基础性应用功能,建筑审美指标,指的是建筑结构外形表现,给人一种结构协调,外观美感的视觉享受。在房屋建筑设计过程中,需要综合考虑房屋性质所要求的基础性能,考虑其结构搭配与外观表现。在这种房屋结构设计理念下,要求设计工作人员,从多种建筑结构设计方案中选择出最佳方案,通过方案优化,完成房屋结构设计综合目标。换一种角度而言,通过科学化方法进行表述,则为:结合数学知识与相关建筑学知识,在多种设计方案中选择出与整体设计目标相符,最适宜的设计方案。
房屋结构设计中建筑结构设计优化,指的是建筑结构设计过程中,需要进行设计理念更新,选择应用具备先进性与科学性的设计筛选方案,优选出各方面达到最佳效果的一种设计方法。建筑工程其内部结构错综复杂,所涉及的系统较多,为实现建筑工程结构完美协调,发挥最佳功能优势,需要重视并应用建筑结构设计优化方法。一般而言,建筑结构优化,主要以房屋顶部、房屋、房屋细节结构设计优化为中心,依据实际需求,合理优化布局,在优化结构过程中,实现建筑工程的整体效益。建筑设计要求,房屋平面结构表现应平整,尽量降低平面建造质量与房屋刚性结构之间所存在的差异,彰显出建筑工程对称美感,确保在出现较大水平作用力状况下,建筑结构不会出现扭曲及不安全状况。在确保房屋建筑基础功能前提下,需要采取竖直贯通方式的承重结构,以提高建筑工程承受竖直作用力的承受能力。依据渐变规律,进行房屋竖向刚性程度指标设计,防止出现刚性结构角度突变。
三、房屋结构设计中的建筑结构设计优化的现实意义分析
在房屋结构设计过程中,综合应用建筑结构设计优化方式,有助于实现建筑工程现实应用功能、外观美感与整体经济效益,通过结构设计优化,还可以实现建筑成本节约,加强建筑生态环境保护,简而言之,采取建筑结构设计优化,有助于实现房屋建筑整体效益。在市场经济大环境下,建筑商在进行房屋建筑设计施工中,要求确保建筑工程基础应用能力的基础性,最大限度降低房屋建筑设计成本,降低施工成本,从而降低建筑投资。确保房屋建筑结构合理稳定,满足用户不同层次需求,是实现建筑工程整体效益的基础性保障。
社会实践证明,与传统的建筑结构设计方式相比,建筑结构设计方案优化,能够降低房屋30%左右的成本,且通过结构优化,可以更好实现建筑工程资源合理配置,实现建筑材料的充分利用,更好协调建筑单元,发挥建筑功能优势;通过创新设计,在保证建筑安全性基础上,实现更高标准,通过结构优化,实现最佳效益。
四、基于工程实例的建筑结构设计优化策略
该建筑工程位于广东省揭阳市,属于商业与住宅建筑,为实现更好效果,决定对该建筑工程进行结构设计优化,其结构设计优化具体策略如下:
(一)结构模型设计
房屋建筑整体设计优化可以分为三个环节,分别为变量的选择与确定、确定函数与条件衡量。其中,变量的选择与确定,指的是对设计方案存在着重要影响因素的参数值,作为变量为设计人员所选择应用。如该建筑工程的目标参数主要包括建筑价格参数,预期损失参数,工程控制参数、房屋结构可靠性参数等。在房屋结构设计中,设计人员选择变化幅度较小的参数作为重要参考指标,会降低建筑结构设计难度系数。在结构设计众多相似函数中,需要选择出与房屋横截面尺寸及钢筋尺寸面积函数最适应函数,选择该函数并分析函数性质,通过函数优化,降低房屋建筑成本。条件衡量,重点表现为房屋结构设计约束指标,具体而言为建筑房屋尺寸、架构刚性、受力限度、结构确定性、变形限度、组建规格等。在进行结构设计优化过程中,设计人员结合该工程实际情况,明确工程约束性条件,确保该工程条件满足相关要求,实现设计结果最优化。
(二)合理选择计算方法
房屋结构设计中会应用到较多计算程序,而建筑结构优化的过程,则属于建筑工程复杂变量、约束性条件及其他设计条件的计算过程。在进行数据验算过程中,多将约束性条件进行转变,设置为不附带约束条件问题,从而确保计算精度,减少计算时间。如该工程筏基础优化数学模型为:
Min A=F(XAi,YAj)
S、T,P≤f
Pmax≤1.2f
其中,XAi与YAj代表自变量,p代表基础底面平均压力设计值,f代表地基承载力设计值,采取渐进搜索法进行模型求解,实现结构优化。
(三)选择应用最优程序
在房屋结构模型设计后,科学选择计算方法,在此基础上,进行模型程序最优化处理。最优设计程序,需要表现出功能完善,运转高效,其程序多是由多个分程序相组合构成的综合程序,从而发挥作用。
(四)分析统计数据,确定最佳方案
在完成数据计算后,设计人员需要统计数据分析,研究并获取不同建筑结构设计方案之间存在的异同,通过综合分析与综合衡量,最终确定出符合工程实际的最佳方案。在统计数据分析过程中,要求设计人员多层思考,综合考虑细节,科学处理工程技术与工程经济效益之间的关系。
五、结语
为实现建筑工程经济效益、社会效益,提出对房屋建筑进行结构设计优化。结合工程实例,从房屋建筑工程结构设计优化所依托的理论基础出发,探究房屋结构设计中的建筑结构设计优化的现实意义,社会实践证明,通过建筑结构设计优化,有助于实现建筑工程整体效益,研究其结构设计优化具体策略,通过结构模型设计、合理选择计算方法、选择应用最优程序、分析统计数据确定最佳方案,实现建筑结构设计优化,实现建筑工程整体效益。
参考文献
[1]尹英华.房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(19).
[2]闫新红,王雄飞.浅谈房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].房地产导刊,2014,(2):44-44.
关键词: 房屋建筑;结构设计;问题;解决方法
Abstract: this paper through the building structure design of the note, puts forward the structure design of buildings and existing problems, and puts forward the solution.
