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房屋建筑结构设计论文精选(九篇)

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房屋建筑结构设计论文

第1篇:房屋建筑结构设计论文范文

【关键词】建筑;暖通设计;问题;对策

随着人们生活水平的提高,建筑行业的发展也不断繁荣。对于房屋建筑来说,其结构设计关乎房屋的使用功能与质量。但是建筑行业发展的过快也导致建筑房屋结构设计的功利化与盲目性,人们过度追求房屋建筑设计的艺术感与时尚性,却可能导致房屋建筑质量问题。现阶段随着优化房屋建筑设计思路的呼声越来越高,人们不得不关注到目前建筑结构设计中存在的问题。所以说,如何针对现在的问题,及时有效的找到解决房屋建筑结构优化的方法成为人们必须思考的问题。

一、房屋建筑结构设计中存在的常见性问题

(一)房屋建筑结构设计过程不符合规范标准

在进行房屋建筑结构设计时,必须按照相应的标准规范。标准的设计要求可以保证房屋建筑的质量。但是实际情况则是一些设计人员根本不按照要求进行设计,或者对设计规范不了解,细节部分不能顾及到。并且建筑设计的微小之处无法考虑到,使得房屋结构数据有所偏差。要知道房屋建筑设计是一项精密的工作,如果误差出现则可能导致房屋建筑结构性能指标达不到,甚至影响人们的居住安全。并且建筑行业的发展较为迅速,一些设计人员跟不上时代的步伐,操作规范难以适应时代的发展,影响房屋建筑的质量。

(二)地基与基础结构设计重视程度不够

在进行地基设计时,设计人员仅仅依靠建设单位提供的数据,根本没有进行实地考察。这样就导致地基与基础的设计缺乏有针对性,可能会对建筑物的质量产生一定的影响。与此同时,一些设计人员在进行基础设计的取舍时没有把握好度,荷载值不合适,进而影响到基础拉梁的设计。现阶段房屋建筑的主体框架多为多层框架结构,钢筋混凝土结构一般使用柱下独立基础。如果荷载取值不恰当,就会影响建筑物的性能。不仅如此,基础拉梁设计取值不合理也是当前房屋建筑结构设计中普遍存在的问题,往往导致整体的建筑结构设计方案。

(三)建筑框架设计存在一定问题

主要可以分为以下几个方面:

第一,只重视房屋的横向框架设计,对其纵向框架设计不重视。这样以来,如果出现地震等灾害,就会导致建筑出现配筋与跨中纵筋分配不均的问题,影响建筑性能。第二,承重柱截面高度设计不合理,一些涉及人员为了便于计算受力分析,在设计承重柱的截面高度时将其数值设计较小,从而影响了建筑性能。第三,阳台梁载荷过小,因而设计人员不重视这一部分,可能将连续梁设置成单梁。时间一久,就会影响梁的承载力,缩短其使用寿命。

二、优化房屋建筑结构设计的策略探讨

(一)设计过程中遵守相应准则,提高设计准确性

良好的设置规范能够有效保证房屋建筑结构设计的规范性与质量。为此建筑结构设计人员必须充分掌握建筑结构设计的相应法规、细则与标准,即便是再细微的地方也不应放过。为了提高房屋建筑结构设计的准确性,设计时设计人员可以借助相应的计算机软件,利用程序进行精确化的编辑、设计,借助计算机庞大的计算功能,可以优化设计参数,确保房屋建筑结构设计的规范性,并且能够提高建筑房屋使用的安全性。

(二)设计时保障房屋建筑结构的安全性、功能性与经济性

地基与基础设计是房屋建筑的基础,只有地基与基础设计的质量得到保障,才能提高房屋建筑的整体质量。在进行设计时,一方面要求设计人员充分考虑房屋结构设计的安全性,另一方面还应该兼顾房屋的功能性与经济性。这就要求合计人员在设计之前就应该对施工区域进行实地考察,要掌握第一手资料。设计人员还应该精确计算荷载值,确保设计的精确性。为此,设计人员应该尽量避免单纯的依靠套公式的计算方式,而应该根据设计规范、标准并综合考虑地基的实际情况进行适当的修改。持力层的承载力也不是凭空得来的,而是根据施工地点土的性质决定的,不同性质的土层其承载力也不一样。为了保证数据的准确性,计算后还应该根据标准进行验算。需要注意的是,如果计算时使用的是电子计算机,则应该选择恰当的模型,并仔细校对数据。

(三)合理设计房屋建筑的框架结构

在选择框架结构参数时,应该根据建筑楼层剪力系数、自振周期以及侧向刚度比等。在结构配筋时必须综合考虑最大配筋率和最小配筋率。只有这样才能保证房屋建筑各个部位的搭接、延伸以及锚固符合要求,提高其抗震性能。涉及人员必须重点关注建筑物的顶层,确保按照国家的相应标准进行设计,避免房屋因温度变化导致墙体开裂。

(四)提高设计人员的综合素质水平

事实上在设计时出现的各类问题大多与设计人员的能力与水平有关,因此提高设计人员的综合素质水平是优化房屋建筑结构设计的重要措施。为此,设计人员必须不断学习,以便提高自身的能力。对于一些较为重要的设计点,设计人员应该提高认识,深入现场进行实地考察。另外,随着时代的发展,计算机软件的应用也为房屋建筑结构设计注入了新的活力。所以,设计人员还需要掌握一定的计算机操作能力,以便提高设计效率,确保设计的准确性。

结语:综上所述,房屋建筑行业仍会继续发展,在发展过程中必须及时关注房屋结构设计中存在的问题。我们必须重视这些问题,如果不加以解决将可能影响房屋建筑的质量,更有甚者还会阻碍房屋建筑结构设计理念的进一步发展。有鉴于此,设计人员在设计之前必须综合考虑建筑周边的环境,在设计过程中应该在满足建筑房屋安全性的同时保证房屋使用的功能与居住体验。对于设计人员来说,房屋建筑结构设计中必须严格遵守设计原则,兼顾建筑的安全性、功能性与时尚型,才能不断推动建筑业的发展。

参考文献:

[1] 梁利生. 房屋建筑结构设计中常见问题的剖析与探讨[J]. 中国新技术新产品. 2012(17)

[2] 张莉,阮景,满敬涛. 浅谈房屋建筑结构设计中常见的问题及改进措施[J]. 中外企业家. 2013 (35)

第2篇:房屋建筑结构设计论文范文

关键词:结构设计;设计要点;工程案例

引言

因为科技的发展导致建筑技术的进步,建筑工程面临着越来越高的要求。好的建筑结构设计的方案不但要经济性、可行性、合理性等特点,而且要有相当的理论技术作为基础。经济高速发展的几年,我国城市涌现出越来越多的高层和超高层建筑,随着数量的加大,一系列的设计弊端和问题在结构设计中也体现出来,设计人员必须在事件中不断的积累经验、总结经验,丰富自己的专业知识和设计创新,才会在未来的城市建筑结构设计中体现设计的核心价值。

