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摘要:建筑工程设计人员应严格执行相应法规与规范的构造要求,从根本上消除建筑物的结构安全隐患,在设计的要点与难点处多下功夫,多多积累相关的工作经验,为我国的经济建设的不断加速提供强大动力。本文分析了房屋建筑结构设计中常见问题。
关键词:房屋建筑;结构设计;问题
中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:
建筑结构设计一直以来都是一项繁琐而又重大的工作,在实际的设计工作中,设计结果往往会和建筑结构设计的一些正确理念发生冲突,这些冲突的产生,多半是由于建筑结构的设计者没有引起高度重视,只是盲目的套用以往的设计成果。要知道对于不同的地点,设计图纸是不会相同的,而且设计也会受到周围环境和气候的影响,照抄以往的成果是不可行的,作为一名优秀的建筑结构设计者可以有效的借鉴自己和别人以往的经验,此外,造成这些冲突的原因还有设计者本身对设计方法和设计规范欠缺理解,最终影响到总的设计成果。
一、房屋建筑结构设计的基本内容
1、 结构设计的程序。建筑物的设计包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖气通风设计和电气设计等。每一部分的设计都应围绕设计的四个基本要求:即功能要求、美观要求、经济要求和环保要求。建筑结构是建筑物发挥使用功能的基础,其结构设计主要包括以下四个过程:方案设计→结构分析→构件设计→绘施工图。
2、建筑物结构设计的要求。(1)计算内容:结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算,如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算;(2)结构上多种作用效应同时发生时,应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后,考虑其可能的最不利组合;(3)抗震设计:我国的抗震设防烈度为6 至9 度,建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。对应不同的抗震等级,有不同的计算和构造要求。
二、房屋建筑结构设计中常见问题分析
1、地基与基础方面
(1)对于独栋或单体数量较少的住宅,建设单位能委托地质勘察单位进行详细的地质勘察,能为工程设计提供较为详细的勘察技术资料,而成片的多层房屋建筑往往因为地勘费用的问题,地勘单位的探点不能严格按照有关技术要求布置,多栋建筑单体参考一个探点,使得实际的地质情况与地勘报告相差较大。 地基与基础设计要做到合理、 安全适用,设计人员必须依据详细、 真实的地质勘察资料。
(2)软弱地基处理一般采用级配砂石换填,仅仅简单提出换填深度和最终地基承载力的要求,在技术上只是草草写上严格执行《地基处理规范》,而没有针对具体的建筑物画出详细的开挖边线,如轴线变化处,突出 凹进墙体部分的开挖边线等,也没有明确砂石换填的应力扩散角具体数值 。因此很多工程在地基基础施工中,不能切实有效地做好地基处理。
(3)在基础设计中,对于混凝土独立基础 、筏板基础 、条形基础,节点设计、 构造设计中往往不明确应采用的具体技术参数,如锚固长度搭接长度是采用抗震的还是非抗震的,造成具体实施阶段的扯皮现象
(4)在高层混凝土结构的主体结构设计中,往往梁柱混凝土的等级差别较大,那么在梁柱節点处混凝土怎么进行处理,在设计图中往往不作清楚地技术交底。 梁柱节点本身就是个受力复杂的节点,而由于设计缺陷,造成此部位成为一个薄弱点。
2、钢筋混凝土结构梁柱抗震设计问题
对于钢筋混凝土的抗震问题,我们在设计中通常是坚持强柱弱梁的原则,这是结合我们设计中能达到建筑物遇到小的地震时不被损坏,遇到中型地震后能够修复,遇到大的地震时整个建筑物不倒塌的目标而提出来的,并且一直以来我们设计人员也是这样坚持的。提出的所谓强柱弱梁主要是考虑到如果一个建筑物的梁坏了,只会导致建筑物局部受到损坏,但是如果柱子坏了,就会导致建筑物的整个受力结构发生变化,出现整体建筑坍塌的现象。但是,在实际操作过程中我们发现,建筑物的柱也不是越强越好,柱的轴压比也不能太高,如果轴压比过高,在大地震发生时将对建筑物的边柱产生最少30%以上的附加轴力,这对建筑物的安全问题是致命性的。因此,不是强柱弱梁就一定能够保证建筑物不倒塌。我们通常要注意以下几个方面(: 1)控制好建筑物的柱轴压比,保证这个比率在各种建筑物中不超过1%,并且要对重点部位的柱断面和配筋进行特别处理,对角柱和边柱要加强,通常要加密箍筋。(2)科学配置框架柱和小截面柱的钢筋,确保不小于Φ20,矩形的柱面我们要采用对称配筋的方法,增强稳定性。(3)巧妙设计梁配筋,对于梁的配筋来说我们应该加强梁中部的配筋,而支座部分的配筋可以根据情况适当降低,这样有利于形成梁铰机制,当地震发生时,因梁端的塑性铰作用而增加柱的实际承载能力。
3、独立基础的结构设计荷载的取值不合理
钢筋混凝土结构的多层框架房屋通常采用柱下的独立基础,当在地基的主要受力范围之内没有粘性土层的时候,高度在25m之下的建筑物不需要对地基和基础进行抗震承载力的验算。这就意味着,在8度地震区,许多钢筋混凝土框架的房屋可以不需要对地基和基础进行抗震承载力验算。但是这些特定地区的建筑物在进行基础设计的时候应该考虑到风荷载力的影响。在进行设计独立基础的时候,在基础顶部发生作用的外荷载只选择轴力设计值及弯矩设计值,没有剪力设计值,有的甚至仅仅选取轴力设计值。上面的两种情况都会导致基础设计的尺寸偏小,配筋数量偏少,以致影响到基础本向以及上部结构安全。
