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摘要:随着国民经济的不断发展,人民生活质量不断提高,我国建筑业也得到了快速发展,取得了巨大的成就。但与此同时,由于各种因素的影响,这些建设工程在结构设计上常存在一些问题,须引起重视。
关键词:建筑结构设计基本原则;特点;常见问题;意义
中图分类号:TU3文献标识码:A
1、引言
随着经济的不断发展,人民生活水平的不断提高,城市的发展也是日新月异,新建筑的建设如雨后春。建筑功能不断完善,造型上新颖别致,众多因素导致工程设计也变得复杂起来。高房价和选择面的拓展使得百姓在购房时更是对房屋的外观、性能、质量等方面抱有较高的期待。建筑结构设计的理论朝着先进水平不断发展,将先进的术不断的应用于实际,在实际中不断加强完善。研究强度高、材质轻、绿色环保的新型建筑材料,提高屋建筑的安全性、适用性,使得房屋建筑结构设计朝着可靠、实用、经济的高性价比方向发展。
2、建筑结构设计中要遵循的基本原则
(1)结构合理,受力明确:包括平面规整,柱距合理。
(2)抗震设防宜有多道防线:如框架结构适当增加剪力墙来抵抗水平力。
(3)刚柔相济:即能受力又能卸力;也就是强柱弱梁结构体系,地震发生时,能起到卸力降低建筑物的受损程度。
总之,一个合理的结构体系,能保持建筑物的平衡,使房屋处于原始的静态。设计人员应该努力提高自身的素养和设计水平,把建筑结构设计得既经济又合理,使建筑的所有构件合理有序的组合在一起,变成一个有机的整体。
3、建筑结构设计特点
(1、荷载大
房屋建筑高度高,层数多,由结构自重、墙体重量、楼面、屋面活荷载及生活所需的基本设备等引起的竖向荷载大,竖向轴力与房屋高度成线性正比关系;由风荷载和地震作用引起的内力主要是弯矩和剪力,在结构底部产生的弯矩与结构高度的二次方成正比,结构顶点处的侧向位移与高度的四次方成正比;水平作用对高层建筑结构的内力、变形及建筑物的工程造价的影响占主导地位。即高层建筑结构的竖向荷载所引起的内力远大于低层建筑中竖向荷载可引起的内力,水平作用(荷载)成为高层结构设计时的主要控制荷载。
(2、侧移大
高层建筑结构的顶层侧移比低层建筑的大很多。而过大的侧移使人不舒服,使电梯运行困难,影响人们的正常工作和生活;侧移过大会使建筑开裂,甚至脱落,影响建筑物的美观、隔音等,脱落物造成人身安全事故;使结构出现附加变形和附加内力,使结构主体出现裂缝,严重的会引起房屋破坏或倒塌。在实际工程中应避免过大侧移,需加强抗侧刚度。
4、建筑结构设计中常见问题
(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。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,那么在梁柱节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、楼层平面刚度的问题
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。结构设计存在着结构不安全或者某些部位或构件安全储备过大等现象。
(3、钢筋混凝土承重结构体系选型、布置及构造方面存在的常见问题
(1)房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值。现行的规程、规范给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。个别高层建筑房屋高度和高宽比均超出规定限值,且既无可靠的设计依据,在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强措施,给结构抗震带来一定的隐患。
(2)结构布置不合理,体型不规则。结构的合理布置使结构尽可能"规则",是抗震概念设计中的十分重要的环节,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。
(3)配筋构造不合理或不符合有关规定。柱的纵向受力钢筋总配筋率大于3%时,柱箍筋没有按规范要求采用焊接封闭式。对框支柱及剪跨比续的框架柱,没有按抗震规范的要求对箍筋进行全高加密等。
(4、承重结构体系选型、布置及构造方面存在的常见问题
(1)多层砌体结构的房屋高度和层数超过限值。抗震规范对多层砖房包括底框磚房的层数和高度作了规定,并已列入工程建设强制性条文。有些设计人员将屋面标高刚好卡在房屋高度的限值处,却忽略了士0.000 标高与室外地面的高差。
(2)梁、柱配筋不符合抗震设计有关规定。如多层砌体结构中的构造柱箍筋没有按规定要求进行加密。根据《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程》的规定,构造柱与圈梁相交的节点处应适当加密箍筋,间距不宜大于100mm。
