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摘要:结构设计是建筑工程的重要组成部分,是建筑安全应用的基础。因此,建筑结构设计人员要从基本的构件算起,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细,善于反思和总结工作中的经验和教训,精益求精,只有这样才能做好建筑结构设计工作。本文分析建筑结构设计中常见的一些问题,探讨了建筑结构设计管理的措施以及质量管理。
关键词:建筑;结构设计;管理问题
中图分类号:TU318文献标识码: A
对建筑工程而言,设计的重要性不言而喻,而建筑结构的优化设计更是重中之重,同样的工程项目,由于结构设计的差别结果可能会截然不同。结构设计通过合理的概念设计,准确的构件布局,有艺术美感的截面形状设计,造价经济空间占据小的结点构造设计,以及良好的项目管理等几大步骤的相互衔接和糅合,可打造出完美工程。
一、关于建筑结构设计中的常见问题
1.屋面梁配筋太少。结构建模时,设计人员图方便,屋面梁直接拷贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小,计算结果配筋不多,这样屋面梁在温度变化、混凝土收缩和受力等作用下因配筋率过低而裂缝宽度较大。
2.受扭屋面梁缺少必要的腰筋。对于一般的梁,为了保持钢筋骨架的刚度,同时为了承受温度和收缩应力及防止梁腹出现过大的裂缝,一般构造措施为梁腹板高度大于450mm时加设腰筋,其间距不大于200mm,然后拉筋勾连。对于受扭构件《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第10.2.5条第二款规定,其纵向受力钢筋的间距不应大于200mm 和梁截面短边长度。对于设置悬挑檐口的屋面梁,在结构设计中误等同一般梁,未按受扭构件设计配筋。
3.楼层平面刚度一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时,采用楼板变形的计算程序。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的,但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”,就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。为了使程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不至于出现根本性的误差,设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。
4.建筑结构不合理。结构布置不合理、不规则结构尽可能规则,结构的布置才能更趋于合理,这是结构设计中十分重要的环节,这里的“规则”包含了对建筑的平立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。由于引起结构不规则的因素太多,特别是对于复杂的建筑体型,很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。
二、关于建筑结构设计管理的措施分析
1.施工图设计。第一建筑各专业在各阶段设计过程中应互提设计基础资料,形成配合资料互提单表,以此表来约束各专业人员的设计责任行为。结构设计人员应做到主动与建筑各专业沟通,做到设计严谨、不遗漏。第二在方案设计、初步设计、施工图设计中设计人员应严格执行结构设计统一措施,如有异议应及时向专业负责人提出,由专业负责人和总工程师确定最终标准,而不能一意孤行,违反全面质量管理,影响设计进度。第三最后设计图纸要进行图纸会签、加盖印章、晒图、打印、包装、交付、备份设计电子文件等工作,属于设计人员完成的要及时履行责任完成,不要影响下一步全面质量管理工作的进行。设计人员应按照本设计单位结构专业计算书的要求完成本专业计算书。
