关于建筑结构设计的探索

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  摘 要:结构设计是项系统、全面的工作。作为建筑结构设计人员,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。只有不断加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究,不断提高自身的结构设计水平,才能使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。
  关键词:建筑结构;设计;问题;方案
  一、建筑结构设计中存在的问题
  1、地基与基础设计问题
  设计者都明白在地基设计时要注意地基承载力,所以一般在地基挖掘一定深度后铺垫砂石,加强承载力,但设计者对地基换土垫层的重要性认识不足,设计时并未对砂石层的宽度、厚度以及铺垫砂石层的深度进行确定,这样做既不安全也不经济。
  2、框架结构设计
  設计者在框架结构设计时往往注重横向设计而忽视了纵向设计。为了简便省时,设计师一般会将楼房的纵向结构假想成连续梁进行设计,楼层不同承重也会不同,但是抗震设计却是相同,纵向结构的配筋、梁柱节点的强度设计无法与地震抗衡。由于没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
  3、承重柱设计问题
  承重柱截面太小,无法满足要求是最常见的问题。由于屋的建筑者和需求者都希望得到美观、大方的效果,至使承重柱在设计时往往截面太小,其直接后果就是梁柱线刚度比加大,存在很大的安全隐患。在受力时,悬梁与柱子交界处会因为受力面积太小,造成压强过大,从而产生裂缝,时间久了有发生倒塌的危险,在遭受地震时情况更加危险。
  4、构造柱设计问题
  构造柱在砖混结构建筑中起着重要的作用,不仅能够提高墙壁的抗剪能力,同时与圄梁的连接结构使得墙体裂缝不能进一步展开,维持了纵向承载力,使建筑具有较好的抗震功能。现实中,很多设计者将构造柱当作承重柱使用,使构造柱提前受力,降低了应有的对建筑物各结构的拉结和约束作用,一旦遭受地震,首先应力集中,很容易损坏。
  5、连续梁设计问题
  设计者利用房屋阳台边梁所承受重力、负荷较小,所以设计时便将连续梁按照单梁在图纸上进行设计,但是这也直接导致建筑施工时在梁的支座处上部配置的负筋量将远远小于连续梁的状况,使梁的支座处受拉区拉力明显增大,长时间支座处便会出现竖向裂缝,经过发展最后梁上部楼板处也会出现明显的竖向裂缝。另外阳台边梁多数直接暴露在室外,会受到外界自然侵害,对梁的收缩性能要求较高。当连续梁按照单梁设计以后,温度发生变化时梁体进行伸缩,但由于受到单梁及挑梁的约束,从而在梁体产生伸缩应力,该应力将直接作用于梁上已经有裂缝或者梁体脆弱处,致使梁的整个支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通,梁体的刚性降低,承重能力严重下降,直接影响使用安全。
  6、楼板设计问题
  楼板在房屋建筑中起着重要的作用,是建筑中主要的承重构件,所以不合理的楼板设计会造成严重的后果。设计者常根据经验对楼板承重进行判断,并且为计算方便,将双向板当作单向板进行设计,该假设的楼板承重和实际情况存在很大的差别,很可能造成楼板断裂。
  二、结构设计的基本方法
  1、基础
  基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求,配筋应满足最小配筋率的要求。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用,应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度。基础图中的构造柱,当定位不明确时应给与准确定位。
  2、结构平面图
  当建筑地处抗震设防烈度为6度区时,根据建筑抗震设计规范,可以不用进行截面抗震验算但应符合有关的抗震措施要求,注意局部受压的问题,必要时进行人工复核。对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。当建筑地处抗震设防烈度为7度及以上时必须要输入软件建模计算。绘制结构平面图时可利用软件的图层功能,直接冻结相关的层,然后再建立新的结构图层:圈梁层,构造柱层,梁层,文字层,板钢筋层等等。这样做的目的是提高绘图效率,方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。
  3、屋顶(面)结构图
  当建筑是坡屋面时,结构的处理有梁板式与折板式。梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。反之,则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法,建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法。
  4、大样详图
  若建筑详图的准确无误,大样详图可以在建筑详图的基础上直接绘制。也可以在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。要注意的是在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力和理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致,弄清建筑标高和结构标高的关系,该减的减,不该减的就不要减。
  5、楼梯
  楼梯梯板要注意挠度的控制,梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求,梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。阁楼层处的楼梯由于有分户墙的存在要设置抬墙梁。注意梁下的净空要求,并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题,必要时应设梯梁。
  三、结构设计应注意的具体问题
  1、关于箱、筏基础底板的挑板问题从结构角度来讲,如果能出挑板,能调匀边跨底板钢筋,特别是当底板钢筋通长布置时,不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋,较节约。此外,若箱、筏基础底板挑板的阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小,可砍成直角或斜角;如果底板钢筋双向双排,且在悬挑部分不变,阳角不必加辐射筋。
  2、关于梁、板的计算跨度:一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,在应用日广的宽扁梁中是不合适的。在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心,选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。
  3、纵筋搭接长度为若干倍钢筋直径d,一般情况下,当大直径钢筋强度并未充分利用时,d取钢筋直径的较小值。否则应取钢筋直径的较大值。如框架结构顶层的柱子纵筋有时比下层大,d应取较大的钢筋直径,甚至纵筋应向下延伸一层。其实,两根钢筋放一起,用铁丝捆一下,能起多大用,还消弱了钢筋与混凝土的握裹力。所以,钢筋如有可能尽量采用机械连接或焊接。
  4、柱子造价在框架结构中是很小的,而在抗震时起的作用是决定性的。经实验,考虑空间作用时,柱子纵筋加大至计算值的2.5倍左右才可保证塑性铰不出现在柱子上。可不按计算配筋,大幅度增加纵筋,同时增大箍筋。
  5、经统计,按规范要求设的防震缝在地震时有40%发生了碰撞,因此设计时应增大抗震缝间距。
  四、结语
  总之,建筑工程是一个关系到全社会的工程,其质量安全不仅是施工单位的责任,更有设计师的责任。作为建筑结构设计工程师不应盲目的照搬照抄规范,应该把它作为一种指南、参考,并在实际设计项目中作出正确的选择和判断。在进行设计时必须持严谨、负责的态度对房屋进行系统、综合、细致的设计,既能从大的方向把握整体,也要能够发现建筑中的细小问题,从而为后续的施工打下良好的开始。
  参考文献:
  [1]徐慧.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].规划与设计,2013(6).
  [2]纪荣洋,王文可,潘可明.建筑结构设计经验探讨[J].低温建筑技术,2011(5).
  [3]莫雪辉.深度探讨如何提高建筑结构设计水平[J].科技资讯,2010(28).
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