时间:2023-07-18 16:41:17
导语:在房屋主体结构设计的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
关键词:高层建筑;结构设计;问题;对策
中图分类号:TU208文献标识码: A
引言
城市建设进程的加快,大量人口涌入到城市当中,城市用地呈现非常紧张的局面,在这种情况下,高层建筑项目得以快速发展起来。高层建筑由于其垂直高度较大,而且结构较为复杂,需要具有良好的承载力和抗震性,所以对于建筑材料、施工技术和结构设计具有越来越高的要求。特别是目前高层建筑结构开始向复杂化和多样化的方向发展,这就给结构设计师带来了更大的挑战。
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
在建筑项目施工中,建筑结构设计图纸的作用至关重要,要想使图纸能够更加完善和合理,要在进行设计时对每个细节问题都进行重视,在建筑结构设计方面要对建筑结构类型、建筑结构抗震设计、建筑结构抗震等级、建筑结构防裂等问题进行重视。但是,在现在的建筑结构设计中,存在着很多的设计环节不规范的情况,在设计方面采用的标准不规范,设计图纸中对很多事物的标高等重要信息没有进行明确,导致建筑项目在施工中出现了很大的随意和混乱问题,对建筑项目的质量产生了很大的影响。
2、建筑基础选型不够合理
建筑结构在基础选型方面对建筑的安全性、实用性、科学性以及合理性问题要进行重视。现在,很多的高层建筑项目在基础选型方面出现了不合理以及不科学的现象,地基的承载能力不足导致建筑项目出现变形的问题。不合理的建筑基础选型会导致建筑项目地基出现不均匀的沉降问题,对建筑的安全系数有很大影响,建筑质量无法达到要求,对建筑项目的使用寿命也将产生很大的影响。
3、高层建筑消防结构设计不够规范合理
高层建筑的结构设计是非常复杂的,因为其功能的多样化,就要求其内部结构设计的多样化。不同的结构设计又会需要不同性质的材料,这也给高层建筑的设计带来了障碍。换言之,材料的可燃性会加大火灾的风险,特别是在风力较大的高层建筑中,一旦发生了火灾,就会迅速扩张火势,对高层建筑的安全性造成了极大的威胁。此外,高层建筑的层数越多,越应该充分考虑到高层建筑材料的特性。
4、地下室外墙设计不够科学
在建筑结构设计中,地下室外墙设计占据非常重要的地位,其也是建筑结构设计中非常容易出现问题的部分。地下室外墙设计对地下室建设有很大的影响,对整个建筑项目的承载能力也有很大的影响,因此,在设计方面比较严格。但是,地下室外墙设计在整个建筑结构设计中并没有得到很多人员的重视,在施工中也出现了很多的问题,比较常见的问题就是地下水位的高低、地下层数、地上负载等因素,这些因素对建筑项目的安全系数都有很大的影响,对建筑项目的质量也有很大的影响。
二、建筑结构设计中的应对策略
1、建筑结构设计图纸过于简单
在建筑项目施工中,建筑结构设计图纸的作用至关重要,要想使图纸能够更加完善和合理,要在进行设计时对每个细节问题都进行重视,在建筑结构设计方面要对建筑结构类型、建筑结构抗震设计、建筑结构抗震等级、建筑结构防裂等问题进行重视。但是,在现在的建筑结构设计中,存在着很多的设计环节不规范的情况,在设计方面采用的标准不规范,设计图纸中对很多事物的标高等重要信息没有进行明确,导致建筑项目在施工中出现了很大的随意和混乱问题,对建筑项目的质量产生了很大的影响。
2、保障建筑基础选型的合理性
建筑结构在选型方面要对两方面的指标进行重视,对建筑外形设计情况和建筑项目所在区域的地质情况要进行掌握。建筑结构设计人员在拿到提资图以后,不能盲目的开展建模计算工作,要对建筑项目的外形设计特征和建筑项目所在区域的地质情况进行全面的认知和分析。建筑基础选型过程中,结构设计人员要和其他方面的工作人员进行充分的协调,设计出更加可行的方案。建筑结构设计的科学性和合理性得到保证,才能保证建筑项目施工的质量。
3、优化高层建筑的消防结构设计
随着建筑业的发展,高层建筑在城市中的应用越发普遍。除去自然灾害引发的地震以外,还要充分考虑人为因素引起的灾害,比如火灾。高层建筑结构越复杂越高,那么一旦引起了火灾,使用者的人身安全和财产安全就会受到极大的威胁。因此,在高层建筑结构的设计中注意防火是很关键的。首先,防火间距要合理,设计人员在进行设计时,要按照相关规定进行操作,精确地测出建筑物之间的实际距离。然后,对于设计要因地制宜,防火结构一定要符合实际的地形情况。除此之外还有安全疏散通道的设计也很重要。一般而言,安全疏散通道应该进行垂直结构设计,而且尽量多设计几条,利于慌乱人群的疏散。安全疏散通道中一定要设计防烟区,避免烟雾将疏散的人群呛晕。设计人员可以使用分隔式的设计,可以更好地控制火势和烟雾的蔓延。另外,防火门、防火墙以及其他防火设备等也需要设计人员注意。
4、确保地下室外墙设计的科学性
在现代建筑,特别是高层建筑项目施工的过程中,建筑物的整体质量在很大程度上由地下室外墙所支撑。因此,若在建筑结构设计的过程中,对于地下室外墙的设计不够科学与合理,则势必会导致整个建筑物的稳定性受到严重的影响。结合实际工作经验来看,在地下室外墙设计的过程当中,结构设计工作人员首先需要对整个建筑物的质量加以衡量,结合建筑项目所处区域的地质特征,完成对地下室外墙基本尺寸的设计工作。常规意义上来说,对于高层建筑项目而言,地下室外墙结构设计过程中的墙面厚度需要保持在250mm以上。同时,为了防止由水泥用量增大而导致地下室外墙墙面混凝土产生裂缝问题,应当避免将混凝土强度设计过高,但也应当在C30等级以上。
5、优化高层建筑的抗震性能
高层建筑结构的设计要保证各个地方的刚度对称且均匀,其平面形状也要尽量的规范和尽量的简单。如果能够保证以上要求达到标准,那么在计算地震应力时就会容易的多,处理起来也会容易很多。比如地震应力扭转和集中地方的处理等等。由此可见,在设计高层建筑的结构时,要尽量可能地将建筑刚度的中心点和地震力作用中心点设计到一起,正常情况下,偏心距e要比与外力作用线垂直的建筑物边长的5%小。高层建筑物体积庞大,吨位也很大,如果抗震效果不好,那么一旦出现地震或者其他使之震动的因素,造成的损失将是巨大的。为了避免灾难的发生,必须要优化好高层建筑的抗震性能。
6、对建筑材料加以统筹安排与利用
在工作人员展开建筑结构设计工作的过程当中,对于各类建筑材料的选取同样是关键的工作内容之一。对于建筑材料的选择需要充分考虑的指标包括:建筑材料的受力特征;建筑材料的工作环境。同时,所选择的建筑材料应当在保障材料使用性能的基础之上,最大限度地降低建筑材料的损失与浪费问题。此过程当中需要特别注意的是:建筑结构设计人员需要结合项目设计的实际情况,设计多种建筑材料的选取方案,通过综合对比的方式,选择经济优势、以及性能优势最为突出的建筑材料设计方案。
结束语
高层建筑结构设计工作繁琐、技术要求高、设计难度大,设计人员一定要首先摆正自己的心态,综合考虑实际施工需要和相关技术要点,以高度的热情和积极的态度完成设计工作,为施工的正常有序进行打下良好的基础。
参考文献
[1]谢春,翁家栋,邱骏伟,等.某8度区超B级高度建筑结构设计[C].2012建筑结构抗震技术国际论坛论文集,2012(27).
