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随着国民经济的快速增长,建筑行业也得到了巨大的发展控制,随着房屋建筑从单层、多层朝着高层建筑发展,房屋结构形式也逐渐变得多样与复杂。但是房屋建筑结构设计中常见的问题依然无法得到有效规避,至今都影响着房屋建筑结构的质量与安全。所以,解决房屋建筑结构设计问题所具有的现实意义不容忽视。
1 房屋建筑结构设计常见问题的原因分析
1.1 由于过于笼统的建筑结构设计规范,导致设计人员在理解上出现了差异
业内人士都清楚,在房屋建筑结构设计过程中,都需要参照《建筑结构设计统一标准》、《荷载规范》、《混凝土结构设计规范》等规范标准进行系统的研究分析。但是在实际的操作过程中,却发现这一类型的纲领非常笼统,没有将规范表达细致,导致设计人员在进行房屋建筑结构设计时由于对设计因素的量化从而产生困难。特别是随着现代化理念的改革以及科学技术的飞速发展,这一类属于纲领性的规范就很到满足结构设计面面俱到的要求。对于这一类规范标准的理解,设计人员也是“仁者见仁,智者见智”,使得理解上出现了过多的偏差,这样对设计出来的作品质量也会产生不同程度的影响。
1.2 设计人员盲目的结构设计,从而导致恶性循环出现
在房屋建筑结构设计中,由于设计人员自身的主观原因或是客观原因,就很可能造成结构设计上过于盲目,从而出现恶性循环。考虑到社会大众对房屋建筑结构要求的提升,及房屋建筑结构设计的特殊性,科学、合理的设计理念就显得尤为重要。但是,在实际的设计过程中,大多数设计人员在设计中常常会用到“大约”二字。比如:在使用附加钢筋时,出于对建筑整体牢固性的考虑,很多设计人员会设置附加钢筋。但是在设计过程中却没有在脑海中内化科学的设计理念,由于只有通过力学的分析之后,才能够科学地设置附加钢筋。如果没有通过力学分析,仅仅依靠自身的经验,就会大大提升设计的盲目性,这样不仅会导致附加钢筋出现不必要的浪费现象,同时还会出现意识上的错误,影响到后续的设计。
2 地基与基础方面
由于多层房屋建筑没有是事先进行地质勘察,无法取得详细的勘察报告,在施工图纸设计仅仅是依靠建设单位的口头阐述或者是参照附近建筑物的基础资料。想要做到地基与基础设计的合理性、安全性、适用性,设计人员就需要对地质勘察资料进行系统分析,对基础与上部结构进行综合统一的分析,仅仅凭借地基承载力这一项数据不仅缺乏安全性,而且也欠缺完整性。当然,也不能盲目地认为将地基承载力的特征值取小一点就可以做到没有缺陷了,这些都是需要规避的。
对于软弱地基通过换土垫层法进行处理,完全凭借经验,没有考虑到换土垫层的设计。由于设计人员没有认识到软弱地基所造成的危害,在承载力的提升上仅仅是简单地采用砂石垫层。因此,首先需要对垫层的厚度与宽度加以计算,验算软弱下卧层,才能确保其安全性与经济性。
在房屋建筑的中柱设计中,基础与梁的负荷都没有按照荷载规范标准进行基表。在多层房屋建筑的设计中,在计算基础、梁、柱的负荷时,只有按照现行的荷载规范乘以有关荷载组合相应的分项系数才能确保荷载值的准确性。
3 上部结构方面
3.1 梁
做好框剪结构连梁的设计对于房屋建筑整体结构而言非常重要,但是很多结构设计上却是忽略了这一点。重视程度、认识程度的不足,都是影响其设计的因素之一。简单来说,连梁就是连接两片剪力墙,一旦遇到了中大地震时,就会出现开裂现象,起到一定的耗能作用,以此让建筑物具有一定延性的梁。只有满足这一要求,才能够称之为连梁,或者说我们在设计上才能够让其按照连梁进行设计。
3.2 板
在设计上,由于对板受力状态的认识度不够或是为了方便计算,就会讲双向板当作单向板来计算。这样的计算假定就会与实际状态存在差异,就容易出现配筋不足,导致板出现裂缝的现象。因此,在设计上,不能凭借主观意愿,方便计算,避免一个方向的配筋过大,另一个方向仅仅按照构造配筋的情况出现。当板承受线荷载时对弯矩的计算。在房屋建筑结构设计中,一般都会讲一些非承重隔墙设置在楼板上,因此,在设计大楼板时就会将该部分的线荷载换算成为等效的均布荷载之后,再对板的配筋加以计算。但是在设计中,要注意避免出现将隔墙综合再除以板总面积这种情况。
双向板有效高度取值相对偏大。在两个方向上,双向板都会有弯矩产生,所以,双向板跨当中的正弯矩钢筋都是纵横叠放的。其中,短跨方向的跨中钢筋应当放置于下部位置,长跨方向的跨中钢筋就应当放置在短跨钢筋的上部,在计算时也需要应用两个方向上的有效高度,一般来说,短向方向的有效高度都要比长向方向的大。在设计中,要注意避免设计人员没有充分认识到板的受力或是图省事的情况出现,避免为结构构件埋下质量隐患。
3.3 柱
一般来说,在6 度抗震设防区常常会出现承重柱截面高度设计过小的情况。很多房屋建筑结构设计人员误以为6 度设防区域就不用考虑设防,为了方便受力分析,设计人员估计将柱子截面高度设计的过小,这样能够增大梁柱的线刚度比,在计算简图中将梁柱节点简化为铰支,将梁简化成为铰支梁,梁柱也按照轴心受压来进行计算,虽然这样对于接受受力分析很简单,但是却忽视了这样会给房屋结构埋下质量隐患,这主要是因为忽略了梁柱之间的刚结作用,也就是将柱对梁的约束弯矩忽略了,再加上柱截面配筋一般都不会很大,一旦结构受力,柱顶抗弯刚度必定就会存在不足的情况,这样在梁底附近的柱子就会出现一条又一条的水平裂缝,从而有塑性铰的形成。
4 目前高层建筑结构设计中的问题与策略
4.1 建筑物超高问题
高层建筑物最明显的特征就是楼层多,建筑物本身高。但是,随着建筑物高度的不断加大,在抗震性能和建筑质量方面都面临着更严峻的问题。出于高层建筑抗震性能的较高需要,建筑规范对建筑物的高度作出了严格的规定,在高度设计方面要确保满足抗震的实际需要。在目前的高层建筑市场中,仍然存在着严重的超高问题。针对建筑物的超高问题,建筑规范逐渐将限制的高度设为A 级高度,还在一定程度上细化了高度规则,增加了B 级高度。这种较为明细化的建筑物高度规范使得高层建筑结构设计的方法和措施有了一定的改进。
4.2 短肢剪力墙设置问题
在高层建筑结构设计过程中,需要重视短肢剪力墙设置问题。在我国新的建筑规范中,明确规定了短肢剪力墙的定义,也对短肢剪力墙的使用作出了相关限制。短肢剪力墙是指建筑物墙肢截面的高度比和厚度比在5~8 的墙,根据实际经验和相关数据,高层建筑结构设计应该尽量使用短肢剪力墙。
5 结语
在房屋建筑结构设计中,只有严格按照规范标准与构造要求,才能够避免设计出现质量隐患,才能促进房屋建筑结构设计更加趋于完善。
参考文献
2建筑结构优化技术的经济意义
使用优化建筑结构的方法,能够使房屋在整体结构上更加科学、合理。在实际的房屋施工建设中,房屋的层数对房屋的成本造价产生了直接的影响。在一般情况下建筑物的单位面积造价会随着层数的增加而降低,但是在超过一定的层数之后(即超限建筑物),房屋单位面积的造价反而会增加。因为随着建筑物楼层的增高,房屋中的承重墙和柱等结构将会受到更多的荷载,房屋的稳定性也将受到一定的影响。为了确保建筑结构的稳定性,增强建筑物的抗震性能以满足现行规范的要求,结构形式将会发生大的变化,从而房屋的单位面积造价也会进一步增加。想要在相同的用地面积内,达到理想的房屋设计效果,提高建设单位的经济效益,就需要合理的控制建筑物的层数,并且确保房屋良好的设计效果。使用建筑结构优化技术不仅能够实现对房屋结构的优化,还能够在有限的用地面积内实现最大化的利用效果,促进对建筑用地的合理使用。
3建筑结构设计优化措施
3.1优化结构设计模型
建筑结构的优化可以分为以下几个阶段:
