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在房屋建筑結構設計過程中,基礎設計是否符合相關標準,不僅決定著房屋建筑今后施工狀況,同時還決定著房屋建筑今后的整體投入使用。在整個基礎設計的過程中,設計人員首先應對工程的地基進行實地考察,以便在基礎設計的過程中能夠真正做到科學、合理、經濟、適用。此外,設計人員在地基設計的過程中,除了結合當地的地理環境外,還應結合著相關部門提供的地質勘查資料,確保在施工之前將基礎工作打牢,此外,在房屋地基設計的過程中,設計人員還應及時的對房屋建筑的整體結構做到“心中有數”,只有這樣才能保障房屋建筑設計的整體性。
設計人員在設計房屋建筑結構的過程中,除了受當地的地理環境影響外,還在一定程度上受到多種不規則因素影響。針對工程結構較為復雜的建筑結構,設計人員很難對其進行一一定量劃分,同時也無法確定工程各個部分的實際建筑范圍。
二、從建筑結構設計中總結注意的問題和處理措施
1、建筑結構計算中出現的問題和解決的方向。
1.1 樓板計算。
建筑結構設計當中經常會出現不正確的樓板計算,經常會出現一些這樣那樣的誤區。問題存在于:誤以為單向板這樣的計算方法可以代替連續板的計算,最終只能得出錯誤的結論;誤以為使用雙向板查表方式計算的時候,可以完全忽視材料泊松比方面的影響,但實際得出的數據往往存在錯誤,原因是未能及時調整“跨中彎矩”,使計算結果偏小。對此要采取的措施是根據實際情況運用合適的運算方式,切莫因為貪一時輕便,而導致整體結構設計的失敗,因小失大。
1.2 荷載計算。
在建筑結構計算中,要注意防止荷載方面的計算出現明顯錯誤,比如忽略計算荷載、又或者少算了荷載,不當折減活荷載,還有一種情況就是實際計算與建筑物用料的情況不相符,最終造成基礎底板多算了,或者少算了土重,不管是多算還是少算,最終都會導致建筑結構在實際施工中造成不理想的實施效果。對此要采取的措施是要事先做好荷載的情況調查,要將計算方式與荷載實際情況緊密結合起來,才能確保計算出來的數據落到實處。
1.3 電算結果。
有些時候建筑結構進行電算的時候,不注意正確的操作性,最終導致電算結果不正確,一旦根據錯誤的電算結果投入到進一步的工作中,就會導致接下來計算結果的分析和評價出現偏差和明顯的錯誤,就會導致一步錯,步步錯的糟糕情況。對此要采取的措施是樹立重視電算技巧的意識,牢記電算結果的正確與否直接關系到整個工程的評價工作和投入工作。為了不造成損失,我們應當引進有保障的電算技巧,再根據正確的結果進行判斷、分析,這樣的話才能最終為施工圖的設計提供科學的數字依據。
2、建筑結構設計構造角度出現的問題和解決的方向。
2.1 配筋率的設計問題。
配筋率對于建筑結構的設計具有很大的參考作用,它對鞏固建筑體具有不可忽視的作用,建筑結構設計中有時候缺乏一種重視的意識,往往會草率、馬虎的計算得出不夠精確的最大和最小的配筋率,將這樣的結果使用到實際設計當中,后果可想而知。對此,我們要通過實踐經驗總結出精確的配筋率在最大和最小的范圍,這樣才能夠保證建筑結構在發生外部震動或者突發損壞的時候具備一定的延展性,同時又能夠滿足配筋的最小限值。
2.2 鋼筋的規范使用。
鋼筋在搭建整個建筑結構中是不可或缺的重要施工材料,有些施工單位為了圖方便、圖便宜,購買了質量不過關的鋼筋,最終在施工建筑的檢驗中過不了關,或者在日后的建筑使用中留下了巨大的安全隱患,得不償失。因此涉及到鋼筋的質量問題,設計圖紙中應明確規定所使用鋼筋的強度、質量要求,在設計層面上控制材料的質量,保障建筑物的安全。
2.3 溫度的調節體系。
任何的建筑建設必須將耐溫性考慮到內,這樣才能延長它的使用壽命,一些建筑設計師在設計建筑的時候并沒有過多關注房屋溫度的調節,最終設計出來的建筑盡管外觀大方美觀,但是卻經不起時間的考驗。對此,設計師的設計建筑物結構的時候要加入通風融熱的功能,避免房屋使用中出現因為溫度高而導致墻體開裂,最終造成事故的發生。
三、從建筑的抗震設計中總結要注意的問題和處理措施
在建筑設計中加入抗震元素,是必要的一個步驟,應當置放于將建筑物的整體設計當中統籌規劃,抗震的設計需要融入到整棟建筑的建設當中。國內已經出臺了最新建筑設計的抗震規定和要求,尤其指出在地震頻發的地區,抗震設計要成為結構設計中的重中之重,建筑的設計不論是采用框架剪力墻的結構,還是采用多層磚混的結構,都必須克服技術難關,從抗震的角度出發,實施二階段設計,達到設防要求三個水準。抗震設計應當及早地安放到建筑結構的整體概念的設計當中,設計人員要有意識參與到結構設計隊伍中,這樣才能確保整體的建筑結構設計科學合理,一旦是后來才添加上的抗震設計,不能保證后來的抗震設計能夠很好地融入到整體結構建設體系中。一是多層砌體式的建筑結構的抗震技巧實施注意要點。首先要做好承重的方案設計,可以考慮橫墻承受重量,也可以考慮縱墻、橫墻能夠共同承受重量。但要注意的事項是確保布置縱橫墻時要均勻而對稱,平面和豎向的布置規則不一樣,平面的話內部要對齊,豎面的話要上下連接。二是面對鋼筋砼多、高層結構的住宅,我們可以考慮做到:(1)雙向布置抗側力結構,從而確保能夠承擔平行于該抗側力結構的地震力度。(2)針對框剪體系的各個部位的側力結構,要將各個結構融合一起共同工作,發揮整體結構作用。這個除了要注意一些細節,比如測量樓蓋、屋蓋的長度和寬度、測量抗震墻的剛度等,還要采取固定措施,比如是否穩固連接抗震墻、有沒有確保樓蓋、屋蓋的整體性設計。(3)規則設計的原則。一般能夠使用規則結構,就能夠比較省心。但是面對復雜的結構,除了要采取特殊設計,還要考慮設置適合于復雜結構的防震縫。
四、從建筑結構建設遵循的原則中總結注意事項
1、遵守“抓大放小”的原則。
在建筑界中,設計結構一直流傳著“弱梁強柱”、“弱彎強剪”的機構設計理念。在建筑結構設計中要實現各個部位平均用力的可能性不大,畢竟結構建設是一個整體統籌問題,存在著輕重之分,因此設計人員首先確定什么是重要,什么是次要的概念,也就是抓大放小的概念,將更多的精力放在重要的部位,少些精力分到次要的結構。
2、遵守“柔硬適度”的原則。
建筑結構體系并不過于講究設計要達到怎樣的剛性效果或者柔性效果,剛柔有怎樣的標準測量,目前還沒有一定的答案。但是可以確定的一點是,結構設計不能偏于兩極化,太剛的結構容易導致形狀變化效果差,承受外來破壞力的能力有限,容易在突發外力的承受下,造成局部或者全部的破損。相反,太柔的結構風格,盡管可以很少的承受外力,具有一定彈性,但是卻容易造成受外力明顯變形,嚴重的話甚至會出現全體倒塌的事故,危險性可想而知。因此,設計專家要根據建筑的實體情況,通過觀測、考察、實踐確定具體建筑設計結構的柔硬度。
五、結束語
建筑結構設計在建筑工程整體設計當中是必不可少的重要部分,缺乏了科學合理的建筑結構設計將會導致建筑工程不扎實,為日后的使用留下巨大的后患。對此,設計工程師要從整體的設計入手,不斷反思總結實踐中出現的問題,從設計計算、設計角度、抗震設計等方面入手,嚴格遵循建筑結構設計的原則,找出合理解決問題對策,只有這樣才能建立合格的建筑結構,不斷提高建筑工程的質量,確保建筑的成功投入。
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結構設計的目的是使建筑物安全并能夠適應使用的要求,因此我們在結構設計中要保證和遵循這樣四個基本原則:①抓大放小。②多道防線。③剛柔相濟。④打通關節。打通關節保持平衡的目的其實就是使其永遠處于原始的靜態,當力量不能暢通時,構件與構件之間的靜態平衡被破壞,結構就會發生變化。可見設計者是協調者,其任務是讓所有互不相關的靜態構件相聚之后依然處于靜態(也就是使其保持常態),或者是處在相對的靜態之中。
二、房屋建筑結構設計的基本方法
2.1 結構平面圖在繪制結構平面布置圖時,是否要輸入結構軟件進行建模呢?當建筑地處抗震設防烈度為6 度區時,根據建筑抗震設計規范,是可以不用進行截面抗震驗算的,但必須符合有關的抗震措施要求。因此對于砌體結構來說可以不用在軟件中建模,直接設計即可,但設計中需要注意受壓和局部受壓的問題。當然,如果時間允許的情況下還是輸入建模較好,有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導算,何樂而不為呢?需要注意的是,當建筑地處抗震設防烈度為7 度及以上時,是必須要輸入軟件建模計算的。
2.2 屋頂(面)結構圖當建筑是坡屋面時,結構的處理方式有梁板式及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規整,板跨度較大,屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于120 厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法,通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法,這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設計的關鍵是設計人員真正的心知肚明,結構設計者必須要具備一定的空間概念,正確理解建筑圖紙和意圖。設計的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會造成閣樓層的部分墻體超高,要結合門窗頂設置圈梁來降低墻的計算高度。
2.3 大樣詳圖在建筑詳圖的準確無誤的基礎上,大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎上直接繪制,也可在以前做過的詳圖的基礎上來局部改進繪制。這階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量的使結構受力合理和施工方便。在標高和外形尺寸上一定要和建筑專業協調一致。
2.4 樓梯樓梯梯板要注意撓度的控制,梯梁要注意的是梁下凈高要滿足建筑的要求,梯梁的位置盡量使上下樓層的位置統一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內折角處要斷開分別錨固防止局部的應力集中。注意梁下的凈空要求,并要注意梯板寬度的問題。首段梯板的基礎應注意基礎的沉降問題,必要時應設梯梁。