(5、板设计常见问题
(1)设计时为计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用按单向板进行计算使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向配筋不足,致使板出现裂缝。
(2)楼板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中,常在楼板上布置一些非承重隔墙,故楼板设计中,通常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行楼板的配筋计算。有些设计人员图省事,错误地将隔墙的总荷载附以该板块的总面积这样会造成非承重隔墙分布宽度内配筋量不足,而此板块其它部分配筋过大,这样隔墙处楼板会出现裂缝。
(3)双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d 为短向钢筋的直径)。
5、提高建筑结构设计意义
一是大大提高建筑结构经济性,提高建筑进行结构设计可节省材料,有利用抗震,减少内外表面装修,提高了其受力性能,增强了建筑的经济性能。二是提高建筑结构设计大大降低了建筑工程的总成本造价。节约用地,大量资料表明,提高建筑进行结构设计能够有效降低工程成本造价25%左右,同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化,能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互协调,提升了建筑工程结构设计的经济性。
结束语:总之,建筑结构设计是一个系统、全面的工作,不仅需要扎实的理论知识功底,还需要灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。千里之行,始于足下,设计人员要从每一个基本的构件算起,做到知其然并知其所以然,深刻理解规范和规程的含义和要求,密切配合其它专业要求来进行设计,在工作中应事无巨细、善于反思,要及时总结工作中的经验和教训,促进建筑工程质量的不断提高。
参考文献
[1] 黄增旋.浅析建筑结构设计中应注意的问题[J].黑龙江科技信息.2007(14)
[2] 李桂山.建筑结构设计过程应注意的问题探析[J].科技信息(科学教研).2007(34)
[3] 陈学森.浅谈矿山建筑工程结构设计中应注意的问题[J].科技信息.2010(15)
[4] 魏然.建筑结构设计基本原则及合理设计方案[J].民营科技.2011(05)
关键词:建筑结构设计基本原则;特点;常见问题;意义
中图分类号:TU3文献标识码:A
1、引言
随着经济的不断发展,人民生活水平的不断提高,城市的发展也是日新月异,新建筑的建设如雨后春。建筑功能不断完善,造型上新颖别致,众多因素导致工程设计也变得复杂起来。高房价和选择面的拓展使得百姓在购房时更是对房屋的外观、性能、质量等方面抱有较高的期待。建筑结构设计的理论朝着先进水平不断发展,将先进的术不断的应用于实际,在实际中不断加强完善。研究强度高、材质轻、绿色环保的新型建筑材料,提高屋建筑的安全性、适用性,使得房屋建筑结构设计朝着可靠、实用、经济的高性价比方向发展。
2、建筑结构设计中要遵循的基本原则
(1)结构合理,受力明确:包括平面规整,柱距合理。
(2)抗震设防宜有多道防线:如框架结构适当增加剪力墙来抵抗水平力。
(3)刚柔相济:即能受力又能卸力;也就是强柱弱梁结构体系,地震发生时,能起到卸力降低建筑物的受损程度。
总之,一个合理的结构体系,能保持建筑物的平衡,使房屋处于原始的静态。设计人员应该努力提高自身的素养和设计水平,把建筑结构设计得既经济又合理,使建筑的所有构件合理有序的组合在一起,变成一个有机的整体。
3、建筑结构设计特点
(1、荷载大
房屋建筑高度高,层数多,由结构自重、墙体重量、楼面、屋面活荷载及生活所需的基本设备等引起的竖向荷载大,竖向轴力与房屋高度成线性正比关系;由风荷载和地震作用引起的内力主要是弯矩和剪力,在结构底部产生的弯矩与结构高度的二次方成正比,结构顶点处的侧向位移与高度的四次方成正比;水平作用对高层建筑结构的内力、变形及建筑物的工程造价的影响占主导地位。即高层建筑结构的竖向荷载所引起的内力远大于低层建筑中竖向荷载可引起的内力,水平作用(荷载)成为高层结构设计时的主要控制荷载。
(2、侧移大
高层建筑结构的顶层侧移比低层建筑的大很多。而过大的侧移使人不舒服,使电梯运行困难,影响人们的正常工作和生活;侧移过大会使建筑开裂,甚至脱落,影响建筑物的美观、隔音等,脱落物造成人身安全事故;使结构出现附加变形和附加内力,使结构主体出现裂缝,严重的会引起房屋破坏或倒塌。在实际工程中应避免过大侧移,需加强抗侧刚度。
4、建筑结构设计中常见问题
