论文部分内容阅读
摘要:建筑结构设计是一项十分复杂、系统的工作,伴随着国民经济的飞猛发展,对于工业的要求也在不断提高,人民对工业建筑的要求越来越高。因此,对其结构设计的技术也要求越来越高;同时,结构设计的好坏直接决定着建筑的质量好坏,可以说每年因结构设计存在缺陷而导致的建筑质量出现问题不在少数,因而,搞好工业建筑结构设计至关重要。
关键词:工业建筑;结构设计;要点
中图分类号:TU318文献标识码: A
一、工业建筑结构设计原则
1、设计材料选用原则
针对不同建筑强度要求选择不同型号的钢板,如受力构件选择 Q235-B、平台板选择 Q235-A、吊车梁选择 Q345-C 等。选择的钢材要通过国家相关的质量检测体系认证,确保质量可靠。在一些特殊要求的工程中要选用特种钢材,如高炉炉壳选择 BB503、转炉平台选择铸铁板等。在钢板型号确定后,按照钢板的型号配置对应的焊条。如受力构件 Q235-B 选用 E4315焊条,受力构件对焊接要求等级为一级,必须有足够的焊接牢固度才能承担起结构受力主体的重任,没有特殊要求的结构可以选择 E4301型焊条。依据相同原则,助焊剂和焊锡丝也应该视具体情况分别对应选用。螺栓和螺母也有性能等级之分,同样要求符合相关规定。混凝土的垫层与基层应分别采用 C10和 C25型混凝土,结构受力较大的则应选用 C30至 C50。此外,还有高温耐热性和防水性混凝土可供不同条件要求选用。除了上述材料的选用外,还应该注意钢结构的防锈涂装。避免结构生锈,影响建筑的刚度和强度。
2、设计基本要求
在对钢结构应力和变形的控制中,有一些要求:钢梁应力≥强度设计值乘以90%;钢柱应力≥强度设计值乘以95%;钢构件变形=变形容许值乘以100%。在钢筋混凝土中,结构配筋要求为:框架梁配筋率在1.2%-1.7%之间;框架柱配筋率在0.7%~1.1%之间;独立基础配筋率大于等于0.15%;单桩单柱承台0.1%。结构设计要围绕安全性强、经济合理度高、工程质量高这三方面,并要依照国家规程,遵守国家规定来执行。
二、工业建筑结构设计要点
1、地基
工业建筑的投资大、占地面积广、地质情况复杂多变,故在设计时需采用多种地基形式。载荷较大的地方采用桩基、独立基础、条形基础、弹性地基梁等。工业建筑的输送皮带支架一般采用底部铰接形式,传给地基的只有剪力和轴力,所以一般把地基设计为桩下条形基础。从设计角度而言,混凝土标号应符合结构耐久性要求(一般采用C25)。地基的配筋应尽量降低配筋率。条基交接部位的钢筋设置要有详细的工程图。条基交叉处的基底面积只能单独使用,不可重复使用,并要合理调整基宽。砌体结构局部墙体作用有较大的集中载荷,应根据具体要求适当加大地基宽度。另外需特别注意的是柱下条形基础,如果基础的翼缘板采用缓坡形式,应注意坡角不可过于陡峭,否则施工工艺性较差。
2、梁和板件的合理设计
工业建筑受载较大,为保证强度要求,常把梁和柱的截面积设计得较大,钢筋粗而密,给施工造成不同程度的困难。某些设计人员为了控制截面高度,将配筋率提高到2.5%,实际中很难做到这一点。如果钢筋分布过于稠密,在梁柱结点区,混凝土很难浇注密实,无法插入探棒,造成钢筋严重移位,留下安全隐患。在设计时,应首先考虑增加截面高度,降低配筋率,在特殊场合可适当增加截面宽度。为了方便施工,尽量避免在梁柱交接处出现大量钢琴堆积的情况。在没有特殊载荷的情况下,配筋率应小于1.7%,利于梁结构塑性铰的形成,提高抗震性能。
挑梁的自重相对总载荷比较小,做成变截面对减轻自重贡献不大,所以应尽量将挑梁做成等截面形式。在计算挑梁钢筋率时,应预留合适的安全系数。当挑梁载荷大、悬挑大、挠度大时需适当加大底筋。砌体结构挑梁深入墙体的托梁长度应满足构造要求,并计算抗倾翻临界条件。
过梁的设计可以按标准图选用,但要在施工图中特别标明选用方法和具体图号。如果门窗洞口较大或过梁作用有集中力时,应通过具体计算验证过梁的受力强度。在设计时,尽量将过梁与圈梁整体浇注,既便于施工也利于抗震。过梁的钢筋不可配置过小,以充分考虑地震时过梁墙体出现裂缝而无法形成支撑的作用。