2.5 基礎基礎要注意混凝土的標號選擇應符合結構耐久性的要求。(通常情況下可采用C25)基礎的配筋應滿足最小配筋率的要求(施工圖審查中心重點審查部位)。條基交接部位的鋼筋設置應有詳圖或選用標準圖。條基交叉處的基底面積不可重復利用,應注意調整基礎寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時也要調整基礎的寬度。基礎圖中的構造柱,當定位不明確時應給予準確定位。
2.6從結構計算和構造上進行合理設計①底框砌體結構驗算時應注意:a.底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構,對具有薄弱層的底層框架混合結構,應考慮塑性變形集中的影響。b.底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底框架結構中只有底層框架抗震墻,應采用雙保險的方法,抗震墻承擔全部剪力,框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時,框架不折減,抗震墻折減到彈性剛度的20%~30%。c.應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。②避免樓板計算中不正確方法。a.連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替。b.雙向板查表計算時,不能忽略材料泊松比的影響,否則,由于跨中彎矩未進行調整,將使計算值偏小。③避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符,基礎底板上多算或少算土重。
三、當前房屋建筑結構設計中的常見問題
3.1 樁間距過小樁間距過小,不滿足規范對樁的最小中心距的規定。特別是試樁、錨樁之間的間距,往往被設計人員忽視,這直接影響了試樁結果的正確性。
3.2 樁身鋼筋籠長度不足對擠土灌注樁,樁身鋼筋籠長度沒有穿越軟弱土層的層底深度,不能滿足樁基規范第4.1.1.2 條“對于沉管灌注樁,配筋長度不應小于軟弱土層層底深度”的規定,這也是工程設計中常見的問題。
3.3 承重磚基礎采用多孔磚砌筑根據多孔磚墻體結構構造,地面以下或室內防潮層以下的基礎不得采用多孔磚砌筑。
3.4 房屋高度、高寬比超過現行規范、規程的限值現行的規范、規程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規定限值,甚至個別建筑高度和高寬比均超出規定限值。在結構設計過程中,對于房屋高度、高寬比和體型復雜程度超過現行規范、規程的高層建筑,應按超限高層建筑進行設計。同時,另一點不容忽視的問題是,房屋適用高度除與結構體系類型及抗震設防烈度有關外,還與場地類別與結構是否規則等因素有關,當位于Ⅳ類場地或結構平面與豎向布置不規則時,其最大適用高度應適當降低(一般降低20%)。
3.5 結構布置不合理、不規則結構盡可能規則,結構的布置才能更趨于合理,這是結構設計中十分重要的環節,這里的“規則”包含了對建筑的平立面外形尺寸,抗側力構件布置、質量分布,直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。由于引起結構不規則的因素太多,特別是對于復雜的建筑體型,很難一一用若干簡化的定量指標來劃分不規則程度并規定限制范圍。由于缺乏規范依據及相應的設計規定,加之對結構抗震概念設計缺乏應有的了解,有些設計人員往往對結構規則性把握不準確,導致工程中出現了規則性較差、對結構抗震十分不利的建筑。
3.6 異形柱結構設計中存在的問題近年來,在我國的住宅建設中,特別是高層或小高層住宅,有些采用了異形柱結構。目前在異形柱結構設計中存在的問題很多,也比較突出,主要表現在異形柱結構房屋的高度超高、體型不規則、結構布置不合理、抗震構造措施不當等方面。應當說,目前國內對異形柱的受剪承載力、節點承載力和結構延性等方面的試驗研究還不多,對異形柱結構抗震性能的認識還不夠充分。在這種情況下,設計異形柱結構時,對房屋高度、結構規則性及抗震措施等方面宜從嚴掌握。
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在社會不斷進步以及經濟發展基礎上,房屋建筑數量越來越多,城市化腳步的加快,更是進一步對房屋建筑提出要求。人們的生活觀念不斷升華基礎上,房屋建筑越來越重視對建筑結構設計的提高,同時為了更好的幫助房屋建筑結構適應社會以及市場的發展需要,在房屋建筑結構優化設計方面開始深入研究,不斷提高建筑結構優化設計水平,更好的幫助其建立適合市場發展以及需求的房屋建筑。
2房屋建筑結構設計優化方法淺析
房屋建筑結構設計是房屋建筑中非常重要的步驟,對于房屋建筑結構設計來講,需要不斷從實際建筑上進行經驗總結以及根據房屋建筑基本理論為參照,積極探索研究,不斷對房屋建筑結構進行優化,積極分析房屋建筑結構中的建筑理論,同時深入對房屋建筑的認知,能夠從基礎上實現對房屋建筑質量的提升。在進行房屋建筑結構優化設計期間,是保證房屋能夠得到更好的優化,設計更加完善,質量能夠不斷提升【1】。在進行房屋建筑期間,需要不斷提高對房屋建筑結構優化的重視,積極控制房屋建筑結構設計期間的重要環節,在進行房屋建筑設計期間,盡量縮短房屋建筑中質量中心以及房屋建筑中的剛度變化,這樣能夠保證房屋建筑結構的質量,能夠實現房屋建筑的對稱以及規則。保證以上要求也是滿足房屋建筑基本要求的重要基礎,只有房屋建筑中的各種結構設計合理,才能實現對房屋建筑質量的優化。在此基礎上,房屋建筑結構的設計要求還包含對房屋建筑質量以及承載力等方面的優化,特別是在房屋建筑期間,不斷優化房屋建筑的設計結構,能夠很好的扭轉房屋建筑的承載力,增強房屋的實用性。在結構設計期間,一定要保證建筑相應的功能發揮,重視對建筑功能的設計,并且還需要保證建筑自身能夠上下協調,豎向以及橫向都能夠相對應。房屋建筑結構設計期間,減少結構設計中的難度設計,積極實現建筑結構設計的經濟型,盡量防止應用轉換層結構的設計方式,這樣會提升結構設計中的成本費用。房屋建筑設計中的豎向設計,一定要保證其剛度設計要求,這樣能夠保證房屋建筑結構設計符合建筑設計的需要,不會突然出現建筑問題,同時還能夠提高房屋自身的承受力。
3房屋建筑結構設計優化的重要意義
房屋建筑結構設計對房屋建筑具有重要意義,不僅是保證房屋建筑順利實施的重要基礎,同時也是提高房屋建筑質量的重要保障。對房屋建筑結構設計需要隨著城市化建設要求的提升進行優化,不斷提升房屋建筑中的美觀設計,同時還可以幫助房屋建筑展開更加合理的工程造價。在房屋建筑過程中,建筑部門或是建筑企業一直在積極探索能夠保證工程建筑質量基礎上,盡量減少或是降低建筑成本,同時這也是工程造價的重要目標【2】。為了更好的實現這方面的要求,就需要對房屋建筑的基本結構詳細了解,能夠掌握科學的房屋建筑設計原理,在不斷調整房屋建筑成本基礎上,能夠更好的保證房屋建筑的安全性以及可靠性。房屋建筑結構設計的傳統設計方式存在一定的缺陷,在不斷發展改善基礎上,積極探索新的房屋建筑結構設計方式,更加科學合理的對房屋建筑進行設計,能夠很好的保證房屋建筑中工程造價的合理性調整,并且對房屋建筑中的每個單元以及功能區實現合理分配,不斷提升房屋建筑的科學性以及實用性。
4房屋建筑結構設計中的優化方式分析
對于房屋建筑結構設計來講,需要不斷對房屋建筑結構設計進行優化,針對當前的房屋建筑結構設計發展需求不斷完善,作者根據相關分析探索總結出以下幾點,希望能夠更好的促進我國房屋建筑結構設計的發展。4.1房屋建筑設計中的前期設計環節。在房屋建筑施工之前,需要進行前期準備環節,不斷提升在前期準備環節中的房屋建筑設計,提高房屋建筑設計優化,增強對房屋建筑設計結構的控制,同時提高工程造價的調整。制定科學合理的房屋建筑結構設計方案,對房屋建筑設計制定科學合理的設計規劃,并且保證規劃能夠順利實施,全面凸顯出建筑結構中的優化設計中心,對結構設計中經常出現問題的地方展開詳細設計,降低房屋建筑設計中存在的風險以及安全隱患。幫助房屋建筑結構設計實現真正的經濟化、社會化,房屋建筑結構設計能夠更加高效。4.2房屋建筑結構設計中的細部結構設計。房屋建筑結構設計不僅包含一些大范圍的結構設計,同時還包含很多細化的結構設計,房屋建筑結構設計中的任何細節都會影響到房屋建筑質量,所以在進行房屋建筑結構設計期間,需要重視對很多細部結構的設計。房屋建筑結構設計中,特別是細部結構設計需要保證房屋建筑質量以及房屋自身的穩定性。本身在房屋建筑結構設計期間,就沒有實體性的物體進行參考,結構設計數據等都需要自己計算,所以經常會產生一些結構設計誤差的存在,這樣會嚴重影響到房屋結構建筑的質量【3】。需要不斷提高對房屋建筑細部結構設計的控制,能夠保證細部結構設計得到更理想的改進,達到更加理想的效果。同時對房屋建筑中經常出現的錯位、分裂等質量問題提高注意,這樣才能從根本上實現對房屋建筑安全性以及經濟型的提升。
5結束語
總上所述,對于我國的房屋建筑結構設計來講,需要不斷加強對建筑結構設計的優化,積極從全方面的房屋建筑結構設計中提高設計手段,增強對房屋建筑結構設計中的細部結構設計優化,保證房屋建筑結構設計能夠達到更加理想的效果,不斷提高房屋建筑的質量。
作者:馬莉 單位:湖北省襄陽市第二建筑設計院
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前言
隨著經濟的發展,社會的進步,人們對生活的要求越來越舒適化,高端化,而建筑工程設計業在朝著簡潔、美觀、經濟環保的方向發展。建筑結構設計對建筑工程的總體質量起著決定性的影響,其設計應充分遵循安全、實用、美觀的原則。從業人員只有認清設計中存在的缺陷和不足,提出科學合理的措施和建議,提高自身的質量意識,努力豐富自身的專業技能,才能使自己的建筑結構設計能夠符合新的時代與社會需求,使建筑造福于民。
一.當前房屋建筑結構設計中存在的弊端
1 抗震設計中的工程問題
由于地震作為一種突發性自然災害具有極大的破壞性和不可預見性,這種隨機振動帶來了不可琢磨的復雜性和不確定性。目前,尚無國家能夠準確的預測地震的發生,更無法預知建筑物遭到地震襲擊后所呈現的特性,如今的建筑抗震理論仍不完善,建筑物單靠計算無法具備優良的抗震能力.
