提高建筑结构设计水平的措施探讨

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  【摘 要】文章从建筑结构设计的重点入手,对建筑结构设计中的问题重点进行了分析,然后提出了提高建筑结构设计水平的措施,对于促进建筑业结构设计水平的提升具有重要的意义。
  【关键词】建筑结构设计;重点;水平提升
  引言
  建筑工程在我国的发展异常迅速,由此对于建筑设计的科学性、创新性以及经济性有了更高的标准要求。结构设计关系到整个建筑的稳定性和使用寿命,并且设计水平的高低还关系到工程造价,直接影响到施工企业的经济效益,所以提高结构设计水平具有非常重要的意义。根据建筑的使用性质、规模以及当地的地质状况,制定出科学合理的结构设计方案,保证工程的质量。
  一、建筑结构设计中的重点
  1、混凝土结构设计
  在建筑工程施工中,钢筋混凝土是主要的施工材料,因为其承重效果好并且性价比较高,所以得到了广泛的应用。在进行混凝土结构设计的过程中,如果设计的不够合理,在施工的过程中可能会出现裂缝,影响到建筑结构的稳定性。此外,如果初期的设计比较合理,但是在结构说明中并没有对数据进行确切的标注,在后期施工中也会影响到结构的稳定性,这是混凝土结构设计中的重点。
  2、基础结构设计
  基础结构包括地基以及其它基础构件,基础工程的质量直接决定了上层建筑的质量,因为基础结构需要承受整个建筑物的荷载,并且基础结构属于隐蔽工程,所以结构设计水平非常关键。在基础结构设计阶段,要对施工现场进行详细的地质勘察,获取准确的数据资料,对于土质状况进行详细的研究,然后科学合理的制定出结构设计方案,为整个建筑打下坚实的基础。
  3、砌体结构设计
  砌体结构较为常见,且种类繁多,针对于各种不同的砌体,其设计重点也有所不同。一般而言,对于混合承重结构,其砌体主要为底层框架结构,其组织体系的动力性能不同,因此抗震性能较差,如果应用于横墙承重,需要保证横墙具有一定的刚度;而应用于纵墙承重,则需要保证纵墙的抗弯能力。以上所列举的,仅仅是建筑结构设计中的部分重难点,为了有效提高建筑结构设计的水平,我们除了要保证在钢筋混凝土结构、基础结构、砌体结构的设计上按照标准开展工作,还应该通过以下的措施,全面提升业务素质能力。
  二、建筑结构基础设计中存在的问题
  1、框架结构设计存在问题
  房屋建筑的主要承受能力来自于垂直于水平两个方向的合力,是由各个部分共同承担,但有很多房屋结构工程设计师,在进行框架结构设计的时,只注重对横向框架的设计,或多或少的忽略了对纵向框架的考量,最终可能导致建筑物梁柱承载能力偏弱,整体安全性较差的问题。
  2、建筑基础选型不够合理
  地基是整个建筑结构中最重要的组成部分,其承载了整个建筑的重力,所以地基的施工质量直接影响到整个建筑的质量,在基础的选型方面一定要确保建筑的质量和安全。但是在基础的设计中,由于选型不够合理,导致地基的承载能力与建筑的实际需求不符,在后期使用中容易出现不均匀沉降和侧移的现象,对于建筑结构的安全系数有很大的影响,缩短了建筑的使用寿命,所以要高度重视建筑基础结构选型的合理性。
  3、承重柱截面高度设计过小
  针对部分要求抗震烈度为六度的区域,部分设计人员在思想观念上重视程度不够,他们认为这些六度地区根本不需要进行设防,因而将承重柱的截面积设计的很小,以便于进行受力的分析,但是这样做的后果就是在外力的作用下,柱和梁之间受到弯矩的约束,就会发生开裂,导致塑性铰问题出现。这就为建筑的结构埋下了安全隐患,造成建筑耐久性不佳,一旦出现地震这样的自然灾害,建筑往往不能有效抵抗地震的破坏,出现倒塌,造成极大的人员和财产损失。
  三、提高建筑结构设计水平的对策
  1、概念设计在建筑结构设计中的应用
  概念设计不单是建筑结构设计中的一种理念,还属于建筑设计中的一部分,隶属于建筑结构方案设计阶段,主要原因是计算机不能用来进行建筑结构的初步设计,要想设计出科学合理的,并且比较经济的建筑结构方案需要建筑结构工程师综合运用建筑结构知识和全面把握建筑结构设计的概念才能实现。要实现这样的要求,建筑结构设计工程师除了要了解各类建筑结构的基本性能来增加自身的知识理论水平外,还要在工作实践中不断丰富自己的结构概念以便可以灵活地设计建筑结构方案。建筑结构设计的工程师运用自身专业的理论知识而不是依赖计算机这种现代科学技术,所以在平时工作中建筑结构设计工程师就要加强知识的积累,在建筑结构设计中灵活运用。
  2、梁的扭矩问题
  空间受力状态下梁承受扭矩,梁的抗扭刚度会因扭转裂缝而降低,进而缩小扭矩。但通常正常使用状态下,梁处于弹性状态。因此,本身抗扭刚度不会折减。当进行截面作受扭承载力验算的时候,因梁只考虑到矩形部分,没有将板的作用考虑在内,进而梁承受的扭矩仅仅是一部分。当前,现浇板楼面较多。所以,设计现浇楼面梁时,可将扭矩折减0.4~1.0 系数。具体设计时,应将梁的周边无板的梁的抗扭作为重点注意对象;同时不应折减装配式楼盖或独立梁的扭矩。
  3、加强建筑结构的刚度设计
  刚度设计是建筑结构设计中的关键要素,其对于建筑结构的牢固性以及安全性有重要的影响,所以要加强对建筑的刚度设计。在建筑刚度设计时,由于设计人员理念的不同,所以在设计水平上也存在一定的差异,这就导致建筑结构在设计过程中存在著较大的经济指标差异。建筑结构的抗震性能受其抗侧移刚度影响较大,在土地较好岩基埋深较浅的地区,基础多以桩基为主,这样整体建筑的持力层就会落在微化的岩层当中,地基具有较好的稳定性和强度,这种情况下在对抗需刚度进行设计时就可以稍微低一些,其控制标准可以以结构极限变形能力为主。在进行结构刚度设计时,确保其在符合变形限值的情况下,结构刚度尽可能设计得要小,这样对于抗震性和减少共振的发生具有极其重要的作用。   4、关于剪力墙的设计
  剪力墙的设计根据要求的不同也有很多种区别,主要是因为一般的剪力墙和柱、短肢剪力墙所能够承载的性质和力量等特性是不一样的。因构造标准的提高导致截面厚度的增大,使构件定义改变,这种情况下构件截面增大是整体性的,增大的幅度也是有限的,因而其受力特性就不会有大的改变,也就不会造成局部构件新的损害,所以在原则上不需要加强对原确定的结构抗震等级;增大截面后的墙肢应比原构件的承载能力提高;当因建筑功能需要而改变局部墙肢的截面尺寸,使其受力性能发生变化时,应给予加强。
  5、施工模拟问题
  在高层建筑的施工过程中,分层施加结构自重,而结构自重又给建筑造成了竖向荷载。在施工过程中,柱和剪力墙逐渐完成轴向变形,由此得出了模拟施工的计算方法。但是,竖向符合在建筑物投入使用后将转变成长期作用。剪力墙压轴较小,徐变变形明显低于柱子,使得内力重新调整,情况又趋向一次加载的计算结果。因此,当进行设计时,应调整顶部楼层配筋异常的梁用两种计算结果,使柱相连梁端负钢筋加大;同时,将与剪力墙相连一侧负钢筋减小。
  6、进一步加建筑结构的抗震设计
  由于地区地质条件的影响,板块的运动,导致地震的发生,为了保证人们的生命财产安全不受到威胁,进行建筑物结构设计时要充分考虑抗震要求,尤其对于抗震烈度要求高的区域,一定要合理设计,防止地震使建筑物造成坍塌。对于普通的多层建筑物,设计过程中,要使得横墙承重,或采用纵横墙一起承重,特别注意的是,要使得纵横墙承重受力均衡,上下要连接好,平面内要对整齐,避免受力不均造成破坏。对于楼梯的设计也有特别的要求,楼梯尽量不要设计到房屋的拐角处和近端,不利于防震。对于建筑物的整体框架也要注意对其抗震墙的长宽高度比进行控制,对其抗震墻的刚度进行控制,保证连接可靠,结构坚固,对于建筑结构空间复杂的建筑物,还可以采用防震缝的设计方法。
  7、完善建筑结构设计领域的法制建设
  为了规范建筑设计领域的健康有序发展,国家相继出台了众多法律法规,除从技术上给予了严格规定外,还从政策上给相关工作的开展提供了法律强制性。这些法律法规及相关标准是本领域的权威泰斗经过长期工作而总结出来的经验,具备极高的宏观指导性,然而在实际设计过程中,我们还应站在这些巨人的肩膀上,做出更为严格的设计要求,以更好地促进行业发展。
  结束语:建筑结构设计对建筑的施工可行性、使用稳定性都具有极大的影响,是施工前最重要的工作之一。为了促进我国建筑业的持续发展,需要不断的提升建筑结构设计水平。这就需要结构设计工程人员要不断的创新,在技术理念方面不断学习,结合以往的工程经验,为我国的建筑业贡献更大的力量。
  参考文献:
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