(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。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,那么在梁柱节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、楼层平面刚度的问题
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。结构设计存在着结构不安全或者某些部位或构件安全储备过大等现象。
(3、钢筋混凝土承重结构体系选型、布置及构造方面存在的常见问题
(1)房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值。现行的规程、规范给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。个别高层建筑房屋高度和高宽比均超出规定限值,且既无可靠的设计依据,在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强措施,给结构抗震带来一定的隐患。
(2)结构布置不合理,体型不规则。结构的合理布置使结构尽可能"规则",是抗震概念设计中的十分重要的环节,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。
(3)配筋构造不合理或不符合有关规定。柱的纵向受力钢筋总配筋率大于3%时,柱箍筋没有按规范要求采用焊接封闭式。对框支柱及剪跨比续的框架柱,没有按抗震规范的要求对箍筋进行全高加密等。
(4、承重结构体系选型、布置及构造方面存在的常见问题
(1)多层砌体结构的房屋高度和层数超过限值。抗震规范对多层砖房包括底框磚房的层数和高度作了规定,并已列入工程建设强制性条文。有些设计人员将屋面标高刚好卡在房屋高度的限值处,却忽略了士0.000 标高与室外地面的高差。
(2)梁、柱配筋不符合抗震设计有关规定。如多层砌体结构中的构造柱箍筋没有按规定要求进行加密。根据《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程》的规定,构造柱与圈梁相交的节点处应适当加密箍筋,间距不宜大于100mm。
(5、板设计常见问题
(1)设计时为计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用按单向板进行计算使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向配筋不足,致使板出现裂缝。
(2)楼板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中,常在楼板上布置一些非承重隔墙,故楼板设计中,通常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行楼板的配筋计算。有些设计人员图省事,错误地将隔墙的总荷载附以该板块的总面积这样会造成非承重隔墙分布宽度内配筋量不足,而此板块其它部分配筋过大,这样隔墙处楼板会出现裂缝。
(3)双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d 为短向钢筋的直径)。
5、提高建筑结构设计意义
一是大大提高建筑结构经济性,提高建筑进行结构设计可节省材料,有利用抗震,减少内外表面装修,提高了其受力性能,增强了建筑的经济性能。二是提高建筑结构设计大大降低了建筑工程的总成本造价。节约用地,大量资料表明,提高建筑进行结构设计能够有效降低工程成本造价25%左右,同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化,能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互协调,提升了建筑工程结构设计的经济性。
结束语:总之,建筑结构设计是一个系统、全面的工作,不仅需要扎实的理论知识功底,还需要灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。千里之行,始于足下,设计人员要从每一个基本的构件算起,做到知其然并知其所以然,深刻理解规范和规程的含义和要求,密切配合其它专业要求来进行设计,在工作中应事无巨细、善于反思,要及时总结工作中的经验和教训,促进建筑工程质量的不断提高。
参考文献
[1] 黄增旋.浅析建筑结构设计中应注意的问题[J].黑龙江科技信息.2007(14)
[2] 李桂山.建筑结构设计过程应注意的问题探析[J].科技信息(科学教研).2007(34)
[3] 陈学森.浅谈矿山建筑工程结构设计中应注意的问题[J].科技信息.2010(15)
[4] 魏然.建筑结构设计基本原则及合理设计方案[J].民营科技.2011(05)