Keywords: housing construction; Structure design; Problem; solution
中图分类号: TU318 文献标识码:A 文章编号:
1 重点注意事项
(1)抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。
(2)雨篷不得从填充墙内出挑。
(3)由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。
(4)出屋面的房屋电梯间不得采用砖混结构。
(5)建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。如增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等。
(6)柱子轴压比应满足规范要求。
(7)当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计,周边一般加大截面的边梁。
(8)过街楼处的梁上筋应通长,按偏拉构件设计。
(9)电线管集中穿板处,板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。
(10)构件不得向电梯井内伸出,否则应验算是否能装下。电梯井处柱可外移或做成L 型柱。
(11)当地下水位很高时,暖沟应做防水。
(12)采用扁梁时,应注意验算变形。
(13)突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时应向下延伸一层,不宜直接锚入顶层梁内。
(14)女儿墙内加构造柱,顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高,均加构造柱,并应加密。错层处可加一大截面梁,上下层板均锚入此梁。
(15)应避免将大梁穿过较大房间。
(16)当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状),此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚,并双层配筋。
2 问题以及解决方法
2.1 独立基础设计荷载取值不当
钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础,当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房,可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此,在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中,必须输入风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入;另一种情况是,在设计独立基础时,作用在基础顶面上的外荷载柱脚内力设计值,只取轴力设计值和弯矩设计值,无剪力设计值,或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小,配筋偏少,影响基础和上部结构的安全。
2.2 框架计算简图不合理
无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在-0.30m 左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层输入。例如:该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为Ⅱ类;层高3.2m,基础埋深1.0m基础高度0.7m,室内外高差0.30m。在7度地震区该工程框架结构的抗震等级为三级。设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.5m,即假定框架房屋嵌固在-0.30m处的基础拉梁顶面;基础拉梁的截面和配筋按构造设计;基础按中心受压计算。显然,选取这样的计算简图是不妥当的。当设拉梁层时,一般情况下,要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用,对这样的计算简图,在电算过程中,应将基础拉梁按层1输入,基础拉梁输入墙荷,配筋按电算结果设计。
2.3 基础拉梁层的计算模型不符合实际情况
基础拉梁层无楼板,用TAT或SATWE等电算程序进行框架整体计算时,楼板厚度应取零,并定义弹性节点,用总刚分析方法进行分析计算。有时虽然楼板厚度取零,也定义弹性节点,但未采用总刚分析,程序分析时自动按刚性楼面假定进行计算,与实际情况不符。房屋平面不规则,要特别注意这一点。
2.4 基础拉梁设计不当
多层框架房屋基础埋深值大时,为了减速小底层柱的计算长度和底层的位移,可在±0.000以下适当位置设置基础拉梁,但不宜按构造要求设置,宜按框架梁进行设计,并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言,应采用短柱基础方案。一般说来,当独立基础埋置不深,由于地基不良或柱子荷载差别较大,根据抗震要求,可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1/20~1/30,高度可取柱中心距的1/10~1/15。构造基础拉梁的截面可取上述限值范围的下限,纵向受力钢筋可取所连接柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力或压力来计算,当为构造配筋,要满足最小配筋率。基础拉梁顶标高通常与基础顶标高相同,当框架底层层高不大或者基础埋置不深时,有时要把基础拉梁设计得比较大,以便用拉梁来平衡柱底弯矩。这时,拉梁钢筋宜通长设计。拉梁正负弯矩钢筋在框架柱内的锚固、拉梁箍筋的加密及有关抗震构造要求与上部框架梁完全相同。