2.地基與基礎方面
2.1多層房屋建筑無地質詳勘報告,僅依據建設單位口頭或籠統參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計。
2.2采用換土墊層法對軟弱地基進行處理,不進行換土墊層設計,只憑經驗處置。
2.3民用建筑中柱,梁及基礎的負荷未按荷載規范進行計標,因而荷載值不準確。
3.磚混結構房屋中構造柱兼作承重柱用
在當前結構設計中,構造柱經常被作為承重柱使用,這種作法將引起以下幾個問題。
3.1 構造柱作為承重柱使用后,由于鋼筋混凝土構造柱與磚砌體材料的彈性模量相差8-10倍,就產生由于剛度差引起的受力集中,構造柱就成了受力柱,首先破壞。這樣構造柱不但起不到其應有的作用,反而成為房屋結構中的一個薄弱部位。
3.2構造柱一般生根于地圈梁中,沒有另設基礎,構造柱兼作承重柱使用后,柱底基礎的抗沖切、抗彎及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發生沖切或局部被承壓破壞便會出現裂縫。
4.懸挑梁的梁高選用過小
許多設計者往往對梁高的選用過小,引起梁截面的受壓區應力過高,在正常使用狀態下,梁截面受壓區產生非線性徐變,梁撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁板出現裂縫,裂縫寬度隨著挑梁變形的加大而加寬,影響了房屋的正常安全使用。懸挑結構對豎向地震的作用最為敏感。
5.在框架結構設計中,只注意了橫向框架的設計而忽視了縱向框架
現行建筑抗震設計規范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算,各方面的地震作用應由該方向的抗側力構件來承擔。就是說,在框架結構設計中,縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結構設計者對于橫向進行抗震設計,而縱向只按普通的連續梁進行設計,梁柱的節點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法符合框架的構造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用,在實際設計中經常出現梁的支座負筋,跨中縱筋及箍筋的配置均不足的現象。
6.連續梁按單梁進行設計
這種情況多發在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷重一般較小,沒有引起設計者的重視,設計者把實際應為連續梁的梁按單跨簡支梁進行設計,致使梁在支座處上部負筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區出現豎向裂縫,進而引起梁上部欄板出現豎向裂縫。
7.樓板設計常見問題
在設計中若對板的考慮不周,很容易出現設計質量問題,有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。
7.1簡單地將雙向板作為單向板進行計算,使計算假定與實際受力狀態不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足,致使板出現裂縫。
7.2在民用建筑中,常常在樓板上布置一些非承重隔墻,故大樓板設計中常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后,進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載除以板的總面積。
7.3 雙向板有效高度取值偏大。有的設計者為圖省事或對板受力認識不足,而取兩方向的有效高度一致進行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結構構件存在質量隱患,甚至出現裂縫的
二.方法探討
1. 加強抗震設計理念
設計人員在進行設計時,必須重視抗震能力的概念設計。建筑物的抗震設計,應結合工程需要和合同要求,詳細調查當地的地震活動情況和有關工程地質的資料,綜合考慮后避開那些軟弱土和液化土等抗震危險地段,最好選擇開闊平坦密實的中硬土作為地基和基礎;建筑物的建筑布局和結構布置直接影響其動力性能,平、立面布置規則合理符合抗震原則,剛度變化均勻且無樓層錯層的建筑物,基本都會具有很好的抗震性能;在選擇用何種結構時,需綜合考慮建筑物的設防程度、房屋高度、地基和基礎以及當地經濟技術條件等因素,在保證構件連接完整性和連續性的前提下,選擇那些強度重力比大、延展系數高、勻質性好的結構形式;考慮建筑物的自振周期,避免與地震震動周期相近造成共振破壞,同時加強某些豎立抗側力結構,提高其強度,增加可靠度,以起到多點抗震的效果;綜合考慮整個結構的承載力等因素,有選擇的提高結構中重要構件和桿件的延性,以提高機構的抗震能力
2.為了使得結構的實際受力狀態可以在計算機程序上得以表現,避免出現根本性的設計誤差,我們在進行樓層設計時,盡量將樓層設計成剛性樓面。
在進行建筑結構設計時甚至在方案確定階段就避免設計涉及到較大變形的平面,如外伸翼塊太長、凹槽缺口太深、樓層大開洞等。建筑設計時要從配筋構造和結構布置方面保證結構的受力安全。若是此功能是十分必要的設計和可以使建筑效果變得十分優越的設計,假若其結構平面不能滿足剛性樓板的假設。那么,在進行結構設計時,可以利用:采用斜向配筋或雙層配筋、提高連系梁板或暗梁邊梁的配筋量、增設連系梁板以及洞口邊加設暗梁邊梁等方式,使得該平面盡量滿足剛性樓板的基本假設。
3. 如何提高建筑結構設計水平
要提高建筑結構設計水平,我們必須嚴格遵守建筑結構設計規范,提高建筑設計師的質量意識和提高建筑結構設計人員的專業能力。
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房屋建筑結構設計中的優化技術主要是指在保證房屋建筑質量的條件下,在盡量降低成本的條件下,通過優化設計方案,完成房屋建筑的結構設計。對房屋建筑結構進行優化設計,一般分為主體結構的優化和子結構的優化。從部分結構設計優化方面來分,又分為上部屋頂結構設計、中部主體結構設計和下部基礎結構設計。此外還包括建筑結構選型、建筑結構受力設計、建筑結構的布置設計等內容。總之,要以房屋建筑的主體性結構為主,在保證設計滿足房屋建筑質量與安全的基礎上進行優化。同時,要注重工程造價,這對建筑企業的經濟效益具有重要作用。不能盲目追求結構設計的優化,要在合理的資金投入范圍內,既滿足房屋建筑的實際居住需求,又兼顧房屋的美觀程度。在優化過程中,要對房屋建筑結構進行科學分析,有針對性地進行。
2房屋建筑結構設計中優化技術的意義
在房屋建筑工程結構設計中,保證建筑工程的質量是關鍵。在保證安全與質量的基礎上,對建筑結構進行整體分析、考量,對相關數據信息進行綜合評價,找出結構設計上的不合理之處,或者在結構設計上尋求創新,采取有效、有針對性的優化措施,不僅能夠使房屋建筑的結構更加科學、合理,在一定程度上還會降低施工成本,降低了整個工程的造價,有利于提高建筑企業的經濟效益,促進建筑工程的不斷發展。
3房屋建筑結構設計中的優化技術應用具體分析
3.1房屋建筑基礎結構的優化設計
在房屋建筑結構優化設計中,首先就是地基的優化設計。地基結構設計是整個結構設計的基礎,這是保證建筑工程順利進行設計與施工的關鍵。特別是在建筑行業發展迅速的背景下,市場競爭越來越激烈,相關政策制度對地基結構設計的要求也越來越高,為了保證建筑工程的性能,滿足人們的實際需求,需要相關設計人員認真考察建筑區域的實際情況,同時結合建筑物的實際情況,科學、合理地制定地基結構設計方法,對此進行優化設計,力求選擇造價最低、性能最好、結構設計最優的方案進行施工。
3.2案例分析
對于地基基礎結構的優化設計,首先,要科學地選擇合理的設計方案,如果是樁基礎,樁基類型要根據施工場地的具體地質條件來選擇,在保證設計質量的同時,盡量降低造價。對于樁端持力層進行仔細分析、比較,最后確定最佳的方案。3.2.1案例1某工程位于福州市晉安區鼓山鎮化工路北側、東山路西側,方位示意見圖1,根據相鄰地塊已施工完基礎項目的判斷,采用管樁的造價比沖孔樁的造價高。因此,前期慎重樁基選型極為重要,可以從以下幾方面綜合考慮。1)根據地質提供的資料初步計算,判斷管樁和沖孔樁的經濟性。地質土層分別為:①雜填土,厚度1.5~3.60m;②粉質黏土,厚度0.60~6.50m;③淤泥,厚度4.50~10.20m;④含碎石粉質黏土,厚度0.80~5.10m;⑤粉質黏土,厚度1.20~14.40m;⑥淤泥質土,厚度2.20~7.80m;⑦卵石,厚度0.90~6.10m;⑧全風化花崗巖,厚度1.30~8.30m;⑨砂土狀強風化花崗巖,厚度1.90~29.60m;⑩以下為碎塊狀強風化巖及中風化巖。2)采用PHC500-125AB管樁(承載力特征值2400),根據項目部提供的造價大概為145元/m,由于存在卵石層,管樁無法穿透,后期補樁30根,而且淤泥層厚度超8m,違反省標規定,因此,必須采用水泥土攪拌樁固化土層。見表1。2)采用800灌注樁(施工方式不討論),持力層為中風化層,并使用后注漿工藝,且參考其他項目承載力特征值取5000,見表2~3。4)由于現場地面有較多的雜填土,地面上存在較厚的淤泥,管樁走機需采用地面處理,按工程部提供的數據,現場換土的平均深度為2.5m,挖方的價格為70元/m3,磚碴回填為40元/m3,以5#的施工范圍(1500m2)計算,總費用為42萬元。5)從工期考慮,管樁施工日期為8月17日~11月12日,將近90天,灌注樁按照平均3天一根,5臺機,大概需要70天,時間也相近。綜上所述,152-65-27.4-42=17.6萬元,雖然管樁比灌注樁便宜,但是管樁在施工前,需要對場地進行處理,施工工期反而比灌注樁長了,考慮整個工程的貸款利息,采用灌注樁反而節約成本。3.2.2案例2天津市某項目對于高層地庫頂板結構方案問題進行了優化處理,減少地庫土建投資約15元/m2,造價經濟,施工方便,效果美觀。1)天津地區一般做法。目前地下車庫設計中一般選用兩種樓蓋形式:梁板樓蓋和無梁樓蓋。梁板樓蓋體系簡單,計算軟件模擬度高,天津地區建筑結構樓面采用梁板結構較多。2)本項目結構優化做法。地下車庫一般頂板荷載較大,抗側力要求較低,設備管道較多,無梁樓蓋較之傳統的梁板結構體系具有建筑效果好、有效降低地下室層高、方便設備安裝等優點,非常適合采用無梁樓蓋作為地下車庫頂板。本項目施工圖開始前,選取標準5跨8.1×8.1(m)網格進行計算,我們對采用兩種結構方案的地庫頂板結構做了詳盡對比,見表4。3)成果。通過以上對比可以看出,若采用無梁樓蓋方案,則采用350mm板厚+700mm柱帽的無梁樓蓋結構最為經濟。在有消防車荷載作用下,梁板結構較無梁樓蓋結構節省10元/m2,在無消防車荷載作用下,梁板結構較無梁樓蓋結構造價高出10元/m2。但有消防車荷載的地庫所占面積比例較小,且采用無梁樓蓋方案,地庫層高可由3700減至3500,可減少土方開挖、降低豎向構件等成本,根據以往的經驗數據分析,如果地庫層高減少200mm,則可減少地庫土建投資約15元/m2。天津地區由于地下車庫內采暖與通風排煙管道較多,且因嚴寒天氣給水、中水及采暖管路均需做保溫,管路較多及保溫厚度等因素對車庫的層高影響較大,通常天津地區地下車庫層高在3600mm以上,本項目無梁樓蓋方案層高為3500mm,在天津地區已達到較高水平。采用350mm板厚+350mm柱帽的無梁樓蓋方案,造價上較經濟,施工也較方便。施工完工后建筑效果較為美觀。