关键词:房屋建筑结构设计楼板设计问题分析
Abstract: the housing construction structure design of the common problem as a main body of research, the common problems in design of floor, the shear wall structure design and structure joints are expounded setting.
Keywords: housing construction structure design floor design problem analysis
中图分类号: TU318 文献标识码: A 文章编号:
1 楼板设计常见问题
楼板设计常见问题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,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。楼板设计中常见如下几个问题
1.1设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用单向板进行计算。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。
1.2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。
1.3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,使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。
2 剪力墙结构设计问题
2.1严格遵守抗震规范对不同设防烈度的第二层与第一层侧移刚度比的限值规定在历次地震中,底层框架房屋结构之所以发生严重破坏,其原因就在于底层层间刚度与上部层间刚度比过于悬殊。当地震作用集中在底层时,由于底层较上部结构小得多的侧移刚度,造成非常突出的底层弹塑性变形集中现象。因此,控制底层与上部侧移刚度比是很必要的。
规范给出了不同设防烈度下上层与底层侧移刚度比的限值,6、7度时不应>2.5,8度不应>2.0且均不应
2.2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。
2.3过渡楼层设计
底层框架——剪力墙结构具有较好的承载、变形和耗能能力,其破坏状态一般为延性破坏;上部砖房部分虽具有一定的承载能力,但变形和耗能能力相对较差,其破坏状态多为脆性破坏。在上部砖房中,过渡楼层墙体承受地震剪力和倾覆力矩最大,受力最为不利。此外,在竖向均匀荷载作用下,过渡楼层墙体处于压剪或拉剪应力状态。因此当有水平荷载作用时,过渡楼层墙体与落地墙体相比,其抗裂性能和水平承载力均相应降低。试验表明,在竖向及反复水平荷载作用下,过渡楼层墙体的水平承载力约降低20%~30%。过渡楼层墙体的水平承载力验算按式
V≤βfVEA/γRE(1)
fVE=1/1.2(1+σ0/fv)0.5fv (2)
A=AW+∑ηiGC/GWAci (3)
β=1/{1+0.45(0.2-0.8hb /l)σ0fV V}(4)
式中β——水平承载力降低系数;
σ0——对应于重力荷载代表值的墙体截面平均压应力,N/mm2;
fv——砌体的抗剪强度平均值,N/mm2;
hb——托梁的截面高度,mm;
I——托梁的 计算 跨度(m),对两跨不等跨梁,I取较大跨的跨度;对跨中设置构造柱的梁,I以1/2代入;
AW——墙体扣除混凝土构造柱及洞口后的水平截面面积,m2;
Aci——混凝土构造柱的截面面积,m2;
Ge,GW——混凝土和砌体的切变模量,N/mm2;
ηi ——构造柱抗剪参与系数,中柱(包括边中柱)取04,边柱取03;
γRE——承载力抗震调整系数,当A按式(3) 计算 时,γRE可取10;当计算中不考虑混凝土构造柱(即将混凝土构造柱按相同截面的砖砌体计算)时,γRE可取09。
如按落地墙体的方法验算其水平承载力,当竖向荷载或托梁高跨比较小时,将会过高地估计过渡楼层墙体的抗震承载力,造成结构抗震可靠性降低。过渡楼层应每开间设置构造柱和圈梁,形成弱框架体系,以增强过渡楼层传递地震剪力的能力,同时还将大大增加延性和耗能能力。
3 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。结构缝在做饭上应力求简单,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。
4 结语
总之,在建筑行业的法中由不科学、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,使建筑企业的高兴、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和研究,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]林同炎,S.D.思多台斯伯利 ,结构概念和体系,建筑工业出版.