一、 现代建筑结构设计的要点分析

1. 轴向变形是现代高层建筑在结构设计中须要考虑的设计要素。有些情况下可能会由于数值较大的竖向荷载,在柱中可能引起一定程度轴向变形,引起连续梁中间支座处的负弯矩值减小越来越明显,会产生影响预制构件下料的长度,设计人员要依据轴向变形的实际计算值,合理调整下料长度,而达到不影响连续梁弯矩的目的。

2. 现代建筑结构设计中水平荷载是一项必须重视的因素,建筑结构设计的过程中,楼面使用荷载和建筑物的自重等竖向荷载,将在竖向构件中引起与建筑物高度一次方成正比例的一定数值的轴力与弯矩,而水平荷载对于建筑结构产生的倾覆力矩及其在竖构件中引起的轴力,则是与建筑物高度的二次方成正比,竖向荷载基本是定值,而地震作用、风荷载等水平荷载的数值则会随着建筑结构动力特性的不同,而会出现很大幅度的变化,在建筑结构设计过程中,这种情况经常出现,这是必须在设计工作中进行详细计算与周密分析的原因所在。

3. 设计工作还有一项重要的控制指标――侧移,必须将水平荷载作用下的建筑结构侧移控制在一定的限度之内,侧移在高层建筑结构设计中已经成为重要的控制指标,特别是伴随着建筑物高度不断增加,建筑结构的侧移变形在相同水平荷载下增大显著,这是与与多层建筑完全不同的。

4. 设计工作还有另一项重要指标―结构延性,相比较于小高层、多层建筑而言,层数较高的建筑结构会相对更加柔一些,在相同的地震作用下变形更大些。在结构设计中必须采取相应的工艺与技术措施,以保证建筑结构具有足够的延性,这都是为了保证高层建筑结构进入塑性变形阶段后,依然会具有非常合理的变形能力,避免建筑物倒塌或者发生其他的危险。

二、 建筑结构设计工程案例

本论文以某高层住宅建筑工程项目为例,需要指出建筑结构设计的基本流程与注意事项如下:这个建筑工程项目位于某城市的市中心繁华的地段,地上20 层,地下1 层,建筑总高度78.3 m,建筑总面积约25万m2。建筑结构的长宽比为3.8~7.4,高宽比为5.6~10.1。项目所在地地形平坦,表层土以人工填土为主,土层在垂直与水平方向有着稳定的分布,基础一般在第四纪沉积土层的以下部分。结构为二级安全等级,抗震设防重要性为丙类,基本风压0.45kN/m2,抗震设防烈度为9 度。

1. 主体结构设计

这个项目主体结构采用框架―剪力墙结构体系。其中框架的抗震等级为二级,剪力墙的抗震等级为一级。建筑物中部布置剪力墙,形成筒体,并且将其作为主要的抗侧力构件,在筒体周围结合建筑物的实际使用功能合理设置框架柱。地下室顶板作为结构嵌固端,其板厚设计为180mm,板配筋为双层双向形式满布。地上部分的楼层主次梁沿Y 向布置,以利于减小主梁的高度,增加使用净高,层楼板厚为110mm。

2. 基础设计

依据本工程所在地的地质勘察报告提供的地基承载力计算,确定本工程X 向基础梁的尺寸为900×1800,Y 向基础梁的尺寸为1000×2000 或1800×2000。由于受到筒体内电梯基坑、集水井局部下沉的影响,设计采用梁板式筏形基础,筒体四周的板厚为1.5m,其他部位板厚为1.0m。局部可能主梁不能正常贯通,筒体部位的竖向荷载也相对较大。基础结构设计过程中,要特别重视各类技术资料与数据的收集和整理,计算采用弹性地基梁、板和有限元梁、板的设计软件,确保计算结果真实性与可靠性。

3. 框支层设计

(1)框支墙结构设计

本工程结构设计中,为了有效改善混凝土的受压性能,增大结构延性,在设计中合理控制墙肢轴压比,其比值应控制在0.5 以内。核心筒落地剪力墙的厚度为40cm,核心筒以外,建筑四角分别布置L型剪力墙,厚度为70-90cm 。底部加强区域的剪力墙设计中,应按照相关规范与技术要求设置相应的约束边缘构件,其纵筋配筋率应控制在≥1.2%,体积配箍率则要控制在≥1.4%。同时,在本工程长厚比

(2)框支柱设计

本工程框支柱的抗震等级为二级,框支柱的剪力设计中,设计值按照柱实配纵筋进行计算,还应控制剪压比在0.15 以内,剪力设计值应乘以放大系数1.1。柱内纵向钢筋的配筋率应

(3)箱形转换层楼板设计

本工程结构设计中,箱形转换层的箱体的上下层板厚均为25cm,总高度为245cm。结构设计中,采用专业的ANSYS 有限元软件对箱体上下层板的内力进行分析与计算。在不同的荷载工况条件下,在箱形转换层楼板设计中,楼板裂缝≤0.2mm,双层双向通长配筋。箱体上层板的最大压应力控制在1.2MPa 以内,箱体下层板的最大拉应力应控制在2.0MPa 以内。

三、 结语

由上述可以得出,对于设计中常见的效率与质量的问题要引起特别的重视,必须综合考虑各种影响因素在建筑结构设计工作中的影响与作用。应及时引入先进的设计理念和方法,从而使得建筑结构设计中更多的应用新工艺、新技术和新材料,从而达到有效提高建筑结构设计整体品质的目的,有利于项目建设工作的顺利进行。

参考文献

第3篇:房屋建筑结构设计论文范文

【关键词】建筑设计,抗震设计,重要作用

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

一.前言

建筑设计中的抗震设计,关乎民生,关乎经济发展,社会稳定,对房屋建筑实施结构设计,主要涉及对建筑高度,承载力,总体结构,各个部件的性能规划等一系列的因素,要求通过对各个构件和整体规划的基础上,既实现满足居民生活生产保障安全的需要,又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计,必须综合考虑地基,房屋的结构体系选择,综合布局等多方面建设因素,是一项及其专业,严谨,复杂的高技术工作。

二.建筑设计和抗震设计的作用和关系分析

建筑设计对建筑抗震起重要的基础作用。建筑的结构设计难以对建筑设计有很大的改动,建筑设计已经初步形成了,建筑结构就必须按照原则服从建筑设计的要求。设计师在建筑方案能够全面的考虑到抗震设计的要求,那么结构设计人员按照建筑方案对结构部件进行科学、合理的布置,保证建筑结构质量与结构刚度均匀分布,结构受力和结构变形共同协调,提高建筑结构抗震性能和抗震承载能力;如果建筑方案没有考虑到抗震的要求,直接给结构抗震设计带来更大的难题,建筑布局设计限制结构抗震布局设计。为了进一步提高结构部件抗震承载能力,就必须增大结构构件的截面面积,这样又会造成很多不必要的浪费。所以,在建筑抗震设计的过程中建筑单位要对建筑体型设计、建筑平面布置设计、屋顶建筑抗震设计等问题加以关注。

三.我建筑抗震设计的现状

在建筑抗震设计领域,虽然我国在近年来有了长足的发展,但是,相比西方发达国家而言,发展缓慢,尤其是在抗震设计上,没有能够正确的处理好建筑设计和抗震设计的关系,虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念,但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷,主要表现在以下几个方面。