4結論
綜上所述,房屋建筑結構設計中應用優化技術,是我國建筑行業快速發展的實際需要與具體要求。建筑設計人員要不斷提升自身的專業設計能力,根據建筑工程的實際情況,有針對性地采用合理的優化技術,對建筑結構進行優化設計,不斷提高設計水平,促進建筑行業健康、穩定發展。
參考文獻
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“百年大計,質量為本”。質量,對于房屋建筑是至關重要的,它關系到人民的生命財產安全。而一個質量高的房屋建筑又得助于科學、合理的房屋建筑結構設計。可以這樣說,做好房屋建筑結構設計是一項關乎建筑、經濟以及人民安居樂業的重要工作,也是我們每位房屋建筑結構設計者所要傾心的一件大事。以下主要結合了筆者自身的工作經驗,首先對房屋建筑結構設計的基本原則進行介紹,然后提出當前時期下房屋建筑結構設計過程中需要注意的問題,最后介紹了在房屋建筑結構設計中的典型實例。
1 房屋建筑結構設計遵循的基本原則
1.1 建筑結構剛和柔相結合
一個合理的房屋建筑結構體系應該是需要具備一定的剛度和柔度的,即剛柔相濟。如果房屋建筑結構剛性太強的話,那么變形能力就越差,當一個強大的摧殘力(如地震)在一瞬間襲擊時,房屋建筑需要承受的應力相當的大,首先房屋建筑結構局部破壞,最后整體全部毀滅;而太柔的房屋建筑結構雖然具有很好的形變能力,可以很好地削減外力,但容易造成形變過大而無法使用甚至全體傾覆。對于一個房屋建筑結構體系而言,剛度和柔性要保持適中的比例,這需要具體問題具體分析,需要綜合考慮各種因素,如當地的地質、水文、氣候等因素。
1.2 建筑結構需要遵循抓大放小的原則
我們知道,建筑結構設計中的兩個十分重要的概念――強柱弱梁和強剪弱彎。在一個整體的結構中,每個構件很協調地組成一體,但是在協調中也存在著不協調的因素,因為各個構件所承擔的任務和角色不盡相同,其重要性也具有輕重之分。如果一個不可預料的破壞力量突襲時,這些構件之間就會共同的協作抵抗這些外部襲擊,這樣做的目的就是為了防止最主要的構件不被破壞或是摧毀。如果平均用力,可能會“玉石俱粉”,損失便更大。在建筑結構中,要以最大限度減少可能出現的損失,關鍵是要分清主次,抓大放小,也就是要取大舍小。
1.3 多種方法綜合的原則
在結構平面圖方面。在繪制結構平面布置圖時,首先要輸入結構軟件進行建模。如果一個房屋建筑地處于抗震設防烈度為6°的地區時,根據現有的房屋建筑抗震設計規范,截面抗震驗算這一步是可以忽略的,但是要求有相關的復合規范的抗震措施。砌體結構就是一種可以抗震6°的房屋建筑結構,它可以不需要在軟件中進行建模,直接設計即可,但設計中需要注意受壓和局部受壓的問題。
如果時間來的及的情況下還是輸入建模較好,如方便就是可以利用在軟件上進行荷載的導算何樂而不為呢?需要注意的是,當建筑地處抗震設防烈度為6度級以上時是一定要輸入軟件建模計算的。在屋頂結構的圖方面,當建筑是坡屋面時,結構的處理方式也應有梁板式和折板式的兩種方法。前者適用的情形主要包括:(1)梁板橫跨較大;(2)屋面坡度以及屋脊線復雜;(3)建筑平面不規整。后者適用的情形則恰好相反。此外梁板的折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法,通常都使用剖面示的意圖來加大樣詳圖的表示方法,這樣更便于施工人員能正確理解圖紙。科學正確的建筑設計及繪圖是需要設計人員真正做到心中有數、胸有成竹,他們需要具備很好的空間概念,并能夠正確地理解建筑圖紙和意圖。這樣,才能使設計出的圖紙讓施工人員明白。
2 房屋建筑結構設計的問題分析
根據筆者的實際經驗,在房屋建筑結構設計過程中,往往會存在一系列問題,具體而言,包括如下幾個方面。
2.1 抗震設防不當
在近年來,城市上出現可這種形式的高層建筑,即將一樓作為商場,以上作為寫字樓或是居民住宅。這種結構的特點為底層柔、上面剛,存在的缺點就是對于抵御地震的侵襲極為不利。這就需要在建筑結構設計時,外加抗震墻,將底層不能做成純框架的磚混結構,因為這樣會在地震區存在著問題。除此之外,此類建筑還有超高和超層問題。如某農貿市場設層為高3.3m的“半地為下室”1層(南面開敞,在地面以上,北面可埋入土內),市場部分層高為5.5m,并在周邊可設置夾層(實際應算來作兩層,而其中間的部分為1層,結構上按復式的框架考慮),其上為6層2.8m高的住宅,因此總高度達26.5m。總層數為8~9層,超過《建筑抗震設計規范(GB50011―2001)》(以下簡稱《抗規》)中此類建筑七度地震區總高度≤22m和總層數≤7層的規定。
2.2 結構布置不合理、不規則
由于引起結構不規則的因素太多,特別是對于復雜的建筑體型,很難一一用若干簡化的定量指標來劃分不規則程度并規定限制范圍。因為缺乏規范的相關依據與相應的設計規定,再加之對結構抗震概念的設計缺乏應有的了解,有些設計人員往往對結構的規則性把握不準確,導致工程中出現了規則性較差、對結構抗震也十分不利的建筑。這主要體現在以下幾點:
2.2.1 平面扭轉不規的問題。如框架一剪力墻的結構中,縱橫剪力墻布置較過分集中和僅布置在房屋的一端,使結構剛度中心嚴重的偏離質量中心。
2.2.2 最常見的一種情況就是平面凹凸不規則。
2.2.3 高層建筑帶有明顯薄弱層,又沒有采取有效的抗震以及防震的措施。
2.2.4 當一個建筑物為高層建筑時,需要同時采用兩種或兩種以上的復雜結構。這樣的結構形式也多種多樣,如帶轉換層結構、錯層結構、連體結構、多塔樓結構等。然后再根據房屋建筑物抗震規范的要求,高層建筑物不適合采用如上兩種以上的復雜結構。
2.2.5 樓層錯層問題。高層建筑中帶有比較大范圍的錯層,會使樓層的樓板不連續,對結構抗震也十分不利。
3 房屋建筑結構設計中的技術實例
3.1 混凝土房屋建筑結構裂縫控制技術
混凝土房屋建筑結構出現裂縫是必然。根據房屋建筑規范中關于規定相應結構的裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值,以及相應的裂縫寬度驗算的方法,防止梁板結構的裂縫。具體而言,可以從如下幾個方面進行分析:
3.1.1 由于變形會引起屋面板的裂縫如果不影響承載力,只需要把裂縫補好防止鋼筋銹蝕,且在板面涂上一層柔性的防水材料。
3.1.2 提高混凝土材料的抗裂能力和減少材料的收縮。對大跨度屋面,盡量避免使用收縮性較大的礦渣水泥配制混凝土,減小水灰比,選用含泥鼉小的骨料等。另外,適當的提高混凝土強度等級與含鋼率,盡量減小鋼筋直徑,加密間距等都是有較好的措施。
3.1.3 防止較大溫差的出現對于防止鋼筋混凝土的屋面裂縫,是相關重要的條件之一。鋼筋混凝土的屋面都具有一定的抗裂能力,只要加強養護,保持好濕潤,及時做好隔熱與保溫的處理方法,冬季施工時還要注意保暖。有害裂縫是完全可以避免的。
3.1.4 采取后澆縫法也是特大跨度的屋面板防止裂縫的有效措施。
3.2 房屋建筑結構設計中的加層技術
今年來,隨著我國城市化進程地不斷深化,城市房屋建筑用地日益緊張,某些已經建成的建筑物已經完全不能夠適應日趨繁榮的物質和文化需求,而且其使用功能也受到極大的限制。由于城市住房非常緊張這一嚴峻形式,就必須采取增加有效住房面積等措施。在這樣的條件下,采取建筑加層技術不失為一種上上之策。這樣就可以在原有的舊的建筑物之上加層,不占用或者占有較少的土地,從而減輕了當前城市住房緊張的嚴峻形勢。在加層技術中,框架柱與鋼柱連接為十分關鍵的一步。
參考文獻:
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隨著我國國民經濟的快速發展,也促進了各種行業的發展,建筑行業在市場經濟下也迅速發展起來。房屋建筑結構設計是一項復雜的工程,特別是在人們對于房屋建筑要求越來越高的今天,房屋建筑的設計更是衡量房屋質量的一大因素,它不僅會給房屋的安全性和耐久性帶來影響,而且也會直接影響到它的經濟性和使用性。下面就對建筑結構的設計原則和建筑結構的設計方法進行簡單的剖析:1.房屋建筑結構設計的標準和原則
1.1 建筑結構設計的標準
建筑結構設計一般在建筑設計之后它既“受制”子建筑設計但又“反制”建筑設計。結構設計不能破壞建筑設計應滿足、實現各種建筑要求建筑設計不能超出結構設計的能力范圍不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。其實嚴格說來真正決定了建筑設計能否實現的是結構設計從這個意義上講結構設計顯得更為重要。適用、安全、經濟、美觀、便于施工這五點正是衡量一個建筑結構設計是否成功的標準。成功實現這五條標準既是結構設計的最佳體現更是結構設計人員最終努力的目標。一個完美的建筑結構設計就是在努力追求實現這五個方面的標準最佳結合的過程中產生的。
1.2建筑結構設計的原則 ——“顧全大局抓大放小”、“做好多道防線”、“剛柔相濟”、“打通關節”這四條正是結構設計的通行原則。其中“顧全大局抓大放小”、“做好多道防線”、“剛柔相濟”是設計概念中的戰略問題,要想最終讓這些戰略思想得以實現靠的是“打通關節”這點來做保證。
1.2.1顧全大局抓大放小。“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等是建筑結構設計中非常重要的概念雖然整個結構體系是由各種構件協同組成一體的但各個構件在結構中擔任的角色不盡相同。
1.2.2多道防線。例如多肢墻與單片墻、框架剪力墻與純框架相比前者比后者的抵抗能力要強。安全的結構體系是采取多道防線來設計的當發生災難時如果把生存的希望全都寄托在某單一構件上是非常危險的。
1.2.3剛柔相濟。結構剛度太大則變形能力差強大的破壞力瞬間襲來時需要承受的力量很大容易造成局部嚴重受損。而太柔的結構雖然可以很好的消減外力但容易造成變形過大而無法使用。因此合理的建筑結構體系應該是剛柔相濟的。
1.2.4打通關節。在結構體系中關節無處不在因為結構的體系是變化的統一。理想的結構體系應該是渾然一體的沒有任何關節這樣的結構體系可以使任何外力都能迅速傳遞和消減。打通關節保持平衡的目的其實就是使其永遠處于原始的靜態當力量不能暢通時構件與構件之間的靜態平衡被破壞結構就會發生變化。
2.房屋建筑結構設計的主要方法
2.1在結構平面圖上的設計方法如果建筑的地域的防震烈度為六度區的時候,按照我國的防震設計要求,可以不必采用截面抗震驗算,但結構的設計也一定要達到抗震的標準。所以對于砌體結構的建筑,軟件建模可以省略,在進行設計的時候只要注意受壓和局部受壓的問題,就可以直接設計。如果條件和時間允許,要做建模也無可厚非,因為它可以利用建模來荷載導算。但是,如果建筑的地域防震烈度為七級時,就必須采用建模來進行計算。