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
引言
现今社会已经步入知识经济的时代,人们的生活水平也不同程度的得到提高,房屋建筑设计技术也随之而得到发展。人们生活水平的提高,也对我们建筑技术提出了更高的要求,在我们不断钻研和完善房屋建筑结构设计技术的时候也会遇到许多不同的问题,房屋建筑结构设计技术可以说是在问题的解决过程中得到进步的。
一、房屋建筑结构设计的基本方法
1、建筑结构基础
在房屋建筑结构设计的过程中,每个环节的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。因此在建筑结构的设计过程中,一定要注意以下几点。首先是混凝土的选择,要符合图纸上的标注和相关的规定,这样建筑才能坚固耐用。其次,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。还有建筑结构基础所配的钢筋一定是适合最小的配筋率在条基交叉部分基底的面积上,为了保证建筑的安全性,绝对不能够进行重复的使用。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,并且还要注意不断的对基础宽度进行调整。最后,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完全掌握,只有这样才能保障房屋建筑设计的整体性。
2、建筑结构的平面图及大样详图
在绘制房屋结构平面布置图时,要考虑建筑的建设地点所处的地理位置,结合实际情况进行设计,按照相关的规定,使用正规的设计图纸和设计方法。同时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。设计时要通过反复的考察和计算,才能确定建筑结构的平面图。绘制大样详图也是如此。在建筑详图的准确无误的基础上,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,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。有一点需要注意的问题是,当建筑地处抗震设防烈度为六度区时,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算的,但必须符合有关的抗震措施要求。总之,在整个房屋建筑结构设计的过程中,设计人员要在每个环节细心把关,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。
3、楼梯及屋顶
当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有梁板式及折板式两种。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。而梁板式则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。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,注意梁下的净空要求,并要注意梯板宽度的问题。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。梁板折角处钢筋的布置则应有大样示意图。因为坡屋面板的平面画法上,通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法,这样更便于施工人员正确理解图纸。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。由于屋面的起坡会造成阁楼层的部分墙体超高,要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
二、房屋建筑结构设计中应注意的问题
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、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。
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,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。
结束语
高层建筑是社会生产的发展和人类物质生活需要的产物,是现代社会工业化、商业化和城市化的必然结果。科学技术的进步、经济的发展则为高层建筑的发展提供了坚实的物质基础随着社会日新月异的发展,建筑行业的设计也日趋完善,房屋建筑设计时一个系统性的设计,无论房屋建筑的结构如何地变化和进步,唯有质量才是永恒不变的主题和建筑的核心,作为房屋建筑结构的设计人员,一定要以人民群众的生命财产安全和工程的质量保证作为工作时的基本要求,不断提高自己的专业技能和综合素质,做到规范工作、安全生产,在严格保证建筑的安全性的前提下,提高建筑的舒适、美观等功能,以社会大众满足日益增加的物质需求,提高企业的经济效益。
参考文献
[1]马渊儒.浅析钢筋混凝土框架结构施工中常见问题及预防措施[J].中国新技术新产品,2010.(12)
关键词: 房屋建筑;建筑结构;建筑结构设计
房屋建筑结构设计问题
房屋建筑结构设计过程中往往会产生很多问题,本文仅对钢筋混凝土承重结构体系问题和楼板设计问题这两个基本问题进行讨论分析。
1.1钢筋混凝土承重结构体系问题
房屋建筑方面的相关规定明确给出了房屋最大适用高度和宽度的比限值,但在实际工作中,建筑高度和高宽比确不符合规定限值,最重要的是在设计时没有可靠的依据,设计过程中也没有明确给出有效的防震措施。以上诸多原因造成了房屋建筑结构存在严重的质量问题。
房屋的抗震设计,结构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,抗侧立质量分布等。由于引起房屋建筑结构设计不规范的因素很多,特别是建筑体型较复杂的更为严重,划分不规则程度很难用若干简化定量指标来进行。在实际设计中,缺乏规范的设计依据以及对抗震结构设计的了解,有些设计人员往往很难把握结构规则,为了满足业主和建筑师的要求,有时不顾结构规则的要求,这样对结构抗震非常不利。
1.2楼板设计问题
楼板是房屋建筑中沿水平方向分隔上下空间的结构构件。楼板不仅要具有能够承受并传递垂直荷载和水平荷载的能力,而且应具有足够的强度和刚度,确保使用安全正常外,还应具有一定程度的隔声、防火、防水等能力。如果在楼板设计时有任何问题的话,设计质量很容易产生问题,甚至导致更严重的质量隐患。通常情况下在进行楼板设计时有以下问题存在:
(1)计算问题。在楼板设计时,由于设计人员为了方便计算或者设计人员知识水平有限,不能够真正认识板的受力状态,从而在计算时将双向板按照单向板的方法来进行,导致计算假定状态与实际受力状态不一致,进而使楼板的一个方向受过大的力,而另一方向所受力不足,楼板裂缝现象发生。
(2)楼板承受线荷载时弯矩计算问题。在房屋建筑时,通常将一些非承重隔墙布置在楼板上,因此在楼板设计时,在计算楼板配筋之前,需要将楼板的线荷载算成等效的均布荷载。但是实际设计时,有些设计人员为了方便自己,将隔墙的总荷载附以该板块的总面积,这种做法是错误的,这样非承重隔墙分布宽度内配筋量就会表现出不足,而其他部分配筋又非常足,甚至过大,这样也会使隔墙处楼板裂缝现象产生。
(3)双向板有效高度值过大。在钢筋上双向板放置状态是纵横叠放的,应在其下面放置短跨方向的跨中钢筋,在短跨钢筋的上面放置长跨方向的跨中钢筋,计算时应将两个方向的各自的有效高度都用上。一般情况下,与短向的有效高度相比,长向的有效高度较小,要小d(短向钢筋的直径)。在实际设计时,有些设计者为了省事,在配筋计算时取两上方向的有效高度一致来进行,那么很明显,长向有效高度较大,使得配筋降低,导致在结构构件质量方面存在问题,进而裂缝现象产生。
2、房屋建筑结构设计措施
2.1 房屋建筑按照规范、程序设计
作为设计工作者,我们应该以科学、严谨的态度对建设房屋进行科学的设计。一般情况,为了防止常识性的错误,房屋设计都有一定的规程和作业规范,我们只有严格把握这些规则,才不会犯工程大忌,发生因为设计原因而造成的工程质量损失与经济损失。对于设计人员来说,为了更好的避免发生设计问题,我们首先应该做的是认真学习领会规范、规程规定,并将这些规则,并在具体的作业中实施,在工程设计中杜绝随意,保证设计的合符规范要求,提高房屋建筑的质量保障。
2.2房屋结构设计的计算合理性
房屋建筑的设计检验过程,其实是对底框砌体结构的验算过程,在进行该类计算时,我们应该注意以下几点:
1)对底框砌体结构进行力分析计算时,需要考虑计算方法的适用范围,比如底部剪力法不适宜用于薄弱层的混合结构的力学计算,其主要应用在钢度较匀称的多层结构,如果将其应用到薄弱层混合结构,应考虑该结构的塑性影响。
2) 对底层框架混合结构进行剪力分配计算,需要从框架抗震墙、框架按钢度两个方向进行力学计算。因为在计算工程中,大家容易考虑到前者,而忽略了框架按钢度特性。在计算过程中,我们应该由抗震墙来承担主要剪力计算,而使用框架按钢度比例来参于计算部分剪力。
3)对底层框架柱受力进行计算的时候,应该考虑地震作用情况下产生的倾覆力矩而引起的附加轴力。除此之外,在计算过程中应该避免不正确方法的使用,比如在楼板计算过程中,不应该使用单向板计算连续板剪力。
2.4加强房屋工程资料整理
建筑工程的规模较其它项目而言都比较大,无论是建筑前期,还是后期,都会产生大量的资料,比如说建筑工程勘察资料等都是建筑设计的基本依据,像这些重要文件都需要专门的工作人员负责整理。除此之外还应该制定相应的借、阅制度。对于工程项目中的资料应该及时归档处理,妥善保存,以备查阅。在工程施工完成后,要按照工程档案管理相关规定,与施工档案一起,及时呈报、上交有关档案专业管理部门或机构,不能因为某些原因,擅自销毁工程文件。
参考文献:
[1]张蕊.建筑结构设计的基本方法及存在的问题[J].科技咨询导报,2007,(08).