1.建筑抗震设计中缺乏科学规范的理论指导,缺乏实际经验的积累;我国对地质地震的认识尚不够完善,对地震的成因,预测,防治研究不够深入,地震防治规范不够科学。因此,在进行建筑结构抗震设计时候,缺乏一定的科学依据,或依据的是不完善的理论。因此,难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。

2.建筑抗震设计中,设计立足于固定参数,而忽视了实际情况,设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范,比如,在我国地震设计研究中,把地震的降级系数统一规定为2.81,将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中,结构截面承载能力设计和变形的检验计算,需要依据一定的实际情况而行的。

3.设计中,没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序,难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。

四,我国建筑结构抗震设计标准

1.我国的建筑结构抗震设计要遵循中华人民共和国GB 500112010建筑抗震设计规范。辩证灵活运用其中抗震设计原则,严格执行设计施工标准,借鉴其中经验,结合房建本地实际,科学设计。

2.要坚持实施多级防震措施。传统房建结构多采取的是三级设防措施,即小震不坏、中震可修、大震不倒。但在新的时期,房建结构必须是采取的多级设防模式,保护建筑主体抗震能力,减轻经济损失,使得建筑抗震中更加安全。

3.将概念设计理论和基于性能的设计理论相结合。结合建筑结构设计施工地的具体实际情况,做出科学严谨勘探,掌握第一手资料,综合分析考虑,做出最优势的战略设计组合。

五.建筑设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题

1.建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空问形状的设计。在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则,在平面形状上,矩形、圆形、方形等对抗震来说,都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽量避免不对称的侧翼和过长的侧翼,在体型布置上使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在抗震时发生扭转反应。在建筑设计中,为了建筑立面美观和艺术上的创意,复杂的建筑体型是难以避免的,但是,在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好地结合起来。

2.建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求,同时它与建筑抗震关系很大,因此从概念上要解决的一个核心问题是,建筑平面设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在墙体布置上要均匀对称;在抗震墙(剪力墙)布置上尽量与结构抗震要求相结合;对刚度很大的楼、电梯井简要居中布置,避免偏心扭转地震效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的基础作用。

3.建筑竖向布置设计问题

建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑物沿高度(沿楼层)建筑结构的质量和刚度分布设计上。在工业和民用建筑中,无论单层和多层都存在此类问题。在建筑设计中,尽可能使建筑物沿竖向的刚度分布比较接近,应特别重视使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑底部,不应中断或不到底;尽量避免某一楼层刚度过小;尽量避免产生

4.屋顶建筑抗震设计问题

设计高层和超高层建筑时,屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来,从多数高层建筑抗震设计评定结果看,屋顶建筑设计还存在一些问题,例如:屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重,无形当中加大了屋顶建筑变形,而且地震作用也加大了,尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上,如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力强出现间断,在地震发生时,带来的地震扭转作用也会更严重,对抗震更不利。所以,进行屋顶建筑设计过程中时,应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料,使得地震作用传递不受阻碍;屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上;如果屋顶建筑非常高,屋顶建筑就必须具有较强的抗震性,让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小,尽量避免发生扭转效应。

六.结束语

建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定,关系到国民的生命财产安全,加强建筑抗震设计,设计,提高抗震能力,是促进社会和谐稳定的客观要求。因此实施科学合理的设计方法,科学处理建筑设计和抗震设计的关系。建筑设计是整个建筑抗震设计的重要环节,二者存在着密切的联系,共同为提高建筑整体抗震性能提供了强大的支撑。在进行建筑的抗震设计时候,必须要将建筑的建筑设计和结构设计综合协调起来,实现二者的配合,共同为建筑整体的抗震设计发挥出更强大的作用。

参考文献:

[1] 蒋山 浅谈建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [期刊论文] 《中国房地产业》 -2011年10期

[2] 陆伟权 浅析建筑设计在建筑抗震中的作用 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年14期

[3] 曾锐 重视建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [会议论文] 2003 - 中国铁道学会铁路房建管理会议

[4] 程宇 建筑设计在建筑抗震设计中的分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2011年36期

[5] 李建平 建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [期刊论文] 《安徽建筑》 -2004年5期

[6] 宫玲君 论抗震设计在建筑设计中的意义与策略 [期刊论文] 《科技风》 -2009年16期

第4篇:房屋建筑结构设计论文范文

【关键词】混凝土结构 教学改革 应用型

【中图分类号】 G642.0

前言

近年来的大学毕业生的就业压力和用人单位对土木工程专业人才的需求,加强对学生执业能力的培养已变得极为迫切。混凝土结构课程作为土木工程专业主干课程,在整个课程体系占有举足轻重的地位,对混凝土结构课程内容、教学方法进行适时顺势的调整和实践是十分有必要的。基于混凝土结构课程特点及以上原因,笔者大胆尝试,对混凝土结构课程内容及教学方法进行了改革,已取得了良好的成效。

1、课程特点及其在土木工程专业中的地位

混凝土结构课程通常按内容的性质可分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面计算和构造等基本理论,属于专业基础课内容,具有概念多、公式多、符号多、计算量大和构造措施繁杂等特点。后者主要讲述梁板结构、单层工业厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计,属于专业课内容,具有系统性强,概念设计内容多等特点。

混凝土结构是理论性和工程应用性并重的一门课程,土木工程专业学生无论将来从事结构设计、施工监控、结构安全性评价、结构加固等,其实归根结底问题的本质就在于进行不同受力形式的混凝土构件截面的设计和校核,这恰恰是混凝土结构着重解决的问题。它决定了混凝土结构作为土木工程专业核心课程的地位,对混凝土结构知识的掌握和运用也将成为学生在毕业设计和日后从事专业技术工作的一把利器。

2、改革教学内容和教学方法

2.1 教学内容的改革

首先,将“土木工程材料”、“混凝土结构设计原理”、“混凝土结构设计”、“建筑结构抗震设计”、“高层建筑结构”等课程分别进行系列的整合和优化,避免重复,精简混凝土结构课程内容。如将荷载和设计原则等内容从其他同类课程中抽出,单独设一门“荷载和结构设计方法”课程;将混凝土和钢筋的材料性能部分归并于“土木工程材料”课程中,“混凝土结构设计原理”仅简单介绍混凝土和钢筋的力学性能;将构件和结构的抗震设计部分归并于“建筑结构抗震设计”课程中;将框-剪结构、剪力墙结构、筒体结构等部分归并于“高层建筑结构”课程中。当然,在授课过程中,我们也注重了专业课程之间的相互衔接。如在讲解第2章混凝土和钢筋的基本力学性能时,可结合前面课程《土木工程材料》对这部分的内容作以复习和补充,而学生对一些实际结构提取计算简图的能力则需要通过“结构力学”、“混凝土结构设计原理”、后续“房屋建筑结构设计”或“桥梁工程”等诸多专业课程学习来培养[1]。

另外,对土木工程专业的建筑结构和道桥工程方向,由于引用规范的不同导致混凝土结构设计原理的教学内容有较大的差异,如矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算,在《混凝土结构设计规范》和《公路桥规》中是大有不同的,具体见表1。