2.2屋面結構圖的設計方法如果建筑的屋面是坡面式的,可以采用梁板式和折板式兩種的結構處理方式。其中,梁板式可以用在建筑平面不整齊,板的跨度比較大,而且,一般屋面坡度和屋脊線轉折比較復雜的坡屋面也都采用這種結構。而折板式則和梁板式的適用條件則相反。這兩種結構處理方式的板都是偏心受拉的構件。在板配筋的時候必須有板負筋拉通,這樣可以抵抗拉力。板厚基的厚度不能小于一百二十厚。另外,梁板的折角處對鋼筋的配置必須有大樣的示意圖。在設計坡屋面板的平面設計圖時,可以采用剖面示意圖的方法進行表示,因為這樣施工人員可以簡單地從圖紙上了解施工方案。設計人員在設計結構時一定要有空間概念,設計出來的圖紙要簡單明了,讓施工人員能夠看明白。因為坡面的房屋會導致有些樓層的墻體比較高,所以設計人員要和門窗頂設置圈梁互相結合這樣可以降低墻體的高度。
2.3大樣詳圖的設計方法建筑詳圖如果沒有發生錯誤,在這基礎上可以進行繪制大樣詳圖,還可以在曾經做過的詳圖基礎上進行部分的改進。只要讓建筑的整體外形不改變,考慮到結構的受力能力和施工起來比較方便即可。但在外形尺度和標高上必須和建筑專業統一協調。
2.4樓梯的設計方法在設計樓梯時,對樓梯的梯板要控制好它的撓度,梯梁的梁下凈高度要符合建筑標準,梯梁的位置要使上下樓層的位置一致。如果遇到有些不合適的地方可以運用折板樓梯,折板樓梯的鋼筋在里面的折角處要把它斷開分別進行錨固,這樣可以預防局部應力集中在一處。對于梁下的凈空要求和梯板寬度的問題都要注意。第一段梯板的基礎要注意它的基礎沉降問題,如有必要應該設置梯梁。
2.5房屋建筑基礎要求對于混凝土的采用要選用具有耐久性的材料,基礎配筋最少要達到最小配筋率的要求,條基交接位置的鋼筋布置要用標準圖或者采用詳圖。對于條基交叉處的基底面積不可循環使用,基礎寬度要調節好。在基礎圖中的構造柱定位不夠確定時要對它準確定位。
2.6根據抗震要求,對房屋建筑進行合理的結構設計對于普通的多層砌體結構的建筑,可以采用橫墻承重或者縱橫墻一起承重的結構體系。對于縱橫墻的布置要力求對稱均衡,在平面內要對整齊,豎向要上下連接好;不能采用沒有錨固的鋼筋的砼預制挑檐;樓梯間不能設置在房屋的轉角處和近端。而對于有比較多鋼筋砼住宅又比較高的建筑結構,盡量要做到:對于抗測力結構如框架和抗震墻要進行雙向布置,這樣可以各自承擔地震力;框架體系的各個抗震力的結構要統一形成空間工作狀態,不僅要對抗震墻之間的樓和屋蓋的長寬度比以及對抗震墻的剛度進行控制以外,還要保證樓、屋蓋的統一性和抗震墻的連接也要可靠;對于建筑結構的布置力求采用規則結構,如果碰到比較復雜的結構,可采用防震縫。2.7對于建筑的結構計算和構造設計都要求合理
首先,對建筑底框砌體結構進行驗算的時候應該注意以下幾點:底部剪力方法僅對于剛度較均衡的多層結構,而比較薄弱的底層混合結構,還要把塑性變形集中的影響考慮進去;底層框架的混合結構不可以采用簡易的防震墻方法,應該采用雙保險的措施,抗震墻承擔了所有的剪力,而框架可以根據剛度的比例對剪力進行承擔。在對剛度進行計算時,框架不能折減,抗震墻的折減則可以減到剛度的百分之二十到三十之間。另外,在對樓板進行計算時,方法要準確,應該注意以下幾點:在對雙向板進行查表計算時,對材料泊松比的影響在計算時不可以忽視,不然會導致它的計算值偏小;在計算連續板時不可以用單向板進行簡單地計算。最后,荷載計算不能發生錯誤。
3.結束語:
綜上所述:房屋建筑結構設計是一個系統而全面的工作不僅是建筑設計成功實現的保證更是建筑安全應用的基礎。房屋建筑結構設計足一項經驗性很強的工作作為結構設計人員在工作實踐中一定要善于總結工作中的經驗和教訓要嚴格遵照設計規范、標準進行同時也應具備靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。在加深對當前房屋建筑結構設計中常見問題的認識與研究的基礎上不斷提高自身的結構設計水平以保證建筑質量確保人民生命財產安全。
參考文獻:
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經濟的前進發展,促使精神物質需求逐步提升,對建筑的標準也超過了實用性和安全性,并對建筑外觀提出全新的標準。為此,設計師將設計是否有利于施工操作、是否屬于提升房屋結構、是否包含美學價值等劃入考量范圍,促使房屋水平有所提高。
2結構設計優化的基本原理
結構設計優化的基本原理為著手項目結構設計活動時,除應思量建筑安全系數和實用功能,也應強化美學價值。換而言之,即借助可行、合理的設計,打造完美、理想型設計作品。對于房屋工程而言,結構整體與分部結構優化設計為結構設計優化最為重要的兩個應用層面,而結構設計優化具體涵蓋圍護結構方案、細部設計與屋蓋系統方案。若要進一步細化,則可劃分為造價分析、選型和受力分析等。在具體的實施過程務必要依據實際情況來確定,盡可能達到建筑整體價值最高。在舒適安全的基礎上,建筑師應主動順應時代潮流,主動實施結構改進和創新。待設計結構時,應在總體上滿足設計師提出的設計理念,基于這一基礎,保證平面布置對稱與合理,全面縮減剛度中心和質量中心的差別;盡可能保證不讓建筑物基于水平壓力出現驟然扭轉現象。同時,縱向布置需在迎合功能標準的基礎上,盡可能把縱向承重構件展現出上下貫通這一狀態;為降低設計和結構剖析難度,最好不要應用轉換層。
3結構設計優化的主要作用
3.1降低建筑成本
將結構優化技術和傳統結構設計對比發現,前者不僅在成本方面取得顯著改善,還在質量層面獲得顯著效果。對于高樓層和多層樓層,在實際建設過程,其中樓層越高,則層數也越多,且樓層面積越大所對應的占地面積卻不太大,顯著縮減了工程成本,但所面臨的難度下述較高,除應權衡樓層距離,也應思量房屋承重。而多樓層用戶無需考量這一問題,占地面積相對偏廣。同時,建筑成本的提升表明建筑面積出現了不必要的浪費。從這兩者進行考量,建筑商一般價位傾向高樓層方案,既節約成本還提高利益,進而對房屋結構提出了全新的要求。
3.2結構設計優化的呈現
著手房屋結構設計活動時,除應思量房屋的主要作用和基本安全,也應保證房屋外觀理想和美觀。在房屋設計優化中,最主要的問題便在這里,借助最直觀方案美化房屋,且安全可靠。而這對房屋設計師也提出較高的要求,在確保建筑可靠的基礎上,從視覺上呈現出一種美感,為此,在具體的設計工作中,設計師需積極創新,依托平面設計圖融入一些新穎的想法,讓平面盡可能做到整齊與可靠性,全面縮小質量中心和剛度中心之間的差異,以此來讓建筑基于高承壓作用也不會出現扭曲變形,另外在豎向布置中保證承重構件可上下貫通,最好不要應用轉換層,規避結構和設計麻煩。
4結構設計優化的實際應用
4.1前期準備
4.1.1構建安全監管體系
當前,建筑項目監管即便有所改善,但在建筑項目中所投入的監管力度不足,極有可能出現安全事故。其中房建結構設計開展方案施工時需加大在房屋建筑項目中的監管力度,保證施工安全和建筑質量,規避重大事故。為此,應強化安全監管,提升監管力度,合理運用,有針對性勘察,構建監管范圍寬廣、理想的監管,確保結構設計優化可全面發揮自身的作用,讓結構設計能夠穩步進行。
4.1.2強化日常監管
專業水平提升與專業化強化,讓質量安全監管除應關注施工現場,也應重視工程整體,其中監管程序的完整性影響各每一個環節的監管工作,可將質量安全事故降低到最低程度。強化質量監管,優化施工行為,針對各個環節實施嚴密的安全監管,參照規范化程序穩步建設,讓建筑工程每一個單位均具備安全意識,肩負質量安全責任,認真行事,全面遵守各項法規,確保結構化設計能夠順利實施;
4.1.3編制適宜的結構設計方案
結構設計方案挑選與房屋建筑工程的開展情況密切相關。設計人員面向房屋建筑開展結構設計活動時,應全面思量結構的科學性與有效性。圍繞房屋建筑進行綜合性調查,參照建筑物的結果科學設計,讓結構設計優化能夠最大限度地發揮自身的效果,最終達到預期效果。
4.2實踐應用
4.2.1與工程成本之間的聯系
結構設計優化落實可控制房屋建筑自身的過程成本。由于房屋建筑整體面積擴大,對應高度增加,其土地占用面積并不大。結構設計優化所用技術全面運用材料性能,有機整合內部結構的每一個單元間,除保障適用性與美觀性外,還節約了施工成本,增強了結構性能;
4.2.2與土地用地之間的聯系
建筑工程的落實,離不開所占土地面積數,總建筑面積即各屋建筑面積相加的總和,但樓層層數增加可能會縮減房屋所占面積,擴大房屋建筑高度和房屋這兩者的間距,為此,土地用地一般不依房屋建筑高度的提升而遞減,不呈現出反比例關系。但結構設計優化卻能夠依托房屋實際,改善結構設計,有效拓展房屋空間,增加實用性,提升整體協調性,迎合結構需求;
4.2.3概念設計輔以細部結構設計優化
把概念設計應用到不存在可靠數據的設計活動中,利用數值充當參考,發揮輔作用,同時,在設計過程有效應用優化技術,強調細部優化和地基設計,改善建筑結構。把概念設計和細部結構設計加以整合,讓房屋結構設計穩定、安全和舒適,進而獲取可觀的經濟效益。
5結語
對房屋建筑而言,結構設計優化尤為重要,可大幅縮減房屋工程造價,有效運用施工材料,統一協調內部結構,全面迎合人們的基本需求,還可提高經濟效益。為此,我們應明確結構設計優化的基本原理,重視實踐應用,并靈活利用。
作者:殷利 單位:浙江翰城建筑設計有限公司
參考文獻:
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房屋建筑結構設計過程中往往會產生很多問題,本文僅對鋼筋混凝土承重結構體系問題和樓板設計問題這兩個基本問題進行討論分析。
1.1鋼筋混凝土承重結構體系問題
房屋建筑方面的相關規定明確給出了房屋最大適用高度和寬度的比限值,但在實際工作中,建筑高度和高寬比確不符合規定限值,最重要的是在設計時沒有可靠的依據,設計過程中也沒有明確給出有效的防震措施。以上諸多原因造成了房屋建筑結構存在嚴重的質量問題。
房屋的抗震設計,結構的合理布置是非常重要,它包括了建筑的平面外形尺寸、建筑的立面外形尺寸,抗側立質量分布等。由于引起房屋建筑結構設計不規范的因素很多,特別是建筑體型較復雜的更為嚴重,劃分不規則程度很難用若干簡化定量指標來進行。在實際設計中,缺乏規范的設計依據以及對抗震結構設計的了解,有些設計人員往往很難把握結構規則,為了滿足業主和建筑師的要求,有時不顧結構規則的要求,這樣對結構抗震非常不利。
1.2樓板設計問題
樓板是房屋建筑中沿水平方向分隔上下空間的結構構件。樓板不僅要具有能夠承受并傳遞垂直荷載和水平荷載的能力,而且應具有足夠的強度和剛度,確保使用安全正常外,還應具有一定程度的隔聲、防火、防水等能力。如果在樓板設計時有任何問題的話,設計質量很容易產生問題,甚至導致更嚴重的質量隱患。通常情況下在進行樓板設計時有以下問題存在:
(1)計算問題。在樓板設計時,由于設計人員為了方便計算或者設計人員知識水平有限,不能夠真正認識板的受力狀態,從而在計算時將雙向板按照單向板的方法來進行,導致計算假定狀態與實際受力狀態不一致,進而使樓板的一個方向受過大的力,而另一方向所受力不足,樓板裂縫現象發生。
(2)樓板承受線荷載時彎矩計算問題。在房屋建筑時,通常將一些非承重隔墻布置在樓板上,因此在樓板設計時,在計算樓板配筋之前,需要將樓板的線荷載算成等效的均布荷載。但是實際設計時,有些設計人員為了方便自己,將隔墻的總荷載附以該板塊的總面積,這種做法是錯誤的,這樣非承重隔墻分布寬度內配筋量就會表現出不足,而其他部分配筋又非常足,甚至過大,這樣也會使隔墻處樓板裂縫現象產生。