现浇板配筋多借助软件自动生成,例如常用的PMCAD。這样可以加快速度,减少笔误。在计算配筋时,应考虑塑性变形重分布,将板上筋应力乘以0.8-0.9的折减系数,将板下筋乘以1.1-1.2的放大系数。如果按弹性力学理论计算双向板钢筋应力,结果偏于保守,不必再人为放大。在给砌体结构的板件进行配筋时,要注意支撑在外墙的板负筋不宜过大,否则会对砖墙产生过大的附加弯矩。板配筋尽量采取大直径大间距形式,间距值不小于200毫米,板上板下钢筋宜均匀分布,直径类型不宜过多。在设计时,要注意将现浇挑板阳角配置辐射状附加筋,同时要对现浇挑板阳角的板下配置斜筋。
3、柱形件的设计要点
工业建筑结构中的砌体结构常常会因为使用了渣砖而造成裂缝,其原材料和生产工艺与普通的普通粘土砖有所不同,与普通粘土砖的膨胀系数也不同。很多工业建筑结构开裂是由于构造柱的设置不合理,墙体布置有所不妥,梁垫设计不合理等原因。为了减少这种情况的出现,结构断面、承受弯矩拉力、承受集中力处的砌体等在设计中应当引起关注。因此,防止地基发生不均匀沉降、严格控制温度裂缝、选择合格的建筑材料是我们通常预防建筑产生破坏的措施。
4、楼梯的设计
工业建筑中的机房、宿舍和办公场所等生活区建筑楼梯多采用板式结构,既美观大方也方便施工。但要给梯梁和梯板之间留下足够的高度,尤其是建筑入口处。梯段高度差不大于20cm,避免绊倒。休息平台与梯段板平行方向的上部筋应拉通,且与梯段板的配筋相配合。特殊条件下,例如板式楼梯跨度大于五米,不容易满足挠度,则要施工图中特别注明加大反拱。第一段梯板的基础要考虑沉降,必要时需设置梯梁增强稳定性。
5、预埋件的合理埋设
预埋件布置的问题。很多的工业厂房都需要在梁上预埋吊环,而对于这方面的设计却不怎么规范.也是设计常出现的问题。设置吊环不能采用冷加工的钢筋,而应该用没有经过冷加工的I级钢筋来制作,图纸上一定要标注清楚。制作好的吊环应该焊接或是绑扎在受力的钢筋上,若采用绑扎的方法,其埋入的深度也应该不小于30d;要是采用焊接的方法则不受这一限制。对与吊环的拉应力的计算,一个吊环可以按照两个截面进行计算,要是在构件的标准自重值之下,一个吊环的拉应力应该不大于50MPa。结构设计人员要是没有仔细的查看图纸, 就可能造成预埋件布置的位置不对,可能一半埋在结构梁上,另一半却埋在楼板下。因此,为了避免这样的情况出现,在布置预埋件的时候应该查看相关的结构图纸,适当的调整预埋件的位置。结构设计人员的设计将直接影响预埋件位置.所以结构设计人员在进行设计的时候应该仔细的查看楼面结构的相关图纸,如果发现不妥的地方可以尽快的和施工人员协商,避免造成错误,也可以避免耽误工程进度。
6、钢结构设计要点
钢结构在工业建筑结构中十分常见,主要是因为钢结构的设计具有良好的工艺性,施工和检修都比较方便灵活。在现场装配时,最下部的螺栓要为扳手留够足够的空间,否则会导致力矩扳手无法完全使用。假若设时采用留下扳手空间或其他的柔性连接方法并且充分考虑施工方便,问题就能得到解决。另外在结施图中要特别注意钢结构防锈处理、制作安装工序,节点构造设计在钢结构设计中很重要,杆件设计、杆件内力分析与节点设计,节点构造分析,是钢结构设计的主要内容。钢结构的安全性在很大程度上取决于节点的构造设计,节点设计要力求构造简单传力可靠、受力明确、工艺性良好,节点连接设计最好设定10%-15%的安全系数。应力较小的构件,其连接焊缝长度通常大于120在工业厂房钢结构设计中,这些都是至关重要的。施工时不能随意加大杆件截面"以免破坏节点构造的安全性。
结束语
总之,工业建筑的结构设计所要考虑的因素越来越多,形式也越来越复杂,这里所谈到的只是浅显的一部分。作为建筑结构设计人员,面对这种挑战,应该更全面的去思考解决问题,把握以人为本的原则,善于反思和总结以往设计中的经验和教训,使工业建筑设计跟上社会需求的步伐。
参考文献
[1]魏范阳. 建筑结构设计中应注意的问题浅析[J].科技致富向导,2011(12).