(1)是对变量的选择。
一般情况下,建筑师决定的最终建筑设计方案起到重要的作用,这些重要的建筑数值均可以作为变量供建筑设计人员进行选择。例如:工程参数的参考,包括对房屋价格的参考、对于其损失的参考等等。设计人员若能够将变化幅度较小或考虑因素较少的参数作为设计的参考,建筑结构的设计和编程难度将会大大降低,设计人员也能够更快的找到最符合设计目标的数据。
(2)是对函数的确定。
设计人员要选择出最符合配筋率和房屋结构构件尺寸的一组函数,进而在最大程度上降低建设成本。
(3)是对施工条件的衡量。
想要进一步确保建筑结构的稳定性,就需要从房屋的受力限度、变形限度、结构的稳定性、房屋结构构件的尺寸、结构构件裂缝的限度、房屋的结构体系等方面考虑。在实际的建筑结构设计过程中,设计师应该结合建筑使用方案和房屋的施工条件,分析出实际设计中存在的约束性条件,并且要确保解决这些约束性条件的方案要符合我国现行的规范规定,以保证建筑结构的设计结果达到最优。
3.2确定合理的计算程序
设计师在对房屋结构进行设计的过程中,需要用到很多设计程序,而建筑结构优化的本质就是进行一个复杂繁琐的计算过程。设计人员在对各种数据进行分析计算的时候,要注意将附加约束条件转换成不带约束的条件,这样就更容易地得到更为精确的结构计算结果。此外,还要优化许多建筑结构的技术模式,因为这些模式有利有弊,所以设计人员需要根据实际的施工情况来选择最合适的计算方案。
3.3选择最优的程序
设计人员在设计好房屋的结构模型,且选择了最为合适的计算方法后,就可以进入选择最优设计程序的环节。对最优设计程序的选择需要具备以下几个条件:具备完整的功能、程序运转较高以及程序用途齐全。
3.4对统计结论进行分析
设计人员在进行了各种计算之后,要对统计结果进行认真的分析,并且找出各个设计方案中不同点和相同点,并且结合总体的设计情况和进展选择最佳的设计方案。设计人员在进行结论分析的时候,要注意不要遗漏一些细节问题。房屋的建设与设计是一项耗时长、成本高的项目,它不仅涉及到建设单位的利益,也涉及到了房屋使用者的利益,设计人员在把握细节的基础上,要注意从宏观上把握住当事人的利益,这样才能够有效的节约建设成本,进一步优化建筑结构。在进行建筑结构优化的时候,设计人员不仅要避免追求片面的利益,还应该避免为了追求设计创新而忽略了建筑实际情况。
3.5积极应用信息优化技术
由于建筑结构设计是一些比较复杂的工程,需要的资料也比较多,这为建筑结构优化带来了一定的难度。这时设计人员就需要利用先进的信息化技术对建筑数据进行整理。例如,合理的利用一些参数定义的软件,这样就可以大大减小设计人员的工作量,提高其工作效率和工作质量。
房屋结构设计在建筑设计人员的世界里,是整个建筑工程的灵魂和核心,它不仅渗透了设计者的设计理念而且还结合了现代科技。然而,仍然存在很多的问题。譬如对房屋结构设计重视不够,对有些设计方法和设计规范理解片面,加之计算方法的不合理,盲目的借鉴设计成果等。因此,对房屋结构设计中存在的问题进行系统分析,并采取相应的措施,是改善我国房屋结构设计的一个有效途径。
1 房屋结构设计中存在的问题
目前,对于房屋结构设计中存在的一些问题主要有:
1.1 房屋设计者对设计理念重视不足。房屋设计者对房屋结构设计的重要性把握不够,对设计方法和设计规范理解片面,一些工程设计涉及的内容思考不全面。有的甚至抄袭别人的设计成果,或者对实地没有做足够的调查和分析。
1.2 忽略地基变形计算。地基在荷载作用下, 由于建筑物压缩使得土层发生不均匀沉降,因而必须根据现行规范实行地基变形计算。另外,在判断地基是否进行变形验算时,应把持力层范围内土层是否均匀变化,有无软弱土夹层等因素考虑进去。
1.3 房屋结构基础设计不当。①房屋基本的地质详勘报告不详细,仅凭借建设单位口头或简单的基础资料作为唯一材料进行施工。②仅分析地基土冻胀和融陷因素的影响,而忽略了综合因素的分析。对于无特殊构造要求,多层及低层房屋建筑的基础是地基要突破冻结线,而对于是否产生冻胀和融陷则往往被忽略,另外对水文、地质等因素没有相关调查或资料不足,导致了房屋基础工程造价费用高昂。③房屋基础结构设计荷载取值不准确。如多层框架的钢筋混凝土建筑常采用柱下独立地基。在设计独立基础时,作用在于建筑基础顶面上的外荷载取值不当,其主要在于设计和计算的不尽合理。而其主要承受力范围不在软弱粘性土层,故可以不必考虑地基和基础的抗震承载力计算,但应考虑风荷载的影响。④建筑基础拉梁层的计算模型脱离实际情况。基础拉梁层由于无楼板的特点,在用电算程序进行计算时,在考虑定义弹性的影响外,其楼板厚度应取零,结合总刚分析方法来进行分析、计算。否则就会与实际情况不符,如果房屋平面不规则,则更要特别注意这一点。
1.4 房屋框架结构设计中不应只注意横向框架的设计,还要重视纵向框架的设计。现行房屋建筑的抗震设计要求, 水平地震作用应考虑横向和纵向方向分别计算, 其地震作用应由抗侧力构件来分析。一些结构设计者对非抗震建筑结构的设计,只关心纵向的、普通的连续梁延伸设计,而没有关注横向发展的设计,导致在实际设计中出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
1.5 框架计算简图及模型不合理。对于无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋建筑,由于独立基础埋置较浅,在设有基础拉梁的前提下,考虑基础拉梁的断面与配以钢筋按构造设计以及基础按中心受压的计算。第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,框架结构底柱的高度应取基础项面至首层楼盖顶面的高度。
2 房屋结构设计中的对策
针对当前出现的有关房屋结构设计中出现的问题,我们也提出来一些相应的措施和决策。首先遵照相关部门的有关规定,提高房屋设计者的责任心。由于设计者在设计过程中考虑问题不全面,或者对新规范的学习和认识不足,加之对现场环境的调研不充分,很多问题的存在使得设计单位对设计人员要求和上岗培训更加紧迫。而从长远的角度出发,定期地安排设计培训,提高设计人员的总体素质,防止设计与实践脱钩。其次要讲究经济、安全、高质的基础设计理念。不管是工业用房还是民用的房屋,高层结构的追求是现代社会的发展趋势,这对设计者在地基和基础设计方面上提出更高的挑战。地基与基础设计要做到即经济合理,又安全适用,设计人员应该多借鉴地质勘察资料,并综合多方面因素进行考虑来提出设计方案。再次应用科学技术来设计框架结构。①应尽量避免在框架结构中设置钢筋混凝土楼电梯小井筒的设计。②在框架结构参数的选取上,要考虑电算用的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值等指标。③在结构的配筋上,注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。④对于建筑物顶层的特殊性,严格遵循国家及当地标准来设计、实施,防止屋面温度应力引起的墙体开裂、变形。
参考文献
[1]闫世成、赫英福,谈谈房屋结构设计中应引起注意的几个问题,林业建设,2002年第4期(26-29)
近年来由于科技水平的进步,使得社会的整体经济水平也在炙热化的提高,在一定程度上了带动房屋工程的发展,随之而来的就是越来越激烈的竞争,要想在竞争中脱颖而出,就要保证房屋建造的质量,建筑结构设计直接影响着建筑的整体质量水平,目前在进行房屋工程建筑结构设计中存在着很多的问题,这些问题往往多发频率较高,以下就来详细的对在结构设计中被忽视的问题分析,发现问题的所在,分析发生这类问题的原因,找出优化房屋建筑结构设计的具体要求,提高房屋的质量。
一、房屋工程结构设计的原则
完美的建筑结构设计就是在努力追求这五个方面的最佳结合的过程中产生的,适用、安全、经济、美观、便于施工是结构设计人员最终努力的目标,是结构设计的最佳体现。结构设计一般在建筑设计之后,"受制"于建筑设计,但又"反制"于建筑设计。结构设计不能破坏建筑设计,应满足、实现各种建筑要求;建筑设计不能超出结构设计的能力范围,不能超出安全、经济、合理的结构设计原则。结构设计决定建筑设计能否实现,从这个意义上讲,结构设计显得更为重要,虽然一栋标志性建筑物建成后,人们只知道建筑师的名字,但一个适用、安全、经济、美观、便于施工的结构设计也是工程师们的骄傲和成就。
二、房屋工程结构设计存在的问题
1、地基基础设计问题
房屋结构设计过程中要重视地基基础的作用,在软弱深厚淤泥土层施工环境下,进行柱下桩基础计算时,要能够兼顾桩承台水平位移可能对上部结构产生的影响,还要对桩基水平推力作用下水平承载力进行考虑,保证相关因素都能够满足实际施工需求。在选择桩基持力层时,要满足非液化、稳定、承载力高一级压缩性小的土层。粉质粘土以及粘土都可以选择作为摩擦桩的持力层,也可以选择岩层或者砂土层作为端承桩的实际持力层。房屋地下室的单桩竖向承载力相关特征值若选取通过静载荷试验所确定的相关特征值,必然会导致房屋承载力与实际设计工作相比,稍微偏大,从而会给房屋结构设计工作埋下一定的隐患。静载荷试验所设置的桩顶一般都是设置在自然地坪环境中,地下室桩基的单桩竖向承载力实际特征值要根据试验结构来对地下室深度范围内部的桩侧阻力进行扣除,也就是试桩加长部分所具有的桩侧摩阻力。
2、构造柱存在的问题
构造柱对于砖混结构的房屋建筑尤为重要。构造柱不但提升房屋的稳固性,还可以增强墙体抗剪度能力,使建筑的圈梁与构造柱紧密结合在一起,可以形成一种对抗墙体的作用力,进而提升房屋的抗震能力和建筑的竖向承载力,防止建筑墙体裂缝。但是当前在建设过程中,由于建筑的构造柱成为承载柱后,会导致构造柱出现提前受力的情况,同时降低了墙体的约束力,导致墙体的拉结作用失效,当出现地震时,建筑的构造柱无法起到抗震效应,成为建筑质量的潜在因素。此外,建筑的构造柱一般安置于地圈梁中,没有设置其他的保护措施,这样的设计理念会降低构造柱的抗弯能力和局部抗压能力,无法满足现有的功能要求。
3、连续梁设计问题
连续梁设计的问题主要在于房屋边缘部位的设计中,随着房屋建设格局的不断变化,在目前房屋建筑结构设计中,边缘部位荷重越来越小,因此设计程序中细节的问题,很容易被设计者忽视。现有的房屋建设中,存在将连续梁按照单梁来设计的情况,尤其在阳台设计中,设计人员为了更清楚的分析图纸,研究建筑设计的受力情况,经常采用单梁设计的形式,该方法虽然提升了施工效率,但是会导致支座附近的梁柱出现裂缝的情况,尤其容易出现竖向裂缝,严重影响了房屋的美观性和整体性。
4、楼板设计的问题
在楼房建筑中,楼板设计中,经常出现的问题主要有以下几个方面:首先,一些设计者对于板的受力情况认识不到位,设计的时候,对双向板运用单向板进行计算,这就导致最终的计算结果与实际是不相符的。两边配筋不一样大,板就容易出现裂缝;其次,由于设计的需要,需要在楼板上设置一些非承重隔墙。但在进行设计的时候,通常的做法是将这一部分的线荷载进行换算,换算成均布荷载,之后再对板的配筋进行计算。如此一来,板就变成了承受线荷载,其使用寿命大大的降低;其三,双向板在两个方向上都会出现弯矩,这样一来双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放的,短跨方向的跨中正钢筋应该在下面,长方向的则因该放置在短跨钢筋之上,因此,应该使用两个方向上各自宽度进行有效的计算。但是在实际的设计中,一些设计者为了方便,在进行配筋计算的时候,使用的是两个上方向一致的有效宽度,这就使得长跨的有效宽度比实际要大,配筋变小,最终使得结构构件的质量下降,甚至会有缝隙现象发生。
三、结构设计优化策略
1、基础设计优化策略
对基础的设计,最基本的应注意到基础配筋率必须要满足最小配筋要求。除此之外,还有四点需要注意:第一点,根据规范的标准图或详图设置钢筋在条基交换的位置。第二点,在不能重复利用条记交叉处的基底面积的情况下,可以通过适当的调整基础的宽度来达到设计目的。第三点,对局部墙体存在较大荷载的情况,设计者也可通过调整基础的宽度来提高其承受荷载的能力。第四点,如果定位结构柱的位置无法确定,可以通过调整基础的宽度寻找其准确位置。
2、优化结构平面图
结构平面图是设计中的关键,为了保证房屋的坚固度,必须在结构平面图中设计抗震结构。输入软件进行建模是当前首要程序,如果现有的抗震强度为6度,根据建筑抗震设计规范,是可以不进行截面抗震验算的,但是必须保证相关抗震措施到位,其次砌体结构不需要在软件中建模,直接设计即可,但是要考虑到受压和受力的问题,为了保证建筑设计的合理性,还是进行输入建模比较好。在整个体系中如果抗震级别在7度及7度以上,则必须输入建模计算,保证数据的正确性。
3、加强抗震结构设计
在对建筑结构设计的过程中,对于建筑防震的设计是一个重要的考虑因素,地震的威力很大,对于高层建筑的打击更是致命的,高层建筑结构设计中应该对防震进行特别的关注,尤其是对处在地震频发地区的建筑物,对它们的防震设计要求要更加严格,对于那些并不处在地震带的高层建筑也要提高重视。在高层建筑的高层部分,建筑会变得更加"柔",地震对高层部分的影响也更加大,地震带来的强大力量会造成高层建筑的上半部分变形严重,为了减少的建筑物倒塌的可能性,高层建筑在结构的设计上必须能够保证整栋建筑物的延性,在发生较大形变的时候依然可以保证建筑物不被彻底的损毁。
在房屋结构设计过程中,要综合考虑建筑工程所在地的地理环境、水文土质、抗震等级等,在参考规范的基础之上,通过借鉴其他成功案例的经验,合理安排建筑体从地下到地上,从主体到部分的结构,使建筑结构设计既符合外观的视觉享受,又达到主体的结构安全。
参考文献
中图分类号:TU391文献标识码: A
引言
从传统意义上来说,轻质钢结构都是一些小角钢和圆钢组成的钢架或小型或小跨度屋架结构,一般是用作仓库或小型的厂房。随着新型钢材的出现,相继出现了冷弯薄壁型钢和彩色压型钢板,这使得轻型钢结构发生了根本性的变革。这种新型的钢材不仅具有传统钢结构的优势,对于轻的优势很是明显,具体优势表现在:造型新颖,即外观造型轻巧美观,对于建筑的表现力强,对于一些单多层工业、民用建筑和大中小跨度尤为适合,同时可以配合间距柱网,使得布置更加灵活;劳动强度比较轻,即在施工时可以使用小型机吊装,这样降低了劳动强度,减少了施工时间;构件轻,即通过设计后,这种高强度钢材承受相同重量时截面积小,用钢量相对较低;恒荷载较轻,即由于钢材较轻,所以恒载荷和地震作用减少明显,同时对地基的要求也较低。
此外,轻型钢结构符合环保和可持续发展的要求,还可以代替砖石和木材结构。但是轻型钢材是一种技术新、科技含量高的材料,所以对于施工和设计人员的要求就相对较高,还要进行一些专业的培训。这样一来,在生产线的建立上就会投入很大。此外,这种刚才还需要防火和防腐的处理。
大概在20世纪初期才开始形成装配式轻质钢房屋体系,当时主要应用于车库的建设。到了20年代,定型化生产的厂房开始出现在人民的视野。在二战期间,轻质钢房屋的建设如喷井之势飞速发展,那是多用于军事飞机库的建设。二战结束后,面临着重建的问题,轻质钢房屋需求量更大,这进一步的刺激了轻质钢房屋的发展。到40年代时,门式钢结构开始出现,60年代得到了大批量的应用。就目前来讲,一些发达国家也是使用轻质钢结构进行建设。美国在门式钢架上的设计不仅在理论上,而且在制造工艺上都比较先进。
2.门式钢架房屋机构存在的问题
2.1 屋面活荷载取值
根据2008年《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》的规定:在使用压型钢板轻型房屋时,按照水平投影的面积来算,在屋内的竖向均布活载的标准值应为0.5kN/m2。但是并不是所有都是这个要求,当钢架构件的受荷水平投影的面积是60m2时,竖向均布活载的标准值为0.3kN/m2。对于载荷效应来说,必须符合以下原则:a、将雪载荷、积灰载荷或屋面均布载荷同时考虑,得到最大值;b、雪载荷和屋面均布载荷不能同时考虑,把两者比较选出最大值;c、当使用多台吊车时,应当符合《建筑结构荷载规范》的国家标准规定来执行;d、不能把地震作用和风载荷同时考虑;e、由施工或者检修带来的载荷不和屋面材料及檩条自重以外的其它荷载一块考虑。在应对各种载荷的计算时,应该把各种载荷按照载荷的组合原则进行计算,这样能够避免因重复计算带来的浪费问题。
2.2 斜梁设计时,计算长度取值的问题:
a、对于屋面坡度较小的情况,根据GB50018的规定,在钢架平面内计算其强度时,按照压弯构件计算。但是对斜梁轴力小的情况时,把钢架的计算长度近似为竖向支撑点间的距离。b、对于屋面坡度较大的情况,不论是在钢架的平面内还是在平面外,轴力的稳定性都不能被忽略;c、从原则上来讲,平面外计算长度一般是侧向支撑点间的距离。但是,钢梁的上下翼的边缘都会有约束,一般有以下约束:①屋面系杆的支撑系统对其的约束作用;②檩条和屋面板对上翼缘约束作用;③檩条和隅撑的共同作用对下翼边缘的约束。在计算时,我们一般把隅撑的设置作为钢梁平面外长度,并不是将檩条的间距作为钢梁平面外长度。然而,隅撑的位置设置又得根据钢梁平面外长度作为量度。然而有些设计师将钢梁的平面外长度定位3m,但是在制造的过程中却省去了隅撑位置,最终造成了整个设计具有安全隐患。
2.3 构件的挠度问题
根据门式钢架规程的规定,当钢架斜梁只用于支撑冷弯型钢檩条和压型钢板屋面时,则钢架构件的竖向挠度限制是L/180;对于有吊顶的构件,竖向挠度限制是L/240;对于有悬挂起重机的构件,竖向挠度限制取L/400。对于具有一定载荷并且跨度较大的轻型钢结构厂房的设计,挠度值将控制着构件的截面积的大小。很多的设计师在进行这方面的设计时,往往会忽略挠度对结构的控制,仅仅为了能够满足强度的设计做法是不对的。然而,在实际应用中,梁挠度的影响是非常大的,它不仅会影响到建筑物的正常使用,还会造成屋内积水,甚至出现漏水的情况,这些都会加大屋面的载荷,给整个结构带来很大的安全隐患。我们可以加设摇摆柱的方法来应对那些跨度大、挠度难控制的钢架,这样做可以使挠度起不到控制的作用,而且还能把因挠度控制造成的截面过大的问题降到最低。
2.4 钢梁高厚比问题
门式钢架一般都是全钢结构的,由于檐口位置和钢柱的连接位置的弯矩较大,所以一般将钢梁做成变截面型钢梁。由于使用了这种变截面的钢梁,所以在设计的过程中可能会造成高厚比招标的问题,所以对设计结构的就算需要最终检查。根据2008年版CECS102:第6.1.1条规定,对于腹板高度的变化高于60mm/m时,将不考虑受剪板幅屈曲后强度对腹板高度比的控制,所以计算时不能将幅屈曲后强度考虑进去。具体的解决办法如下:a、可以在构件的腹板设置一个横向加劲肋,这样做可以更加不考虑屈曲后强度,还可以提高其容许的高厚比;b、为了满足高厚比,可以增加腹板的厚度,但是这样可能会较大的使用钢量;c、通过调节构件端部的高度和调整梁的变截面长度来使腹板的高度变化不超过60mm/m。
2.5 结构形式及布置方面
对于门式钢结构房屋,冷弯薄壁型钢檩条和压型钢板屋面板作为屋盖和外墙最合适,而变截面实腹钢架作为主钢架最合适。同时我们还可以根据载荷、跨度和高度的不同,而采用等截面或变截面的焊接工字型或轧制H型的截面来设计门式钢架的柱和梁。在设计吊车梁时,最好把等截面作为门式钢架的柱。对于门式钢架的柱脚,我们通常采用支撑设计来铰接,一般用一对或两对螺栓作为平板支座。这样设计柱脚铰接,不仅可以避免弯矩过大的问题,而且还可以减少基础混凝土的造价问题。钢接柱脚通常用于有吊车的厂房,这样设计有利于吊车的平稳运作。采用一些隔热卷材作保温层和隔热层,还可以用具有隔热效果的板材做屋面来解决对房屋或厂房的隔热要求。
2.6 屋盖铰接问题
在进行钢结构屋盖厂房的设计中,有些设计人员会把钢梁和砼柱相连接的位置用刚接的计算方法来计算,所以在施工之后,连接处的受力是不是真正的刚接,这会带来很大的安全隐患。为了安全起见,我们把砼柱面和钢梁的链接用铰接的形式来计算。
2.7 抽柱问题
有时由于空间原因,在某些厂房的设计中往往采用抽柱的屋架形式,即通过一些托或支撑来架梁。有些设计人员在对抽柱进行计算时,认为抽柱榀屋架就是直接把标准榀屋架删掉柱子,然后加上托梁和铰接的接点这么简单。如此做法会出现梁截面严重不足的现象,这是由于弯矩是靠钢梁在檐口的钢柱约束传递的,而对于托梁,托梁和屋面梁是按铰接的形式受力的,所以这样会造成屋脊的弯矩最大,而截面却最小的问题。此外,在对抽柱屋架进行计算时,托梁对屋架的弹性约束是必须要考虑的,具体的说就是把托梁和屋面梁的连接作为弹性支座,然后计算其对钢梁的约束作用,并非是简单的按照铰接来进行计算。对厂房的抽柱计算时,建议从整体上把握,利用整体建模计算,结构的受力情况,最后选出最优截面。
2.8 有吊车设计图纸的标识问题
对于有吊车的厂房设计,设计的图纸中不仅要有构架的设计,还要表明吊车的型号、台数、吊重重量和跨度能数据。防止因为标注不明确带来安全隐患的问题。
2.9 其他
除以上问题外,可能还会有焊缝质量、涂装、保温隔热防水的问题。其中,《钢结构设计规范》中对焊缝质量做出了明确规定,值得注意的是要把评定等级,检验等级和焊缝质量等级区分开来。对于涂装,对于钢材都需要做一些防火或防锈涂层,《建筑设计防火规范》( GBJ16—87)第 7.2.8 条做出了规定。对于保温隔热防水问题,室内的温度要求可能会比较高,所以要对冷桥接点做一些处理,例如选用一些高档保温材料能够较好的减轻结露和冷凝的现象。
3. 结语
由于现阶段钢结构厂房的日益增多和广泛使用,对其安全问题提出了更高的要求。所以在门式钢架设计中要避免以上问题的同时,做到规范、实用和美观相结合。
参考文献
[1] 赵建成 ,周观根 ,鲁永贵.轻钢结构中屋面挠度对屋面防水影响[J].第三届全国现代结构工程学术研究会,2003,3.
[2] 仝迅 .抽柱门式钢架的设计计算[J].工程建筑与设计,2004,12.
[3] 陈章洪.建筑结构选型手册.北京.中国建筑工业出版社.2000.
中图分类号:TB482.2 文献标识码:A 文章编号:
作为当代合格的建筑工程设计师,应该良好的把握好建筑的设计细节、建筑功能的实现、建筑质量的基础保障,具有强烈的社会责任感,职业素养。本论文根据自身经验、参考文献以及调查研究,对房屋结构设计常见且容易忽视的问题进行总结,提出了相应的解决对策,为我国的建筑工程设计贡献自己的力量。
1.房屋结构设计概述
1.1结构设计概念
结构设计是指使用结构语言传达工程师或建筑师表达的内容,其中结构语言是指从建筑及专业图纸里提炼出来的简化后的元素,如柱、板、楼梯等。结构设计主要包括基础设计、上部设计以及细部设计三方面内容。
1.2结构设计环节
结构设计环节主要包括方案设计环节、结构计算环节、设计施工图环节,三方面。
1.2.1方案设计环节
按照建筑的主要功能以及当地抗震强度、地质勘查报告、场地类别、建设高度等要求确定建筑结构的设计形式,并结合不同结构的特点要求对建筑的承重体系以及受力部分进行布置与设计。
1.2.2结构计算环节
一是计算荷载,荷载分为外部荷载与内部荷载,这些荷载的计算应该根据相应的要求规范以及相关系数进行不同工程情况的计算。二是试算构件,按照算出的荷载以及构造要求,对构件的截面进行试算。三是计算内力,按照算出的构件的截面以及荷载对内力进行计算,如扭距、拉力等。四是计算构件,按照算出的结构、内力、规范要求及限制,对结构试算进行复核,确定是否与规范的要求相符。如无法满足规范要求,应该及时调整构件截面或者布置。
1.2.3施工图设计环节
在确定好了设计方案以及核算好了结构计算,即可开始进行施工图的设计。严格按照规范比例以及核算要求进行设计[1]。
2.房屋结构设计常见问题分析
2.1地基基础方面
一是施工图设计多层房屋过程中仅仅参考建筑地附近房屋基础的设计资料或者建设单位的口头描述,并无详细的地质勘测报告作为参照,这种不科学的方式已经成为了现在建筑设计常见错误。二是设计师认识不够,不重视软弱地基所隐藏的危害。在使用换土垫层处理软弱地基时,仅仅按照经验处理,而不进行设计,简单的使用砂垫层对承载力进行加强,对垫层的宽、厚等没有进行详实的计算,最终导致浪费与安全隐患。三是进行民用建筑设计时,对其柱、梁、基础等负荷没有根据规范要求乘以相应折减系数。如设计多层的民用建筑过程中,计算负荷时未乘以折减系数,导致荷载值不准。
2.2结构设计方面
一是结构设计中出现该种情况时,会让构造柱的受力提前,降低了其对墙体进行的拉结与约束的效果,一旦出现地震,结构柱将会产生应力集中,遭受破坏。因此,该种结构的设计不仅使得构造柱不能起到承重的作用,甚至使得该结构成为了整个房屋结构设计中最为脆弱的部分。
二是构造柱于地圈梁中扎根,并未设有其他的基础,如果将构造柱还作为承重柱,则很难满足柱底基础所需要的抗弯度、抗冲切、局部承压度等要求。最终导致柱底基础出现冲切、局部承压等情况时发生裂缝。
三是对承重柱的截面设计高度太小。这种现象常常发生在6度抗震的设防区。部分结构设计者误会成不设防,对受力分析简化,有意将承重柱的截面高度值设计较小,让其线的刚度比变大,将结构中的梁用铰支梁简化计算,柱则根据轴心的受压进行计算。这对结构的受力分析进行的简化过程中也给房屋的安全埋下了隐患。主要原因是这样设计忽视了梁柱间刚接的作用,以及梁柱的截面配筋小,一旦发生受力就会导致柱顶的抗弯力度不足,柱子及梁底会产生很多水平的裂缝,造成塑性铰。因此,在平常使用时柱子里就存在铰了,对房屋的耐久性以及用户的放心度都会有很大的影响。更严重的情况是该结构在遭遇到地震时,就会造成倒塌,严重违背抗震规范中强调的强柱弱梁原则。
四是进行框架设计过程中,常常会发生忽略纵向框架设计规范要求着重横向框架设计的情况。但是水平地震的作用需要根据纵向与横向两个主轴分别进行计算,并且针对来自不同方向地震的作用需要该方向拥有的抗侧力构件进行承担。换言之,进行框架设计中,纵向和横向的框架设计同样重要。部分设计师对此类非抗震房屋设计上仅按照纵向普通连续梁设计,而造成了梁柱节点以及框架的纵筋、箍筋等配置难以达到构造设计要求。对地震的纵向影响欠缺考虑,最终导致梁支座出现负筋,配筋分配不足的情况。
五是选用的悬挑梁梁高时,设计者在结构设计中很容易犯只关注梁强度以及倾覆的验算,忽视梁挠度验算。这样会导致梁高的选用较小,梁截面受压区的应力太高,如正常使用的情况下,梁截面的受压区会出现徐变。然而梁挠度会随时间的累集不断增加,挑梁产生变形造成梁板裂缝的出现,且裂缝的宽度会随着挑梁的变形程度不断变宽,使得房屋很难正常使用。通过自身经验以及调查研究发现,挑梁变形不断发展进入后期时,梁支座的截面以及附近的受拉区会产生较宽竖向裂缝。然而由于受到支座剪弯作用,竖向的裂缝会向下进行延伸最终发展成斜裂缝,这时的梁已经快要被破坏,而托墙挑梁,选择过大绕度的梁会导致梁支座出现裂缝。随着裂缝的继续蔓延,越靠近上部变得越宽。挑梁截面太小会使得房屋结构的抗震性能很弱,粱高越小截面受压区高度越大,梁延性越小,遇到地震情况下越脆弱,尤其是竖向地震,发生坍塌[2]。
2.3楼板设计方面
在进行楼板设计时,常常为方便计算或者对受力的认识不够,将双向板简单的用单向板计算,使得计算的实际受力与假定计算状态不相符,使得配筋出现不足,板发生裂缝。此外,双向板在两个方向都会出现弯矩,因此纵横叠放双向板的跨中钢筋,而短跨方向跨中钢筋应该放在下方,长跨方向跨中钢筋放于短跨钢筋上方,并且两个方向计算时应该使用各自的有效长度。部分设计人员对板受力的认识不足,选取有效高度进行计算,导致有效高度太大,配筋太小,使得构建存在严重的质量安全问题,楼板开缝情况出现[3]。
3.针对房屋结构设计问题解决对策
一是对地基与基础设计过程中,做到有根有据,严格按照规范要求进行设计,严禁仅凭借经验做事,注重细节。二是设计房屋结构过程中承重大梁下的柱子必须按照承重柱设计。如梁上的荷载与跨度较小,可将构造柱布置在梁下,结构设计时不考虑构造柱作用验算其墙体局部承压、抗弯强度。在验算合格后便可布置构造柱于梁下。三是对结构设计各个数据的计算过程中,需细心检查,并进行反复检查计算,不要忽视细节。严格按照相关规定以及要求。四是对建筑设计人员进行培训与考核,提高设计人员自身水平与工作积极严谨的态度[4]。
4.结语
综上所述,经过对房屋结构设计常见问题的分析与阐述,房屋结构设计人员应该根据相应的设计规范以及严格的要求进行设计执行,不断提升设计人员自身素质以及严谨的态度,这样才能确实有效的对设计质量进行保障。
【参考文献】
[1]张美雁.房屋结构设计常见问题探讨[J].科技资讯,2006,27:120.
近年来,由于土地价格市场的变化,不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力,同时,人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高,相应建筑产品的品质要求也就不断提高,这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求,而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标,这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法,提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥,实现经济化、实用性和适用性的良好目标。
一、结构设计优化方法
赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果,而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理,成为实际意义上的"经济适用"房。从建筑上分析结构设计优化方法,它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。
房屋工程分部结构优化设计包括:基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容,在实施过程中,还应该按照一切从实际出发的原则,结合具体工程的实际情况,围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时,应在满足设计意图后,尽量使平面布置规则,缩小刚度和质量中心的差异,这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层,减少应力集中现象。
(1)结构优化设计模型
结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数,并建立函数模型,运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下:一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数,将所涉及的参数按照各自的重要性区分,将对变化影响不大的参数定为预定参数,通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后,约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件,包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中,要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
(2)结构优化计算方案
结构设计优化设计多个变量、多个约束条件,属于一个非线性的优化问题,设定计算方案时,常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。
二、结构设计优化技术的实践应用
结构设计优化方法应用于实践之中,是目前一个比较广泛的课题,利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的。结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计,旧房改造,抗震设计等设计的各分部环节,发挥着巨大的效益。在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中,要注意下面的几个问题。
(1)结构设计优化应注意前期参与
因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资,而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与,建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性,但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响,某些方案可能会增加结构设计的难度,并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期,结构优化设计就能参与进来,那么我们就能针对不同的建筑类别,选择合理的结构形式,合理的设计方案,获得一个良好的开端。
(2)概念设计结合细部结构设计优化
概念设计应用于没有具体数值量化的情况,例如地震设防烈度,因为它的不确定性,计算式难免与现实有较大的差异,在进行设计的时候就要采用概念设计的方法,把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法,达到最佳的效果。
与宏观把握相对应的,设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化,比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝,可划分为矩形板。注意钢筋的选择,I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多,但是他们的极限抗拉力却相差很大,所以在塑性满足要求的情况下,现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候,外立面上的悬挑板及配筋,满足基本的规范要求即可,达到既安全又经济的目的。 转贴于
(3)下部地基基础结构设计优化
地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案,如果为桩基础,那么要根据现场地质条件选择桩基类型,尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大,应多进行比较以确定最合适的方案。
三、结构设计优化的现实意义
(1)结构优化设计降低总造价
进行结构优化设计中,多层住宅和高层住宅相比较,层数越多,总建筑面积增大,单位建筑面积占用的土地面积就越小,节约了用地成本,但建筑层数的增多,建筑总高度也会加大,楼与楼之间的间距也要加大,这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。另如屋盖部分,一栋楼只有一个屋盖,并不会因为层数的增加而有所改变,它的成本下降会比较明显。对于基础部分而言,虽然也是各层共用的,但是层数增加,传给基础的荷载将会增大,我们需要增大基础,这样单位面积的造价有所降低,但是却没有屋盖的效果那样明显。
(2)进行结构设计优化提高建筑结构经济性
建筑的层高增加,由于墙体面积和柱体积增加,结构的自重会增加,基础和柱的承载力相应增加,水卫和电气的管线会加长;相反降低层高,可节省材料,有利用抗震,同时建筑的总高度减小,两建筑之间的日照距离就会减小,间接的节约了用地。建筑面积相同,建筑使用不同的平面形状时,它的外墙周长也就会不同,这样当选择圆形或是越接近于方形时,外墙周长系数就越小,基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少,同时其受力性能也得到提高,增强了建筑的经济性能。
与传统的结构设计相比,采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%-34%。优化方法的技术性实现,可以最合理的利用材料性能,使建筑结构内部各单元得到最好的协调,不仅可以实现建筑美观、实用,而且在造价方面也有较大的节省,达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段,达到这5个方面的最佳结合,符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求,也符合市场可持续发展的需求。
参考文献
[1]谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学,2009(4).
[2]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J]. 陕西建筑,2008(11).
houses,so as to achieve the purpose of improving the seismic capacity of the masonry houses.
Key words:multi—story masonry house,structural system,seismic design,longitudinal cross wall,seismic joint
【关键字】多层砌体房屋结构体系 合理性抗震设计防裂缝
中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A 文章编号:
一、多层砌体房屋抗震设计中的合理性
1、采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系
墙体布置应满足地震作用有合理的传递途径。由于横墙开洞少,又有纵墙作为侧向支承,所以横墙承重的多层砌体结构具有较好的传递地震作用的能力。而纵横墙共同承重的房屋既能比较直接的传递横向地震力,也能直接或通过纵横墙的连接传递纵向地震作用。所以,从合理的地震作用传递途径分析,宜优先采用纵横墙共同承重的结构体系,尽量避免采用纵墙承重的结构体系。
2、合理布置平、立面,适当设置防震缝
多层砌体房屋的平、立面布置应规则对称,最好为矩形,这样可避免水平地震作用下的扭转影响。然而对于避免水平地震作用下的扭转仅房屋平面布置规则还是不够的,还应做到纵横墙的布置均匀对称。砖墙沿平面内对齐、贯通,能减少砖墙、楼板等受力构件的中间环节,使震害部位减少,使震害程度减轻;同时,由于地震作用传力路线简单,中间不间断,构件受力明确,其简化的地震作用分析能较好地符合地震作用的实际。
大量的震害表明,由于地震作用的复杂性,其对不对称的结构的破坏较均匀对称的结构要严重一些。但是,由于防震缝在不同程度上影响建筑立面的效果且增加工程造价,应根据建筑的类型、结构体系、建筑状态以及不同的地震烈度等区别对待。规范的原则规定为:当建筑形状复杂而又不设防震缝时,应选取符合实际的结构计算模型,进行精细抗震分析,估计局部应力和变形集中及扭转影响,判别易损部位并采用加强措施;当设置防震缝时,应将建筑分成规则的结构单元。对于多层砌体房屋,当有下列情况之一时宜设置防震缝:(1)房屋的立面高差在6m以上;(2)房屋有错层,且楼板高差较大;(3)各部分结构刚度、质量截然不同。
3、在多层砌体屋抗震设计应严格进行抗震计算
抗震计算是抗震设计的重要组成部分,是保证满足抗震承载力的基础。在多层砖房的抗震计算中,水平地震力作用计算可根据房屋的平、立面情况采用不同的方法。对于平、立面布置规则和结构抗侧力构件在平、立面布置均匀的可采用底部剪力法;对于立面布置不规则的宜采用振型分解反应谱法;对平面不规则和竖向不规则的多层砖房,宜采用考虑地震扭转影响的分析程序。
二、多层砌体房屋抗震构造中的合理性
1、纵横墙竖向应上、下连续,不宜采用上刚下柔的结构
房屋的纵横墙沿上下连续贯通,可使地震作用的传递路线更为直接合理。如果因使用功能不能满足上述要求时,应将大房间布置在顶层。若大房间布置在下层,则相邻上面横墙承担的地震剪力,只有通过大梁传递至下层两旁的横墙,这就要求楼板有较大的水平刚度。而从房屋纵横墙的对称要求来看,大房间宜布置在房屋的中部,而不宜布置在端头。而上刚下柔的房屋也只有通过大梁传递至下层两旁的横墙,这就要求楼板有较大的水平刚度。
2、楼梯间不应设在房屋的尽端和转角处
由于水平地震作用为横向和纵向两个方向,所以在多层砌体房屋转角处纵横两个墙面常出现斜裂缝。不仅房屋两端的四个外墙角容易发生破坏,而且平面上的其他凸出部位的外墙阴角同样容易破坏。楼梯间比较空敞和顶层外墙的无支承高度为一层半,在地震中的破坏比较严重。尤其是楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时,其震害更为加剧。
3、烟道、风道、垃圾道及配电箱洞口等不削弱墙体
墙体是多层砌体房屋承重和抗侧力的主要构件。局部削弱的墙体,不仅在削弱处率先开裂,还将产生内力重分布。因此,规范规定烟道、风道、垃圾道和配电箱洞口不应削弱墙体;当墙体被削弱时,应对墙体采取水平配筋等加强措施,对附墙烟囱及出屋面烟囱采用竖向配筋。
三、多层砌体房屋整体合理性
1、采用现浇钢筋混凝土楼板及屋盖
房屋是纵、横向承重构件和楼、屋盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点,是较理想的抗震构件,不但可消除预制楼板所产生的滑移、散落问题,还可以增加房屋的整体性,增大楼板的刚度,同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此,采现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法。
2、合理设置圈梁和构造柱
1976年的唐山大地震及2008年四川汶川大地震震害调查表明,两次地震砌体结构破坏严重的建筑破坏主要原因在于未合理的设置构造柱和圈梁,或者是构造柱上下端箍筋应加密而没有加密。构造柱是一种约束砌体的边缘构件,它不单独承受垂直荷载。在墙体受水平地震作用的初期,构造柱的应力极小,刚度也不大,但当墙体开裂后,柱内应力逐步增大,直到裂缝贯通墙体,构造柱才明显受力直到钢筋屈服。此时的墙体已破碎,构造柱的约束作用使得墙体虽破碎而不至于倒塌,从而达到“裂而不倒”的目标。构造柱的设置较大幅度地增强了墙体的变形能力,使房屋取得了较大的延性,从而减小了突然发生倒塌的可能性。
构造柱作为一种竖向构件,一般沿墙高截面不变,配筋也少有变化。因此,在各楼层柱高处必须有圈梁作为锚固点,有了二者的拉结作用。才能形成上下和左右墙段的约束作用,从而限制墙体开裂的发展,并减小裂缝与水平面的夹角,保证墙体的整体性和变形能力,提高墙体的抗震能力。除此以外,圈梁作为一种重要的构造措施。它还加强了内外墙之间、楼板与墙体之间的连接,提高了结构的整体性,并减轻地震时地表裂缝对房屋的影响,特别是屋盖和基础顶面处的圈梁具有提高房屋竖向刚度的能力和抵御地基不均匀沉陷的能力。
总结
多层砌体房屋是我国居住、办公、学校和医院等建筑中最为普遍的结构形式。总结多层砌体房屋的震害经验,房屋结构体系不合理性或存在缺陷是多层砌体房屋产生震害的主要原因之一。因此,多层砌体房屋合理的抗震结构体系合理性,对于提高房屋的抗震能力是非常重要的,也是房屋抗震设计中应考虑的关键问题。因此在进行多层砌体房屋抗震设计时,应充分结构体系的合理性。
【参考文献】
[1]民房建筑结构抗震能力分析与抗震措施探讨[期刊论文]-山西建筑2009,35(29)
[2] 伍世添 浅谈砌体房屋抗震结构设计[期刊论文]-广东建材2011,27(7)
我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;上海金茂大厦88层,高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼:地王国际商会中心即地王大厦共54层,高206.3米。随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。
一、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有:
(一)水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
(二)侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度H的4次方成正比(=qH4/8EI)。
另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,否则会产生以下情况:
1.因侧移产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏,使机电设备管道损坏,使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝,甚至损坏。
(三)抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。
(四)减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。
地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大。
(五)轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时,此种轴向变形的差异将会达到较大的数值,其后果相当于连续梁中间支座沉陷,从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
(六)概念设计与理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的,尽管分析手段不断提高,分析的原则不断完善,但由于地震作用的复杂性和不确定性,地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性,可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多,尤其是当结构进入弹塑性阶段之后,会出现构件局部开裂甚至破坏,这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明,在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。
二、高层建筑的结构体系
(一)高层建筑结构设计原则