2.5 框架结构带楼电梯小井筒
框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒。因为井筒的存在会吸收较大的地震剪力,相应地减少框架结构承担的地震剪力,而且井筒下基础设计也比较困难,故这些井筒多采用砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计钢筋混凝土井筒时,井筒墙壁厚度应当减薄,并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化,配筋也只宜配置少量单排钢筋,以减小井筒的作用。设计计算时,还应按带井筒的框架复核,并加强与井墙体相连的柱子的配筋;此外,还要特别指出,对框架结构出屋顶的楼电梯间和水箱间等,应采用框架承重,不得采用砌体墙承重;而且应当考虑鞭梢效应乘以增大系数,雨篷等构件应从承重梁上挑出,不得从填充墙上挑出;楼梯梁和夹层梁等应承重柱上,不得支承在填充墙上。
2.6 结构计算中几个重要参数的合理选取
所有的计算机计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。通常情况下,计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移(包括最大位移与平均位移比)和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、墙和柱的轴压比、柱底内力设计值、地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值及超筋超限信息等等。为了分析判断计算机计算结果是否合理,结构设计计算时,除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外,正确填写抗震设防烈度和场地类别,合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是非常重要的,这些参数要按照电算程序软件的有关规定设置,使结构设计更加合理。
2.7 结构周期折减系数
框架结构及框架、剪力墙等结构,由于填充墙的存在,使结构的实际刚度大于计算刚度,计算周期大于实际周期,因此,算出的地震剪力偏小,使结构偏于不安全,因而对结构的计算周期进行折减是必要的,但对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大都是不妥当的。对框架结构,采用砌体填充墙时,周期折减系数可取0.6 ~0.7;砌体填充墙较少或采用轻质砌块时,可取0.7~0.8;完全采用轻质墙体板材时,可取0.9。只有无墙的纯框架,计算周期才可以不折减。
2.8 框架梁、柱箍筋间距
对不同抗震等级的框架梁,柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确的规定。根据这些规定,工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm,非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序总信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为100mm,并以此为依据计算出加密区箍筋面积,由设计人员要据规范确定箍筋直径和肢数。但是,在程序内定的条件下,当框架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋,此时可适当增加箍筋直径或加密箍筋间距。对于框架柱,当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm时,在某些情况下,亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm引起配箍不足。因此,我们也应适当增加箍筋直径或加密箍筋间距。这里需要指出的是,梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求,即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值,并且不乘以剪力增大系数。
2.9 地下室层数的输入处理
多层框架结构房屋也有设置地下室的。由于隔墙少,常采用筏板式基础。在电算时,应将地下室层数和上部结构一起输入,并在总信息中按实际的地下室层数填写。这样,计算地基和基础底板的竖向荷载可以一次形成,并且在抗震计算时,程序会自动对框架底层柱底截面的弯矩设计值乘以增大系数。同时通过对层间侧移刚度比的分析比较,还可以正确判断和调整房屋的嵌固位置,并采取相应的抗震构造措施,保证楼板有必要的厚度和最小配筋率等。当结构表现为竖向不规则时,不仅要验算薄弱层,而且还要对薄弱层的地震剪力乘以1.15 的增大系数。如果在结构总体计算中,总信息填写的地下室层数少于实际输入的层数,弯矩设计值增大系数将会乘错位置,从而在发生地震时,会使极易发生震害的底层柱底部位因抗震能力降低而破坏。
参考文献:
[1]GBJ16—87.建筑设计防火规范[S].2001.