[2]张润锋.浅谈工业建筑钢结构的应用与设计[J].建材与装饰,2012,22.
[3]李涛,王上飞. 建筑结构设计探析[J].中国科技博览,2011(26).
关键词:工业建筑;结构设计;要点
中图分类号:TU318文献标识码: A
一、工业建筑结构设计原则
1、设计材料选用原则
针对不同建筑强度要求选择不同型号的钢板,如受力构件选择 Q235-B、平台板选择 Q235-A、吊车梁选择 Q345-C 等。选择的钢材要通过国家相关的质量检测体系认证,确保质量可靠。在一些特殊要求的工程中要选用特种钢材,如高炉炉壳选择 BB503、转炉平台选择铸铁板等。在钢板型号确定后,按照钢板的型号配置对应的焊条。如受力构件 Q235-B 选用 E4315焊条,受力构件对焊接要求等级为一级,必须有足够的焊接牢固度才能承担起结构受力主体的重任,没有特殊要求的结构可以选择 E4301型焊条。依据相同原则,助焊剂和焊锡丝也应该视具体情况分别对应选用。螺栓和螺母也有性能等级之分,同样要求符合相关规定。混凝土的垫层与基层应分别采用 C10和 C25型混凝土,结构受力较大的则应选用 C30至 C50。此外,还有高温耐热性和防水性混凝土可供不同条件要求选用。除了上述材料的选用外,还应该注意钢结构的防锈涂装。避免结构生锈,影响建筑的刚度和强度。
2、设计基本要求
在对钢结构应力和变形的控制中,有一些要求:钢梁应力≥强度设计值乘以90%;钢柱应力≥强度设计值乘以95%;钢构件变形=变形容许值乘以100%。在钢筋混凝土中,结构配筋要求为:框架梁配筋率在1.2%-1.7%之间;框架柱配筋率在0.7%~1.1%之间;独立基础配筋率大于等于0.15%;单桩单柱承台0.1%。结构设计要围绕安全性强、经济合理度高、工程质量高这三方面,并要依照国家规程,遵守国家规定来执行。
二、工业建筑结构设计要点
1、地基
工业建筑的投资大、占地面积广、地质情况复杂多变,故在设计时需采用多种地基形式。载荷较大的地方采用桩基、独立基础、条形基础、弹性地基梁等。工业建筑的输送皮带支架一般采用底部铰接形式,传给地基的只有剪力和轴力,所以一般把地基设计为桩下条形基础。从设计角度而言,混凝土标号应符合结构耐久性要求(一般采用C25)。地基的配筋应尽量降低配筋率。条基交接部位的钢筋设置要有详细的工程图。条基交叉处的基底面积只能单独使用,不可重复使用,并要合理调整基宽。砌体结构局部墙体作用有较大的集中载荷,应根据具体要求适当加大地基宽度。另外需特别注意的是柱下条形基础,如果基础的翼缘板采用缓坡形式,应注意坡角不可过于陡峭,否则施工工艺性较差。
2、梁和板件的合理设计
工业建筑受载较大,为保证强度要求,常把梁和柱的截面积设计得较大,钢筋粗而密,给施工造成不同程度的困难。某些设计人员为了控制截面高度,将配筋率提高到2.5%,实际中很难做到这一点。如果钢筋分布过于稠密,在梁柱结点区,混凝土很难浇注密实,无法插入探棒,造成钢筋严重移位,留下安全隐患。在设计时,应首先考虑增加截面高度,降低配筋率,在特殊场合可适当增加截面宽度。为了方便施工,尽量避免在梁柱交接处出现大量钢琴堆积的情况。在没有特殊载荷的情况下,配筋率应小于1.7%,利于梁结构塑性铰的形成,提高抗震性能。
挑梁的自重相对总载荷比较小,做成变截面对减轻自重贡献不大,所以应尽量将挑梁做成等截面形式。在计算挑梁钢筋率时,应预留合适的安全系数。当挑梁载荷大、悬挑大、挠度大时需适当加大底筋。砌体结构挑梁深入墙体的托梁长度应满足构造要求,并计算抗倾翻临界条件。
过梁的设计可以按标准图选用,但要在施工图中特别标明选用方法和具体图号。如果门窗洞口较大或过梁作用有集中力时,应通过具体计算验证过梁的受力强度。在设计时,尽量将过梁与圈梁整体浇注,既便于施工也利于抗震。过梁的钢筋不可配置过小,以充分考虑地震时过梁墙体出现裂缝而无法形成支撑的作用。
