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摘要:随着社会的快速发展,人们生活水平的不断提高,同时对建筑结构设计也提出了更高的要求,其建筑结构的安全稳定至关重要,它关系到人民生命财产的安全,所有的建筑结构设计都必须严格的按规范要求设计。发展先进设计理论,加强先进技术的应用,加快新型高强、轻质、环保建材的研究,使建筑结构设计更加安全、适用、可靠和经济是建筑结构设计的发展方向。
关键词: 结构设计;设计要求;建筑结构。
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
前 言:
结构设计作为建筑设计的重要组成环节,是前期建筑项目开发的重要准备,合理的结构设计能加快建筑工程的进度,保证工程质量。经过多年的理论学习,结合长期的设计实践,本文阐述建筑结构设计中应遵循的基本原则,对梁柱抗震的设计、温度应力筋的设置、混凝土后浇带的设置和处理,文中对结构设计中经常遇到的一些工程问题进行了探讨,以及能为其他设计人员提供一定的帮助。
1. 建筑结构设计中的基本原则
建筑结构设计的目的是使所设计的结构在规定的设计使用年限内,用最经济的手段获得规定条件下满足设计所预期的各种功能要求。结构设计的基本原则是: 安全性、适用性、耐久性。因此在进行设计时应把握结构设计的基本原则。
1)顾全大局,抓大放小。
2) 做好多条防护线。一个安全的机构系统需要多层布防,遇到险情会通力合作抵抗外力。如果将其寄托在某个单一构件上,那是非常危险的。多道防线的设计思路如: 框架剪力墙结构好于框架结构,多肢墙好于单肢墙等。
3) 软硬兼施。建筑结构体系应软硬兼施,刚柔相济。结构刚性过大则其变形能力差,结构柔性过大易出现变形而造成无法使用甚至倾覆的事故。
4) 打通关节。在设计中应尽量将结构中各种关节“打通”,使荷载在关节处畅通无阻。这主要是解决外力在结构体系中重分配的问题,确保荷载按构件的刚度大小分配,以免出现不合理的集中,使其达到静态的平衡。
2. 梁柱抗震的设计问题
对钢筋混凝土抗震设计,通常应遵守强柱弱梁的原则,并且设计人员一直以来都是坚持这个原则的,主要考虑的是使建筑物达到小震不坏、中震可修、大震不倒的要求。所谓的强柱弱梁是指若建筑物的梁坏了,只能导致其局部受损,若柱子坏了,则会出现整栋建筑坍塌的现象。然而,实际上建筑物的柱子并不是越强越好,其轴压比也不许太高,当发生大地震时对建筑物的边柱将产生最少 30% 以上的附加轴力,此时对建筑物的危害是致命的。因此,并不是保证了强柱弱梁就能使建筑物不倒,通常还需注意如下几方面:
1)对柱子的轴压比进行控制,并对重点部位柱断面及配筋实行特别处理,加强角柱、边柱, 加密箍筋。
2)对框架柱进行合理配筋,矩形截面应采用对称配筋的方法,以增强其稳定性。
3)对梁配筋进行巧妙设计,加强梁中部配筋,对支座处的配筋可视情况适当降低,这样利于铰性支座的形成。发生地震时,由于梁端塑性铰的作用能够增加柱的实际承载力。
3. 温度应力筋的设置问题
温度能对混凝土结构造成很大的影响,因此设计时如果必要则应根据实际情况进行温度应力筋的设置,《混凝土结构设计规范》中对其的规定不够明确,只是说在温度应力影响较严重的地方,钢筋间距应在 150mm ~200mm 之间,并在未配筋表面一般要布置一定数量的钢筋,现浇板面上的配筋率不小于 0.1% 。但事实上,温度应力影响较严重的地方是很难把握的,技术人员在设计过程中所采用的标准也就有差异了。根据实践总结,面积较小、结构较短的建筑部分,应在屋面和楼面的边跨部分等关键的部位,设置必要的温度应力筋,以防止由于温度变化而出现裂缝。在较长结构中,尽量采用双层双向结构配筋设计。对于基础,当筏板的厚度大于 120cm 时,为避免温度应力对建筑结构的不良影响,宜在筏板的中间部位设温度应力筋,这是防止大体积混凝土出现裂缝的一项重要措施。
4. 后浇带的设置和处理
后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝,按照设计或施工规范要求,在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝,将结构暂时划分为若干部分,经过构件内部收缩,在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土,将结构连成整体。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低时,可用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土,其强度等级应比构件强度高一级,防止新老混凝土之间出现裂缝,造成薄弱部位。设置后浇带的部位还应该考虑模板等措施不同的消耗因素。后浇带的设置和处理应注意以下几点:
1) 后浇带应设置在对结构受力影响较小部位,一般应从梁、板的 1/3 跨部位通过或从纵横相交部位或门洞口的连梁处通过。后浇带间距不宜超过 30m。