关键词:建筑结构;设计规范;结构设计
随着国民经济的快速增长,建筑行业也得到了巨大的发展控制,随着房屋建筑从单层、多层朝着高层建筑发展,房屋结构形式也逐渐变得多样与复杂。但是房屋建筑结构设计中常见的问题依然无法得到有效规避,至今都影响着房屋建筑结构的质量与安全。所以,解决房屋建筑结构设计问题所具有的现实意义不容忽视。
1 房屋建筑结构设计常见问题的原因分析
1.1 由于过于笼统的建筑结构设计规范,导致设计人员在理解上出现了差异
业内人士都清楚,在房屋建筑结构设计过程中,都需要参照《建筑结构设计统一标准》、《荷载规范》、《混凝土结构设计规范》等规范标准进行系统的研究分析。但是在实际的操作过程中,却发现这一类型的纲领非常笼统,没有将规范表达细致,导致设计人员在进行房屋建筑结构设计时由于对设计因素的量化从而产生困难。特别是随着现代化理念的改革以及科学技术的飞速发展,这一类属于纲领性的规范就很到满足结构设计面面俱到的要求。对于这一类规范标准的理解,设计人员也是“仁者见仁,智者见智”,使得理解上出现了过多的偏差,这样对设计出来的作品质量也会产生不同程度的影响。
1.2 设计人员盲目的结构设计,从而导致恶性循环出现
在房屋建筑结构设计中,由于设计人员自身的主观原因或是客观原因,就很可能造成结构设计上过于盲目,从而出现恶性循环。考虑到社会大众对房屋建筑结构要求的提升,及房屋建筑结构设计的特殊性,科学、合理的设计理念就显得尤为重要。但是,在实际的设计过程中,大多数设计人员在设计中常常会用到“大约”二字。比如:在使用附加钢筋时,出于对建筑整体牢固性的考虑,很多设计人员会设置附加钢筋。但是在设计过程中却没有在脑海中内化科学的设计理念,由于只有通过力学的分析之后,才能够科学地设置附加钢筋。如果没有通过力学分析,仅仅依靠自身的经验,就会大大提升设计的盲目性,这样不仅会导致附加钢筋出现不必要的浪费现象,同时还会出现意识上的错误,影响到后续的设计。
2 地基与基础方面
由于多层房屋建筑没有是事先进行地质勘察,无法取得详细的勘察报告,在施工图纸设计仅仅是依靠建设单位的口头阐述或者是参照附近建筑物的基础资料。想要做到地基与基础设计的合理性、安全性、适用性,设计人员就需要对地质勘察资料进行系统分析,对基础与上部结构进行综合统一的分析,仅仅凭借地基承载力这一项数据不仅缺乏安全性,而且也欠缺完整性。当然,也不能盲目地认为将地基承载力的特征值取小一点就可以做到没有缺陷了,这些都是需要规避的。
对于软弱地基通过换土垫层法进行处理,完全凭借经验,没有考虑到换土垫层的设计。由于设计人员没有认识到软弱地基所造成的危害,在承载力的提升上仅仅是简单地采用砂石垫层。因此,首先需要对垫层的厚度与宽度加以计算,验算软弱下卧层,才能确保其安全性与经济性。
在房屋建筑的中柱设计中,基础与梁的负荷都没有按照荷载规范标准进行基表。在多层房屋建筑的设计中,在计算基础、梁、柱的负荷时,只有按照现行的荷载规范乘以有关荷载组合相应的分项系数才能确保荷载值的准确性。
3 上部结构方面
3.1 梁
做好框剪结构连梁的设计对于房屋建筑整体结构而言非常重要,但是很多结构设计上却是忽略了这一点。重视程度、认识程度的不足,都是影响其设计的因素之一。简单来说,连梁就是连接两片剪力墙,一旦遇到了中大地震时,就会出现开裂现象,起到一定的耗能作用,以此让建筑物具有一定延性的梁。只有满足这一要求,才能够称之为连梁,或者说我们在设计上才能够让其按照连梁进行设计。
3.2 板
在设计上,由于对板受力状态的认识度不够或是为了方便计算,就会讲双向板当作单向板来计算。这样的计算假定就会与实际状态存在差异,就容易出现配筋不足,导致板出现裂缝的现象。因此,在设计上,不能凭借主观意愿,方便计算,避免一个方向的配筋过大,另一个方向仅仅按照构造配筋的情况出现。当板承受线荷载时对弯矩的计算。在房屋建筑结构设计中,一般都会讲一些非承重隔墙设置在楼板上,因此,在设计大楼板时就会将该部分的线荷载换算成为等效的均布荷载之后,再对板的配筋加以计算。但是在设计中,要注意避免出现将隔墙综合再除以板总面积这种情况。
双向板有效高度取值相对偏大。在两个方向上,双向板都会有弯矩产生,所以,双向板跨当中的正弯矩钢筋都是纵横叠放的。其中,短跨方向的跨中钢筋应当放置于下部位置,长跨方向的跨中钢筋就应当放置在短跨钢筋的上部,在计算时也需要应用两个方向上的有效高度,一般来说,短向方向的有效高度都要比长向方向的大。在设计中,要注意避免设计人员没有充分认识到板的受力或是图省事的情况出现,避免为结构构件埋下质量隐患。
3.3 柱
一般来说,在6度抗震设防区常常会出现承重柱截面高度设计过小的情况。很多房屋建筑结构设计人员误以为6度设防区域就不用考虑设防,为了方便受力分析,设计人员估计将柱子截面高度设计的过小,这样能够增大梁柱的线刚度比,在计算简图中将梁柱节点简化为铰支,将梁简化成为铰支梁,梁柱也按照轴心受压来进行计算,虽然这样对于接受受力分析很简单,但是却忽视了这样会给房屋结构埋下质量隐患,这主要是因为忽略了梁柱之间的刚结作用,也就是将柱对梁的约束弯矩忽略了,再加上柱截面配筋一般都不会很大,一旦结构受力,柱顶抗弯刚度必定就会存在不足的情况,这样在梁底附近的柱子就会出现一条又一条的水平裂缝,从而有塑性铰的形成。
4 目前高层建筑结构设计中的问题与策略
4.1 建筑物超高问题
高层建筑物最明显的特征就是楼层多,建筑物本身高。但是,随着建筑物高度的不断加大,在抗震性能和建筑质量方面都面临着更严峻的问题。出于高层建筑抗震性能的较高需要,建筑规范对建筑物的高度作出了严格的规定,在高度设计方面要确保满足抗震的实际需要。在目前的高层建筑市场中,仍然存在着严重的超高问题。针对建筑物的超高问题,建筑规范逐渐将限制的高度设为A级高度,还在一定程度上细化了高度规则,增加了B级高度。这种较为明细化的建筑物高度规范使得高层建筑结构设计的方法和措施有了一定的改进。
4.2 短肢剪力墙设置问题
在高层建筑结构设计过程中,需要重视短肢剪力墙设置问题。在我国新的建筑规范中,明确规定了短肢剪力墙的定义,也对短肢剪力墙的使用作出了相关限制。短肢剪力墙是指建筑物墙肢截面的高度比和厚度比在5~8的墙,根据实际经验和相关数据,高层建筑结构设计应该尽量使用短肢剪力墙。
5 结 语
在房屋建筑结构设计中,只有严格按照规范标准与构造要求,才能够避免设计出现质量隐患,才能促进房屋建筑结构设计更加趋于完善。
参考文献
[1]张磊.建筑结构设计过程中常见问题探讨[J].中国城市经济,2011(24).
【关键词】建筑结构设计;钢结构设计;地基结构设计
