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【摘 要】 民用建筑的结构设计是一项全面、系统、复杂的工作,结构设计人员要具备扎实的理论知识功底,思维上能灵活创新,态度上必须认真负责。因此,要不断加强对国内外先进民用建筑结构设计中的常见问题的学习与研究,提高建筑设计人员的设计水平,并结合实际情况进行技术创新,设计出更高水准、更合理、更经济的民用建筑。
【关键词】 民用建筑;建筑结构;结构设计;问题;措施
一、民用建筑结构设计概述
民用建筑的结构设计过程主要包括三个阶段:结构方案阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。其中,结构方案阶段的主要工作内容,就是要根据建筑的重要性,建筑物所在地区的抗震等级,相关工程的地质勘查报告,建筑场地的类别,以及建筑物的高度和层数来确定建筑的砖混结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构、筒体结构和混合结构等结构形式,以及由这些结构来组合而成的结构形式。首先,载荷计算,包括外部载荷计算和内部载荷计算,且都要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算;其次,构件的试算,就是要根据计算出的荷载值来采取相应的措施要求,并准确使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面;同时,内力的计算,根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算,包括弯矩,剪力,扭矩,轴心压力及拉力等等;最后,构件的计算,根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
二、民用建筑结构设计中的常见问题
1、设计深度方面存在的问题
许多设计人员由于自身能力的原因或其他原因设计粗糙,制作图纸“偷工减料”,过于简单,导致施工过程中应有的重要图纸不能真实准确的反应真正要设计的建筑。
2、地基设计规划不合理
无论是何种建筑,在建造的时候都是从地基开始的,地基的稳固性直接关系到建筑物的稳定性,但是地基一直以来总是容易被建筑人员忽略。在民用建筑结构设计的时候尤为如此,设计人员谈及到建筑结构设计,往往只重视民用建筑的整体的形状和形态以及建筑的具体的功能,其在建筑结构设计的时候,经常性的忽略了民用建筑建造过程中地基施工的环节,这样就使得建筑的地基稳固性出现问题,给民用建筑建造带来严重的安全隐患。由此可以看出,设计人员在地基设计和规划的时候,需要严格按照要求来,特别是建筑地基设计的深度与宽度的大小确定,只有严格的要求自己,才能夠保证民用建筑是稳定的。
3、高层建筑基础的选型问题
由于空间的限制,在一些大型的人口密集型城市高峰建筑如雨后春笋般出现。而高层建筑的设计和低层又有很大的区别。对于高层建筑,要选用整体性能好、能满足地基承载力和建筑物允许变形要求以及能调节不均匀沉降的基础形式。对于不同要求和地理位置的建筑其基础形式又不同。根据层数、荷载、结构类型、以及承载力的不同有筏板基础、箱型基础和条型交叉梁基础。
4、材料使用方案不合理
材料使用方案是民用建筑建造中重要的要素,因为施工的原材料对于工程建设而言非常重要,特别是工程建设中主要的材料使用,材料的质量直接关系到工程建设的成本和质量,所以在材料使用方案设计过程中,设计人员必须端正自己的工作态度,从整体到细微之处都需要考虑齐全。如果设计方案中忽略了这部分内容,导致了工程建造中使用劣质的混凝土,则直接会造成工程质量不合格,如民用建筑的墙体出现裂缝等。
5、防火设计方面存在的问题
每年都会发生一些大型火灾事故,造成的伤亡和财产损失都非常严重,这些事故责任追究下来必然会存在建筑设计中防火的问题。许多设计人员对防火规范和规定不熟悉,这就导致一些重点防火的材料在设计时被忽视。
6、抗震设计方面存在的问题
汶川地震的发生,又一次为建筑抗震设计敲响了警钟。因此,在建筑结构设计时,要实现小镇不坏,中震可修,大震不倒的三个基本要求。建筑物是否具有抗震性由承载力和变形能力两者来判断。当地震发生时,可以利用结构材料钢筋混凝土的变形来吸收能量,增加架构的韧性,不仅能减弱地震产生的能量,还能抵抗强烈地震。
三、民用建筑结构设计常见问题的改进措施
1、推广预应力大板结构的应用
所谓预应力大板结构就是在柱基之间布置一些明梁。这种大板的使用不仅在建筑整体的稳定上有很大程度的提高,而且更大限度的提升了楼层的净高,使楼头获得更大的空间,这民用建筑中可以说是一个质的提高,随着预应力技术的成熟,不断被应用到建筑工程中,现在已得到广泛重视。
2、使用混凝土结构设计
设计人员进行结构设计时,应根据混凝土结构构件的重要性,充分考虑到混凝土结构构件的受力特性、设计和使用年限以及构件建构的环境类别等因素。要防止混凝土遭受冻融破坏,应合理降低其水灰比,尽可能的减少混凝土中多余的水分。另外,通过减小水灰比和保证水泥用量提高混凝土的密实性,从而延缓混凝土的碳化和钢筋锈蚀现象的发生。再次,裂缝出现加速了混凝土碳化也使得钢筋产生锈蚀,为了确保混凝土结构的耐久性,必须对结构构件所处环境类别、钢筋对腐蚀的敏感性以及荷载作用、时间等进行严格的控制,从而达到对裂缝发生和控制的目的。进行钢筋选用时,要衡量钢筋的强度价格比,而不应简单只对钢筋价格进行对比。强度高的钢筋经济性能更佳优越,不仅大大减少配筋率和配筋量以及减少了钢筋在加工、运输以及施工各环节的附加费用。
3、抗震设计的改进措施
对框架结构进行抗震设计时,除需布置一定量的剪力墙时,结构整体计算时,除了按纯框架计算外,还要充分考虑到按剪力墙与框架的协同效应,并对其抗震等级设计和计算,进行抗震等级计算时,既要确保剪力墙的承载能力,又要规范和满足结构整体位移的要求,还要保证纯框架结构计算下的承载能力以及弹塑性层间位移是否符合规范和要求。另外,在对结构设计时,凡平面不规则的多层建筑,亦应考虑偶然偏心的影响。特别是在地震区,在对结构进行整体计算时,还应考虑和输入相应的风荷载。
四、结束语
民用建筑工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。建筑质量的好坏主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。本文结合笔者近年来参加施工图设计和校审的工作经验,对民用建筑结构设计中所遵循的原则进行了论述,分析了民用建筑结构设计满足结构设计规范要求应注意的问题及对应措施,以避免或减少类似的情况发生,确保设计质量能上一个台阶。
参考文献:
[1]任和雄.关于民用建筑结构设计的分析[J].科技创新与应用,2013,14:274.
[2]王山.民用建筑结构设计的相关问题研究[J].城市建筑,2013,12:52+57.
[3]江桩生.浅谈结构系统在土木工程中的应用[J].华章,2011.
【关键词】 民用建筑;建筑结构;结构设计;问题;措施
一、民用建筑结构设计概述
民用建筑的结构设计过程主要包括三个阶段:结构方案阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。其中,结构方案阶段的主要工作内容,就是要根据建筑的重要性,建筑物所在地区的抗震等级,相关工程的地质勘查报告,建筑场地的类别,以及建筑物的高度和层数来确定建筑的砖混结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构、筒体结构和混合结构等结构形式,以及由这些结构来组合而成的结构形式。首先,载荷计算,包括外部载荷计算和内部载荷计算,且都要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算;其次,构件的试算,就是要根据计算出的荷载值来采取相应的措施要求,并准确使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面;同时,内力的计算,根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算,包括弯矩,剪力,扭矩,轴心压力及拉力等等;最后,构件的计算,根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
二、民用建筑结构设计中的常见问题
1、设计深度方面存在的问题
许多设计人员由于自身能力的原因或其他原因设计粗糙,制作图纸“偷工减料”,过于简单,导致施工过程中应有的重要图纸不能真实准确的反应真正要设计的建筑。
2、地基设计规划不合理
无论是何种建筑,在建造的时候都是从地基开始的,地基的稳固性直接关系到建筑物的稳定性,但是地基一直以来总是容易被建筑人员忽略。在民用建筑结构设计的时候尤为如此,设计人员谈及到建筑结构设计,往往只重视民用建筑的整体的形状和形态以及建筑的具体的功能,其在建筑结构设计的时候,经常性的忽略了民用建筑建造过程中地基施工的环节,这样就使得建筑的地基稳固性出现问题,给民用建筑建造带来严重的安全隐患。由此可以看出,设计人员在地基设计和规划的时候,需要严格按照要求来,特别是建筑地基设计的深度与宽度的大小确定,只有严格的要求自己,才能夠保证民用建筑是稳定的。
3、高层建筑基础的选型问题
由于空间的限制,在一些大型的人口密集型城市高峰建筑如雨后春笋般出现。而高层建筑的设计和低层又有很大的区别。对于高层建筑,要选用整体性能好、能满足地基承载力和建筑物允许变形要求以及能调节不均匀沉降的基础形式。对于不同要求和地理位置的建筑其基础形式又不同。根据层数、荷载、结构类型、以及承载力的不同有筏板基础、箱型基础和条型交叉梁基础。
4、材料使用方案不合理
材料使用方案是民用建筑建造中重要的要素,因为施工的原材料对于工程建设而言非常重要,特别是工程建设中主要的材料使用,材料的质量直接关系到工程建设的成本和质量,所以在材料使用方案设计过程中,设计人员必须端正自己的工作态度,从整体到细微之处都需要考虑齐全。如果设计方案中忽略了这部分内容,导致了工程建造中使用劣质的混凝土,则直接会造成工程质量不合格,如民用建筑的墙体出现裂缝等。
5、防火设计方面存在的问题
每年都会发生一些大型火灾事故,造成的伤亡和财产损失都非常严重,这些事故责任追究下来必然会存在建筑设计中防火的问题。许多设计人员对防火规范和规定不熟悉,这就导致一些重点防火的材料在设计时被忽视。
6、抗震设计方面存在的问题
汶川地震的发生,又一次为建筑抗震设计敲响了警钟。因此,在建筑结构设计时,要实现小镇不坏,中震可修,大震不倒的三个基本要求。建筑物是否具有抗震性由承载力和变形能力两者来判断。当地震发生时,可以利用结构材料钢筋混凝土的变形来吸收能量,增加架构的韧性,不仅能减弱地震产生的能量,还能抵抗强烈地震。
三、民用建筑结构设计常见问题的改进措施
1、推广预应力大板结构的应用
所谓预应力大板结构就是在柱基之间布置一些明梁。这种大板的使用不仅在建筑整体的稳定上有很大程度的提高,而且更大限度的提升了楼层的净高,使楼头获得更大的空间,这民用建筑中可以说是一个质的提高,随着预应力技术的成熟,不断被应用到建筑工程中,现在已得到广泛重视。
2、使用混凝土结构设计
设计人员进行结构设计时,应根据混凝土结构构件的重要性,充分考虑到混凝土结构构件的受力特性、设计和使用年限以及构件建构的环境类别等因素。要防止混凝土遭受冻融破坏,应合理降低其水灰比,尽可能的减少混凝土中多余的水分。另外,通过减小水灰比和保证水泥用量提高混凝土的密实性,从而延缓混凝土的碳化和钢筋锈蚀现象的发生。再次,裂缝出现加速了混凝土碳化也使得钢筋产生锈蚀,为了确保混凝土结构的耐久性,必须对结构构件所处环境类别、钢筋对腐蚀的敏感性以及荷载作用、时间等进行严格的控制,从而达到对裂缝发生和控制的目的。进行钢筋选用时,要衡量钢筋的强度价格比,而不应简单只对钢筋价格进行对比。强度高的钢筋经济性能更佳优越,不仅大大减少配筋率和配筋量以及减少了钢筋在加工、运输以及施工各环节的附加费用。
3、抗震设计的改进措施
对框架结构进行抗震设计时,除需布置一定量的剪力墙时,结构整体计算时,除了按纯框架计算外,还要充分考虑到按剪力墙与框架的协同效应,并对其抗震等级设计和计算,进行抗震等级计算时,既要确保剪力墙的承载能力,又要规范和满足结构整体位移的要求,还要保证纯框架结构计算下的承载能力以及弹塑性层间位移是否符合规范和要求。另外,在对结构设计时,凡平面不规则的多层建筑,亦应考虑偶然偏心的影响。特别是在地震区,在对结构进行整体计算时,还应考虑和输入相应的风荷载。
四、结束语
民用建筑工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。建筑质量的好坏主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。本文结合笔者近年来参加施工图设计和校审的工作经验,对民用建筑结构设计中所遵循的原则进行了论述,分析了民用建筑结构设计满足结构设计规范要求应注意的问题及对应措施,以避免或减少类似的情况发生,确保设计质量能上一个台阶。
参考文献:
[1]任和雄.关于民用建筑结构设计的分析[J].科技创新与应用,2013,14:274.
[2]王山.民用建筑结构设计的相关问题研究[J].城市建筑,2013,12:52+57.
[3]江桩生.浅谈结构系统在土木工程中的应用[J].华章,2011.