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【摘 要】发展先进设计理论,加强先进技术的应用,加快新型高强、 轻质、 环保建材的研究,使建筑结构设计更加安全、 适用、 可靠和经济是建筑结构设计的发展方向。本文分析了房屋建筑结构设计的基本方法,探讨了房屋建筑结构设计中的常见问题。
【关键词】房屋建筑;结构设计;常见问题
随着我国城镇化进程加快,城乡建设不断提速,各类房屋建筑面积逐年上升,城乡面貌发生了巨大的变化。但是与此同时,由于各种因素影响,这些建设工程在结构设计上常存在一些常见问题,须引起高度重视。
1 房屋建筑结构设计的基本方法
1.1 结构平面图。 在绘制结构平面布置图时,是否要输入结构软件进行建模呢?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,是可以不用进行截面抗震验算的,但必须符合有关的抗震措施要求。 因此对于砌体结构来说可以不用在软件中建模,直接设计即可,但设计中需要注意受压和局部受压的问题。 当然,如果时间允许的情况下还是输入建模较好,有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算何乐而不为呢?需要注意的是,当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时是必须要输入软件建模计算的。
1.2 屋顶(面)结构图。 当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有梁板式及折板式两种。 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 。折板式适用于相反的条件。 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 。板厚基于构造需要一般不宜小于 120 厚 。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,通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法,这样更便于施工人员正确理解图纸 。正确绘图和设计的关键是设计人员真正的心知肚明,结构设计者必须要具备一定的空间概念,正确理解建筑图纸和意图。 设计的图纸方能让施工人员明白。 由于屋面的起坡会造成阁楼层的部分墙体超高,要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
1.3 大样详图。 在建筑详图的准确无误的基础上,大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制,也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制 。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。 在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
1.4 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 。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 。(通常情况下可采用 C25)基础的配筋应满足最小配筋率的要求(施工图审查中心重点审查部位)。 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予准确定位。
2 房屋建筑结构设计中的常见问题
2.1 地基基础(桩基)设计中出现的常见问题
2.1.1 地基(桩基)设计不合理,过度用量,造成材料的大量浪费,不符合经济合理的设计原则。
2.1.2 高层建筑基础有效埋置深度不足或存在故意偷工减料现象。如某12层高层房屋建筑,建筑总高度37.8m,设计采用天然地基浅基础,室外地面以下的基础埋深仅1.7m左右,远小于《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》要求。有些工程主楼为高层,裙房为多层,其间用沉降缝断开,使主楼地下室在沉降缝一侧无可靠的侧限。高层规范规定,基础有效埋深应从具有可靠侧限的地面算起。而在工程设计中,设计人员往往容易忽略“可靠的侧限”这一重要因素,从裙房地下室底板算起的主楼基础有效埋深常远远不足。
2.1.3 承重砖基础用材不合理。不少项目承重砖基础采用多孔砖砌筑。根据多孔砖墙体结构构造,地面以下或室内防潮层以下的基础不得采用多孔砖砌筑。
2.2 楼板设计常见问题
楼板是建筑工程中的主要承重构件,它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,楼板的设计问题必将连带梁、 墙、 柱等构件安全。 若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患 。楼板设计中常见如下几个问题
2.2.1 设计时为了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。
2.2.2 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。
2.2.3 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 为短向钢筋的直徑)。 有的设计者为图省事或对板受力认识不足,而取两上方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,致使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。
2.3 承重柱截面高度设计过小
有些工程受到建筑尺寸限制或考虑美观,避免墙体表面出壳过大,把柱截面高度设计过小,使梁柱的线刚度比加大(因一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时,计算简图中梁柱节点可简化为铰支) 把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算 这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却给房屋结构埋下了隐患。 因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱的约束弯矩,加之以柱截面的配筋较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子与梁底相交处附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺。 这样在正常使用情况下,柱子已开始带饺工作。 这不但影响了房屋的耐久性,而且也常常引起用户的恐惧心理。 更为严重的是,这样的结构一经遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“ 强柱弱梁” 的设计原则。
2.4 在框架结构设计中,只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架
现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,各方面的地震作用应由各自方向的抗侧力构件来承担 就是说,在框架结构设计中,纵向框架与横向框架有同等的重要性。 一些结构设计者对于非抗震设计,纵向梁按普通的连续梁进行设计,梁柱节点和框架中的纵筋 、箍筋的配置无法符合框架的构造要求 。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置均不足的现象。
建筑结构设计关系到建筑质量安全的根本,因此要高度重视建筑结构设计方面常见问题,在工作实践中严格遵照设计规范、标准进行,以严谨、科学的态度对待,以保证建筑质量,确保人民生命财产安全,为社会主义现代化建设作出应有的贡献。
参考文献:
[1]侯小红. 结构概念设计与结构措施[J]. 山西科技, 2008,(06)
[2]马国库, 徐太安. 浅谈结构概念设计在建筑结构设计中的作用[J]. 黑龙江科技信息, 2008,(35)