2.构件的设计。第一首先要判断竖向构件的具体情况,对于剪力墙和混凝土框架以及框架-剪力墙结构,最先看的是轴压比,因为轴压比对竖向构件的延性影响最大,轴压比不满足规范相应要求,就应当加大截面或者适当提高混凝土强度等级,也可以采用配附加箍筋的办法。第二其次看梁和柱的配筋,梁和柱的配筋应该严格按《抗震规范》或《高规》最大配筋率要求,这也是考虑到延性的要求。第三对于剪力墙的配筋,超筋分2种不同的情况:剪力墙的暗柱超筋,剪力墙结构及框架-剪力墙结构中,暗柱相当于框架结构的柱,所以其配筋主要是体积配箍率,应该严格按照《抗震规范》或《高规》规定数值执行,并考虑相应的抗震构造措施;剪力墙的水平筋超筋,说明墙的抗剪能力不够,应适当调整截面。第三是剪力墙的连梁超筋,连梁是剪力墙结构中得第一道防线,本身就允许地震来临是先开裂释放一部分地震能量。
3.箱、筏基础底板的挑板的设计。从结构设计的角度来讲,最为经济的一种方式是能出挑板并且能够调匀边跨底板钢筋, 尤其是当底板的钢筋采用了通长的布置方式时,整个底板的通长筋也不会因为边跨钢筋而增大。当出了挑板时, 基底的附加应力就会得到降低, 当基础形式的位置是在天然地基和人工地基的坎上时,那么加挑板时最好选择天然地基,从而有效的降低整体的沉降。 而一旦荷载出现了偏心的情况,在某个特殊的位置设置挑板时,就能够调整沉降差并且防止整体倾斜的现象出现。窗井是一个较为特殊的部位,它可以看作是挑板上砌墙,因此就不用再出长挑板了, 这个问题并不是绝对的,应灵活变通,如某建筑有地下室,窗井的横隔墙就会很紧密并且内部墙体与横隔墙是相互连通的,这时就应该灵活的设置。
4.刚性楼面的设计。首先设计人员设计时不应采用楼面有变形的平面;同时设计人员应充分的保证配筋的构造以及结构的布置方式,当然如果有些建筑结构无法完全的满足刚性楼面的假定,但是其使用功能是确实需要的,并且本身建筑结构的设计效果又是十分优秀的,那么設计人员在设计时就应通过采取采用斜向配筋、提高边梁暗梁的配筋数量、增加梁系梁板、采用双层的配筋形式以及洞口边加设边梁和暗梁等办法,尽量弥补因其不是绝对的刚性楼板假定而产生的误差,或是使其尽量的符合刚性楼板的假定条件。
5.水平位移应满足高层规程的要求,并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时,地震力的大小与结构刚度直接相关,当结构刚度小,结构并不合理时,由于地震力小则结构位移也小,位移在规范允许范围内,此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全;其次位移曲线应连续变化,除沿竖向发生刚度突变外,不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型;框架结构的位移曲线应为剪切型;框-剪结构和框-筒结构的位移曲线应为弯剪型。
三、关于建筑结构设计质量管理
1.设计质量直接影响工程周期、成本,是工程建设重要的内容。对业主而言,在同行业中是视时间和成本为金钱的,有效地缩短工程周期和节约成本就意味着在市场中能取得先机,立于不败之地,获取更大的效益,业主对设计单位的要求就是如此。可以说能做到业主满意、以业主为服务中心就会增强设计单位的同行业竞争力。正因为如此,设计单位执行ISO9001:2008 全面质量管理来保证设计质量是一种行之有效的方法。
2.在签定设计合同时由设计人员了解业主对该项目的明确要求和隐含要求,向业主指定的业主代表收集设计资料,包括:委托书;立项文件;地质勘察报告;环评报告;规划总平等等,同时对提供的资料要由业主代表签字确认。
3.针对建筑工程的不同类型,由专业负责人对设计和校对人员进行事先指导,形成事先指导表。同时专业负责人应起草本设计项目结构设计统一措施,经结构总工程师批准后,结构人员保证人手一份使用。
建筑结构设计,是建筑设计的重要组成部分,它是以建筑设计的要求为基础,根据建筑工程的实际情况,确定建筑物的结构类型和结构体系,同时进行结构分析和评估,然后以分析结果和相关结构设计的规范为依据,进行施工图设计。设计质量直接影响工程周期、成本,是工程建设重要的内容。
参考文献:
[1]董春玲.《浅谈建筑结构设计中的几个常见问题》.城市建设理论研究,2012
[2]黄彦计.《建筑结构设计的常见问题及对策》.中国房地产业,2011
[3]吕世毅.建筑结构优化设计相关问题的探讨.城市建设理论研究.2012年第13期.
[4]孙芳垂,汪祖培,冯康曾. 建筑结构优化设计案例分析[M].北京: 中国建筑工业出版社,2011.