1 目前建筑结构设计环节的现状
1.1 建筑结构设计图纸简单粗略
图纸是建筑物施工过程一个最基础的要素,也是必须的要素,建筑施工的整个过程都要靠图纸来指导,一个完整的、科学的建筑结构设计图纸会给施工带来方便,减少施工过程中不必要的修改,也可以加快施工速度。但有些施工单位的建筑结构设计图纸却很简单,图纸内容不详细,例如缺少结构类型,需要什么样的材质、材料,没有抗震等级和使用材料的设计要求,墙体材料没有规定等等,还有一些图纸不专业,不是标准图纸,图纸内容标识不清晰或标号混用等,这些不符合要求的设计图纸对于施工过程影响很大,严重时导致施工混乱,施工安全事故频发。
1.2 建筑基础选型不科学
对于建筑物来说,使用性能固然重要,但安全性能更重要,建筑物的安全主要取决于建筑构造的安全,建筑结构的选型是否合理,使用材料是否符合设计要求,是否有足够的承载力,防震能力是否满足使用要求等,都对建筑安全有重要影响。在我国的建筑行业,就有一些建筑结构选型不合理影响楼房质量的情况发生,例如,建筑施工基础差,承载力不足,就可能造成建筑物不均匀沉降现象发生,带来安全隐患;还有一些承重墙体建筑材料选型不合要求,导致墙体承重力差,影响整个楼房的安全等等,诸如此类的建筑基础选型不科学的情况还有很多,直接影响着楼房的安全性能。
1.3 盲目追求低含钢率
随着经济社会的快速发展,建筑行业得到迅猛发展,建筑企业越来越多,企业规模也各不相同,随着企业的增多,市场竞争自然增大,在这样的环境下,有些企业为了获得高额的利润,最大限度的降低成本,盲目追求建筑材料的低含钢率,使得建筑结构不符合设计要求,直接影响着建筑物质量,致使建筑物安全性能差,还可能给施工人员带来安全隐患,威胁职工生命。
2 建筑结构设计中的主要问题
2.1 地基与基础方面
2.1.1 在进行建筑施工前,要对施工地区的地质情况进行仔细的勘察,并出具详细的勘察报告,以判定该地区进行地基建设的注意事项等。但是实际施工中,很多施工单位不注重地质勘探工作,前期工作做的马马虎虎,或是根据施工单位的经验做简单的表面测量便出具数据,或是简单的参照附近的建筑物基础结构设计进行施工结构图的设计等等。这些不严谨的工作作风,不务实的工作态度,将直接影响建筑物结构设计的科学性与合理性。所以,作为建筑结构设计人员要特别注重地质勘察工作,要加强这方面的研究,力争做出科学的详细的报告,以给结构设计提供数据支持。
2.1.2 不注重对换土层的施工设计,换土层的设计是要通过软土层地基进行处理的,但一些设计人员不了解软土层的性质,对其危害性认识不足,只是简单的用砂垫层来加强一定的承载力,对于垫层的高度、厚度都没有仔细的计算,没有按要求铺垫足够的土层,这样的操作有极大的安全隐患,还可能造成返工,不但不能节约成本,还使质量成本增大,真是“百害无一利”的做法。
2.1.3 对于一些民用建筑的设计人员,有些设计人员经验尚浅,设计时对于梁、柱、基础的负荷不能严格按要求乘以折减系数,这样就导致施工过程中,虽然荷载值准确,但实际设计值就有问题,而在施工中并不能发现,这就可能导致实际建筑结构的安全存在隐患。
2.2 连续梁按单梁进行设计
对于民用建筑物,阳台的设计和使用是十分必要的,在阳台结构中,一般使用的是连续梁而不是单梁。由于阳台结构边梁上的荷重一般较小,所以很多建筑施工设计人员都不重视阳台梁的设计,设计过程不使用连续梁,而设计为单简支梁,这样会造成梁支座处上部的负荷配置量过少,使用过程中梁附近受拉区易出现纵向裂缝,严重时引起梁上部也出现纵向裂缝。由于该阳台支梁一般直接暴露于室外,受室外环境温度影响较大,当环境温度有很大变化时,梁的伸缩就会受到约束,在梁内产生收缩应力,使梁截面四周的裂缝完全贯通,梁的承载力进一步降低,建筑物的安全隐患增大。
2.3 承重柱截面高度设计过小
这样的设计问题主要出在六度抗震设防区,有一些结构设计人员,由于其业务的不熟练,基础知识不扎实,认为六度抗震设防没有什么意义,基本等于不设防,所以故意将承重柱的截面积设计得过小,使得梁柱的线刚度比加大。在国家相关抗震标准中有明确规定,为了加强建筑物抗震能力,要遵守“强柱弱梁”的设计原则。而将承重柱的截面积设计的过小,就会适得其反,当梁柱结构一旦受力,柱顶抗弯度不足,这就会造成梁底附近出现大量的裂缝,这样的建筑物正常情况下虽然不影响使用,也不会造成房屋的破坏,但确实会给住户带来心理压力。如果一旦遇到地震,这种房屋毫无疑问的会倒塌,安全隐患还是很高的。
3 结束语
对于建筑工程企业来说,房屋建筑物的质量关系着企业的生命,要保证建筑物质量安全,建筑结构的设计是很关键的一步。科学的规范的设计建筑结构,使符合标准规范要求,对于提高建筑物质量,促进建筑企业的发展都有着十分重要的意义。即给企业带来更大的经济效益,又促进社会的健康发展。
参考文献
[1]梁丽芳,都军花.浅谈建筑框架结构设计存在问题及对策[J].科技创新导报,2009.
[2]张建忠.建筑电气设计原则、常见问题及对策[J].中国新技术新产品,2010.
【摘 要】高层建筑物的设计必须考虑到安全、经济、适用、美观的建筑方针,要在保障人们安全的情况下使建筑物能够满足人们的日常工作和生活的需要,对于一些突发的灾害,比如地震和台风等要有一定的抵御作用。文章主要对高层建筑结构设计中的一些问题进行分析,并给出一定的对策探讨,以期能应用于实践。
【关键词】高层;建筑;结构;设计;问题
随着城市的人口越来越多,人们对住房需求量也越来越大。而在城市规划中用来建造房屋的土地却是十分有限的,这个时候采用高层建筑,使人口集中,利用建筑内部横向和竖向的交通缩短各个单元之间的联系距离,大幅度减小建筑用地面积,并带来明显的经济效益。对高层建筑而言,结构的优化设计是一个重要环节,结构的安全性是设计的重中之重。
一、高层建筑结构的特征
高层建筑的结构设计要考虑到水平力和竖向力两个方向的作用。水平力主要指的水平地震力和水平风力,而竖向力主要指的是建筑自重和使用荷载。高层建筑要格外注意结构抗震能力。随着建筑高度增加,建筑所受的地震作用和风力作用也有所增强,结构位移也会加大。若不能控制好高层建筑设计的指标,不仅在其中活动的人会感觉不适,还会造成结构构件受损,影响建筑的正常使用。
二、高层建筑结构设计的原则
(一)选择合理的设计方案
设计之前,结构专业与建筑专业应密切配合,重视结构选型和平面、立面的布置,择优选用抗震及抗风性能好且经济合理的结构体系,使建筑不仅要安全适用,也经济美观。在抗震设计时,应保证结构的整体抗震性能,使整体结构具有必要的承载能力、刚度和延性。
(二)选择精密的计算工具