[3]陈继荣. 建筑结构设计的常见问题分析[J]. 河南科技, 2010,(08)
[4]吕文照. 不宜过分依赖计算机做建筑结构设计[J]. 科技资讯, 2007,(20)
【关键词】房屋建筑;结构设计;常见问题
随着我国城镇化进程加快,城乡建设不断提速,各类房屋建筑面积逐年上升,城乡面貌发生了巨大的变化。但是与此同时,由于各种因素影响,这些建设工程在结构设计上常存在一些常见问题,须引起高度重视。
1 房屋建筑结构设计的基本方法
1.1 结构平面图。 在绘制结构平面布置图时,是否要输入结构软件进行建模呢?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,是可以不用进行截面抗震验算的,但必须符合有关的抗震措施要求。 因此对于砌体结构来说可以不用在软件中建模,直接设计即可,但设计中需要注意受压和局部受压的问题。 当然,如果时间允许的情况下还是输入建模较好,有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算何乐而不为呢?需要注意的是,当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时是必须要输入软件建模计算的。
1.2 屋顶(面)结构图。 当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有梁板式及折板式两种。 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 。折板式适用于相反的条件。 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 。板厚基于构造需要一般不宜小于 120 厚 。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,通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法,这样更便于施工人员正确理解图纸 。正确绘图和设计的关键是设计人员真正的心知肚明,结构设计者必须要具备一定的空间概念,正确理解建筑图纸和意图。 设计的图纸方能让施工人员明白。 由于屋面的起坡会造成阁楼层的部分墙体超高,要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
1.3 大样详图。 在建筑详图的准确无误的基础上,大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制,也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制 。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。 在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
1.4 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 。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 。(通常情况下可采用 C25)基础的配筋应满足最小配筋率的要求(施工图审查中心重点审查部位)。 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予准确定位。
2 房屋建筑结构设计中的常见问题
2.1 地基基础(桩基)设计中出现的常见问题
2.1.1 地基(桩基)设计不合理,过度用量,造成材料的大量浪费,不符合经济合理的设计原则。
2.1.2 高层建筑基础有效埋置深度不足或存在故意偷工减料现象。如某12层高层房屋建筑,建筑总高度37.8m,设计采用天然地基浅基础,室外地面以下的基础埋深仅1.7m左右,远小于《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》要求。有些工程主楼为高层,裙房为多层,其间用沉降缝断开,使主楼地下室在沉降缝一侧无可靠的侧限。高层规范规定,基础有效埋深应从具有可靠侧限的地面算起。而在工程设计中,设计人员往往容易忽略“可靠的侧限”这一重要因素,从裙房地下室底板算起的主楼基础有效埋深常远远不足。
2.1.3 承重砖基础用材不合理。不少项目承重砖基础采用多孔砖砌筑。根据多孔砖墙体结构构造,地面以下或室内防潮层以下的基础不得采用多孔砖砌筑。
2.2 楼板设计常见问题
楼板是建筑工程中的主要承重构件,它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,楼板的设计问题必将连带梁、 墙、 柱等构件安全。 若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患 。楼板设计中常见如下几个问题
2.2.1 设计时为了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。
2.2.2 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。
2.2.3 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 为短向钢筋的直徑)。 有的设计者为图省事或对板受力认识不足,而取两上方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,致使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。
2.3 承重柱截面高度设计过小
有些工程受到建筑尺寸限制或考虑美观,避免墙体表面出壳过大,把柱截面高度设计过小,使梁柱的线刚度比加大(因一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时,计算简图中梁柱节点可简化为铰支) 把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算 这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却给房屋结构埋下了隐患。 因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱的约束弯矩,加之以柱截面的配筋较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子与梁底相交处附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺。 这样在正常使用情况下,柱子已开始带饺工作。 这不但影响了房屋的耐久性,而且也常常引起用户的恐惧心理。 更为严重的是,这样的结构一经遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“ 强柱弱梁” 的设计原则。
2.4 在框架结构设计中,只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架
现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,各方面的地震作用应由各自方向的抗侧力构件来承担 就是说,在框架结构设计中,纵向框架与横向框架有同等的重要性。 一些结构设计者对于非抗震设计,纵向梁按普通的连续梁进行设计,梁柱节点和框架中的纵筋 、箍筋的配置无法符合框架的构造要求 。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置均不足的现象。
建筑结构设计关系到建筑质量安全的根本,因此要高度重视建筑结构设计方面常见问题,在工作实践中严格遵照设计规范、标准进行,以严谨、科学的态度对待,以保证建筑质量,确保人民生命财产安全,为社会主义现代化建设作出应有的贡献。
参考文献:
[1]侯小红. 结构概念设计与结构措施[J]. 山西科技, 2008,(06)
[2]马国库, 徐太安. 浅谈结构概念设计在建筑结构设计中的作用[J]. 黑龙江科技信息, 2008,(35)
[3]陈继荣. 建筑结构设计的常见问题分析[J]. 河南科技, 2010,(08)
[4]吕文照. 不宜过分依赖计算机做建筑结构设计[J]. 科技资讯, 2007,(20)