2) 后浇带宽度为 700mm ~ 1000mm,板和墙钢筋搭接长度应不低于 45d,且同一截面受力筋搭接不超过 50%. 梁、板主筋不宜断开,使其保持一定联系性。
3) 后浇带浇筑时间不宜过早,以能将混凝土总降温及收缩变形完成一半以上时间为佳。从目前混凝土的收缩量来看,估计 3 ~ 6月方能取得明显效果,最短不少于 45 天。
4) 后浇带中垃圾应清理干净,接缝应密实,新老混凝土界面用 1∶ 1 水泥砂浆接浆。后浇带混凝土强度等级比原混凝土强度等级提高一级,且采用微膨胀混凝土,以防止新老混凝土界面产生裂缝。
5) 后浇带混凝土接缝宜设置企口缝,混凝土浇筑温度尽量与原老混凝土浇筑时温度一致。
5. 抗震设计中的工程问题
地震作为一种突发性自然灾害,具有极大的破坏性和不可预见性,这种随机振动带来了不可琢磨的复杂性和不确定性。目前,尚无国家能够准确的预测地震的发生,更无法预知建筑物遭到地震袭击后所呈现的特性,如今的建筑抗震理论仍不完善,建筑物单靠计算无法具备优良的抗震能力,因此在进行设计时,设计人员必须重视抗震能力的概念设计。建筑物的抗震设计,应结合工程需要和合同要求,详细调查当地的地震活动情况和有关工程地质的资料,综合考虑后避开那些软弱土和液化土等抗震危險地段,最好选择开阔平坦密实的中硬土作为地基和基础;建筑物的建筑布局和结构布置直接影响其动力性能,平、立面布置规则合理符合抗震原则,刚度变化均匀且无楼层错层的建筑物,基本都会具有很好的抗震性能;在选择用何种结构时,需综合考虑建筑物的设防程度、房屋高度、地基和基础以及当地经济技术条件等因素,在保证构件连接完整性和连续性的前提下,选择那些强度重力比大、延展系数高、匀质性好的结构形式;考虑建筑物的自振周期,避免与地震震动周期相近造成共振破坏,同时加强某些竖立抗侧力结构,提高其强度,增加可靠度,以起到多点抗震的效果;综合考虑整个结构的承载力等因素,有选择的提高结构中重要构件和杆件的延性,以提高机构的抗震能力。
6. 结语
近些年来,我国的建筑建设发展迅速。但从设计质量方面来看,并不理想。在建筑结构设计中,结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况,应作出合理的结构方案选择。建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析,要善于利用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到的各种问题。总之,建筑结构设计是建筑项目开发一个重要的前期准备,其设计好坏直接影响着工程质量、工程进度和经济收益。文中对结构设计中的常见工程问题进行了一定的探讨,希望能对设计单位起到一定的警醒作用,也期望建筑结构设计人员把结构设计当成一个重点工作来开展,为建筑设计工作拉开新的篇章。
关键词: 结构设计;设计要求;建筑结构。
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
前 言:
结构设计作为建筑设计的重要组成环节,是前期建筑项目开发的重要准备,合理的结构设计能加快建筑工程的进度,保证工程质量。经过多年的理论学习,结合长期的设计实践,本文阐述建筑结构设计中应遵循的基本原则,对梁柱抗震的设计、温度应力筋的设置、混凝土后浇带的设置和处理,文中对结构设计中经常遇到的一些工程问题进行了探讨,以及能为其他设计人员提供一定的帮助。
1. 建筑结构设计中的基本原则
建筑结构设计的目的是使所设计的结构在规定的设计使用年限内,用最经济的手段获得规定条件下满足设计所预期的各种功能要求。结构设计的基本原则是: 安全性、适用性、耐久性。因此在进行设计时应把握结构设计的基本原则。
1)顾全大局,抓大放小。
2) 做好多条防护线。一个安全的机构系统需要多层布防,遇到险情会通力合作抵抗外力。如果将其寄托在某个单一构件上,那是非常危险的。多道防线的设计思路如: 框架剪力墙结构好于框架结构,多肢墙好于单肢墙等。
3) 软硬兼施。建筑结构体系应软硬兼施,刚柔相济。结构刚性过大则其变形能力差,结构柔性过大易出现变形而造成无法使用甚至倾覆的事故。
4) 打通关节。在设计中应尽量将结构中各种关节“打通”,使荷载在关节处畅通无阻。这主要是解决外力在结构体系中重分配的问题,确保荷载按构件的刚度大小分配,以免出现不合理的集中,使其达到静态的平衡。
2. 梁柱抗震的设计问题
对钢筋混凝土抗震设计,通常应遵守强柱弱梁的原则,并且设计人员一直以来都是坚持这个原则的,主要考虑的是使建筑物达到小震不坏、中震可修、大震不倒的要求。所谓的强柱弱梁是指若建筑物的梁坏了,只能导致其局部受损,若柱子坏了,则会出现整栋建筑坍塌的现象。然而,实际上建筑物的柱子并不是越强越好,其轴压比也不许太高,当发生大地震时对建筑物的边柱将产生最少 30% 以上的附加轴力,此时对建筑物的危害是致命的。因此,并不是保证了强柱弱梁就能使建筑物不倒,通常还需注意如下几方面:
1)对柱子的轴压比进行控制,并对重点部位柱断面及配筋实行特别处理,加强角柱、边柱, 加密箍筋。
2)对框架柱进行合理配筋,矩形截面应采用对称配筋的方法,以增强其稳定性。