从表1所列内容可知:《混凝土结构设计规范》和《公路桥规》在偏心受压构件计算时都考虑了构件纵向弯曲引起的二阶弯矩的影响,即采用初始偏心距乘以一个偏心距增大系数来考虑。而在这两个规范中取值是不同的,在结构规范中,为轴向力对截面重心的偏心距与附加偏心距之和,而在桥涵规范中未考虑附加偏心距,初始偏心距就取成。而且,在两个规范中材料强度的表达符号也是有差别的等。

2.2 教学方法的改革

针对混凝土结构设计原理知识的“繁”、“杂”,在“教”的过程中更要注重授课的条理性、重点突出并指明规律。例如繁杂的计算公式主要来源于两个方面:一是基于构件在不同荷载作用下的破坏机理和形态,掌握各个临界状态下构件截面的应力分布情况,然后基于力的平衡条件、力矩平衡条件列出力学平衡方程,进而摆脱记忆公式带来的烦恼;而对于那些通过理论推导不能得出的半经验半理论公式,我们将教材和规范结合,以教材为蓝本分析构件破坏的影响因素,通过查规范得到相关计算方法,使学生在学习的过程中逐步熟悉如何正确使用规范。此外,对于那些琐碎的构造要求,以实际工程的介绍配合规范相关条文的要求,使同学们更加容易理解和记忆。

3、教学效果反馈

2009年以来,基于应用型土木工程人才的培养思路,我们对混凝土结构进行了有益的考试改革。混凝土结构设计原理的考核,采用平时成绩加期末考试成绩的方法,平时成绩主要是量化的练习、作业成绩,占总成绩的30%,期末考试成绩占70%,形式上采用闭卷。对混凝土结构设计采用开卷形式,考试题型和形式模拟国家注册结构工程师执业资格考试,允许学生带入教材、规范等参考资料,使学生在学校里就体验到日后执业考试的要求。表2是2008年(教改前)与2009年以来(教改后)教学效果的对比。

表2中的数据表明,2009年以来的教学改革和实践取得了良好的效果。同时,由于加强了在专业课程教学中对工程软件的学习,使同学们提前对结构设计过程中结构分析、截面设计、施工图绘制等各个过程有了较为深刻的了解。这样以来,一方面使学生在毕业设计中更容易入手,为部分同学考研复习取得了时间,也缓解了毕业设计时间紧、任务重和毕业生求职时间提前间的矛盾;另一方面学生的实际应用能力的强化,毕业生求职的竞争力就得以提升,实现了毕业生和用人单位的无缝连接。

参考文献

[1] 范颖芳,杨刚,刘婷婷.工程软件在《钢筋混凝土结构设计原理》课程教学中的应用初探,第十届全国高校土木工程学院(系)院长(主任)工作研讨会论文集[C],中南大学出版社,2010,288-292.

第5篇:房屋建筑结构设计论文范文

关键词:钢筋混凝土结构;楼盖;课程设计;教学研究

中图分类号:G642.0;TU375-4 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2016)05-0141-04

实践环节是培养学生创造性思维和实际工作能力的重要教学手段。课程设计是土木工程专业实践性教学环节的重要组成部分。混凝土结构设计作为土木工程专业第一门直接面向工程技术应用的课程,是建立学生工程性思维和传授工程科学方法的重要课程。该课程的实践环节设置有“钢筋混凝土楼盖课程设计”和“单层工业厂房结构课程设计” 。钢筋混凝土楼盖课程设计是学生遇到的第一个专业课程的实践性教学环节,是学生首次进行较为全面的房屋结构设计训练。学生毕业后进入设计院工作,首先面对的工作常常是各种类型的板设计和楼梯的设计,因此,楼盖课程设计是学生职业生涯的第一课。如何搞好楼盖课程设计教学,如何通过该课程设计夯实学生所学的专业知识,培养学生独立完成设计的能力,提高学生理论联系实际和综合分析问题、解决问题的能力,使课程设计真正成为毕业设计的预演,为学生今后走上工作岗位打下坚实的基础,是值得讨论和研究的重要问题。

一、钢筋混凝土结构楼盖课程设计存在的主要问题

从20世纪70年代后期到现在,尽管我国混凝土结构设计规范历经74版规范、89版规范、2002版规范,以及目前现行的2010版规范,但混凝土结构课程设计的内容变化并不大。各高校钢筋混凝土肋梁楼盖课程设计任务,普遍是设计一个多层工业厂房楼盖或民用建筑楼盖(如车间仓库、商场、图书馆书库等) ,多采用四周为砖墙的内框架结构形式[1-3]。目前,钢筋混凝土楼盖课程设计往往通过调整柱网平面尺寸和荷载取值等方式形式上做到了每生一题,但设计过程过于格式化,即学生只要按照教材“照葫芦画瓢”,单纯机械式模仿,就能完成相应的结构计算和设计。从教学效果看,这样的设计过程无法让学生真正掌握结构设计方法,也很难激发学生学习的主动性和积极性。

二、楼盖课程设计教学改革与实践

钢筋混凝土楼盖课程设计作为土木工程专业一门重要的实践环节,教学中必须确立学生在设计中的主体地位,发挥教师的主导作用,与国家现行规范紧密联系,以便于学生更好地理解所学内容和理论联系实际,培养他们独立分析、解决问题的能力,最大限度地激发学生主动学习的意识。

(一)课程设计任务书要具有真实性, 以任务驱动引领教学,按行动导向实施教学

课程设计任务书中以具体的工作任务驱动引领教学,按照“教、学、做”一体化模式组织教学,强调“为了项目工作而学习”和“通过项目工作来学习”,使工作过程与学习过程相统一,培养学生的工程意识,加强责任心和工作规范的教育。

课程设计任务书要引导学生用全局、专业的眼光去分析问题,不急于作具体构件的设计。课程设计任务书要求明确以下内容:

(1)明确所设计结构的安全等级和设计使用年限。混凝土结构的安全等级,与结构重要性系数有关。

《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)[4]第3.4.2条和第3.4.3条中对应的“使用年限”对混凝土强度等级的最小水泥用量、最大氯离子含量、最大碱含量等均作了严格的要求。

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)[5](以下简称《荷载规范》)增加可变荷载设计使用年限调整系数γ:L,调整和完善可变荷载,适当提高安全度。由《荷载规范》第3.2.5-1条,设计使用年限为5年、50年和100年,γ:L分别为0.9、1.0和1.1。

(2)明确所设计结构属工业建筑或民用建筑,并明确所设计建筑结构的功能。民用建筑和工业建筑楼面均布活荷载分别见《荷载规范》5.1和5.2,其标准值、组合值系数和准永久值系数的取值是设计的重要依据。《荷载规范》3.2.4-2条明确“对标准值大于4 kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载, 可变荷载的分项系数应取1.3;其它情况应取1.4”。

在布置任务时,通过改变楼盖建筑功能,要求每个学生根据下达的建筑结构的功能,自己动手从荷载规范中查得相应荷载楼面均布活荷载值。

(3)明确所设计结构的环境类别。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)表8.2.1对混凝土保护层厚度给出了严格的限制,如当构件所处二类a环境类别时,混凝土强度等级C25~C45,板混凝土保护层的最小厚度为20 mm,梁、柱混凝土保护层的最小厚度为25 mm;当构件所处一类环境类别时,相应减小5 mm。当混凝土强度等级为C20、C25时,板、梁、柱混凝土保护层的最小厚度相应增加5 mm。