(3)雙向板有效高度值過大。在鋼筋上雙向板放置狀態是縱橫疊放的,應在其下面放置短跨方向的跨中鋼筋,在短跨鋼筋的上面放置長跨方向的跨中鋼筋,計算時應將兩個方向的各自的有效高度都用上。一般情況下,與短向的有效高度相比,長向的有效高度較小,要小d(短向鋼筋的直徑)。在實際設計時,有些設計者為了省事,在配筋計算時取兩上方向的有效高度一致來進行,那么很明顯,長向有效高度較大,使得配筋降低,導致在結構構件質量方面存在問題,進而裂縫現象產生。
2、房屋建筑結構設計措施
2.1 房屋建筑按照規范、程序設計
作為設計工作者,我們應該以科學、嚴謹的態度對建設房屋進行科學的設計。一般情況,為了防止常識性的錯誤,房屋設計都有一定的規程和作業規范,我們只有嚴格把握這些規則,才不會犯工程大忌,發生因為設計原因而造成的工程質量損失與經濟損失。對于設計人員來說,為了更好的避免發生設計問題,我們首先應該做的是認真學習領會規范、規程規定,并將這些規則,并在具體的作業中實施,在工程設計中杜絕隨意,保證設計的合符規范要求,提高房屋建筑的質量保障。
2.2房屋結構設計的計算合理性
房屋建筑的設計檢驗過程,其實是對底框砌體結構的驗算過程,在進行該類計算時,我們應該注意以下幾點:
1)對底框砌體結構進行力分析計算時,需要考慮計算方法的適用范圍,比如底部剪力法不適宜用于薄弱層的混合結構的力學計算,其主要應用在鋼度較勻稱的多層結構,如果將其應用到薄弱層混合結構,應考慮該結構的塑性影響。
2) 對底層框架混合結構進行剪力分配計算,需要從框架抗震墻、框架按鋼度兩個方向進行力學計算。因為在計算工程中,大家容易考慮到前者,而忽略了框架按鋼度特性。在計算過程中,我們應該由抗震墻來承擔主要剪力計算,而使用框架按鋼度比例來參于計算部分剪力。
3)對底層框架柱受力進行計算的時候,應該考慮地震作用情況下產生的傾覆力矩而引起的附加軸力。除此之外,在計算過程中應該避免不正確方法的使用,比如在樓板計算過程中,不應該使用單向板計算連續板剪力。
2.4加強房屋工程資料整理
建筑工程的規模較其它項目而言都比較大,無論是建筑前期,還是后期,都會產生大量的資料,比如說建筑工程勘察資料等都是建筑設計的基本依據,像這些重要文件都需要專門的工作人員負責整理。除此之外還應該制定相應的借、閱制度。對于工程項目中的資料應該及時歸檔處理,妥善保存,以備查閱。在工程施工完成后,要按照工程檔案管理相關規定,與施工檔案一起,及時呈報、上交有關檔案專業管理部門或機構,不能因為某些原因,擅自銷毀工程文件。
參考文獻:
篇10
Keywords: Housing construction; structural design; seismic performance
TU318
隨著建筑業日新月異的發展, 房屋建筑設計的要求也更復雜,建設方往往會要求有獨特的平面布置、新穎的立面造型,同時又要求低的工程造價;而建筑師本身也會標新立異,追求個性,這本并不是壞事,但有些建筑師因為對結構及設備了解不多,尤其是有些無結構、設備配合,只做方案的建筑師,造成后期結構難以布置或不合理、違反設計規范,以致施工圖無法實施,或不合理產生的浪費,給建設方造成經濟損失。本文根據規范對建筑師應了解的結構設計抗震規范做一些探討, 便于建筑與結構密切配合提高設計效率,節約造價,更好更快地設計出精品,為社會服務。
1 場地選擇的問題
根據GB50011—2001 建筑抗震設計規范(2008 版)(以下簡稱《抗規》)3.3.1 條對抗震有利、不利和危險地段的綜合評價,3.3.5 條山區建筑場地,4.1.1 條有利、不利和危險地段的劃分,4.1.8 條不利地段抗震加強措施的規定, 工程項目選址應考慮從地形地貌上盡可能避開非巖質的陡坡、高聳的山丘、河岸和邊坡的邊緣等不利地段;從場地條件上要盡量避開飽和砂層、軟弱土層、液化土、軟弱不均土層等;如無法避開,則應采取工程措施處理。選擇位于開闊平坦地帶的堅硬場地土或密實均勻中硬場地土,對建筑抗震有利的地段。工程項目的選址還要同時符合當地的總體規劃和防災專項規劃的要求, 不擠占應急疏散、避難場所用地。曾經有見過在懸崖邊緣或跨越10 多米高的邊坡上布置建筑的總平方案, 這就是對結構和地質不了解才產生的問題,何況有時邊坡支護的費用可能遠大于邊坡上建筑物的單體造價。
2 結構高寬比的問題
根據JGJ3—2002 高層建筑混凝土結構技術規程(以下簡稱《高規》)4.2.3 條規定,鋼筋混凝土高層建筑結構的高寬比:在6 度__________、7 度抗震設防烈度時,A 級高度的框架、板柱—剪力墻不宜超過4,框架—剪力墻不宜超過5,剪力墻不宜超過6;B 級高度不宜超過7。只有合理的結構平面進深,才能取得良好的經濟效益和抗震性能,但有些建筑設計人員在近100m 高的住宅建筑方案中, 平面中只有11m~12m 的進深,結構的高寬比達到9 還多,多層的平面用在高層,嚴重違規,結構的層間位移比根本無法控制,結構不可行,不得不重新設計總體方案,浪費了時間和精力。
3 結構平面布置的問題
根據《抗規》3.4.1 條規定,建筑設計應符合抗震概念設計的要求,不應采用嚴重不規則的設計方案, 這對高層建筑尤為重要,《高規》4.1.2,4.1.3 條對此作出了原則規定,4.3.5,4.3.6條更作出了定量的規定。建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分, 它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、墻體的布置、通道和樓電梯的位置、房間的數量和布置等, 都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且,由于建筑使用功能不同,每個樓層的布置有可能差異很大,建筑平面上的墻體,包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱,墻體和柱子分布的不對稱、不協調,使建筑物在地震時產生扭轉,對抗震很不利。目前設計中常出現的“細腰建筑”就是典型的平面不規則建筑,該型建筑用在低層和多層問題不大,但用在高層問題就多了。“細腰建筑”雖然建筑使用功能較好,但對結構抗震卻非常不利,且在“細腰”處設置疏散樓梯間,當發生災害時,此“細腰”或與“細腰”連接的廊道一旦破壞, 后果極為嚴重。因此,高層建筑設計應嚴格遵守《抗規》《高規》有關平面布置要求的規定,特別是核心筒周圍應布置足夠寬度的樓板,筒周邊墻體特別是疏散樓梯間墻體不應對外臨空。高層建筑中“細腰建筑”等平面特別不規則結構屬“超限高層結構”,如一定要采用時應通過“超限高層結構”工程抗震設防專項審查后方能采用。震害表明,許多平面外形復雜,如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。9.12 中國臺灣、5.12 汶川地震就有不少這樣的震例。平面外形簡單規則的建筑在地震中未出現較重的破壞,有的甚至保持完好無損。因此,在建筑體形的設計中,應盡可能地使平面和空間的外形簡潔、規則;在平面外形上,矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體形。盡可能少做外凸和內凹的體形, 盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體形布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布,避免產生因體形不對稱導致質量和剛度不對稱的扭轉反應。在國內外的大地震中,由于防震縫設置不當,使相鄰建筑物碰撞而產生震害的情況也是不少的,這是由于在相鄰建筑單元之間,防震縫的寬度留得不夠,導致建筑物碰撞,造成震害。另外,地震區建筑物的沉降縫,溫度縫必然兼起防震縫的作用,但是,若縫的處理不當,也會造成震害。
4結構豎向布置的問題
《高程》4.4.1 條對高層建筑的豎向的體形,4.4.2 條對抗震設計的高層建筑相鄰樓層的剛度,4.4.4 條對結構豎向抗側力構件上下連續性均有明確的規定。建筑的豎向布置設計的問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。存在的這個問題主要是,由于建筑使用功能的不同要求,如底層或下面幾層是商場、購物中心,建筑上要求是大柱距、大空間;上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓,低層設柱、墻很少,而上面則是以墻為主,柱很少。造成沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大,形成突變。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層,在建筑設計中必須高度重視。目前常見因層高突然變化(所謂“挑高”),或在某層抽掉柱子形成空曠(所謂“挑空”),或為追求大開間無梁無柱或錯層等均導致結構豎向不規則,剛度和強度突變。此類建筑在地震中破壞最為嚴重,而且破壞多集中在這些薄弱部位。以上震害實例分析證明合理的建筑布置在抗震設計中是頭等重要的,提倡平、立面簡單對稱。簡單、對稱的結構容易估計其地震時的反應,也容易采取抗震構造措施和進行細部處理。
5結構體系布置的問題
《抗規》3.5.3 條對結構體系提出了多道抗震防線的要求, 對于在大震作用下結構抗倒塌具有重要意義。一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結構構件連接協同工作。抗震相對較差的砌體卻也有裂而不倒的, 甚至個別私人建造的磚木結構的住宅都完好無損;同一地點,同是砌體教學樓,有的損壞嚴重,甚至倒塌,有的卻表現良好,這就是多道抗震防線起了作用。一般高層建筑結構可根據房屋高度和高寬比、抗震設防類別、抗震設防烈度因素選擇結構體系。根據建筑功能的不同而有所不同, 常規如一般的商場、車站、展覽館、餐廳、停車庫等多層房屋用多跨框架結構較多;高層住宅、公寓、賓館等用剪力墻結構較多;酒店、寫字樓、教學樓、科研樓、病房樓等以及綜合性公共建筑用框架—剪力墻結構、框架—核心筒結構較多,同時還應注意規范的限值。
6 結語
總的來說,建筑設計是建筑抗震設計的一個重要方面,建筑設計和建筑抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎功能作用。一個優良的建筑抗震設計,必須是在建筑設計和結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此,要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性, 在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的功能。
參考文獻:
[1]GB50011-2001,建筑抗震設計規范[S].