3)对梁配筋进行巧妙设计,加强梁中部配筋,对支座处的配筋可视情况适当降低,这样利于铰性支座的形成。发生地震时,由于梁端塑性铰的作用能够增加柱的实际承载力。
3. 温度应力筋的设置问题
温度能对混凝土结构造成很大的影响,因此设计时如果必要则应根据实际情况进行温度应力筋的设置,《混凝土结构设计规范》中对其的规定不够明确,只是说在温度应力影响较严重的地方,钢筋间距应在 150mm ~200mm 之间,并在未配筋表面一般要布置一定数量的钢筋,现浇板面上的配筋率不小于 0.1% 。但事实上,温度应力影响较严重的地方是很难把握的,技术人员在设计过程中所采用的标准也就有差异了。根据实践总结,面积较小、结构较短的建筑部分,应在屋面和楼面的边跨部分等关键的部位,设置必要的温度应力筋,以防止由于温度变化而出现裂缝。在较长结构中,尽量采用双层双向结构配筋设计。对于基础,当筏板的厚度大于 120cm 时,为避免温度应力对建筑结构的不良影响,宜在筏板的中间部位设温度应力筋,这是防止大体积混凝土出现裂缝的一项重要措施。
4. 后浇带的设置和处理
后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝,按照设计或施工规范要求,在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝,将结构暂时划分为若干部分,经过构件内部收缩,在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土,将结构连成整体。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低时,可用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土,其强度等级应比构件强度高一级,防止新老混凝土之间出现裂缝,造成薄弱部位。设置后浇带的部位还应该考虑模板等措施不同的消耗因素。后浇带的设置和处理应注意以下几点:
1) 后浇带应设置在对结构受力影响较小部位,一般应从梁、板的 1/3 跨部位通过或从纵横相交部位或门洞口的连梁处通过。后浇带间距不宜超过 30m。
2) 后浇带宽度为 700mm ~ 1000mm,板和墙钢筋搭接长度应不低于 45d,且同一截面受力筋搭接不超过 50%. 梁、板主筋不宜断开,使其保持一定联系性。
3) 后浇带浇筑时间不宜过早,以能将混凝土总降温及收缩变形完成一半以上时间为佳。从目前混凝土的收缩量来看,估计 3 ~ 6月方能取得明显效果,最短不少于 45 天。
4) 后浇带中垃圾应清理干净,接缝应密实,新老混凝土界面用 1∶ 1 水泥砂浆接浆。后浇带混凝土强度等级比原混凝土强度等级提高一级,且采用微膨胀混凝土,以防止新老混凝土界面产生裂缝。
5) 后浇带混凝土接缝宜设置企口缝,混凝土浇筑温度尽量与原老混凝土浇筑时温度一致。
5. 抗震设计中的工程问题
地震作为一种突发性自然灾害,具有极大的破坏性和不可预见性,这种随机振动带来了不可琢磨的复杂性和不确定性。目前,尚无国家能够准确的预测地震的发生,更无法预知建筑物遭到地震袭击后所呈现的特性,如今的建筑抗震理论仍不完善,建筑物单靠计算无法具备优良的抗震能力,因此在进行设计时,设计人员必须重视抗震能力的概念设计。建筑物的抗震设计,应结合工程需要和合同要求,详细调查当地的地震活动情况和有关工程地质的资料,综合考虑后避开那些软弱土和液化土等抗震危險地段,最好选择开阔平坦密实的中硬土作为地基和基础;建筑物的建筑布局和结构布置直接影响其动力性能,平、立面布置规则合理符合抗震原则,刚度变化均匀且无楼层错层的建筑物,基本都会具有很好的抗震性能;在选择用何种结构时,需综合考虑建筑物的设防程度、房屋高度、地基和基础以及当地经济技术条件等因素,在保证构件连接完整性和连续性的前提下,选择那些强度重力比大、延展系数高、匀质性好的结构形式;考虑建筑物的自振周期,避免与地震震动周期相近造成共振破坏,同时加强某些竖立抗侧力结构,提高其强度,增加可靠度,以起到多点抗震的效果;综合考虑整个结构的承载力等因素,有选择的提高结构中重要构件和杆件的延性,以提高机构的抗震能力。
6. 结语
近些年来,我国的建筑建设发展迅速。但从设计质量方面来看,并不理想。在建筑结构设计中,结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况,应作出合理的结构方案选择。建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析,要善于利用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到的各种问题。总之,建筑结构设计是建筑项目开发一个重要的前期准备,其设计好坏直接影响着工程质量、工程进度和经济收益。文中对结构设计中的常见工程问题进行了一定的探讨,希望能对设计单位起到一定的警醒作用,也期望建筑结构设计人员把结构设计当成一个重点工作来开展,为建筑设计工作拉开新的篇章。