在布置任务时,要求每个学生根据下达的建筑结构环境类别,自己动手从混凝土规范中查得保护层厚度。

(4)明确建筑平、剖面尺寸、建筑标高和建筑面积。

尽管学生学过房屋建筑学课程,但大多数学生作楼盖课程设计时,基本上没有建筑标高与结构标高的概念。任务书中应不仅要求绘制结构平面布置图,还需根据工程实际,提供相应建筑标高。让学生明白,给出的建筑标高是指建筑物装饰装修层完成后的标高,而用于结构计算和结构平面布置图中标注的标高应是结构标高,即装饰装修层完成前的标高。培养学生结构图应标注结构标高,而非建筑标高的工程意识。

每个学生应根据任务下达的建筑平面柱网尺寸及层高,自己确定结构方案,即学生自己布置梁、板、柱,确定楼(屋)面面层的建筑做法,即楼(屋)面保温材料、找坡层、防水材料等,并自己选定梁板所采用的混凝土、钢筋强度等级等。

(二)结构方案采用框架结构体系

楼盖课程设计采用内框架结构与现行规范和建筑业的发展趋势明显不符。《建筑结构抗震规范》(GBJ11-1989)删去了“底部内框架砖房”的结构形式。《建筑结构抗震规范》(GB50011-2001)将“内框架砖房”的结构形式限制于多排柱内框架。考虑到“内框架砖房”已很少使用且抗震性能较低,《建筑结构抗震规范》(GB50011-2010)[6]取消了“内框架砖房”的相关内容,标志着“内框架砖房”结构形式已不复存在。因此,必须对钢筋混凝土肋梁楼盖课程设计内容进行调整,选择更符合目前规范和工程实际的框架结构形式。

(三)楼盖结构布置的问题

在设计初期,由于学生无设计经验,对结构整体力学性能概念不甚清晰,较难作出合理的结构布置。其突出的问题主要表现在如下几个方面:

学生在结构布置时,一般都是一个方向布置主梁,另外一个方向布置次梁(包括与柱相连的梁)。通常房屋横向刚度比纵向刚度弱,采用横向承重框架可以改善横向与纵向刚度相差较大的缺点,为了提高建筑物的侧向刚度,主梁宜沿建筑物的横向布置。这种结构布置形成楼盖两个方向的刚度差别较大,结构整体性差,不利于学生建立整体的结构概念,并形成结构设计只要注意一个方向的错误观点。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)5.1.1条规定:一般情况下,应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担[3]。因此,对于要求计算抗震的结构而言也宜设计成双向承重框架。

(四)单向板、双向板划分的问题

单向板(即梁式板):弹性理论, l:2/l:1(长边与短边长度之比)≥2;塑性理论,l:2/l:1≥3。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第9.1.1条规定:“当长边与短边长度之比大于2.0,但小于3.0时,宜按双向板计算;当按沿短边方向受力的单向板计算时,应沿长边方向布置构造钢筋。”这样,如果不能很好地学习理解规范,很可能在板的长边与短边之比大于2又小于3时,按单向板计算,其含钢量达不到新规范的要求。

(五) 肋梁楼盖梁柱体系中连续梁模型和框架模型适用范围的辨析

确定框架梁、柱截面尺寸时,要考虑梁、柱线刚度比的限值,因此必须让学生明白教材中主梁计算简图采用多跨连续梁,是有局限性的;工程设计实际情况是,为满足“强柱弱梁”的抗震设计原则,在大多数情况下,主梁计算简图实为框架结构。当计算简图为框架结构时,主梁的内力计算方法与多跨连续梁就有了本质的不同。通常当梁、柱的线刚度比大于 3~5时,由于柱对梁的约束作用较小,而将柱作为梁的不动铰支座,梁按铰支于钢筋混凝土柱上的连续梁模型计算。 当梁、柱的线刚度比小于 3~5 时,必须考虑柱对梁的约束作用,此时梁柱节点为刚性结点,梁与柱共同形成框架,简化为框架模型计算,按框架进行结构分析[1]。值得注意的是,一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构,各层柱的计算长度l:0按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)表6.2.20-2取用,现浇楼盖,底层柱1.0H;其余各层柱,1.25H。

(六)基本组合的荷载分项系数问题

通常参考教材中仅考虑“1.2×永久荷载标准值+1.4×可变荷载标准值”作为楼板荷载组合设计值,因此必须让学生明白基本组合的荷载分项系数问题,引导学生研读规范条文。

《荷载规范》3.2.3条:荷载基本组合的效应设计值应从可变荷载控制的效应设计值与永久荷载控制的效应设计值中,取用最不利的效应设计值。

《荷载规范》3.2.4-1条:当永久荷载效应对结构不利时,对由可变荷载效应控制的组合,永久荷载的分项系数应取1.2,对由永久荷载效应控制的组合,永久荷载的分项系数应取1.35;当永久荷载效应对结构有利时,永久荷载的分项系数不应大于1.0。

《荷载规范》3.2.4-2条:对标准值大于4kN/m2时的工业房屋楼面结构的活荷载,荷载分项系数应取1.3。

(七)改进楼盖配筋方式

目前教材、参考书中,为了节省钢筋,楼盖配筋方式仍多采用以前倡导的弯起式。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第9.1.4条规定:“采用分离式配筋的多跨板,板底钢筋宜全部伸入支座;支座负弯矩钢筋向跨内延伸的长度应根据负弯矩图确定,并满足钢筋锚固的要求。”分离式配筋施工方便,已成为工程中钢筋混凝土板的主要配筋方式。在主梁配筋计算时,建议不要考虑主梁上、下部钢筋的联系,不使用弯起钢筋,主梁斜截面抗剪由箍筋承担。

(八)应进行结构构件裂缝宽度验算

目前教材、参考书中,楼盖课程设计示例一般未进行裂缝宽度和挠度验算。若板的跨厚比钢筋混凝土单向板不大于30,双向板不大于40;次梁、主梁截面尺寸满足高跨比要求,挠度验算可忽略;但对板、梁必须进行裂缝宽度验算,是不应忽略的,否则不能保证结构构件正常使用极限状态要求。

(九)应重视构造钢筋

构造问题是结构和构件承载受力的基本条件。若不能满足,则结构分析和截面设计中的基本假定和计算简图就根本不能成立,设计出来的结构安全度就会大有问题。譬如,当按简支边或非受力边设计的现浇混凝土板,当与混凝土梁整体浇筑时,板面构造钢筋从混凝土梁边、柱边伸入板内的长度不宜小于l:0/4;当整体浇筑嵌固在砌体墙内时,钢筋伸入板内的长度不宜小于l:0/7。若是框架结构,板面构造钢筋从混凝土梁边、柱边伸入板内的长度不宜小于l:0/4,不是教材中的l:0/7[7]。

(十)积极推进手算、电算的结合

课程设计教学内容若仍采用手算体系的教学框架,将明显与当今信息化社会脱节[8]。引入PKPM系列软件中PMCAD的教学内容,对结构布置和结构计算部分,采用“先手算、后电算”,对结构施工图的绘制采用PMCAD与AUTOCAD相结合,加强电算与手算相结合,以及结构构造措施环节的建设,培养学生手算、电算和概念分析等能力,激发学生自主学习的兴趣。

三、 结语

针对钢筋混凝土楼盖课程设计中存在的突出问题,围绕提高教学质量,培养学生工程实践能力的主线,充分发挥教师的主导作用,确立学生的主体地位,使学生通过课程设计对建筑结构设计有较全面的理解和认识,逐步建立工程思维方式,提高学生发现问题、分析问题和解决工程实际问题的技能,为毕业设计和今后从事结构设计工作奠定坚实的基础。

参考文献:

[1]白国良. 混凝土结构设计[M].新一版.武汉:武汉理工大学出版社,2011.