当前,对高层建筑结构的设计已经不仅仅依靠人工,快速发展的科技水平也对设计有一定的帮助,可以选择在高层建筑结构设计中以计算机程序为帮助,这无疑是结构设计现代化的一项重要进步。但是计算机的程序是固定的,有时可能无法对一个十分具体的问题给出针对的方案,因此工程师在利用软件分析之余,还要进行人工的校对,找出最优的解决办法。
(三)建筑前期合理计算
算是高层建筑结构设计中必不可少的环节,如果在计算中出现了差错,会对后期的工作造成很大的影响,例如增大工作量,造成返工,延误工期。若不能及时发现,还会对建筑这造成一定的安全隐患。因此,一定要对建筑采用合理的计算简图,这是原则之一。
三、高层建筑结构设计的问题
(一)高度问题
为了预防可能出现的地震等灾害,建筑物的高度是一个重要、突出的问题,必须纳入需要重点考虑的范围之内。一定高度的建筑需要有完善的结构设计和施工体系来保障建筑安全施工和后期使用。
(二)结构体系不够合理
结构设计的重点在高层建筑本身、结构体系以及建筑材料。借鉴发达地区的经验,他们在地震多发地区使用钢结构。而我国大多数使用混合结构和钢筋混凝土结构。考虑到钢筋混凝土结构自重大,在结构设计的时候就要严格控制结构的侧移的和扭转,可以考虑采用加大核心筒、外筒刚度或是加设加强层的措施来减小结构的侧移。
四、对高层建筑结构设计的建议
(一)灵活使用多种结构形式
建筑的规模不断扩大、建筑的外型越来越多样化,是当下高层建筑发展的主要特点。在这种形式下,以往在设计中使用的单一形式的结构设计就不能满足高层建筑的结构布置和受力,例如框架、剪力墙及筒体结构。所以在设计时,一般需要将多种结构形式融合在一起; 同时使用多种,或以一种形式为主并且辅以其他的结构形式,来使得高层建筑能满足预期的使用和受力功能。例如,珠江新城西塔在设置了内筒和外筒之外,还使用支撑框架进行补充; 天津津塔在基本的钢管混凝土柱的基础上补充钢板来形成钢板剪力墙,还加设了伸臂桁架和腰桁架。
(二)加强对抗侧力结构的灵活运用
高层建筑的受力特点决定了其结构对于抗侧能力的高要求。随着科技发展,抗侧力结构形式也越来越灵活。广州新城西塔的外筒就辅有钢管混凝土斜交组成的网格筒体。一般筒中筒结构,外筒侧向变形以剪切型为主,内筒侧向变形以弯曲型为主,内外筒通过楼板协同工作抵抗水平作用,其外筒提供的刚度相对较小。广州新城西塔以斜交形成的巨型网格筒体( 外筒) ,主要借助的是构件之间的轴力,而钢管混凝土构件受力合理,可承载巨大轴力,使结构获得更大的侧向刚度,使得整栋建筑具有很好的抗侧能力。另外,天津津塔中使用的各种桁架也是抗侧能力较好的一种结构,且明显地优于框架。在设计桁架时,尽量加大杆件尺寸,提高刚度,这样可以使抗侧能力进一步提升。
(三)巧妙提高高层建筑的结构稳定性
短肢剪力墙是指各肢横截面高度与厚度之比的最大值大于4 但不大于8 的剪力墙,这在普通的建筑中常常被利用,但是在高层建筑中却不一定适用,有可能对建筑的稳定性造成一定的隐患。所以在高层建筑的设计过程中,要尽量避免短肢剪力墙的使用。
(四) 使用不同材料组合而成的结构构件
在结构形式不断变化的过程中,结构构件材料形式也有一定的发展。较为常见的为钢管混凝土,由于其抗压能力较强,一般用于受压构件设计。随着各种新造型的高层建筑的出现,钢管混凝土经常被应用于其中。钢板剪力墙也是一种比较新的构件形式。这种构件形式在津塔的设计中被充分运用,主要承担水平的剪力而不承担重力负荷。具有重量轻、占用空间少、抗剪能力优异的优点,但在应用中要配合节点的设计来解决不承担重力负荷的缺陷。此外还可以设计使用各种组合而成的构件,例如压型钢板与混凝土结合、钢梁与混凝土楼板结合。在常见的钢筋混凝土结构中也可以使用钢板来对钢筋进行替换以改善受力比较复杂的部位不便布置钢筋的问题。
五、结束语
高层建筑是现代都市建筑中必不可少的部分,要使它有效地发挥最大的价值,离不开工程师们合理的设计和精密的计算。这也是对高水平设计人才的迫切需求。具体问题具体分析是解决问题的最好办法,可以通过对结构构件的新组合和对结构形式的灵活运用,来将时尚前卫的设计图纸变为真正的建筑物。本文就高层建筑的发展和其中的问题提出了一些观点和建议。因篇幅有限不便详细描述,只期待我国高层建筑设计的发展能更上一层楼。
参考文献:
[1]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程,2011( 25) : 88 - 89.
[2]张秀丽.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].中国建材科技,2014( S2) : 62.
[3]王玉虎.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].中国高新技术企业,2015( 25) : 90 - 91.
关键词:房屋建筑;结构设计;问题分析
前言:
建筑结构设计是一项繁重而叉责任重大的工作,直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性,但在实际设计工作中,常常发生住宅结构设计的种种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没有对一般住宅尤其是多层住宅设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;有的则是由于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,对结构电算结果也缺乏判断正确与否的经验。
一 地基与基础方面
1.1地基与基础设计要做到合理,安全适用,设计人员必须依据地质勘察资料,统一考察多方面因素进行基础类型和上部结构方可设计,仅凭地耐力这一数据是不全面的, 也是不安全的,更不能盲目地把耐力容许值取得小一些就认为万无一失了。
1.2采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置。有时设计者软弱地基的危害认识不足,只是简单地凭借经 验采用砂垫层加强一下承载力,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。
1.3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,因而荷载值准确。
二 砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用