[5]杨建. 谈建筑结构的优化设计[J]. 建筑科学,2009,25 (4) :34-35.
关键词:建筑;结构设计;管理问题
中图分类号:TU318文献标识码: A
对建筑工程而言,设计的重要性不言而喻,而建筑结构的优化设计更是重中之重,同样的工程项目,由于结构设计的差别结果可能会截然不同。结构设计通过合理的概念设计,准确的构件布局,有艺术美感的截面形状设计,造价经济空间占据小的结点构造设计,以及良好的项目管理等几大步骤的相互衔接和糅合,可打造出完美工程。
一、关于建筑结构设计中的常见问题
1.屋面梁配筋太少。结构建模时,设计人员图方便,屋面梁直接拷贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小,计算结果配筋不多,这样屋面梁在温度变化、混凝土收缩和受力等作用下因配筋率过低而裂缝宽度较大。
2.受扭屋面梁缺少必要的腰筋。对于一般的梁,为了保持钢筋骨架的刚度,同时为了承受温度和收缩应力及防止梁腹出现过大的裂缝,一般构造措施为梁腹板高度大于450mm时加设腰筋,其间距不大于200mm,然后拉筋勾连。对于受扭构件《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第10.2.5条第二款规定,其纵向受力钢筋的间距不应大于200mm 和梁截面短边长度。对于设置悬挑檐口的屋面梁,在结构设计中误等同一般梁,未按受扭构件设计配筋。
3.楼层平面刚度一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时,采用楼板变形的计算程序。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的,但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”,就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。为了使程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不至于出现根本性的误差,设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。
4.建筑结构不合理。结构布置不合理、不规则结构尽可能规则,结构的布置才能更趋于合理,这是结构设计中十分重要的环节,这里的“规则”包含了对建筑的平立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。由于引起结构不规则的因素太多,特别是对于复杂的建筑体型,很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。
二、关于建筑结构设计管理的措施分析
1.施工图设计。第一建筑各专业在各阶段设计过程中应互提设计基础资料,形成配合资料互提单表,以此表来约束各专业人员的设计责任行为。结构设计人员应做到主动与建筑各专业沟通,做到设计严谨、不遗漏。第二在方案设计、初步设计、施工图设计中设计人员应严格执行结构设计统一措施,如有异议应及时向专业负责人提出,由专业负责人和总工程师确定最终标准,而不能一意孤行,违反全面质量管理,影响设计进度。第三最后设计图纸要进行图纸会签、加盖印章、晒图、打印、包装、交付、备份设计电子文件等工作,属于设计人员完成的要及时履行责任完成,不要影响下一步全面质量管理工作的进行。设计人员应按照本设计单位结构专业计算书的要求完成本专业计算书。
2.构件的设计。第一首先要判断竖向构件的具体情况,对于剪力墙和混凝土框架以及框架-剪力墙结构,最先看的是轴压比,因为轴压比对竖向构件的延性影响最大,轴压比不满足规范相应要求,就应当加大截面或者适当提高混凝土强度等级,也可以采用配附加箍筋的办法。第二其次看梁和柱的配筋,梁和柱的配筋应该严格按《抗震规范》或《高规》最大配筋率要求,这也是考虑到延性的要求。第三对于剪力墙的配筋,超筋分2种不同的情况:剪力墙的暗柱超筋,剪力墙结构及框架-剪力墙结构中,暗柱相当于框架结构的柱,所以其配筋主要是体积配箍率,应该严格按照《抗震规范》或《高规》规定数值执行,并考虑相应的抗震构造措施;剪力墙的水平筋超筋,说明墙的抗剪能力不够,应适当调整截面。第三是剪力墙的连梁超筋,连梁是剪力墙结构中得第一道防线,本身就允许地震来临是先开裂释放一部分地震能量。