[2]侯治国. 混凝土结构[M].第4版・修订版.武汉:武汉理工大学出版社,2011.

[3]沈蒲生.混凝土结构设计[M].北京:高等教育出版社,2010.

[4]东南大学,同济大学,天津大学.混凝土结构(中册)[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[5]中华人民共和国住建部.建筑结构荷载规范GB50009 - 2012[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[6]中华人民共和国住建部.建筑抗震设计规范GB50011 - 2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

第6篇:房屋建筑结构设计论文范文

Abstract: Based on the development of course and specialty's integration, the "teaching, learning and doing integration" mode is advocated. This paper proposes the teaching design of higher vocational colleges Building Architecture course's projectized reform to serve the construction of modern vocational education system, initiatively adapt to the social development needs of regional economy and train high-end skilled talents for society.

关键词: 高职;房屋建筑学;课程;项目化

Key words: higher vocational colleges;building architecture;course;projectized

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)35-0230-03

1 课程和专业一体化发展

《教育部关于推进高等职业教育改革创新引领职业教育科学发展的若干意见》(教职成[2011]12号)提出:高等职业教育必须准确把握定位和发展方向,自觉承担起服务经济发展方式转变和现代产业体系建设的时代责任,主动适应区域经济社会发展需要,培养数量充足、结构合理的高端技能型专门人才。

高职建筑工程技术专业建设以《教育部 财政部关于进一步推进“国家示范性高等职业院校建设计划”实施工作的通知》(教高函[2010]8号)、《关于确定“国家示范性高等职业院校建设计划”骨干高职院校立项建设单位的通知》(教高函[2010]27号)、《关于推进高等职业教育改革创新引领职业教育科学发展的若干意见》(教职成[2011]12号)文件精神为指导,主动适应建筑业发展及区域经济发展的需要,以培养生产一线高端技能型人才为出发点,借鉴发达国家和地区先进的教育教学理念,遵循“以服务为宗旨,以就业为导向、以能力为核心、以行业标准为依据”的原则,改革专业人才培养模式,构建行动导向的课程体系,引入建筑行业企业标准开发专业课程和相应的教学资源,指导建筑工程技术专业的改革与实践,辐射和带动相关专业的建设,为社会培养高端技能型专门人才。

2 推行项目导向的“教学做一体化”的教学模式

我学院自2011年以来,逐步推进整体性教育教学改革,专业教师均通过了“项目教学法”能力测试。本人主讲的《房屋建筑学》等课程实施了“项目教学法”,开展“项目载体、任务驱动、学生主体、素质渗透、工学结合”的“教学做一体化”教学模式,推广到专业核心技能培养阶段的其它课程。根据职业岗位能力、素质要求,结合实际工作过程,以任务或项目设置教学情景,做到一个教学情景就是一项真实的工作任务和系统的工作过程,实现学生职业能力的训练。在教学过程中,利用校内和校外两个实训场所,做到课堂教学与实习实训一体化,学习过程与工作过程一致化,突出学生的主体地位,让学生通过“明确任务、制定计划、任务实施、评估成果”等学习活动,获得专业知识,掌握职业技能。实施项目化教学模式,由学生自己设计及实施工作过程,学会学习,学会做事,学会与人相处,学会

生存。

3 高职《房屋建筑学》课程项目化中的保持

《房屋建筑学》课程项目化改造后称《房屋建筑设计与构造》,新课程保持着旧课程的几个方面:

①前导课程:《建筑受力分析与计算》、《建筑材料及性能检测》、《施工图识读》。

②后续课程:《基础工程施工》、《混凝土结构工程施工》、《钢结构工程施工》、《屋面与防水工程施工》、《装饰装修工程施工》等。

③课程地位:《房屋建筑设计与构造》是建筑类专业的缩影,是一门专业技能基础课程,是所有建筑行业人员都应该掌握的专业入门课程,课程地位显要。

④知识能力要求:要求理论与实践并重。使学生具备从事建筑工程实践所必须的房屋建筑设计和房屋构造设计技能,并为学习建筑结构设计及施工打下一定的基础。学生学完本课程后要求:初步掌握一般工业与民用建筑构造及设计基本原理和方法;具有一般建筑构造设计基本能力;具有一般建筑设计的初步能力;提高识图及绘画技能,能看懂与绘制建筑施工图。根据所了解和掌握的民用建筑设计原理和建筑构造知识,能进行建筑初步设计如单元式住宅楼设计、学校教学楼设计、学校办公楼设计、单层工业厂房平剖设计,以及建筑构造设计。

4 高职《房屋建筑学》课程项目化中的创新

4.1 课程项目化改造的必要性

4.1.1 学生特点 学生从小到大看房屋建筑都是“瞎看”,对没有具体成果的“被动盲目学习”普遍缺乏兴趣。而他们思想活跃、参与热情高。

4.1.2 原来的情况 ①课程名称:《房屋建筑学》;②内容:建筑设计概论、建筑平面设计、建筑体型与立面、建筑剖面设计、民用建筑构造概述、楼电梯与坡道、基础与地下室、墙体、门窗与遮阳、楼地面、屋顶、变形缝、建筑防火、建筑节能、工业建筑概述;③教法:以理论教学为主,先理论后实践,完成教学任务后考核,结束课程教学;④教学效果:学生在学习理论时感觉枯燥无味、昏昏欲睡,教学互动效果差,学生在学习理论时没有目的。无法达到高等职业教育培养高端技能型专门人才的目的;⑤存在的问题:学生学习兴趣不高,学习效果不好。

4.2 课程项目化改造的简要思路

主要依据本课程在实际工程中的应用情况,将本课程改造成3个大项目。这3个项目相互结合形成综合项目。

4.2.1 课程面向的岗位 毕业生经过初次及晋升岗位(如图1所示)之后可以迁移岗位,迁移岗位有:房地产估价师、监理工程师、注册建筑师、造价工程师、勘察设计注册工程师、注册城市规划师、房地产经纪人、建造师。

4.2.2 课程教学目标 ①能力目标:具有教学楼、住宅楼、办公楼建筑设计的能力;具有房屋构造设计的能力;具有基础构造设计的能力;具有墙体构造设计的能力;具有楼梯间构造设计的能力;具有屋面排水及节点设计的能力。②知识目标:了解一般民用建筑设计基本原理;掌握房屋构造方法和设计基本原理;③素质目标:培养学生利用各种资料,获取新知识、新技术的能力;培养学生的沟通能力及团队协作精神;培养学生良好的职业道德;培养学生的质量意识、安全意识。