4、 梁板计算跨度的问题
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,而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构,简单点讲,可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。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。借用台阶式独立基础变截面处的概念, 柱子也可认为是超大截面梁, 所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的, 不削峰才时有问题的。
5、主梁有次梁处要做加筋处理
一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是:主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺,在次梁两侧补上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是绝对的。规范中说的比较清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。
还有当主次梁截面均很大,如工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。总的原则是当主梁上次梁开裂后,从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时,主梁可不加附加筋。梁上集中力,产生的剪力在整个梁范围内是一样,所以抗剪满足,集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时, 也可满足。
房屋建筑结构设计是个系统、全面的工作。作为结构设计人员,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,加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究,以不断提高自身的结构设计水平,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。
参考文献:
[1] 王平. 房屋建筑结构设计中常见问题分析[J]. 技术与市场. 2010(06)
[2] 赵军,杨峻芳. 房屋建筑结构设计常见问题探讨[J]. 中国建设信息. 2010(11)
[3] 关度豪. 试论房屋建筑结构设计的原则与方法[J]. 价值工程. 2010(15)
[4] 祝华纯,王有权. 房屋建筑结构设计中常见问题分析[J]. 中国新技术新产品. 2009(03)
关键词:房屋建筑;结构设计;问题
中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:
建筑结构设计一直以来都是一项繁琐而又重大的工作,在实际的设计工作中,设计结果往往会和建筑结构设计的一些正确理念发生冲突,这些冲突的产生,多半是由于建筑结构的设计者没有引起高度重视,只是盲目的套用以往的设计成果。要知道对于不同的地点,设计图纸是不会相同的,而且设计也会受到周围环境和气候的影响,照抄以往的成果是不可行的,作为一名优秀的建筑结构设计者可以有效的借鉴自己和别人以往的经验,此外,造成这些冲突的原因还有设计者本身对设计方法和设计规范欠缺理解,最终影响到总的设计成果。
一、房屋建筑结构设计的基本内容
1、 结构设计的程序。建筑物的设计包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖气通风设计和电气设计等。每一部分的设计都应围绕设计的四个基本要求:即功能要求、美观要求、经济要求和环保要求。建筑结构是建筑物发挥使用功能的基础,其结构设计主要包括以下四个过程:方案设计→结构分析→构件设计→绘施工图。
2、建筑物结构设计的要求。(1)计算内容:结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算,如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算;(2)结构上多种作用效应同时发生时,应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后,考虑其可能的最不利组合;(3)抗震设计:我国的抗震设防烈度为6 至9 度,建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。对应不同的抗震等级,有不同的计算和构造要求。
二、房屋建筑结构设计中常见问题分析
1、地基与基础方面
(1)对于独栋或单体数量较少的住宅,建设单位能委托地质勘察单位进行详细的地质勘察,能为工程设计提供较为详细的勘察技术资料,而成片的多层房屋建筑往往因为地勘费用的问题,地勘单位的探点不能严格按照有关技术要求布置,多栋建筑单体参考一个探点,使得实际的地质情况与地勘报告相差较大。 地基与基础设计要做到合理、 安全适用,设计人员必须依据详细、 真实的地质勘察资料。
(2)软弱地基处理一般采用级配砂石换填,仅仅简单提出换填深度和最终地基承载力的要求,在技术上只是草草写上严格执行《地基处理规范》,而没有针对具体的建筑物画出详细的开挖边线,如轴线变化处,突出 凹进墙体部分的开挖边线等,也没有明确砂石换填的应力扩散角具体数值 。因此很多工程在地基基础施工中,不能切实有效地做好地基处理。
(3)在基础设计中,对于混凝土独立基础 、筏板基础 、条形基础,节点设计、 构造设计中往往不明确应采用的具体技术参数,如锚固长度搭接长度是采用抗震的还是非抗震的,造成具体实施阶段的扯皮现象
(4)在高层混凝土结构的主体结构设计中,往往梁柱混凝土的等级差别较大,那么在梁柱節点处混凝土怎么进行处理,在设计图中往往不作清楚地技术交底。 梁柱节点本身就是个受力复杂的节点,而由于设计缺陷,造成此部位成为一个薄弱点。
2、钢筋混凝土结构梁柱抗震设计问题
对于钢筋混凝土的抗震问题,我们在设计中通常是坚持强柱弱梁的原则,这是结合我们设计中能达到建筑物遇到小的地震时不被损坏,遇到中型地震后能够修复,遇到大的地震时整个建筑物不倒塌的目标而提出来的,并且一直以来我们设计人员也是这样坚持的。提出的所谓强柱弱梁主要是考虑到如果一个建筑物的梁坏了,只会导致建筑物局部受到损坏,但是如果柱子坏了,就会导致建筑物的整个受力结构发生变化,出现整体建筑坍塌的现象。但是,在实际操作过程中我们发现,建筑物的柱也不是越强越好,柱的轴压比也不能太高,如果轴压比过高,在大地震发生时将对建筑物的边柱产生最少30%以上的附加轴力,这对建筑物的安全问题是致命性的。因此,不是强柱弱梁就一定能够保证建筑物不倒塌。我们通常要注意以下几个方面(: 1)控制好建筑物的柱轴压比,保证这个比率在各种建筑物中不超过1%,并且要对重点部位的柱断面和配筋进行特别处理,对角柱和边柱要加强,通常要加密箍筋。(2)科学配置框架柱和小截面柱的钢筋,确保不小于Φ20,矩形的柱面我们要采用对称配筋的方法,增强稳定性。(3)巧妙设计梁配筋,对于梁的配筋来说我们应该加强梁中部的配筋,而支座部分的配筋可以根据情况适当降低,这样有利于形成梁铰机制,当地震发生时,因梁端的塑性铰作用而增加柱的实际承载能力。
3、独立基础的结构设计荷载的取值不合理
钢筋混凝土结构的多层框架房屋通常采用柱下的独立基础,当在地基的主要受力范围之内没有粘性土层的时候,高度在25m之下的建筑物不需要对地基和基础进行抗震承载力的验算。这就意味着,在8度地震区,许多钢筋混凝土框架的房屋可以不需要对地基和基础进行抗震承载力验算。但是这些特定地区的建筑物在进行基础设计的时候应该考虑到风荷载力的影响。在进行设计独立基础的时候,在基础顶部发生作用的外荷载只选择轴力设计值及弯矩设计值,没有剪力设计值,有的甚至仅仅选取轴力设计值。上面的两种情况都会导致基础设计的尺寸偏小,配筋数量偏少,以致影响到基础本向以及上部结构安全。
4、 梁板计算跨度的问题
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,而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构,简单点讲,可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。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。借用台阶式独立基础变截面处的概念, 柱子也可认为是超大截面梁, 所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的, 不削峰才时有问题的。
5、主梁有次梁处要做加筋处理
一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是:主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺,在次梁两侧补上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是绝对的。规范中说的比较清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。
还有当主次梁截面均很大,如工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。总的原则是当主梁上次梁开裂后,从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时,主梁可不加附加筋。梁上集中力,产生的剪力在整个梁范围内是一样,所以抗剪满足,集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时, 也可满足。
房屋建筑结构设计是个系统、全面的工作。作为结构设计人员,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,加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究,以不断提高自身的结构设计水平,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。
参考文献:
[1] 王平. 房屋建筑结构设计中常见问题分析[J]. 技术与市场. 2010(06)
[2] 赵军,杨峻芳. 房屋建筑结构设计常见问题探讨[J]. 中国建设信息. 2010(11)
[3] 关度豪. 试论房屋建筑结构设计的原则与方法[J]. 价值工程. 2010(15)
[4] 祝华纯,王有权. 房屋建筑结构设计中常见问题分析[J]. 中国新技术新产品. 2009(03)