[2]JGJ3-2002,高層建筑混凝土結構技術規程[S].
[3]張維斌.多層及高層鋼筋混凝土結構設計釋疑及工程實例[M].北京:中國建筑工業出版社,2006.
篇11
優化技術;房屋建筑;結構設計;應用
最近一些年來,我國經濟呈現出突飛猛進的發展,而這也使得房屋建筑行業的競爭越來越激烈化。對于建筑企業而言,而且如何有效地應對日益激烈的市場競爭,如何在嚴峻的競爭形勢下獲得良好的生存與發展,也成為其必須要給予充分重視與關注的問題。為了可以提高企業的核心競爭力,那么建筑企業就必須要有效地保障房屋建筑質量,這就需要在房屋結構設計的過程中合理地應用優化技術,只有這樣才能有效提升建筑質量,為企業贏得更好的口碑,樹立良好的企業形象,進而在日益激烈的競爭中取得良好的發展。
1房建結構設計優化技術的應用價值
1.1有效降低工程造價
在設計房建結構的過程中,設計者往往會充分重視房建筑質量,然后在此前提下有效地降低工程的總體造價。根據相關的研究結果表明,在實現優化結構以后,而且還可以使得工程的整體性能得到充分的保障,這樣就有效地節約了經濟支出,確保了工程質量,為企業獲得更多的經濟效益[1]。
1.2確保建筑結構的可靠性
在完成房建設計工作的過程中,合理地應用優化技術可以有效確保建筑結構的安全性與可靠性。在實際工作的過程中,設計者要基于原設計圖紙,然后再全面、合理地應用更多更先進的技術,使得建筑結構的整體參數得到有效的完善與優化,在此狀況下就可以有效地提升建筑結構的安全性與可靠性。
2優化技術在房建結構設計應用中的注意事項
2.1做好工程項目的前期參與工作
實際上,設計這一環節是房建項目的核心所在。而設計水平與設計質量會直接關系到建筑的施工質量、工期、成本與使用性能等[2]。所以,在實際應用優化技術的時候,必須要在結構的設計階段充分做好工程項目的前期參與工作,而且要針對設計結果對技術進行一定的優化與完善。在此狀況下,就能夠確保在項目的初期達到建筑結構的優化效果。
2.2做好內部結構的優化設計工作
為了可以有效地保障建筑結構的合理性與完善性,確保建筑質量,那么就必須要充分做好結構的內部設計工作,要在開展結構內部設計的工作中合理地滲透技術優化思想。以現澆板設計為例,設計人員要對現澆板的受力狀況進行深入的研究與分析,然后再充分運用優化技術理念,針對具體的情況來提出許多種不同的解決方案,并且找到其中最優的解決方案,以此來有效地防止建筑工程后期拐角裂縫情況的發生。
2.3做好與新型技術的有機融合
隨著信息化時代的到來,信息技術已經逐漸融入到人們的生活與工作中。而在房屋建設結構設計中也要充分實現計算機技術、信息技術以及優化技術的有機融合,這樣才可以更好地完成工程的建模以及數據分析等工作,從而幫助相關的技術人員更好地掌握相關的工程參數[3],并且在此基礎上掌握工程結構的穩定性與安全性,進而實現對建筑結構的安全性進行有效的控制。
3房建結構設計中運用優化技術的策略
3.1建筑結構設計的優化
具體而言,在房建結構設計的過程中運用優化技術主要體現在以下三個方面:一是選擇變量。在一般狀況下,對于那些可以決定設計方案的比較關鍵的參考數據,都能夠將其視為變量,然后供給設計人員對其進行選擇。例如,工程的約束以及控制參數主要會包含能夠充分反映房屋架構可靠性與安全性的參數等等。一旦設計人員把一些不會涉及到過多因素或者是變化幅度較小的參數當成是設計的參考指標時,則也會在一定程度上削減建筑結構設計以及計算相關工作的難度,于是也能夠幫助設計人員更加準確地獲得與優化設計相關的參考數據,進而有效促進建筑結構設計工作的順利開展,并且提升結構設計水平。二是確定函數。建筑工程的設計人員要充分利用原先設定的鋼筋尺寸以及橫截面尺寸面積的函數,然后在許多類似的參考函數中,做出合理的選擇,并且對此數據函數的性質進行深入的探討與分析,以盡可能地節省建造成本,節省企業的支出[4]。三是衡量條件。為了可以有效地確保房屋結構的耐用性、安全性以及穩定性,那么所設定的房屋設計約束指標就必須要包含變形限度、房屋的尺寸以及架構剛性等等各項指標。在具體開展設計工作時,設計人員也要充分根據工程的實際狀況,深入地比較并且分析目標確定以及實際施工中的約束性條件,使得所有條件都能夠和建筑的相關規定與標準相符,只有這樣才能夠達到優化設計的根本目標。
3.2優化技術在鋼結構中的應用
為了能夠有效確保房屋建筑工程質量,那么就必須要充分重視房屋的鋼結構設計工作,并且還要在具體設計工作中合理地運用優化技術。具體而言,可以從以下方面入手:一是要充分考慮在此工程項目當中,鋼結構有哪些應用優勢是獨有的,是其他施工技術無法比擬的;二是要思考在具體的工程項目當中,鋼結構主要的應用內容是什么?其中會使用到哪些比較重要的技術;三是在具體的工程項目當中,鋼結構會涉及到哪些具體的施工內容,其中可能會包含哪些可以優化的項目[5];四是設計人員要針對其中可能會存在的可優化項目,然后確定出具體的優化方案,做出完善的結構設計,并且分析與探討設計措施的有效性與可行性;五是要利用一些現代化的手段與技術,例如計算機技術等,對技術的可行性進行深入的分析。而且在此基礎上再建設出相應的模型;六是要對做出的模型進行深入的分析,然后判定技術的標準及其會在施工過程中所獲得的應用效果;七是要制定鋼結構的優化報告,并且在此基礎上提出行之有效的優化技術方法。
4結語
總之,當前,在人們生活水平不斷提升的狀況下,也使得人們對建筑的要求不僅僅只是局限在實用性的層面上,而且人們還對建筑的安全性與舒適性提出了更高的要求。因此,建筑企業也要加強對建筑結構的設計,在具體的設計過程中合理地運用優化技術,進而使得建筑結構設計能夠更加科學、合理,以更好地滿足人們的對建筑的使用需求,為人們創造出更加溫馨的安全、舒適的居住環境,從而使得建筑企業獲得人們的廣泛好評認可,以有效推動企業的更好發展。
參考文獻:
[1]陶小林,楊楊.淺談房屋建筑結構設計中的應用優化技術[J].科技創新與應用,2013,04(16):264.
篇12
1.1 建筑結構設計的標準
建筑結構設計一般在建筑設計之后,它既“受制”子建筑設計,但又“反制”建筑設計。結構設計不能破壞建筑設計,應滿足、實現各種建筑要求:建筑設計不能超出結構設計的能力范圍,不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。其實嚴格說來,真正決定了建筑設計能否實現的是結構設計,從這個意義上講,結構設計顯得更為重要。適用、安全、經濟、美觀、便于施工,這五點正是衡量一個建筑結構設計是否成功的標準。成功實現這五條標準,既是結構設計的最佳體現,更是結構設計人員最終努力的目標。一個完美的建筑結構設計就是在努力追求實現這五個方面的標準最佳結合的過程中產生的。
1.2 建筑結構設計的原則
(1)顧全大局,抓大放小。“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等是建筑結構設計中非常重要的概念,雖然整個結構體系是由各種構件協同組成一體的,但各個構件在結構中擔任的角色不盡相同。
(2)多道防線。例如,多肢墻與單片墻、框架剪力墻與純框架相比,前者比后者的抵抗能力要強。安全的結構體系是采取多道防線來設計的,當發生災難時,如果把生存的希望全都寄托在某單一構件上是非常危險的。
(3)剛柔相濟。結構剛度太大則變形能力差,強大的破壞力瞬間襲來時需要承受的力量很大,容易造成局部嚴重受損。而太柔的結構雖然可以很好的消減外力,但容易造成變形過大而無法使用。
(4)打通關節。在結構體系中關節無處不在,因為結構的體系是變化的統一。理想的結構體系應該是渾然一體的,沒有任何關節,這樣的結構體系可以使任何外力都能迅速傳遞和消減。打通關節保持平衡的目的其實就是使其永遠處于原始的靜態,當力量不能暢通時,構件與構件之間的靜態平衡被破壞,結構就會發生變化。
2、建筑結構設計要點分析
2.1 地基等基礎方面的設計要點
地基等基礎設計必須以安全為最主要的設計原則,在進行設計時必須依據地質勘察資料,綜合考察地質、土壤以及地下水等多方面因素,充分完善基礎類型和上部結構的設計方案,不能片面地追求耐力容許值,認為耐力容許值小即為安全標準。通常來講,在進行施工圖設計前,設計部門應查看由相關部門提供的多層房屋建筑地質詳勘報告,特別注意不能僅以建設單位提供的籠統的附近建筑物基礎設計資料為依據。
此外,應避免單純憑經驗處理的方法來對軟弱地基進行換土墊層設計,必須采取安全高效的方法處理軟弱地基的換土墊層。例如,若憑借經驗處理,僅僅采用砂墊層加強承載力,而沒有計算墊層寬度和厚度,那必然會給建筑物的安全性帶來了極深的隱患。
2.2 構造柱的設計要點
構造柱一般生根于地梁中,沒有另設基礎,由于如果將構造柱作為承重柱使用,會造成構造柱提前受力,降低了構造柱對墻體的約束作用,柱底基礎的局部承壓強度必然不能滿足整體設計要求,柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓破壞,就會出現裂縫。這種情況在結構遭遇地震時表現得尤為明顯,此時應力會集中到構造柱位置,導政構造柱首先遭到破壞,這樣一來,構造柱不但起不到應有的作用,反而會成為房屋結構中的薄弱部位。
2.3 承重柱截面高度設計的設計要點
在建筑結構設計過程中,極易出現為受力分析簡單而將梁簡化為鉸支梁的設計方法,即在建筑物中忽略了柱對梁的約束彎矩,忽略了梁柱間的剛結作用,結構一旦受力,柱頂抗彎強度不足,承重柱在梁底附近將會出現水平裂縫,形成塑性鉸。這樣的設計方法不僅嚴重的損害了房屋的耐久性,而且這樣的結構一旦遭遇地震作用就會出現倒塌事故造成人員傷亡,對國家和人民的財產安全早成了重大威脅。