[2]叶耀先;平民住宅和住宅设计理论[J];建筑学报;2001.
【关键词】房屋建筑;结构设计;基础设计;原则
前言
房屋建筑设计的目的是为了保证建筑物结构的安全性与可靠性,使其具有更好的使用功能与更高的性价比,延长建筑物使用期限。基础设计作为房屋建筑结构设计的重要内容, 其与房屋的质量与经济适用性有着密切的联系,因此必须对房屋基础设计的要求及选型研究与分析,从而采取更为有效的措施细化房屋建筑结构的基础设计。
1.房屋建筑结构设计的基本概况
1.1房屋建筑结构设计的重要性
随着城市居民生活水平的提高,他们对建筑工程提出了更高的要求,房屋建筑的造型与功能不断朝着多样化趋势发展,使得建筑结构设计更加复杂。因为房屋建筑上部需要承担相对较大荷载,同时基础埋置较深。因而在施工过程中要应用非常多的材料,同时施工的周期较长、难度较大。另外,如果地质条件较为复杂时,工期会延长,造价成本也增多。建筑物的结构设计的根本基础设计,它不但在总造价中占有非常大的比重,同时对结构质量也有较大的影响。因此房屋建筑基础设计必须综合考虑工程的实际情况,选择适合的基础形式,保证房屋建筑工程的质量,缩短工程施工周期,缩减工程成本。
1.2房屋建筑结构设计的原则
(1)设计人员必须从结构设计的整体入手,确保房屋建筑结构的稳定性,与此同时还要加化与业主的沟通,及时把握业主的主观需求,同时还要确保房屋建筑工程的结构设计符合客观需求;
(2)目前设计人员在对房屋建筑进行基础设计时,把重点都放在房屋建筑工程的地基、基础以及一些上部结构的构件(例如梁、板、墙柱)中,但是在设计过程中仍然存在不足,部分房屋建筑结构基础设计并没有与实际情况有机结合,使施工过程中经常出现设计与实际情况不符的问题;
(3)在进行基础设计时,必须对工程的经济效益进行考虑,同时不仅考虑基础本身的用料及造价,还应对房屋抗震要求、降水、施工条件和工期等因素进行综合的分析。
2.房屋建筑结构设计中的基础设计
2.1 基础设计的要求
2.1.1 高层建筑
目前我国城市建筑中主要以高层建筑为主,由于高层建筑具有自身的特点,垂直高度大,上部结构荷载较大,需要较大的基础埋置深度,总体工程造价较高,这就需要在高层建筑结构设计时应该严格按照相关规范规定的允许值来对基础总沉降量和差异沉降量的设计,确保地基和桩基具有较好的承载力,满足施工标准的要求。在进行地下结构设计时,需要做好防水要求。另外在设计过程中还需要充分考虑经济效益,对自身耗材、土方、降水及工期等进行考虑,确保工程成本的降低。
2.1.2 多层建筑
多层建筑多为砌体结构,在对其结构进行设计时需要做好抗震设计,确保能够有效的满足抗震设计的规范要求。这就需要在设计过程中,对横墙承重或是纵横墙共同承重的结构体系进行优先考虑,同时在布置纵横墙时,尽可以做到均匀的对称性,同时在做到沿平面对齐,沿竖向面上下做到连续性。在进行钢筋混凝土多层建筑结构布置时,尽可能的选择规则的结构,对于较为复杂的结构,则宜先进行防震缝的设置,而且将防震缝两侧进行均匀的分割成规则的结构,从而做到防震缝、伸缩缝和沉降缝三者的有效统一。
2.2基础设计的选型
2.2.1 墙下条形基础