4.2.3 项目设计的理念 房屋建造过程简单表述为:地基与基础工程主体工程屋面工程装饰工程。我们构建基于房屋建造过程导向的课程,进行课程项目化改造,科学设计教学内容,让学生在完成《房屋建筑设计与构造》3个项目的过程中掌握建筑设计与构造设计的方法和技能。

4.3 课程项目设计

4.3.1 课程项目设计概况 在构建课程内容体系的过程中,根据本课程对应的工作岗位,以职业能力培养为中心,以专业核心技术技能为主线,依据工作任务标准以及岗位能力要求,用行动导向教学方法组织教学,将原课程知识点整合于3个项目中(见表1),将相关的知识技能转化为具体的训练内容。以项目载体、任务驱动为原则选取教学内容,设计出以项目为驱动、以实际工作过程为主线的教学模式,确保教学内容与实际工作的一致性。

表1中,项目1体现选择的多样性。讲解内容以教学楼项目为主,在实训内容中提供多个实训项目的任务书,供选择,学生可以选择最熟悉、最具代表性的“教学楼设计”作为项目比较容易做。选择“单元式住宅楼设计”、“行政办公楼设计”等作为“项目”也可以。

4.3.2 典型项目设计举例(表2)

4.4 典型项目实施举例

4.4.1 典型项目的教学设计(表3)

4.4.2 典型项目的教学实施过程

第一步:教师布置项目内容。指导学生充分利用教材、规范,将本课程中的指标进行归类,确定本项目需要测定的所有指标。学生分组,确定组长。

第二步:各小组分组现场考查讨论。通过“分组考查讨论法”学习与项目直接相关的知识,研究、选定工作方法。讨论切实可行的设计方案。

第三步:各小组分组设计与计算。

第四步:对计算的数据分析。对所获得的数据分析其合理性,对不合理的数据分析存在原因,及时发现错误,得到正确的数据。

在第三、第四过程中,教师全程跟踪检查、指导学生计算与设计的情况,随时答疑解难,随机提问考核,将考核情况作为小组或学生个人成绩评定的依据。

第五步:考核评价(见表4、表5、表6)。各小组提交计算书,分组讨论总结,每小组派代表集中汇报工作情况,教师集中逐一点评项目实施情况。

这种教学方法直接以项目为载体,目标明确。符合高等职业教育培养技能型人才的要求,能充分调动学生的学习热情,学生学习积极性高;项目实施过程中,教师全程参与,发现问题及时解决,教学互动,教学效果好。

4.5 课程项目化改造的预期效果

课程项目化改造的预期效果:课程通过项目化教学改革,以设计任务为驱动,使学生的积极性和主动性得到充分发掘和提高。最终将提高学生在后续毕业设计的独立性,增强在工作岗位中的工作能力和自信心。

以学生为本的活动实践,学习项目贴近生活化、学习情境仿真化、练习真实化、任务案例化。能够让学生发现、探究、学习新知识,关注学生的不同学习风格及个体差异,鼓励合作学习。

这个新的教学方法不会出现老师费劲去讲学生却昏昏欲睡、意见很大的现象;将理念渗透到实践中使学生的理论学习目标明确、有动力。一体化教学方法解决了理论教学难点,突出实践教学,强化专业技能。

4.6 课程项目化改造实施的可能性

目前已经有理论和实训教材,可以整合成理实一体化的教材。如果配置教学做一体化教室,并且设备与项目教学内容相匹配,那么课程项目化改造是可以实施的。

注:获2013年广西职业院校教育教学优秀论文一等奖.

参考文献:

[1]杨博,张选平,邵利平.基于PDDL的Web服务组合方法研究[J].西安交通大学学报,2011(02).

第7篇:房屋建筑结构设计论文范文

【论文摘要】:现浇混凝土楼(屋)面板是现代建筑的主要结构形式之一,其结构整体性好、安全性能高,但设计和施工等因素的影响以及混凝土自身的抗拉强度低而容易产生裂缝。因此必须采取措施预防及控制裂缝的发生。文章归纳了裂缝的类型及成因和预防控制措施。

在房屋建筑工程中,现浇混凝土楼(屋)面板是现代建筑的主要结构形式之一,与预制混凝土板相比其结构有较好的整体刚度,抗不均匀沉降性强,结构安全性高,对结构抗震有利。虽然投入较大,但随着人们生活水平的不断增长和对安全意识的不断提高,在房屋建筑工程中,越来越多的使用现浇混凝土楼(屋)面板,有些地区已明确规定在房屋建设中不准使用预制混凝土板作为承重构件。但是由于设计和施工等因素的影响,以及混凝土自身抗拉强度低、抗变形能力差、受拉时容易产生裂缝,当裂缝宽度超过一定程度时,就要影响建筑的使用功能。一些已竣工房屋建筑的现浇混凝土楼(屋)面板,已出现了不同程度的裂缝,在社会上造成了一些不良影响,也使很多业主为此而担忧。因此,必须采取措施,预防和控制混凝土裂缝的发生。

一、现浇混凝土板裂缝的类型及产生的主要成因

混凝土裂缝按形成原因可分为外荷载作用引起的结构性裂缝和受变形变化引起的变形裂缝两大类。前者是结构受外荷载作用引起,通过合理的结构选型及配筋,基本能避免产生结构性裂缝;后者主要由于材料本身性质,构造措施不足,施工管理不善和温差变化、不均匀沉降等多种原因引起。混凝土开裂多数裂缝属这种裂缝。而裂缝发生的部位最常见是在楼板的阳角,多种原因引起。混凝土开裂多数裂缝属这种裂缝。而裂缝发生的部位最常见是在楼板的阳角,其主要原因是混凝土的收缩特性和温差的作用。同时,由于楼板阳角受到四周刚度较大的构件(梁体或剪力墙)的约束,限制了混凝土楼板的自由变形,因而在温差和混凝土收缩变化时,楼板阳角处容易产生裂缝。常见的混凝土楼板裂缝的类型及成因主要有以下几种情况:

1.混凝土收缩变形引起的裂缝

混凝土收缩裂缝根据其形成的时间分为硬化前、硬化中和硬化后裂缝;初凝和终凝阶段是混凝土胶结硬化的重要过程,也是裂缝的多发期,其龟裂就是常见裂缝之一。同时,混凝土因硬化而体积缩小,楼板四周受支座梁体的约束而不能自由伸展,当收缩引起板产生的约束力超过一定程度时,早期混凝土强度极低又不足以抵抗,就会在板应力相对较集中的板角处开裂,其走向与板的对角线相垂直。引起裂缝的原因包括:混凝土水泥用量、含水量、水灰比、坍落度等过大,骨料级配差;振捣不实或混凝土浇筑后气温高未及时养护或养护不到位,风吹日晒后表面水分蒸发过快而急剧收缩开裂等。一般商品混凝土的收缩量要比现场搅拌混凝土大。现浇混凝土楼板未能连续浇灌而设置施工缝后,新旧混凝土间形成接缝,如处理不当,也容易因收缩而发生裂缝。

2.环境温度变化引起的裂缝

混凝土线膨胀系数约为10×10-6/℃,即温度每升高或降低10℃,混凝土会产生0.01%的线膨胀或收缩,即热胀冷缩变形。环境温度变化影响了楼板及梁的变形与开裂,一般板的厚度远小于梁高,板全截面随气温的变化而变化,而梁的截面高则大于板厚,温差变形则大大滞后于板,特别是急冷急热后尤为明显。如气温骤降或曝晒后突受雨淋冷却时,板收缩量突然变大而梁则大大滞后,使板收缩时受梁的限制产生拉应力而开裂,板长度越大,越易出现垂直于板长边的贯穿裂缝。而当气温急剧升高时,板发生膨胀,而梁变形滞后则限制板的膨胀,使梁受拉,致梁侧产生竖向裂缝,有时包围梁腹截面。梁裂缝也可常见于屋面板隔热差而板下通风良好,夏季时板面温度极高而板下温度较低这种大温差情况。

3.不均匀沉降引起的裂缝

由于沉降缝或伸缩缝的设置,往往给建筑物处理及使用带来麻烦,较容易引起渗漏,所以一些建筑物没有设置必要的变形缝。当基础沉降不均匀时,特别是对沉降相当敏感的框架结构,容易在不均匀沉降的相邻柱位处产生沉降裂缝,同时墙体也会在相应部位开裂。另外,转角角柱处也是不均匀沉降开裂的多发区。

4.应力集中引起的裂缝

主要出现在转角处或结构刚度突变的地方。当平面布局凹凸较多时,转角也较多,转角处由于刚度突变形成薄弱部位,当受到混凝土收缩、温度变化或少许沉降差影响时,易产生集中剪拉应力而开裂。切角裂缝一般不会引起墙体开裂。

5.预埋管线引起的线管裂缝

一些地区习惯于将PVC电线管预埋于楼板结构中,且线管多层交差重叠,施工时为方便线管固定,将其绑扎在板底钢筋上,造成混凝土浇灌后钢筋与混凝土失去有效的结合,该处板的有效厚度大大减少,形成楼板的抗拉、抗弯薄弱点。在秋冬季节气温变化大、空气干燥、湿度低等多种不利因素影响下,混凝土收缩加剧,导致楼板产生较大的内拉应力,于是在电线管预埋处的薄弱位置发生开裂,使内拉应力得以释放。通常裂缝位于PVC线管处,缝宽约0.2~1.2㎜,且贯通板厚。

6.荷载作用下引起的结构性裂缝

主要是结构受外荷载或自重作用下,材料承载力不足或不起作用,板受拉或剪切破坏而产生的裂缝。这种裂缝除结构设计不合理外,施工管理不善,支座处负筋下沉或板厚不足是导致结构裂缝的主要原因。当负钢筋下陷严重时,钢筋无法发挥抗拉作用;或是板厚严重不足时,则会导致结构抗力下降,结构抗力不足以抵抗拉应力或剪切应力而开裂,裂缝通常位于梁侧且平行于板长边,严重时也可环绕四周梁侧。此时板面将出现破坏性裂缝。

二、裂缝的预防和控制

根据裂缝产生的原因及多发部位情况,在工程设计中采用合理的措施,必然能预防及控制楼板裂缝的发生,从而加强混凝土楼板的抗裂性。

1.建筑结构设计

平面布置上应尽量减少凹凸现象,必要时设置变形缝。减少结构在平面内和上下层间的刚度突变,避免由此引起板角等薄弱部位的剪拉力集中,造成板剪拉开裂。当不可避免时,应局部处理加强,逐渐过渡。

2.控制变形减少沉降量

工程设计中往往重视结构承载力验算,而忽视变形和沉降,由于变形或沉降差,楼板才会发生沉降裂缝和切角裂缝。一些地基地质条件差,沉降变形大的建筑,产生裂缝的现象比地质条件好、沉降量小的多得多。如支承于持力层较好的强风化土或变形小的残积土等土层,或者以端承桩为基础的建筑,其沉降量很小,裂缝较少出现。而一些持力层较差的地质由于基础沉降量大,而易产生不均匀沉降,时常有楼板开裂的现象发生。所以,对地基地质条件较差的建筑物,除应满足结构承载力要求外,控制沉降变形是基础设计应考虑的关键因素。

3.设置后浇带

后浇带是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝,是一种专业留设的特殊施工缝。当楼板结构长度超过40m~45m而不设缝,高低层相差大或地基变形大等可能导致沉降差时,适当设置后浇带,可以消除早期收缩和沉降差。对超长板,后浇带间距宜控制在25m~30m间,为消除沉降差而设置的后浇带,应根据功能性质,从首层到天面层逐层设置,有地下室的也应包含地下室剪力墙设置,并于主体结构(含砖砌体等主要荷载)完成后再浇筑后浇带。

4.刚体变化较大的地方增加负筋及板厚

在凹凸变化较大处或框剪结构的剪力墙周围,特别是剪力墙的楼梯间或电梯井周边,其刚度远大于周边结构,极易因剪拉应力集中而使剪力墙周围板块产生剪拉开裂。采用周边板块加大板厚,加大配筋率、配置双层双向钢筋等技术措施,可有效抵抗刚度突变产生的剪拉应力,避免产生裂缝。

5.增加构造钢筋及合理配置钢筋,能明显改善混凝土性能及控制裂缝的产生和扩展。并对一些薄弱部位进行加强处理。

(下转第30页)

(1)在板阳角部分配置抗拉钢筋,以减少产生切角裂缝。板周边配置负筋,但不足以抵抗因变形引起的板角集中拉应力,在板角增加抗拉放射筋(面筋),位置与产生裂缝的拉力作用方向一致,以角柱外角为极点,成放射状布置,钢筋全部锚固于角柱内,可用9φ8@100或9φ10@100,长度可接近板的中线,不宜小于2100,一旦太短,切角裂缝会外移至放射筋外围。如果角板跨度较小,也可配双层双向钢筋。

(2)屋面板及梁由于受温差的影响较大,较易因温差骤变而产生温度裂缝。可适当减少板分布钢筋间距,如采用φ6@200。另外,屋面框架梁腹板高大于300时,每侧应增加纵向构造钢筋,钢筋直径不小于φ12,间距不大于200,相应可减少屋面梁产生横向裂缝。

(3)板面受力钢筋按小而密的原则布筋,可有效减小温差及收缩产生的裂缝。如某小区地下室顶板厚250,配双层双向φ12@200钢筋,顶板上仅覆土40㎝,出现数处裂缝;在小区的另一地下室顶板采用φ10@140钢筋等置代换,顶板上覆土60㎝,未出现裂缝。

(4)提高混凝土等级和增加楼板配筋率。当经济条件允许或建筑物需要时,提高混凝土强度等级,增加板的配筋量,可大大提高楼板的抗裂能力。

(5)施工技术措施。为了减少裂缝,施工中还应采取一些技术措施。如浇混凝土时应铺设临时道路,避免对面层钢筋的踩踏。另外,还应注意对楼面混凝土的养护,可以采用蓄水养护或覆盖麻袋保湿养护等措施,以减少混凝土干裂和塑性裂缝。

三、裂缝处理