在当前结构设计中,构造柱经常被作为承重柱使用,这种作法将引起以下几个问题:
2.1构造柱作为承重柱使用后,使得构造柱提前受力,这不但会降低构造柱对砌底的拉结和约束作和,而且结构一旦遭遇地震作用时,在构造柱位置必然形成应力集中,首先破坏。这样构造柱不但起不到其应有的作用,反而成为房屋结构中的一个薄弱的部位。
2.2构造柱一般生根于地圈梁中,没有另设基础,构造柱兼作承重柱使用后,柱底基础的抗冲切、抗弯部及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压
被出现裂缝。建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。若梁上荷载和跨度都比较小时,破坏就会出现裂缝构造柱也可布置于梁下,但此时必须按不考虑构造柱作用来验算墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足,方可在梁下布置构造柱。
三 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,为图受力分析方便,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( 因一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时,计算简图中梁柱节点可简化为铰支) ,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, 即忽略了柱对消化酶的约束弯矩,加之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,从而柱子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,这样的结构一旦遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。
四 在框架结构设计中,只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架
现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,各方面的地震 作用应由该方向的抗侧力构件来承担。就是说,在框架结构设计中,纵向框架与横向框架有同等的重要性。一些结构设计者对以于非抗震设计,丽纵向地按普通的连续梁进行设计,梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置无法不答合框架的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现粱的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
五 悬挑梁的梁高选用过小
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回大而加宽,影响了房屋的正常使用。据观察,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墙体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。
六 连续梁按单梁进行设计
这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小,没有引起设计者的重视,为图受力分析方便,设计者把实际应为连续梁的梁按单简支梁进行设计,致使梁在支座处上部负筋配置量过少。这样必然引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝,进而引起梁上 部拦板出现竖向裂缝。如果该边梁长度较长时,问题将会变得更加严重。因为该梁一般直接暴露在室外,受环境温度影响较大。当环境温度变化时,梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束,在梁内产生收缩应力,该收缩应力作用于原已产生的梁上裂缝处,引起梁的支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通,梁承载力降低,直接影响了使用安全。
七 楼板设计常见问题
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, 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。楼板设计中常见如下几个问题。
7.1设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用按单向板进行计算。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。
7.2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除以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌并顶紧上部分的楼、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。
7 .3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)。有的设计者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,使结构构件存在质量隐患,甚至出现开明缝的现象。
关键词:房屋建筑;结构设计;问题分析;发展方向
中图分类号:TU972 文献标识码:A
1 建筑结构设计的重要意义
建筑结构设计一般在建筑设计之后,“受制”于建筑设计,但又“反制”于建筑设计。结构设计决定建筑设计能否实现,而且结构专业是一个既有深度又有广度的专业,从这个意义上讲,结构设计则显得尤为重要。结构设计作为决定建筑质量的重要环节,最重要的是提供舒适安全、经济合理的设计方案,为人们的生活、居住提供优质的服务,并在此基础上谋求发展。因此,转换设计理念,研究和开拓适应现代化需要的建筑结构设计,成为新形势下每一个建筑结构设计者不可避免的课题,有针对性地解决建筑结构设计中存在的问题,提高建筑结构设计的质量显得尤其必要。
2 建筑结构设计的常见问题
2.1 思想行为方面
当前市场经济的冲击、整个社会的压力,导致结构设计人员有的思想浮躁,行为急躁。有的只图赚钱,争活抢活。有的不顾业主利益,设计保守,只讲速度,粗制滥造,不去仔细琢磨考究,缺乏质量意识,责任感不强。有的各行其是,不与其他专业或业主沟通配合,后期服务也不主动积极。结构设计人员对结构设计的重要性认识不足,对规范的学习和理解不够,很多工程设计涉及的内容考虑不周,仅仅考虑一些方面。有的设计理念陈旧,满足于照抄照搬并加以适当的改动,或者固定一些设计反复应用,或者盲目套用其他地方的建筑结构设计,对设计没有做足够的比较分析,认为设计的些许偏差对工程质量无足轻重。有的对新规范的学习不够,照用老规范,结构导致设计质量达不到要求。有的在建筑结构设计工作中采用拿来主义,而不结合当地的地质条件、气候条件等独特的条件以及当地的建筑结构设计实际闭门造车,给建筑结构设计工作带来负面影响,甚至危及人们的生命财产安全。
2.2 地基基础方面
2.2.1 多层房屋建筑无岩土工程地质勘察报告或资料不全。有的仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计,有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料,有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计,有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料,设计缺少了必要的依据。
2.2.2 地基设计不合理,用量过度,造成材料的极大浪费。如某综合楼为3~4 层框架结构,柱间距5.4mX6.0~8.0m,设计采用Φ1000 大直径钻孔灌注桩,有效桩长42m,显然不符合经济合理的设计原则。
2.2.3 天然地基上锥形独立基础设计的问题。锥形基础斜面坡度大于1:3时,锥体部分砼难以振捣密实,施工现场容易出现的是砼自然堆上,采用铲子或抹灰刀拍捣成形的现象,锥体部分的砼难以达到设计强度要求,因此建议优先采用阶梯形独立基础,利于施工,才能更好地保证施工质量。
2.2.4 柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计时,容易忽视因建筑物沉降而引起的附加应力的影响。在上部荷载作用下,整个地下室底板与柱下独立基础协同受力,共同发生沉降变形,如不考虑因此产生的附加应力,会使地下室底板设计偏于不安全,可能会导致地下室底板因承载能力不足而产生裂缝。
2.2.5 采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置。有时设计者对软弱地基的危害认识不足,只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。
3 上部结构方面
3.1 梁:框剪结构的连梁设计很重要,但我们看到,目前很多设计在这个环节上做的并不好。有的是因为重视不够,有的是因为认识不足。简单地说,连梁就是那些连接两片剪力墙,当遇到中震或大震时,它会首先开裂,起到耗能作用,从而使建筑物保持一定延性的梁。只有满足了这种情况,才是连梁,或者说我们才有意义把它按连梁进行设计。
3.2 板:设计人员在进行楼板设计时,为了计算方便或者因对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。在整个建筑工程中,因楼板的存在,墙、柱等竖向抗侧力构件共同变形,共同抵抗水平地震荷载、风荷载等水平荷载,故楼板的合理设计显得尤为重要,在楼板设计的过程中,应充分认识建筑中不同部位楼板的实际受力状态而采取相应的处理措施,否则楼板易出现温度裂缝或其他裂缝,严重影响结构的安全和使用。
3.3 柱: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。一些结构设计人员误认为六度设防就是不设防,为受力分析方便,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,计算简图中梁柱节点可简化为铰支,把梁简化为铰支梁,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,即忽略了柱对梁的约束弯矩,加之柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯刚度必然不足,从而柱子在梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺。这样在正常使用情况下,柱子已开始带铰工作。
4 其它方面问题
4.1 要多注意一些构造上的细节问题。比如钢筋混凝土构件在不同条件下的钢筋保护层厚度的取值;框架梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,箍筋直径应按要求增大2mm;框架梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值偏小;框架梁高小于400时加密区箍筋间距偏大(如采用@100,小于梁高的1/4);框架梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2.5%;框架柱全部纵向钢筋的配筋率偏小等等,这些都是我们设计的构件能够正常工作的前提,应予以重视。
4.2 一些高层建筑设计,南北侧窗台高度不同。如南侧为落地窗或低窗台(200~300mm),北侧为高窗台(900~1100mm)。在结构整体计算中,剪力墙的连梁高度均未考虑窗台,且连梁刚度折减系数取规范最小值0.5,周期折减系数取1.0。因此,应按实际连梁高度进行整体计算,或采取以下措施:未作为连梁设计的窗台后砌,采取有效施工措施防止不同墙体材料之间出现裂缝;减薄混凝土窗台厚度或在窗台墙与窗间墙连接处设控制缝。
4.3 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。
结语
建筑结构设计是建筑安全应用的前提和基础,密切关系到人们的生命财产安全。因此建筑结构设计人员要树立高度的主人翁责任感和项目终身负责的危机感,不断适应新形势的需要,更新设计理念,强化质量意识,注重与其他专业的沟通配合,善于反思和总结工作中的经验与教训,充分解决建筑结构设计方面存在的问题,才能紧跟时代步伐,为人们安居乐业提供强有力的技术支撑。
参考文献