墙下条形基础属于较为常见的刚性基础,具有良好的挤压性,自身造价不高,施工快,对于上部结构的荷载具有较好的承受力,而且还能够在一定范围内适应地基变形的情况,这种基础形式多用于轻质生产厂房或是五层以下民用建筑中进行应用。
2.2.2 独立基础
在当前民用建筑中较多采用的基础都为独立基础,其不仅具有较好的经济性,而且具有较强的抗震承受能力,能够地基变形具有较好的适应性,基础整体性较好。
2.2.3 柱下条形基础及十字交叉基础
条形基础由于上个月较好的刚度,可以对不均匀沉降进行有效的调整,所以通常在柱荷载较大或是地项稳定性较差时采用。但柱距应控制在六七米的距离,否则条形基础的作用也会下降。十字交叉基础尽管其空间刚度较大,但其在应用上具有严格的适用范围,所以在使用过程中只有在条形基础不能有效的满足条件时,才能考虑使用十字交叉基础。
2.2.4 钢筋混凝土筏板基础
钢筋混凝土筏板基础多用于地基承载力达不到标准,地基土质不均匀,上部结构荷载较大,同时基础之间空隙不够或是出现重叠时,则均可以使用筏板基础,同时在地下室结构中则需要使用筏板基础,而且可以充当地下室地板结构使用。
2.2.5 桩基础
桩基础多用于地基下部有坚实的土层,同时上部承载力不够的情况下,这时桩基础利用自身较好的承载力和沉降量可以有效的解决建筑物上部结构荷载大的问题。另外在天然地基上,当浅基础沉降量过大时也需要采用桩基础。
2.3基础设计的注意事项
2.3.1基础设计中应考虑的主要因素
(1)基底附加压力不超过地基承载力或桩基承载力;
(2)基础总沉降量和差异沉降量控制在允许限值以内;
(3)适当考虑桩基的运用;
(4)预先估计到基础在施工过程中对毗邻房屋可能造成的影响;
(5)应当考虑综合经济效果,不仅考虑基础本身的用料和造价,还应考虑使用、施工条件和施工工期等因素对经济效果的影响。
2.3.2充分考虑环境温度对建筑结构的影响
在建筑结构设计上,应该考虑环境温度对建筑混凝土基础的影响。在建筑结构中经常出现混凝土基础裂缝有很大一部分是由于受到外界气温的影响而产生的,比如发生暴雨侵袭、保温层失效、气温骤降等,都可能造成建筑环境温度下降,从而导致混凝土表面与环境产生温差,由于温差骤然形成,温度应力时间较短,容易造成表面裂缝。因此,在建筑结构设计过程中,要严格按照设计标准设置伸缩缝,不能为了设计上的简便和施工的便利用后浇带代替伸缩缝,设计的过程中要详细计算环境温度对建筑结构的实际影响,在此基础上确定伸缩缝的宽度,保证能够达到环境温度影响的范围内。要选择合适的伸缩缝设施安装方案和合适的填充材料,这些需要在设计方案中体现出来。同时加强对于顶层屋面的保温隔热措施,对于受温度影响较大的部位来配置直径小一点的温度筋。
3.结束语
建筑行业的发展,带到了房屋建筑行业设计与施工技术的进步,为房屋质量提供了充分的保障,并且使人们日益增长的房屋结构的设计要求得到满足。为了有效地保证房屋建筑的水平,必须就建筑结构基础设计中存在的问题进行分析研究,并寻求有效的解决策略。设计人员必须在保证房屋建筑的结构基础设计合理性的前提下,不断进行技术上的创新,进一步提升我国建筑行业的设计与施工水平。
参考文献: