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摘 要:随着人们对生活质量的要求越来越高,人们对所居住的条件也有了很大的追求,如何将人们对现实的要求付诸于实际当中,这是当下的设计师需要考虑的问题,以下将就房屋结构设计方面的问题进行深入的分析探讨,结合一些本人在实际工作当中遇到的情况,做出如下的阐述。
关键词:房屋建筑;结构设计;探讨
中图分类号:TU318 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)07
房屋在建筑初期,首先需要对所施工的工程现场进行勘察,看看地质条件是否符合需要建筑的工程,对于有些不能够进行建筑的地质,一定不能强行进行施工,那样建造出来的房屋是不符合房屋建筑施工法的,前期的施工不能顺利进行不说,就是建成以后,在居住方面也会出现很大的问题。
还有就是所要建筑的房屋结构在当下的地质条件下能否持久耐用,符合建筑所要求的标准,一个房屋的结构设计需要综合考虑到多方面的问题,包括地基的基础方面,还有砖混结构的房屋中构造柱与承重柱的关系方面,承重柱高度设计的问题,框架结构设计,悬挑梁高度等一系列的问题,要想把房屋的结构设计做到合理,在以后的生产生活中能够发挥实际的效用,这需要设计师发挥自己的设计才能,将房屋的结构设计放在首要位置,建造出完美的建筑工程。
1.地基与基础方面
在建设多层房屋的时候,必须有对所建筑施工的地质情况进行详细的勘察,看是否符合所建房屋的标准要求,将要进行的建筑也要根据地质报告来进行设计研究,二者相互印证,不能分开的。
但是现在有些施工企业对地质没有一个具体的参考数据,仅凭建设单位的对其进行表面上,口头上的复述,这是非常的不科学的,这样设计出来的房屋,在数据参考上就存在很多的不合理,有些设计指标和科学数据和现实中无法匹配,不能进行实际的应用,所以建造出来的房屋大多是不安全的,这是极其不负责任,甚至有犯罪的危险,因为建造一个房屋就要对其负责,房屋建造起来以后是要进行办公或者居住的,如果建造的房屋不达标,不安全,那么将会威胁很多人的生命。通过上面的阐述,一定要按照科学的程序一步步的完成施工步骤,不可有一丝的大意。
对地基进行施工的时候,要对软土层进行换土垫层处理,不能简单的采用砂垫层。有些时候建筑设计者在对地基的软土层处置时,根本不会去考虑软土层的实际状况,不实际的进行考察,仅凭自己的经验和直觉简单的进行处置,这样带来的危害将是不可估量的。一个建筑的地基是非常重要,只有打好坚实的基础,才能稳固上层的建筑。切不可对地基的处理简便行事,偷工减料,投机取巧,一定重视起来,打好稳固的基础,才能建造出安全的建筑。
民用建筑中柱、梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时,在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范采用荷载乘折减系数计算其荷载值,因而荷载值不准确。
2.砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用
在砖混结构中,构造柱不但能够提高墙体的抗震能力,而且构造柱与圈梁联结在一起,形成对砌体的约束,这对于限制墙体裂缝,维持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用。在当前结构设计中,构造柱经常被作为承重柱使用,这种做法将引起以下几个问题。构造柱有其自身应有的作用,构造柱应该具有对墙体的拉结和约束作用,在遭遇地震时,承重柱首先应该承受重力,不改有构造柱来承担,但是如果把构造柱的作用偏移了,发挥了承重柱的作用后,那么势必会造成难以想象的危险发生。一旦有外界压力施加,那么首先受重的将会是构造柱,他承受了不该承受的压力,将会成为整个房屋构造的负担,产生了负面作用,所以构造柱应该发挥其自身的作用,才能保障整个建筑的安全。
3.承重柱截面高度设计过小
这种情况多发生于六度抗震设防区。一些结构设计者误认为六度设防就是不设防,为了受力分析方便,他们故意把柱子的截面高度设计得过小,使梁柱的线刚度比加大,把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算。这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却给房屋结构埋下了隐患。因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱的约束弯矩,加之以柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而使柱子与梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性铰。这样在正常使用情况下,柱子已开始带铰工作。这不但影响了房屋的耐久性,而且也常常引起用户的恐惧心理。更为严重的是,这样的结构一但遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。
4.框架梁、柱箍筋间距
工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大间距为 100mm 加密箍筋最大间距为 200mm。电算程序总信息中通常也内定粱、柱箍筋加密区间距为 100mn,并以此为依据计算出加密区箍筋面,由设计人员根规范确定箍筋直径和肢数。
但是,在程序内定的条件下,当辅框架梁的跨中部位有次粱或较大的其他集中荷载作用却仅配愤肢箍筋时,多数情况下: 非加密区箍筋间距采用 200mm 会使梁的非加密区配箍不足,因此建议序内定梁箍筋改为取粱的非加密区间距 200mm。
这样,既可保证梁非加密的抗剪承载力,又可适当增加梁端箍筋加密区( 筛筋间距为 100mm) 的抗剪能力,梁的强剪性能更能充分体现,当框架梁由于种种原因纵向钢筋超筋时,梁端适当加人抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是为什么梁端纵向受拉钢筋配筋率大 2% 时,规范规定梁的箍筋直径应比最小构造衄径增大 2mm 的原因。
对于框架柱,当框架内定柱加密区箍筋间距为 100mm 时,在某些况下,亦可能因非加密区箍筋间距采用 200mm 引起配箍不足。因此,我们也建议程序内定柱的箍筋间距改为取柱的加密的箍筋间区 200mm。这里需要指出的是,梁、柱箍筋非加密区配箍验算时、考虑强弱弯的要求,即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力改设计值,并且不乘以剪力增大系数。
5.悬挑梁的梁高选用过小
设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算,而忽略了对梁挠度的验算。梁高选用过小,引起梁截面的受压区应力过高,在正常使用状态下,梁截面受压区产生非线性徐变。梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽,影响了房屋的正常使用。据笔者观察,这种挑梁的变形发展到后期,梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝,受支座附近上部受拉区也会出现较宽的竖向裂缝。受支座附近剪弯作用的影响,竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝,此时梁已接近破坏,当为托墙挑梁时,梁过大的挠度引起梁上部在梁支座附近出现裂缝。裂缝在梁支座处沿斜向延伸,缝愈靠上愈宽。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时,截面的相对受压区高度较大,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力。
6.楼板设计常见问题
楼板设计中常见如:(1) 板承受线荷载时弯矩计算问题,在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙,故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上部的板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板顶出现裂缝。(2) 双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,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) 。有的设计得为图省事或对板受力认识不足,而取两个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,使结构构件存在的质量隐患,甚至出现裂缝的现象。要求设计工作者应按规范相应的构造要求严格执行,才得以从根本上消除设计质量的隐患。
7.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、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架一抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。
关键词:房屋;结构;设计;问题
中图分类号:TU3 文献标识码: A
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问题
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、房屋结构设计中所存在的问题分析
1、房屋结构基础所存在的问题
对于房屋建筑结构而言,基础承受着房屋建筑的所有荷载作用,然而对于房屋建筑基础的设计却是当前房屋结构设计中普遍存在的问题之一。在房屋结构设计过程中,很多的多层建筑为了节省开支,并未对其进行详细的地质勘测,进行基础设计过程中,往往只是借鉴周边建筑物的一些施工数据。然而通过一些大概的数据进行基础设计,显然存在着很多的不安全因素,这对后期房屋结构设计形成了很大的困扰。当前由于房屋建筑基础设计问题导致房屋建筑沉降过大的问题时常出现。造成这一问题的根本原因在于建筑结构的基础设计有所偏差。
2、构造柱与承重柱的区分
构造柱只是起着对墙体的一种拉结与约束作用,承重柱则起着承受墙体荷载以及抵抗建筑结构外来荷载的作用。然而很多房屋结构设计过程中,将房屋建筑的构造柱作为承重柱进行设计,如此一来势必会加大对构架柱的荷载作用,降低其对墙体的约束。并且一旦遭受较大的荷载(如风荷载、地震荷载等)作用时,往往会导致构造柱处产生应力集中的现象。此时构造柱会由于自身承载力不足,导致断裂,造成结构的崩塌。
3、承重柱的截面设计不合理
对于房屋建筑结构而言,承重柱往往承受着房屋建筑的全部荷载,其承受荷载能力主要体现于其截面面积。为了有效的节省成本,一些房屋建筑设计会将承重柱的截面面积设计为最小。由于承受柱的截面过小,会使得梁柱之间的线刚度比变大,将梁转化为铰支的连接方式进行考虑,柱依据轴心受压来分析,可以看出这种设计方式会导致房屋结构的后期施工中存在很大的安全隐患。
4、纵向框架设计的问题
当前多层的房屋建筑结构形式大都为框架结构,这种结构形式是通过梁与柱之间的铰接而形成一个具有承重体系的结构形式,房屋建筑的框架结构往往分为横向框架结构与竖向框架结构。然而当前房屋结构的设计过程中,往往会忽略对纵向框架的设计。如此就会导致框架结构的横向承载能力较为良好,而纵向的承载能力表现不足。这种不协调的比例是当前我国框架结构建筑存在的主要问题。
5、横挑梁的荷载设计过小
进行房屋建筑结构设计过程中,对于挑梁进行验算过程中,往往只注重其强度是否达标,然而这种强度合格会导致挑梁的荷载设计过小,主要是由于挑梁承受的是竖向荷载作用,为此进行其挠度的验算有着更重要的意义。对于房屋建筑结构而言,横条梁的挠度设计不足,会导致梁截面的受压区产生应力集中,导致梁体产生裂缝,影响房屋结构的质量。
三、房屋结构设计中的问题策略探讨
1、房屋建筑结构地基承载力的核算
实现房屋建筑结构地基承载力的核算,实现的根本在于地基的准确勘测。为此进行房屋结构的设计之前,应对相关地区的地质进行勘测,得出准确的勘查数据,基于对基础设计的事情情况,准确核算房屋建筑结构的荷载作用。此外进行房屋基础的设计时,若需要使用换土垫层来进行设计时,应精确计算出所换土层的垫层厚度,方便对地基荷载值的准确计算。与此同时结构设计人员进行多层房屋建筑结构设计过程中,进行梁、柱以及基础的荷载计算时,应依据现有的规范设计进行荷载的折减系数的验算,以确保结构整体的安全性。
2、承重柱与梁的铰支
承重柱承载着房屋建筑结构的全部重量,为此对于承重柱的荷载验算过程中,应依据规范进行荷载系数的折减,以提升房屋建筑结构的整体安全性与稳定性。然而对于房屋建筑结构整体的稳定性而言,单独加大承重柱的承载能力依旧有很多不足,需要进一步加大承重柱与梁之间的铰支能力,如此可以有效实现梁的挠度能力提升,使得结构整体的刚性有所下降。此外,若梁的跨度减小,其荷载的承受能力则相应增强,如此将一些构造柱设置于梁下,实现墙体的拉结与约束作用的提升。然而此时就需要对构造柱的承载能力以及抗弯矩作用进行验算,防止梁上部的荷载作用导致构造柱出现应力集中,应力屈服的状况。
3、合理设计承重柱的截面
合理的建筑设计中,承重柱有着非常重要的地位,是整个结构承载力的核心。进行荷载的验算时,依据规范进行折减,最终确定承重柱的荷载大小。依据荷载作用大小、混凝土强度等级等,设计合理的承重截面。然而对于房屋建筑结构整体而言,并非承重柱的截面面积越大,其设计的安全性就越高。从承重柱自身而言,其截面面积越大,其承载能力越大。然而截面面积的提升,往往会导致结构整体的自重增加,这对于结构基础的设计提出了更高的要求,同时也会导致建筑的成本上升。因此选择合理的承重柱截面,既能够实现房屋建筑结构的稳定性安全,同时也能够实现建筑成本的最优化。
4、重视框架结构的纵向设计
所谓框架结构的纵向设计,指的是框架结构的横梁布置。房屋建筑的荷载,通常是传递给梁,通过梁体,传递给承重柱,最终传送到结构的基础部位。为此进行房屋建筑结构的纵向设计有着非常重要的意义。通常而言,房屋的纵向设计为保证房屋结构协调,实现房屋结构优化的最有效途径。通常横向梁体设计应尽可能选用小尺寸,如此对于一些大空间的房建,可以保证其房屋空间的充分利用。
5、挑梁荷载的合理设计
挑梁可以有效的实现对梁体受压区域应力的控制,实现整体结构的协调与稳定。为此济宁房屋结构设计时,所设计的挑梁结构应尽可能实现建筑结构梁体受压能力的提升。对于挑梁而言,其梁高小,则会导致其受压区域相对较小,承受荷载能力有所不足。然而由于自重较小导致梁的延性会有所上升。竖向荷载作用时,抗脆性破坏能力有所提升。为此如何选取挑梁结构,应依据实际情况,选择合理的受压区域。
结束语
房屋建筑结构设计是一项系统且复杂的系统性工程,其荷载作用的计算、其承载能力的提升是结构设计的一个重点,其他的设计则围绕这一重点来进行,如梁、柱的合理布置,横纵向的结构的相互协调等等。为此进行房屋建筑结构设计的策略与优化研究时,应始终基于这一重心问题,不断展开探索,才能有效提升设计水平,促进房屋建筑结构设计的发展。
参考文献
[1]张鹏.探讨房屋建筑结构设计中的常见问题[J].中国建筑金属结构,2013,20:84.
[2]朱煜.浅析房屋建筑结构设计中常见问题[J].江西建材,2014,03:39+41.
关键词:结构设计楼板剪力墙框架
一、楼板设计常见问题
楼板是房屋中的水平承重构件,支承在墙或柱上,不仅向墙或柱传递荷载,同时也是墙或柱在水平方向的支撑。因此,板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件的安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。
(一)板承受线荷载时弯矩计算问题
在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙。有些设计人员错误地将隔墙的总荷载除以板的总面积。实际上,大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上部的板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板顶出现裂缝。
(二)现浇板的裂缝问题
工程裂缝产生的主要原因是混凝土的变形。如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等,此类因变形引起的裂缝几乎占到全部裂缝的80%以上。在变形作用下,结构抗力取决于混凝土的抗拉性能,当抗拉应力超过设计强度时,应验算裂缝间距,再根据裂缝间距验算裂缝宽度。
1.现浇板板厚宜控制在跨度的1/30,最小板厚不宜小于110mm(厨房、浴厕、阳台板最小厚度不小于90mm)。有交叉管线时板厚不宜小于120mm。
2.宜采用较小直径密度分布的方式进行布筋,为防止温度及收缩引起的应力影响,应适当提高配筋率,这样可提高混凝土体的极限拉伸应变及混凝土抵抗干缩变形的能力,防止因混凝土自身收缩出现大量的应力集中点,使局部出现塑性变形产生裂缝。
3.屋面层阳角处、东西单元房间和跨度≥3.9m时,应设置双层双向钢筋,阳角处钢筋间距不宜大于100mm,跨度≥3.9m的楼板钢筋间距不宜大于150mm。跨度<3.9m的现浇楼板上面负弯矩钢筋应一隔一拉通。外墙转角处应设置放射钢筋,配筋范围应大于板跨的1/3,且长度不小于2.0m,每一转角处放射钢筋数量不少于7根,钢筋间距不宜大于100mm。
二、剪力墙结构设计问题
(一)剪力墙合理数量的确定
影响剪力墙配置数量的主要因素有地震设防烈度,房屋高度,剪力墙布置形式、长短、位置、风载大小,场地类别等。剪力墙设置数量,要符合下列要求:剪力墙承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%;两个主轴方向地震力作用下,弹性层间位移角θe应小于1/800;自振周期合理范围T1=(0.08~0.12)n;n1建筑总层数;刚度特征值“λ”宜在1.0~6.0范围内;框架各楼层水力剪力应大于0.2Vo及1.5θmax(两者小值)。
(二)底层框架柱网的设置
底层应为全框架,至少应是框架形式,即在内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱或构造柱,且纵横两向均应形成框架形式。底部框架结构的柱网不宜过大,一般控制在7.5m左右,并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上,底框结构大多为商住楼,该跨度对应上部可分割为两开间(4.2m+3.3m或4.5m+3.3m),(大于4.2m,已为大开间,其面积比受到规范限制),无论上部为住宅楼,还是办公楼,上述跨度对应的上部开间尺寸足以满足砌体结构所能实现的功能。而且可以控制框架梁上仅有一道悬墙。同时考虑底部框架梁横断面高度取值应控制在1/5~1/8梁跨,如果柱网过大,会使梁断面及配筋出现异常现象,而上部悬墙数目增多,更会加重这种现象。控制柱网尺寸,给出规定限值,限制框架梁上的悬墙数目,对底层框架―剪力墙结构来说非常重要。
(三)剪力墙墙体配筋
以200厚墙体为例,一般要求水平钢筋放在外侧,竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。因此,建议加强区Φ10@200,非加强区Φ8@200双层双向即可,双排钢筋之间采用Φ6@600x600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力,土压力产生的侧压力控制,而由于简化计算经常由竖向筋控制,此种情况下为增大计算墙体有效高度,可将地下部分墙体的水平筋放在内侧,竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定:迎水面保护层应大于50mm,且在保护层内;按《混凝土结构设计规范》第9.2.4条规定应增设双向钢筋网片。在这种情况下,如果设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层50mm计算,就会产生误差。当采取了双向钢筋网片后,计算保护层厚度至少可按30mm来取值,这对节省墙体配筋效果相当明显。
三、框架计算简图的处理问题
结构计算中,计算简图选取的正确与否,直接影响到计算结果的准确性,其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下,基础梁设置在基础高度范围内,作为基础的一部分,此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载,构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时,其断面和配筋可按构造设计,截面高度取柱中心距的1/12~1/18,纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力来计算。以某学生宿舍楼为例,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3.3m,基础埋深4.0m基础高度0.8m,室内外高差0.45m.根据《抗震规范》第6.1.2条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。工程设计经验表明,这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算,即将基础拉梁层按层1输入,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。这样,计算剪力的首层层高为H1=4-0.8-0.05=3.15m,2层高为3.35m,3、4层高为3.3m。根据《抗震规范》第6.2.3条,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。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,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。
四、结构缝设置问题
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。根据各类结构缝的功能和特点,应尽量将其合并,做到一缝多能,并采用有效的构造措施,以保证其应有的功能。结构缝在做法上应力求简单,具有施工可行性并能保证质量,同时应考虑防水、抗渗、观感等效果,采取措施尽量减少设置缝所带来的不利影响。
五、结语
总之,在建筑行业的发展中由不科学、不合理、不适用的结构设计必然造成成本增加,严重制约了建筑行业的快速发展。因此我们只有充分重视建筑结构设计,科学促进产业结构的优化与资源的有效配置,使建筑企业在高效、低成本的建设中始终强劲。而结构设计是个系统、全面的工作,需要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。作为结构设计人员,只有对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究,以不断提高自身的结构设计水平,使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。
参考文献:
1. 饶远文:《结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用 》,《价值工程》,2010年第9期。
2. 刘孟良:《普通砖混房屋结构设计的注意事项》,《山西建筑》,2008年第4期。
关键词:多层框架;房屋建筑;结构设计
中图分类号:TU318
文献标识码:B
文章编号:1674-3954(2013)21-0146-02
引言
由于框架结构具有空间大、平面布局灵活多样的特点,满足了人们不断追求使用个性化的要求。因此,随着社会的不断发展和人们物质生活水平的提高,框架结构(住宅、公共建筑)将会得到较大发展。
1 多层框架房屋建筑结构设计研究现状和优缺点分析
1.1 多层框架房屋建筑结构设计研究现状
对于框架结构,在结构建筑特点方面:它是由钢筋混凝土梁、柱、节点及基础为主框,加上楼板、填充墙、屋盖所组成的结构形式,楼板和横梁连在一起,横梁和柱通过节点连为一体,形成承重结构,将荷载传至基础,力的传递路线比较明确。对于整个房屋全部采用这种结构形式的称为框架结构或纯框架结构。框架可以是等跨或不等跨的,也可以是层高相同或不完全相同的,有时因房屋布局和空间使用要求等原因,也可能要在某层抽柱或某跨抽梁,形成缺梁、缺柱的框架。墙体是填充墙,仅起围护和分隔作用,所以框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工,建筑物的内外墙处理十分灵活,应用范围很广,因此能为建筑提供灵活的使用空间。在结构受力性能方面:框架结构构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,所以框架结构属于柔性结构,自振周期较长,地震反应较小,经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能。
1.2 多层框架房屋建筑结构设计优缺点分析
1.2.1 钢筋混凝土框架结构的主要优点
空间分隔灵活,自重轻,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。
1.2.2 钢筋混凝土框架结构的缺点
框架节点应力集中显著,框架结构的侧向刚度小,属柔性结构框架,在强烈地震作用下,结构所产生水平位移较大,易造成严重的非结构性破坏,适用于非抗震设计;钢材和水泥用量较大,构件的总数量多,吊装次数多,接头工作量大,工序多,浪费人力,施工受季节、环境影响较大;不适宜建造高层建筑。
2 多层框架房屋建筑计算方法
2.1 竖向荷载作用下内力计算
在内力计算中,在竖向荷载作用下框架结构的内力可用分层法、弯矩二次分配法等近似方法计算。分层法在分层计算时,将上、下柱远端的弹性支承改为固定端,同时将除底层外的其他各层柱的线刚度乘以系数0.9,相应地柱的弯矩传递系数由1/2改为1/3,底层柱和各层梁的线刚度不变且其弯矩传递系数仍为1/2。弯矩二次分配法是先对各节点的不平衡弯矩都进行分配(其问不传递),然后对各杆件的远端进行传递。分层法和弯矩二次分配法的计算精度较高,可用于工程设计。
2.2 水平荷载作用下内力计算
水平荷载作用下框架结构内力可用D值法、反弯点法等简化方法计算。其中D值法的计算精度较高,当梁、柱线刚度比大于3时,反弯点法也有较好的计算精度。D值是框架结构层问柱产生单位相对侧移所需施加的水平剪力(如图1为某工程剪力示意图),可用于框架结构的侧移计算和各柱问的剪力分配。D值是在考虑框架梁为有限刚度、梁柱节点有转动的前提下得到的,故比较接近实际情况。影响柱反弯点高度的主要因素是柱上、下端的约束条件。柱两端的约束刚度不同,相应的柱端转角也不相等,反弯点向转角较大的一端移动,即向约束刚度较小的一端移动。D值法中柱的反弯点位置就是根据这种规律确定的。
在水平荷载作用下,框架结构各层产生层问剪力和倾覆力矩。层问剪力使梁、柱产生弯曲变形,引起的框架结构侧移曲线具有整体剪切型变形特点;倾覆力矩使框架柱(尤其是边柱)产生轴向拉、压变形,引起的框架结构侧移曲线具有整体弯曲型变形特点。当框架结构房屋较高或其高宽比较大时,宜考虑柱轴向变形对框架结构侧移的影响。
2.3 软件辅助计算
在手算前,用PKPM对初选方案进行结构刚度、效应分析、杆件内力标准值的计算,基本掌握模型建立、荷载输入、参数确定、整体计算、结果分析等各重要环节。如若电算通过,则继续进行手算;若不通过,则应变换截面尺寸,直至电算通过。此外,还可利用SAP2000等数值分析软件,对设计方案进行建模模拟,验算内力、变形等。
3 多层框架房屋建筑结构设计实例分析
3.1 多层框架房屋建设结构设计原始资料
某办公楼建筑,室外气温:年平均气温最冷月份-20℃,年平均气温最高月份25℃冻土深度:最大冻土深度为1.2m基本雪压:0.40kN/m2;基本风压:0.25kN/m2;地质资料:20m以上为轻亚粘土,f=210kPa,地下水位深18m。抗震设防烈度为Ⅶ度,设计基本地震加速度值为0.10g,场地设计分组为第三组,场地土类型为Ⅱ类。地面粗糙度类别C类。建筑场地:70m×40m。
提供的建筑材料:钢筋:HPB300级,HRB335级,HRB400-HRB500级。混凝土:C30~C40。砌体(填充墙):加气砌块、空心砌块,强度等级≥MU7.5(加气砌块、空心砌块容重不大于8kN/m3),采用M7.5混合砂浆砌筑。焊条:HPB300级(φ)级钢筋用E43××焊条,HRB335级(φ)级钢筋用E50××焊条。
3.2 多层框架房屋建筑物组成及功能要求
办公大楼拟建6层总建筑面积3000~5000m2左右。其中办公室:35~45m2左右,50个左右;会议室:80~90m2左右,2个,分布在上部。设电梯一部,入口门庭两层通高。要求采用框架结构,建筑设计要求有标志性并体现时代气息。建筑物防火等级为二级。
3.3 多层框架房屋建筑结构设计步骤
3.3.1 建筑设计部分
平面设计:合理确定平面柱网尺寸;布置房间;确定楼(电)梯数量、位置及形式;满足室内采光、通风要求。剖面设计:确定合理层高;给出楼(地)面、屋面、墙身工程做法。立面设计:建筑风格、造型应富有创意,有时代感。要求完成的建筑施工图有:首层平面图(1:100);标准层平面图(1:100);建筑详图(1:50或1:25);立面图(1:100或1:50):正立面、侧立面;剖面图(1:100或1:50,剖切位置必须在楼梯部位);建筑设计说明书(在建筑设计说明中,应说明自己所选取的方案的设计意图,注意从平、立、剖等方面分别说明)。
3.3.2 结构设计部分
结构选型:根据建筑设计方案及设计原始资料,选择适当的结构体系。结构布置:确定柱在平面上的排列方式,一般柱网有内廊式和等跨式两种,选择承重方案,框架结构的平面布置形式非常的灵活,框架结构按照承重方式的不同分为三类:横向框架承重方案;纵向框架承重方案;纵横向框架混合承重方案。合理布置结构构件,初步确定材料强度等级及构件截面尺寸。要确定构件的截面尺寸,只能先估算,等构件的内力和结构的变形计算好后,如果估算的截面尺寸符合要求,便以估算的截面尺寸作为框架的最终截面尺寸。如果所需的截面尺寸与估算的截面尺寸相差很大,则要重新估算和重新进行计算。结构内力分析及构件设计:根据现行国家设计规范,计算结构荷载及地震作用;手算完成结构一个主轴方向的内力分析,进行框架梁、柱、的内力组合,完成构件截面设计;同时,可采用工程设计软件PKPM计算结构内力及配筋(如图2为某工程卫生问处错误配筋图和卫生问处正确配筋图),并与手算结果进行对比分析。完成楼梯的计算和配筋,完成板的配筋计算。绘制结构施工图。
4 结束语
总之,结构设计中经常会遇到一些规范或规程未论及的问题,这就需要设计人员积累经验,利用正确的概念进行设计。鉴于多层框架房屋建设对于我国建筑行业发展的重要性,因此,本文研究这个课题具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1]熊丹安,建筑设计与结构设计概要[M],武汉:武汉理工大学出版社,2005(02)
关键词:房屋建筑;结构设计;问题
中图分类号:TU8 文献标识码:A 文章编号:
1 房屋建筑结构设计的基本方法
在房屋建筑结构设计的过程中,地基设计是否符合相关标准,不仅决定着房屋建筑今后的施工状况,同时还决定着房屋建筑今后的整体投入使用。在整个地基设计的过程中,设计人员首先应对工程的地基进行实地考察,以便在基础设计的过程中能够真正做到科学、合理、经济、适用。此外,设计人员在地基设计的过程中,除了结合当地的地理环境外,还应结合着相关部门提供的地质勘查资料,确保在施工之前将基础工作打牢,此外,在房屋地基设计的过程中,设计人员还应及时的对房屋建筑的整体结构做到“心中有数”,只有这样才能保障房屋建筑设计的整体性。
设计人员在设计房屋建筑结构的过程中,除了受当地的地理环境影响外,还在一定程度上受到多种不规则因素影响。针对工程结构较为复杂的建筑结构,设计人员很难对其进行一一定量划分,同时也无法确定工程各个部分的实际建筑范围。一些设计人员在工程设计的过程中,由于对工程设计制度缺乏必要的了解,在整体设计中,无法从整体进行设计,无论是工程使用性能还是工程的抗震能力,都无法在工程建筑设计中体现出来。在影响工程施工质量的同时,还对工程今后的投入使用造成极大的影响。
在整个房屋建筑结构设计的过程中,设计人员只有真正做到心知肚明,才能绘制出科学、完善的设计图,由此就需要设计人员在整个设计的过程中必须具备一定的空间概念,真正理解建筑图纸上的每一个环节及设计意图。只有这样才能使施工人员明白设计图的具体内容,从而制定与之相符的施工方案。例如:设计人员在工程建筑结构设计的过程中,经常会遇到屋面起坡造成阁楼部分墙体超高,针对这一状况,设计人员应结合着阁楼门窗的实际设计高度降低阁楼墙体的总高度。并在不影响建筑图纸的情况下,将详图绘制到建筑图纸上,确保施工人员能够及时的了解设计人员的设计意图,从而采取与之相应的施工方案。此外,在整个房屋建筑结构设计的过程中,针对工程标高及外形尺寸,设计人员必须精确的对其进行测量、计算,以便从根本上确保其与建筑专业协调一致。在楼梯梯板挠度控制的过程中,设计人员应注意梯梁下的净空以及梯板宽度的实际要求,在楼梯设计的过程中尽量将其与上下楼的位置统一,使其在原有的基础上形成统一的整体,针对局部不合适使用的地方,可以适当的使用折板楼梯。在折板楼梯钢筋安装的过程中,需要设计人员从内折角处将其断开分别锚固,以此来防止局部的应力集中。在首段梯板设计的过程中,设计人员应注意到基础沉降的问题,在情况允许的前提下,可以设置相应的梯梁,在整个基础设计中,施工人员应按照施工图纸进行施工,除了使用混凝土进行标号外,还应使其在原有的基础上具备耐久性的特点。此外,设计人员在整个工程建筑设计的过程中,针对局部墙体中存在较大荷载时,也应在原有的基础上对其宽度进行及时的调整,在条件允许的状况下,设计人员可以在基础图中将构造柱的实际设计状况绘制在整体结构图中,确保构造柱的准确定位。
2 当前房屋建筑结构设计中应注意的问题
2.1 地基结构设计中应注意的问题
地基是房屋建筑的最根本的环节,也是结构设计的基础部分。地质因素是地基结构设计首先要考虑的条件。水文条件、房屋建筑的承载力情况以及地区抗震烈度等因素都要被结构设计综合考量。在认真比对的基础上,设计出合理经济的基础形式。
基础宽度小于2.5m 时,要最先考虑诸如灰土条形基础、四合土条形基础等刚性条形基础。在基础宽度大于2.5m 时,要采用比较柔性的基础。对于没有地下室、承载多的多层内框架结构,设计十字交叉梁条形基础可以有效的减少地基的不均匀沉降。
后浇带设计对于保证地基不均匀沉降的对应调整具有现实作用,后浇带的设计范围应该有效的限定在800~1000mm。灌注后浇带所使用的材料要选择比原构件提高一级的微膨胀混凝土,并且要确保后浇带的梁板的牢固。
2.2 承重墙结构设计中应注意的问题
在理论上,承重强越是多的房屋建筑,该建筑的安全质量就越好。但是,过多的承重墙应用不符合结构设计中美观大方的原则。结构设计者要在保证房屋建筑质量的安全性的基础上,尽可能的减少承重墙的设计,对于不可取代的承重墙,要提高其抗剪的强度,选用强度等级高的承重墙建筑材料,提升承重墙抗压、抗震能力。
2.3 地梁设计问题
在框架结构中,地梁的设计是结构工程师经常遇到的。它的作用是,地梁与基础连接,地梁对基础起拉接作用,一定程度的调整基础不均匀沉降;当基础埋置较深时,地梁与框架柱连接,降底了框架柱计算高度,地梁对框架柱内力分析有一定的影响;# 地梁是支撑底层墙体的受力构件。地梁的受力状态与普通的框架梁的受力状态不同,普通的框架梁在荷载作用下,梁产生变形不受其他介质约束,梁上荷载传递给框架柱;而地梁在荷载作用下,梁变形受到土的约束,一部分荷载通过梁底土的反力和梁侧土摩擦阻力传递给地基;另一部分荷载传递给框架柱。由于土反力的复杂性,目前定量确定土反力和梁侧土摩擦阻力还有困难。在工程设计中,有两种处理方法,第一种是把地梁按一层框架梁计算,不计地基土的影响,把荷载全部传框架柱。这种处理方法使计算模型与实际情况不符。地梁与框架梁不同,地梁处没有风力、地震作用,也没有水平变形,按嵌固考虑。结构电算时,往往“底层层高”不高(即地梁与基础顶面距离),形成“底层框架柱”为短柱或极短柱,使电算结果很不合理。第二种是把地梁不参与框架结构的整体计算,当作简支梁,地梁的剪力传递给框架柱,不计地梁弯距的影响。笔者认为,尽管二种方法都有缺陷,相比之下,第二种方法要相对合理些。
3 房屋建筑结构设计中的主要问题
当前房屋建筑结构设计中的常见问题主要有,桩间距过小,桩身钢筋笼长度不足,承重砖基础采用多孔砖砌筑,房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值。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。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。承重砖基础采用多孔砖砌筑,是根据多孔砖墙体结构构造,地面以下或室内防潮层以下的基础不得采用多孔砖砌筑。房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值,就现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。某些房屋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。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。
板是建筑工程中的主要承重构件,是它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,有些工程师在设计中为计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板假定为单向板进行初步计算,使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成配筋严重不足,致使板出现裂缝。楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。
目前在异形柱结构设计中存在的问题很多,也比较突出,主要表现在异形柱结构房屋的高度超高、体型不规则、结构布置不合理、抗震构造措施不当等方面。应当说,目前国内对异形柱的受剪承载力、节点承载力和结构延性等方面的试验研究还不多,对异形柱结构抗震性能的认识还不够充分。在这种情况下,设计异形柱结构时,对房屋高度、结构规则性及抗震措施等方面宜从严掌握。
关键词:房屋建筑;结构设计;设计方法;常见问题;对应举措
中图分类号:TU2文献标识码:A
引言
房屋建筑结构的设计水平影响着房屋建筑工程的效果,因此,在进行房屋建筑结构设计的时候,要采用先进的设计思想,运用科学有效地方法,因此,有必要对房屋建筑结构设计中存在的常见问题进行探讨。
房屋建筑结构设计常用的方式方法
房屋建筑结构基本设计方式
对于房屋建筑进行结构设计的时候,必须要考虑到使用何种混凝土可以适应具体房屋建筑的需要,钢筋的适配比率必须要降到最低,对于地基的底部的宽度和长度的选择上要保证建筑在建构上具有安全可靠性,结构的设计要符合相应的法律法规、政策和行业规定,并且要根据施工地点的具体自然环境和人文环境进行及时有效地调整。
平面图设计
房屋建筑结构设计可以采用平面图的方法,在设计之初,要考虑建筑所处地区的地理环境等情况,最好使用较为正规的图纸进行设计,现今一般都是人工对房屋建筑结构进行初步设计之后,绘画草图,再利用电子计算机等先进设备和器材进行具体的绘图、建构特定的建筑模型,利用一系列的模拟试验来检测出房屋建筑结构设计存在的问题,寻求解决途径进行修改。通过不断地修改和设计,得出一个最为科学合理的平面图。
屋顶结构图设计
屋顶的结构设计方式有两种,一种是适用于屋顶的表面不是很规则和平整、坡度比较小和房屋脊梁比较多样的情况;而另一种方式则适用于相反的情况,适用于屋顶的表面规则和平整、坡度比较小和房屋脊梁单一的情况。这两种情况适配的钢筋都应当有相反作用的钢筋来拉扯使其可以抵挡住拉力的作用。根据结构的建造,钢板的厚度一般要大于等于一百二十的厚度。对于钢筋的安放位置应当有相应的大样的结构设计图进行标注。在进行屋顶坡面的建构时,不仅使用大样的结构图进行标示,还应当对屋顶坡面的解剖面进行绘制,这样可以使屋顶结构图更加详细和明确,使房屋建筑的施工人员能够更好地根据屋顶结构图进行具体的施工操作。
房屋建筑结构设计中常见问题探讨
对房屋建筑的地基进行设计时常见问题
在对房屋建筑的地基进行设计时常出现因为设计的不科学造成的可能使用的材料不足或者过剩而造成的大量浪费或者严重影响施工进程的现象。在对桩与桩之间的距离进行测算的时候,可能会过大或者过小,没有遵循对桩与桩之间的距离的相关规定和规则,在试桩的时候,可能会影响其精确度。
在对高层的房屋建筑的地基进行埋放的时候可能深入的长度不够或者存在一些人为的原因造成埋放的深度不够。没有遵循关于钢筋混凝土在高层房屋建筑设计和施工中一些埋放规格的要求,一般埋放的深度要从可靠的侧边的限度的地面高度来计算,但是在实际的施工过程中,施工人员可能会忽视这一点,而直接从底部开始计算。
在承重的砖瓦的材料的选用上,可能存在一些不合理的现象。例如在地基材料和房间内部防止潮湿的层面下的地基的材料的选用上,一般不能选用多个孔隙的砖瓦起承重作用,但实际建筑设计中,却常选用此种材料作为承重的砖瓦的原材料。
对房屋建筑的材料的选用和构造进行设计时常见问题
现行对房屋建筑材料所构造而形成的高度、宽度以及二者之间的比例上都有着最大限度的规制,而在实际设计工作中,很多的高层的房屋建筑的高度、宽度以及二者之间的比例都超出了规定的范围,造成了很大程度上的安全隐患,特别是在地震频发的地区的房屋建筑的设计,没有遵循相应的设计技术标准和规定,可能在发生地震的时候,给人们的生命健康和安全造成巨大的隐患和危险。
在具体的结构的布局上可能出现不符合应当达到的标准的现象,有些房屋建筑在结构的布局上可能需要满足一定的标准,比如在建筑的外部形态、抗压力的布局、内部各结构的数量和品质的选择等方面都要进行一定的量化,达到一定的参数或者指标,由于我国对具体的不标准建筑结构的规定还不够明确和具体,可能造成在实际设计施工时很难对标准与不标准的形态进行很好地把握,有时还可能受到其他一些方面的限制和要求,而无法使房屋建筑的性能达到最优的状态。
对房屋建筑的砌体的建构进行设计时常见问题
我国制定的一些规范对多层的砌体的高度和层级的数量都有所规定和限制,但是虽然在进行设计的时候将数值选择在具体规定的临界点,但是却忽视了施工现场地表的情况,造成一定的误差。在进行构造的支柱与圈梁进行交叉的时候,可能忽视对筋进行加密的措施。
其他方面可能存在的常见问题
在房屋建筑结构设计中,设计图可能缺乏一些具体的说明或者关键内容的提示,例如可能对采用的结构方式、是否符合抗震防灾的需要、房屋建筑材料的选用、钢筋混凝土的具体施工注意方法和观察监测的内容等,在对一些建筑工程的进行模拟试验的时候,没有考虑到具体的桩基情况,而一味使用传统的试验方法对工程进行监测,任意性较大、精准性较差。
对常见问题的解决策略
在进行房屋建筑结构设计的时候,要常采用大样的结构图设计,在以上各种结构图的设计较为精准的情况下,再对具体的结构进行大样的结构图设计可以使具体的结构大小和高低更加明确具体,其可以在结构图上直接进行标注,也可以对具体的结构再进行较为详细的绘制,从而更好地适应具体的施工情况。通过规范的用语和完整的说明对具体的指标进行标注,这样可以保证房屋建筑结构设计可以更加科学合理,防止出现浪费或考虑不周的现象。
在进行房屋建筑结构设计的时候,要严格遵循相应的规定和操作规程来进行设计,设计者要认真掌握现行的规章制度的规定,同时要对有关于建筑结构设计的原则和规程以及具体施工工程的信息和资料进行收集和整理,不可太过随意地进行设计行为,从而有效地防范因为质量问题引发的风险。
总结
房屋建筑结构设计是保证建筑工程质量水平的第一步,也是最为关键性的一步,因此,必须要不断改进结构设计中存在的问题,严格按照相应的标准进行设计,这样才能提高建筑施工的安全可靠性,取得较好的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1] 于桂萍.关于多层建筑结构设计中的主要问题分析[J]. 中国高新技术企业. 2013(22).
[2] 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. 2012(05).
[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. 2011(28).
关键词:建筑设计;结构设计;设计方法;
建筑工程的施工和质量保证,其前提是结构设计的科学性和合理性。因此建筑结构设计作为工程的前期工作,探讨其设计方法就显得尤为重要。
1、建筑结构设计的基本方法
1.1建筑结构平面图
在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下。就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为6度区时,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的,直接设计即可,但要注意受压和局部受压的问题。必要时进行人工复核。
1.2建筑屋顶(面)结构图
当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有两种:梁板式及折板式。梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。反之,则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或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。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法,建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法(实践证明此方法便于施工人员正确理解图纸)。
1.3建筑结构大样详图
大样详图的绘制可以在建筑详图的基础上直接绘制,前提是建筑详图的准确无误。也可以在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。要注意的是在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力和理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。需要提醒的是建筑标高和结构标高的关系要搞清楚。该减的减,不该减的就不要减。
1.4楼梯
楼梯梯板要注意挠度的控制,梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求,梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。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。阁楼层处的楼梯由于有分户墙的存在要设置抬墙梁。注意梁下的净空要求,并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题,必要时应设梯梁。
1.5基础
基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求。(通常情况下可采用C25)基础的配筋应满足最小配筋率的要求(施工图审查中心重点审查部位)。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用,应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度(因软件计算的是墙下的平均轴力)。基础图中的构造柱,当定位不明确时应给予准确定位。
2、建筑结构设计中应注意的几个关键问题
为了避免或减少工程质量事故的发生,确保住宅设计质量能上一个台阶,建筑结构设计人员应注意以下常见问题:
2.1结构设计人员应该及早介入建筑的概念设计
建筑的概念设计在整个设计过程了起着举足轻重的作用,为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计,应对不同形式的住宅建筑,掌握各自概念设计中容易疏忽的要点:
(1)对一般多层砌住宅结构,应按《建筑抗震设计规范》(GBJ5001-2001)要求做到:优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
(2)对钢筋砼多、高层结构住宅,力求做到:结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割成各自规则的结构单元,结构布置以少设缝为宜,一旦设缝,则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;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;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。
2.2防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏
预防或减少不均匀沉降的危害,可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如:避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面体形变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。地基经处理后,还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
2.3从结构计算和构造上满足规范要求
(1)从结构计算角度,看结构计算应注意的问题:避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重。
避免楼板计算中不正确方法。连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替;双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则,由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。对电算结果的正确性进行正确评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价,是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断,根据其正确与否,决定能否作为施工图设计的依据。
(2)从构造角度看应注意的问题:注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求。严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风散热措施。按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,上至女儿墙压顶,下伸入基础圈梁,或伸入室外地面以下500毫米,构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
关键词:房屋建筑结构设计;问题;策略
前言:为了满足人们对房屋建筑舒适性、 经济性与安全性的要求,建筑行业结合时下的新技术和新材料对房屋建筑结构设计提出了更高的要求,力求在房屋安全舒适的前提下,使房屋建筑结构设计更加经济。
1 房屋建筑结构设计的概况
房屋建筑结构设计是房屋建筑施工前的一项准备工作。做好这项准备工作要考虑到其设计的合理性,施工的可行性以及建成后的安全性,舒适性和经济性。所以,进行房屋结构设计的目的也就是为了在规定的年限内满足人们对房屋的各种功能的要求。在房屋结构设计中,以上内容被概括为房屋结构设计的三个基本原则:安全性、适用性和耐久性。建筑结构也有六项分类,这主要是依据房屋承重构件的不同进行划分。房屋承重构件有梁、柱以及墙等,所以,建筑结构可以分为: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。进行房屋结构设计的基本方法包含以下几项:绘制结构平面图、绘制屋顶结构图、绘制大样详图、绘制楼梯和基础构件。
2 房屋建筑结构设计中常见的问题
2.1 承载柱截面高度的设计
小承载柱截面高度的设计过小一般常出现六度抗震设防的区域里,这种设计情况下的房屋,在正常使用的情况下,会直接影响房屋使用的耐久性。而且,一旦在该区域内发生地震,这样的房屋安全系数急剧下降,很可能会直接倒塌。而设计者做出这样的设计大致有以下几方面的原因:第一,对六度设防概念理解错误。有的设计者可能认为六度设防就是不用设防。第二,增加梁柱的线刚度比,以铰支梁代替相应的梁,便于相应结构的受力分析。在简化的受力分析中,设计者将梁柱之间的刚结作用、相应的约束弯矩均忽略不计。之后,在承载柱横截面和柱截面的配筋都较小的情况下,结构的承重能力下降,其中隐含的危险不言而喻。
2.2 房屋高度和高宽比不符合相关规范
根据房屋建筑结构设计的相关规定,房屋的最大使用高度和相应的高宽比的比值都有最大限制值。但是,仍有部分房屋结构设计会出现最大使用高度和房屋的高宽比超出相关规定的极限值的现象。这样现象的发生势必会对屋主的使用安全造成威胁。这是因为房屋建筑结构的高度还会直接或间接影响到涉及房屋安全的其他方面的因素。例如,结构体系的类型、抗震设防烈度、场地类别以及结构是否规则等。所以,在设计房屋结构的高度和高宽比时,要考虑到房屋的实际使用情况以及相关因素。
2.3 房屋建筑结构布置不合理
房屋建筑结构的布置主要是考虑其结构的规则性,因为房屋的规则程度直接影响到房屋的抗震能力。 房屋结构布置的越规则,房屋也就越合理,其安全性能也就越可靠。但是,由于就目前来看,我国对建筑设计的规则还没有进行统一的规定,再加上部分设计人员对房屋建筑结构的把握不是很到位,如,建筑平立面的外形尺寸、承载力分布以及抗侧力构件布置质量分布等,导致房屋结构的设计很不规则。这对屋主的人身安全造成了威胁。
3 房屋建筑结构设计常见问题策略
3.1 结构平面图
在绘制建筑结构平面图时,相关规范对其是否需要进行建模做了一定的说明。标准规范里的原意如下:如果抗震设防烈度只有 6 度,那么就不需要对抗震截面进行相关验算。但是,就砌体结构而言,省略掉建模步骤时,在设计阶段要考虑到整体受压或者局部受压的情况。如果抗震设防烈度在 7 度及其以上,则必须对其进行建模。
3.2 屋顶结构图
对于坡屋面的建筑物,对其结构的处理有两种形式:梁板式和折板式。梁板式和折板式是两种截然相反的处理方法。梁板式常用于屋面脊线相当复杂,板的跨度相当大的不规整的坡屋面,折板式应用条件与之相反。由于两种板式都是偏心受拉,所以,在拉力抵抗的时候要将部分板负筋拉通或者全部拉通。板的厚度要大于 120。梁板折角处的钢筋要体现在大样示意图上。而坡屋面的平面图,应辅以剖面示意图以加深理解。
3.3 大样详图
在建筑详图准确无误的情况下,绘制出来的大样详图才有意义。当然,也可对原来的建筑详图做局部的改动以代替大样详图。在绘制大样详图时,不仅要考虑到建筑的外形尺寸和标高,还要考虑到其与建筑专业的协调性和一致性。
3.4 楼梯
在进行楼梯的设计时, 梁梯的上下楼位置要一致, 如有必要,还要使用折板楼梯。此外,还要注意梁下的净高要符合建筑设计要求。如果要使用折板楼梯,则应断开其内折角处的钢筋并加以锚固。对于梯板首段的设计,还要考虑其沉降。对于梯梁的设计,一般应用在一些比较特殊的情况下,具体的问题应该具体分析。
3.5 基础
对基础的设计,最基本的应注意到基础配筋率必须要满足最小配筋要求。除此之外,还有四点需要注意:第一点,根据规范的标准图或详图设置钢筋在条基交换的位置。第二点,在不能重复利用条记交叉处的基底面积的情况下,可以通过适当的调整基础的宽度来达到设计目的。第三点,对局部墙体存在较大荷载的情况,设计者也可通过调整基础的宽度来提高其承受荷载的能力。第四点,如果定位结构柱的位置无法确定,可以通过调整基础的宽度寻找其准确位置。
3.6抗震
由于现代建筑的楼层数较高,特别是某些超高层建筑,如果遇到如地震等灾害时,其抗震能力得不到有效的保证,就使其变形及破坏力都会远远的大于其它类型的建筑,因此要综合多方面因素,全面的提升高层建筑的抗震能力。首先要注重地基的选择及设计,高层建筑最好应建筑在土地较硬的地区,并远离河岸,同时还要注意,不要在断层或地陷等较易发生地震的地区建造,如果地基选择不合理很可能影响到其抗震能力。其交,在设计阶段还要注重建筑材料的选取,将钢筋与混凝土结合在一起的建筑形式主要是利用钢筋与混凝土具有相似的膨胀系数,在任务环境下都不会产生过大的应力,同时这两者之间的粘结性很好,特别是将钢筋表面预置肋条或在钢筋的端部弯起弯钩,可大大的提高钢筋与混凝土之间的拉力,可以更好的提高建筑的强度及抵抗外力的能力,从而更好的满足人们的使用要求。而在高层建筑的设计施工中会在框架结构中融入一定的剪力墙结构,从而更好的实现不同建筑的功能及相应的强度要求。
4 总结
对于房屋建筑结构的设计,设计者需要在兼顾到各种因素的情况下做出切合实际的设计。对设计中可能出现的问题,设计者应在明确相关房屋建筑的概念的基础上,对其中的问题分析做到了然于胸。对相应的解决方案的提出,设计者可从出图纸的各角度结合具体施工操作灵活运用自己的经验。
参考文献:
[1] 刘妍 . 浅谈房屋建筑结构设计中的常见问题与解决对策[J] .四川水泥 . 2014. 10(12) : 127-128.
【关键词】房屋建筑,结构设计,问题,对策
前言
土木工程建筑行业的不断发展也在不断的推动着建筑行业的进步,在技术上引进更加先进的科学技术,在土木工程质量上给人们更加充分的保障,并且不断的满足人们日益增长的对于土木工程结构的设计要求。为了能够保证土木工程建筑的水平,需要解决目前建筑结构设计中存在的一些问题在不断的探究中逐渐的摸索出能够解决问题的有效措施,保证土木工程建筑的结构设计能够在科学合理的前提下,为满足人们的要求进行技术上的创新,使得设计和施工同步进行,使我国的建筑行业水平有更大程度上的提升。
1.土木工程建筑结构设计中出现的问题
1.1土木工程建筑基础结构设计方面存在的问题
俗话说的好,基础决定上层建筑,由此可见土木工程建筑基础结构的重要性。 但是,对现阶段土木工程建筑基础结构调查显示,在设计工作中存在严重的不规范性、不科学性,严重影响了土木工程建筑基础的施工质量,如有些设计工作人员在基础设计工作中,并没有做好大量的地质勘查工作,而是根据施工方面人员提供的口头数据开展基础设计工作,这样设计人员在没有准确数据情况下所设计的基础结构图,可想而知施工后建筑基础的质量。另外,现阶段国内大多数民用建筑在基础结构设计中并没有对荷载情况进行严格规范, 这也是民用建筑基础结构设计常见问题之一,对此,设计人员应该将这一问题重视起来,对建筑基础荷载数据进行准确标明,避免基础满负荷,影响整体建筑的质量、安全。
1.2 建筑框架设计不合理
在建筑框架设计中纵向和横向的框架设计都是必不可少的,并且它们彼此需要相互配合。因为纵向框架和横向框架的功能并不相同,它们都各自有自身存在的必要性和重要性。纵向框架能在地震时避免地震波纵波的影响,均匀的配置箍筋的配筋和跨中纵筋。另外,设计人员经常会犯这类错误:就是把承重柱的界面高度设计的低于本应有的高度。设计师们片面的认为六度设防与不设防这二者之间等价的,为了方便建筑结构设计的受力分析,人为地把承重柱的截面高度设计的较低。这种做法是非常不负责任的,因为这种设计错误往往会导致严重的后果,甚至是整个建筑的坍塌。设计者在设计时一定要有安全意识和质量意识,切实负起应付的职责,保障在建筑的设计结构上尽量合理科学。
1.3 结构布置不合理
在建筑的设计中结构要尽可能的规则,这样才可以使得结构的布置更加的合理。对于结构所说的“规则”,指的建筑物的平立面外形尺寸的抗侧力、质量的分布、承载力的分布等等要求。要使得结构不规则的因素有很多,这一点在复杂的建筑体上显示的特别明显,它们很难用定量的指标来将规则程度进行一定的限制。在技术规范上以及设计规定上都不太了解,所以通常情况下,设计人员便很难对结构规则性把握的很精确,从而设计出规则性很差的建筑,这是对抗震很不利的。
1.4 设计人员思想原则不明确
人是行为实践的主体,人的思想及原则直接指导着他的行为实践活动。作为建筑的结构设计人员,一定要有一定的思想觉悟和行为准则。首先要树立的就是要实事求是,立足实践这条基本思想原则,不能脱离实际情况去纸上谈兵,而我国现在的有些建筑设计人员就是犯这种错误,在没有充分调查的情况下,就妄下定论,又或是照搬照抄别人的建筑设计成果。殊不知,没有调查,就没有发言权,脱离实际情况而建设的建筑的安全性往往较低。其次,就是要树立用全面的观点看问题,客观的分析建筑结构的各个方面,并充分考虑到各个结构部件的实用功能,利用自身的专业知识,认真严谨的进行建筑设计工作。我国的建筑设计人员在这方面的重视还远远不够,仍需加强建筑设计人员的思想原则的教育力度。
2.土木工程建筑结构设计中的常见问题的解决措施
2.1加强对基础设计的研究
土木工程建筑结构的地基基础直接影响到建筑结构工程的整体稳定性,对于整个土木工程建筑都有着巨大的影响,因此,在土木工程建筑结构设计前,应当首先加强对地勘资料的研究。设计单位应结合土木工程建筑规范对当地的水文地质条件进行深入的调查和研究,充分收集当地其他土木工程建筑工程的设计资料,借以从中找出对土木工程建筑设计有影响的因素,对优点加以改进和创新,根据缺陷制定出相应的规避措施,以保证建筑结构设计的不利影响降到最低,做到因地制宜,从而有效提高建筑结构设计的质量,保证后续工程施工的顺利进行,同时提高建筑工程施工的质量和效率。
2.2注重土木工程结构设计布局的实际应用
土木工程建筑要按照设计图纸进行施工,同时图纸的设计也要考虑到土木工程的实际布局状况。设计师在进行图纸设计之前首先要对土木工程的实际状况进行实地的考查和了解,保证结构设计的过程是科学规范的,规范的图纸设计还能够保证土木工程在实际创建的过程中能够得到合理的运用,在土木工程的承重设计方面,要考虑到土木工程地基的状况以及整个土木工程建筑的结构安排,保证整个土木工程的布局是科学合理的,以土木工程建筑的安全性作为第一考虑的要素。另外在土木工程外形设计方面要结合广大住户的要求,选择符合大多数用户审美的设计形象,针对不同的人群,将土木工程的结构设计进行合理的布局,对土木工程的建筑条件要进行充分的了解,使得土木工程建筑的布局达到标准的要求。
2.3设计更重视经济效益和社会效益的统一
建筑建设本身就是社会建设的重要内容,建筑的安全在一定程度上也关系到社会的稳定和经济的发展。所以,必须重视建筑的质量的安全,无论是居民房还是商业用房。从地基的设计开始,就要注意整体建筑的实用性和经济性,所以,地基设计既要科学合理,安全可靠,又要考虑经济实用性。综合考虑各种因素,切实把设计原理建立在是滴勘察的资料上,严谨的按照应有的程序对地基所容许的承载力值和耐力值进行公式运算,并结合实际进行进一步的修正。
2.4加强施工技术管理
施工技术管理体现着这个建筑工程企业对建筑建设的重视程度,必须加强对施工技术的管理,这不仅仅关系到项目工程的进度,工期的正常结束,而且间接影响着施工建设的安全和质量。优化施工技术,完善施工管理制度,能够有效地节约资源和时间,提高建筑团队的工程效率,同时也会给该建筑团队带来积极的社会效应和品牌影响,增加该建筑企业的市场知名度,这无疑也是一笔宝贵的财富。
2.5定期培训、教育建筑施工人员
众所周知,我国的是滴建筑施工人员大多是外来务工的农民工兄弟,他们是我国建筑事业的实现者,为我国建筑的发展做出了突出贡献,我们在这里必须向他们表示由衷的敬意。但是,另一方面,这些农民工自身的文化水平和专业技术素养都比较低,但是他们又是工作在建筑第一线上,他们的施工技术和施工质量对建筑本身来说都至关重要。所以,要保证建筑的质量,就必须加强对农民工的施工专业技术指导的培训,提高农民工的资源水平,另外也不能忽视对农民工的文化意识培养,要积极的引导他们树立正确的建筑安全观和建筑质量观。并且积极地指导他们掌握先进的施工设备,掌握设计图纸的具体原理和施工步骤,切实保障施工的进度和质量。
结束语
在整个中国都在积极地进行建筑建设的今天,必须重视土木工程建筑结构设计中的每个问题,不能放过任何一个细小的问题和失误,毕竟在建筑业中,失之毫厘谬以千里,可能一个并不起眼的误差会导致整个建筑的安全性受损。建筑结构设计人员定要兢兢业业,认真的负其应尽的责任,立足实际,综合考虑,优化组合,在这三者的基础上设计建筑图纸。
参考文献