3.箱、筏基础底板的挑板的设计。从结构设计的角度来讲,最为经济的一种方式是能出挑板并且能够调匀边跨底板钢筋, 尤其是当底板的钢筋采用了通长的布置方式时,整个底板的通长筋也不会因为边跨钢筋而增大。当出了挑板时, 基底的附加应力就会得到降低, 当基础形式的位置是在天然地基和人工地基的坎上时,那么加挑板时最好选择天然地基,从而有效的降低整体的沉降。 而一旦荷载出现了偏心的情况,在某个特殊的位置设置挑板时,就能够调整沉降差并且防止整体倾斜的现象出现。窗井是一个较为特殊的部位,它可以看作是挑板上砌墙,因此就不用再出长挑板了, 这个问题并不是绝对的,应灵活变通,如某建筑有地下室,窗井的横隔墙就会很紧密并且内部墙体与横隔墙是相互连通的,这时就应该灵活的设置。
4.刚性楼面的设计。首先设计人员设计时不应采用楼面有变形的平面;同时设计人员应充分的保证配筋的构造以及结构的布置方式,当然如果有些建筑结构无法完全的满足刚性楼面的假定,但是其使用功能是确实需要的,并且本身建筑结构的设计效果又是十分优秀的,那么設计人员在设计时就应通过采取采用斜向配筋、提高边梁暗梁的配筋数量、增加梁系梁板、采用双层的配筋形式以及洞口边加设边梁和暗梁等办法,尽量弥补因其不是绝对的刚性楼板假定而产生的误差,或是使其尽量的符合刚性楼板的假定条件。
5.水平位移应满足高层规程的要求,并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时,地震力的大小与结构刚度直接相关,当结构刚度小,结构并不合理时,由于地震力小则结构位移也小,位移在规范允许范围内,此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全;其次位移曲线应连续变化,除沿竖向发生刚度突变外,不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型;框架结构的位移曲线应为剪切型;框-剪结构和框-筒结构的位移曲线应为弯剪型。
三、关于建筑结构设计质量管理
1.设计质量直接影响工程周期、成本,是工程建设重要的内容。对业主而言,在同行业中是视时间和成本为金钱的,有效地缩短工程周期和节约成本就意味着在市场中能取得先机,立于不败之地,获取更大的效益,业主对设计单位的要求就是如此。可以说能做到业主满意、以业主为服务中心就会增强设计单位的同行业竞争力。正因为如此,设计单位执行ISO9001:2008 全面质量管理来保证设计质量是一种行之有效的方法。
2.在签定设计合同时由设计人员了解业主对该项目的明确要求和隐含要求,向业主指定的业主代表收集设计资料,包括:委托书;立项文件;地质勘察报告;环评报告;规划总平等等,同时对提供的资料要由业主代表签字确认。
3.针对建筑工程的不同类型,由专业负责人对设计和校对人员进行事先指导,形成事先指导表。同时专业负责人应起草本设计项目结构设计统一措施,经结构总工程师批准后,结构人员保证人手一份使用。
建筑结构设计,是建筑设计的重要组成部分,它是以建筑设计的要求为基础,根据建筑工程的实际情况,确定建筑物的结构类型和结构体系,同时进行结构分析和评估,然后以分析结果和相关结构设计的规范为依据,进行施工图设计。设计质量直接影响工程周期、成本,是工程建设重要的内容。
参考文献:
[1]董春玲.《浅谈建筑结构设计中的几个常见问题》.城市建设理论研究,2012
[2]黄彦计.《建筑结构设计的常见问题及对策》.中国房地产业,2011
[3]吕世毅.建筑结构优化设计相关问题的探讨.城市建设理论研究.2012年第13期.
[4]孙芳垂,汪祖培,冯康曾. 建筑结构优化设计案例分析[M].北京: 中国建筑工业出版社,2011.
[5]杨建. 谈建筑结构的优化设计[J]. 建筑科学,2009,25 (4) :34-35.