现浇板配筋多借助软件自动生成,例如常用的PMCAD。這样可以加快速度,减少笔误。在计算配筋时,应考虑塑性变形重分布,将板上筋应力乘以0.8-0.9的折减系数,将板下筋乘以1.1-1.2的放大系数。如果按弹性力学理论计算双向板钢筋应力,结果偏于保守,不必再人为放大。在给砌体结构的板件进行配筋时,要注意支撑在外墙的板负筋不宜过大,否则会对砖墙产生过大的附加弯矩。板配筋尽量采取大直径大间距形式,间距值不小于200毫米,板上板下钢筋宜均匀分布,直径类型不宜过多。在设计时,要注意将现浇挑板阳角配置辐射状附加筋,同时要对现浇挑板阳角的板下配置斜筋。
3、柱形件的设计要点
工业建筑结构中的砌体结构常常会因为使用了渣砖而造成裂缝,其原材料和生产工艺与普通的普通粘土砖有所不同,与普通粘土砖的膨胀系数也不同。很多工业建筑结构开裂是由于构造柱的设置不合理,墙体布置有所不妥,梁垫设计不合理等原因。为了减少这种情况的出现,结构断面、承受弯矩拉力、承受集中力处的砌体等在设计中应当引起关注。因此,防止地基发生不均匀沉降、严格控制温度裂缝、选择合格的建筑材料是我们通常预防建筑产生破坏的措施。
4、楼梯的设计
工业建筑中的机房、宿舍和办公场所等生活区建筑楼梯多采用板式结构,既美观大方也方便施工。但要给梯梁和梯板之间留下足够的高度,尤其是建筑入口处。梯段高度差不大于20cm,避免绊倒。休息平台与梯段板平行方向的上部筋应拉通,且与梯段板的配筋相配合。特殊条件下,例如板式楼梯跨度大于五米,不容易满足挠度,则要施工图中特别注明加大反拱。第一段梯板的基础要考虑沉降,必要时需设置梯梁增强稳定性。
5、预埋件的合理埋设
预埋件布置的问题。很多的工业厂房都需要在梁上预埋吊环,而对于这方面的设计却不怎么规范.也是设计常出现的问题。设置吊环不能采用冷加工的钢筋,而应该用没有经过冷加工的I级钢筋来制作,图纸上一定要标注清楚。制作好的吊环应该焊接或是绑扎在受力的钢筋上,若采用绑扎的方法,其埋入的深度也应该不小于30d;要是采用焊接的方法则不受这一限制。对与吊环的拉应力的计算,一个吊环可以按照两个截面进行计算,要是在构件的标准自重值之下,一个吊环的拉应力应该不大于50MPa。结构设计人员要是没有仔细的查看图纸, 就可能造成预埋件布置的位置不对,可能一半埋在结构梁上,另一半却埋在楼板下。因此,为了避免这样的情况出现,在布置预埋件的时候应该查看相关的结构图纸,适当的调整预埋件的位置。结构设计人员的设计将直接影响预埋件位置.所以结构设计人员在进行设计的时候应该仔细的查看楼面结构的相关图纸,如果发现不妥的地方可以尽快的和施工人员协商,避免造成错误,也可以避免耽误工程进度。
6、钢结构设计要点
钢结构在工业建筑结构中十分常见,主要是因为钢结构的设计具有良好的工艺性,施工和检修都比较方便灵活。在现场装配时,最下部的螺栓要为扳手留够足够的空间,否则会导致力矩扳手无法完全使用。假若设时采用留下扳手空间或其他的柔性连接方法并且充分考虑施工方便,问题就能得到解决。另外在结施图中要特别注意钢结构防锈处理、制作安装工序,节点构造设计在钢结构设计中很重要,杆件设计、杆件内力分析与节点设计,节点构造分析,是钢结构设计的主要内容。钢结构的安全性在很大程度上取决于节点的构造设计,节点设计要力求构造简单传力可靠、受力明确、工艺性良好,节点连接设计最好设定10%-15%的安全系数。应力较小的构件,其连接焊缝长度通常大于120在工业厂房钢结构设计中,这些都是至关重要的。施工时不能随意加大杆件截面"以免破坏节点构造的安全性。
结束语
总之,工业建筑的结构设计所要考虑的因素越来越多,形式也越来越复杂,这里所谈到的只是浅显的一部分。作为建筑结构设计人员,面对这种挑战,应该更全面的去思考解决问题,把握以人为本的原则,善于反思和总结以往设计中的经验和教训,使工业建筑设计跟上社会需求的步伐。
参考文献
[1]魏范阳. 建筑结构设计中应注意的问题浅析[J].科技致富向导,2011(12).
[2]张润锋.浅谈工业建筑钢结构的应用与设计[J].建材与装饰,2012,22.
[3]李涛,王上飞. 建筑结构设计探析[J].中国科技博览,2011(26).