同時,現行的建筑抗震設計規范中有如下要求:水平地震的作用應按兩個主軸方向分別加以計算,各方面的地震應力應由該方向的抗側力構件來承擔。這就要求結構設計人員在框架結構設計中,不僅要對橫向框架進行設計,還也應對縱向框架進行設計。在現代建筑結構設計中,縱向框架與橫向框架應被結構設計人員加以同等重要的考慮。避免出現對縱向框架按普通的連續梁進行設計的發生;避免出現節點和框架中的縱筋等的配置不符合框架的構造要求的情況發生。
3、建筑結構設計中幾個問題的思考
3.1 關于超長鋼筋混凝土結構
目前,越來越多的建筑采用超長混凝土結構,但考慮到建筑功能和外觀上的需要,這些建筑往往不設或少設伸縮縫,致使結構不設縫的長度遠遠超出了我國規范規定的限值,通常把這種結構稱為超長混凝土結構。鋼筋混凝土結構存在抗裂性差這一缺點,混凝土建筑物的裂縫問題是混凝土工程中帶有一定普遍性的問題。混凝土結構體表面或內部產生的裂縫將對結構承載力、防水性以及抗凍性、抗鋼筋銹蝕性、抗化學侵蝕性等耐久性能產生嚴重的危害。裂縫的出現,不但影響美觀,而且還嚴重影響建筑物的使用壽命。
采用后澆帶和膨脹加強帶補償混凝土結構收縮的無縫技術,就可以很好地解決這個問題。如南京國展中心工程主體部分是兩層的部分預應力混凝土框架結構,建筑物總長度達292.8m,寬158m,縱橫向不設縫均遠遠超出了我國規范規定的限值。此外還有杭州江干區全民健身中心,在梁上布置了無粘結預應力筋,設置后澆帶及加強配筋等措施以減少溫度應力對結構的不利影響。這些工程都采取了有效的裂縫控制措施,并取得了理想的效果。
3.2 板面設置溫度應力筋
在《混凝土結構設計規范》中,規定了在溫度收縮應力較大的現澆板區域內,鋼筋間距宜取為150~200mm,并應在板的末配筋表面布置溫度收縮鋼筋,板的上下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于O.1%。但在實際設計過程中,設計人員對怎樣來判斷溫度收縮應力較大的區域會產生誤區。經過多年的工作實踐后總結發現,對于規則較短的建筑物我們可以在各樓面邊跨及屋面層設置相應的溫度應力鋼筋,而對于超長結構,則應在超長結構的長向均設置雙層鋼筋。
3.3 從構造角度看應注意的問題
篇13
一、建筑結構設計的標準和原則
1、 建筑結構設計的標準
建筑結構設計一般在建筑設計之后,它既“受制”于建筑設計,但又“反制”建筑設計。結構設計不能破壞建筑設計,應滿足、實現各種建筑要求:建筑設計不能超出結構設計的能力范圍,不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。其實嚴格說來,真正決定了建筑設計能否實現的是結構設計,從這個意義上講,結構設計顯得更為重要。適用、安全、經濟、美觀、便于施工,這五點正是衡量一個建筑結構設計是否成功的標準。成功實現這五條標準,既是結構設計的最佳體現,更是結構設計人員最終努力的目標。一個完美的建筑結構設計就是在努力追求實現這五個方面的標準最佳結合的過程中產生的。
2、建筑結構設計的原則
2.1顧全大局,抓大放小。“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等是建筑結構設計中非常重要的概念,雖然整個結構體系是由各種構件協同組成一體的,但各個構件在結構中擔任的角色不盡相同。
2.2多道防線。例如,多肢墻與單片墻、框架剪力墻與純框架相比,前者比后者的抵抗能力要強。安全的結構體系是采取多道防線來設計的,當發生災難時,如果把生存的希望全都寄托在某單一構件上是非常危險的。
2.3剛柔相濟。結構剛度太大則變形能力差,強大的破壞力瞬間襲來時需要承受的力量很大,容易造成局部嚴重受損。而太柔的結構雖然可以很好的消減外力,但容易造成變形過大而無法使用。
2.4打通關節。在結構體系中關節無處不在,因為結構的體系是變化的統一。理想的結構體系應該是渾然一體的,沒有任何關節,這樣的結構體系可以使任何外力都能迅速傳遞和消減。打通關節保持平衡的目的其實就是使其永遠處于原始的靜態,當力量不能暢通時,構件與構件之間的靜態平衡被破壞,結構就會發生變化。
二、建筑結構設計要點分析
1、地基及基礎方面的設計要點
地基及基礎設計必須以安全為最主要的設計原則,在進行設計時必須依據地質勘察資料,綜合考察地質、土壤以及地下水等多方面因素,充分完善基礎類型和上部結構的設計方案,不能片面地追求耐力容許值,認為耐力容許值小即為安全標準。通常來講,在進行施工圖設計前,設計部門應查看由相關部門提供的多層房屋建筑地質詳勘報告,特別注意不能僅以建設單位提供的籠統的附近建筑物基礎設計資料為依據。
此外,應避免單純憑經驗處理的方法來對軟弱地基進行換土墊層設計,必須采取安全高效的方法處理軟弱地基的換土墊層。例如,若憑借經驗處理,僅僅采用砂墊層加強承載力,而沒有計算墊層寬度和厚度,那必然會給建筑物的安全性帶來了極深的隱患。
2、結構體系的選擇
隨著技術水平的發展,多高層建筑結構體系已經突破原有的框架結構和剪力墻結構,衍生出框架剪力墻、框支剪力墻、框架—核心筒、筒中筒、束筒和混合結構等等;在建筑師層出不窮的創新方案下,結構工程師必須響應挑戰,不能墨守成規,同時又必須安全可靠。框架結構由柱、梁、板等構件組成,其特點就是結構柱布置靈活,能獲得較大的使用空間,但是抗側力剛度較小,因此規范規定的其適用高度較低,多用于商場、車站、停車庫等; 框架結構設計是應注意避免單跨框架結構體系,避免較多短柱情況的出現,應考慮梁柱偏心的影響,應考慮樓梯對地震的影響,也應該注意建筑填充墻體的布置。剪力墻結構體系是利用建筑物的分隔墻體做一些剪力墻,其特點就是將豎向受力構件隱于填充墻內,在建筑內部追求美觀。同時剪力墻結構設計成雙向抗側力體系,其抗側力剛度很大,整體性能好,在水平荷載作用下側向變形小,可以建造較高的高層建筑。剪力墻結構是典型的彎曲型變形的結構體系,因此剪力墻結構設計時應控制剪力墻的高寬比不宜太小,避免剪切破壞,同時剪力墻平面內剛度和承載力很大,而平面外剛度及承載力相對很小,設計時應雙向布置,兩個方向的剛度宜相近,避免剪力墻平面外搭大梁。同時剪力墻設計時應注意剪力墻洞口的布置,應追求規則均勻,成列成排布置,可以形成明確的墻肢和連梁。剪力墻和框架是最基本的兩種結構體系,兩者的融合衍生出框架剪力墻結構、框架—筒體結構、框架—核心筒結構等,它們都是優化結構側向變形性能,提高結構剛度,改善結構抵抗地震性能,擁有多道抗側力結構,多道設防的優秀結構體系。隨著建筑方案的日益新穎,建筑布置的不斷翻新,以及建筑材料科學的不斷發展,必將有更多類似組合構件,組合結構,巨型結構、脊骨結構等優秀結構體系的不斷出現。
3、承重柱的截面高度
在不容易發生地震的區域,如果單單憑借以往的經驗,想當然的認為其處于安全的條件下,將受力分析簡化而使承重柱的截面高度設計得過小,很容易出現安全問題。因此,設計人員必須根據規定設計其高度。如果為了簡化而將梁看成是鉸支梁,就會忽略承重柱對梁的彎矩作用以及兩者之間的剛結作用,降低了柱頂抵抗彎矩的能力,使得靠進承重柱梁底的區域出現水平裂縫,違反了抗震的規范,埋下極大的安全隱患。另外,要按照抗震規范中的要求對框架的橫向和縱向進行合理的設計,對兩個方向的作用力都予以計算,并使抗側力構件去承擔各方向的地震應力,做到合理的設計。
4、樓板的設計
對于樓板的計算,首先,不能簡單地將連續板的作用按單向板的作用來計算,這樣會造成假定的計算與實際情況不符,從而導致某一方向配筋不足而使樓板出現裂縫。其次,對雙向板的計算,不能忽略泊松比的影響,如果跨中彎矩未進行調整,得到的計算結果將會偏小。所以,雙向板的跨中彎矩鋼筋應采用縱橫疊放的方法,并且應將短跨方向的鋼筋放在下面,長跨方向的鋼筋放在上面,計算時,兩個方向的有效高度都要計算。此外,要避免發生漏算、少算載荷或者載荷折減不當等情況,使計算結果出現錯誤。
三、建筑結構設計中實際問題的解決及注意事項
1、超長鋼筋混凝土結構的使用當前,超長鋼筋混凝土結構在建筑中使用越來越普遍,但是鋼筋混凝土結構的抗裂性比較差,且又因為功能和外型上的需要,采用鋼筋混凝土結構的建筑很少設有伸縮縫,這就使得混凝土建筑物常常出現裂縫,產生裂縫不僅對建筑的防水性、抗凍性、鋼筋的抗腐蝕性、結構的承載力有非常嚴重的影響,而且還會影響到建筑物的美觀和使用壽命,目前常用的膨脹加強帶和后澆帶的方法,對補償鋼筋混凝土結構收縮有很好的效果。
2、PKPM系列軟件應用時應注意的問題
首先,基于結構設計的安全性,在對鋼筋混凝土進行結構計算時必需要進行周期折減,相關的規定中有具體的說明,計算時必須參照相關的數據。其次,選擇合適的結構振型數,振型數大小的選取關系到結構的層數和結構的形式,當結構的層數比較多或者是結構層的剛度有很大的突變時,例如,樓層的頂部有小塔樓或者其他外型上的突變時,應當取大一些的振型數。另外,考慮到剪力墻的剛度都很大,因此也受到大部分的地震力,而框架相對就只承受了較少部分的地震力,如果框架根據此時的地震力設計,當剪力墻開裂便會有很大的安全隱患。因此,為了增加整個結構的安全性,框架至少要承擔基底剪力的20%。
結束語
總之,建筑結構設計是一個系統而全面的工作,不僅是建筑設計成功實現的保證,更是建筑安全應用的基礎。應做到基于規范又高于規范,服務于甲方又不被甲方所左右,以保證建筑質量,確保人民生命財產安全,對自我負責,對社會負責。