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合,做到安全适用、技术先进、经济合理,并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造,择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案,并注意加强构造连接。在抗震设计中,应保证结构整体抗震性能,使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
(二)高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构体系优点是:建筑平面布置灵活,能获得大空间,建筑立面也容易处理,结构自重轻,计算理论也比较成熟,在一定高度范围内造价较低。
框架结构的缺点是:框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差,在风荷载作用下会产生较大的水平位移,在地震荷载作用下,非结构构件破坏比较严重。
框架结构的适用范围:框架结构的合理层数一般是6到15层,最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间,平面布置灵活,可适合多种工艺与使用的要求,已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为维护及房间分格构件。
剪力墙结构中,由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载,剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置,它刚度大,空间整体性好,用钢量省。历史地震中,剪力墙结构表现了良好的抗震性能,震害较少发生,而且程度也较轻微,在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点,而且可以使房间不露梁柱,整齐美观。
剪力墙结构墙体较多,不容易布置面积较大的房间,为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求,以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求,可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架,形成框支剪力墙结构。
在框支剪力墙中,底层柱的刚度小,形成上下刚度突变,在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形,因此,在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。
3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可以组成框架—剪力墙结构,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高,以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系,往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有:
(1)框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒,由它受大部分水平力,周边布置大柱距的普通框架,这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构,目前南宁市的地王大厦也用这种结构。
(2)筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成,内筒为剪力墙薄壁筒,外筒为密柱(通常柱距不大于3米)组成的框筒。由于外柱很密,梁刚度很大,门密洞口面积小(一般不大于墙体面积50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空间整体作用,类似一个多孔的竖向箱形梁,有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦(88层、420.5米)、广州中天广场大厦(80层、320米)都是采用筒中筒结构。
(3)成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体,每个筒体都比较小,这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。
(4)巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱(通常由电梯井或大面积实体柱组成)以及巨梁(每隔几层或十几个楼层设一道,梁截面一般占一至二层楼高度)组成一级巨型框架,承受主要水平力和竖向荷载,其余的楼面梁、柱组成二级结构,它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小,使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。
除以上介绍的几种结构体系外,还有其他一些结构形式,也可应用,如薄壳、悬索、膜结构、网架等,不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。
[参考文献]
[1]GB50011-2001建筑抗震设计规范.
1.发展形势
新型墙体材料主要包括砖、块、板,如粘土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等,一般具有保温、隔热、轻质、高强、节土、节能、利废、保护环境、改善建筑功能和增加房屋使用面积等一系列优点。
我国新型墙体材料发展较快,1987年新型墙体材料产量为184.5亿块标准砖,到1997年增长到1849.88亿块标准砖,增长了10倍,新型墙体材料在墙体材料总量中的比例由4.58%上升到25.2%。 经过近20年来自我研制开发的引进国外生产技术和设备,我国的墙体材料工业已经开始走上多品种发展的道路,初步形成了以块板为主的墙材体系,如混凝土空心砌块、纸面石膏板、纤维水泥夹心板等,但代表墙体材料现代水平的各种轻板、复合板所占比重仍很小,还不到整个墙体材料总量的1%,与工业发达国家相比,相对落后40-50年。主要表现在:产品档次低、企业规模小、工艺装备落后、配套能力差。科技论文。
2.分类
2.1建筑板材类
(1)纤维增强硅酸钙板(简称硅酸钙板):通常称为“硅钙板”,系由钙质材料,硅质材料与纤维等作为主要原料,经制浆,成坯与蒸压养护等工序而制成的轻质板材。按产品用途分,有建筑用与船用两类,按产品所用纤维的品种分,有石棉硅酸钙板与无石棉硅酸钙板两类。
(2)玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板(简称GRC板):又名“GRC空心条板”,是以耐碱玻璃纤维为增强材料,以硫铝酸盐水泥轻质砂浆为基材制成的具有若干个圆孔的条形板。最初GRC多孔板只限用于用作非承重的内隔墙,现已开始用作公共建设,主宅建筑和工业建筑的外围护墙体。
(3)蒸压加气混凝土板:蒸压加气混凝土板是由钙质材料,硅制材料,石膏,铝粉,水和钢筋等制成的轻质板材,含有大量微小的,非连通的气孔,孔隙率达70%~80%,因而具有自重轻,绝热性好,隔声吸音等特性。此种条板还具有较好的耐火性与一定的承载能力,可用作内墙板,外墙板,屋面板与楼板。
(4)钢丝网架水泥夹芯板:钢丝网架水泥夹芯板包括以阻燃型泡沫塑料板条或半硬质岩棉板做芯材的钢丝网架夹心板。科技论文。主要用于房屋建筑的内隔板,围护外墙,保温复合外墙,楼面,屋面及建筑加层等,具有重量轻,保温,隔热性能好,安全方便等优点。
(5)石膏墙板:石膏空心条板包括石膏珍珠岩空心条板,石膏粉硅酸盐空心条板和石膏空心条板,主要用作工业和民用建筑物的非承重内隔墙。
(6)金属面夹芯板:金属夹心板的主要特点为:重量轻,强度高,具有高效绝热性;施工方便,快捷;可多次拆卸,可变换地点重复安装是哟感,有较高的持久性;带有防腐涂层的彩色金属面夹心板有较高的耐久性。
2.2非黏土砖类:
(1)孔洞率大于25%非黏土烧结多孔砖和空心砖;
(2)烧结页岩砖和符合国家、行业标准的非黏土砖;
(3)混凝土砖和混凝土多孔砖;
2.3建筑砌块类:
(1)普通混凝土小型空心砌块;
(2)轻集料混凝土小型空心砌块;
(3)蒸压加气混凝土砌块;
(4)粉煤灰小型空心砌块;
(5)石膏砌块;
(6)原料中掺有不少于30%的工业废渣、农作物秸秆、垃圾、江河(湖、海)淤泥,以及由其他资源综合利用目录中的废物所生产的墙体材料产品(不含实心黏土砖);
(7)预制及现浇混凝土墙体;
(8)钢结构和玻璃幕墙;
3.重要意义
建筑物承担的竖向荷载除活载之外,主要是承重结构的自重和非承重构件的自重及装饰材料的自重。要想优化房屋结构设计,必须减轻这些构件的自重,选用新型建筑材料势在必行。
首先,减轻承重结构自身重量。新型墙材的使用使得结构构件无论从断面尺寸还是单位容重都大大减少了,不但减轻建筑物自重,而且优化了结构设计、提高了建筑经济性,使其结构自重降低,且具有良好的经济效果。
其次,减轻非承重构件及装饰材料的自重。这些构件只起到保温、隔热、隔气、隔声的作用,所以对非承重构件更要大力推广轻质材料。新型的石膏板、石棉板以及塑料板具有很多独特的优良特性,重量轻、强度高、可塑性好、耐腐蚀性、绝缘性好等,因而在高层建筑上的使用越来越广泛。
另外,随着人们物质文化生活水平的提高,传统的装饰材料已不能满足建筑装修日益增长的需要。选用新型建筑装饰材料,不但达到装修效果,而且在一定程度上起到建筑节能的作用,减轻了建筑物的自重,优化了房屋结构设计和提高建筑经济性。
4.发展建议
(1)新型墙材不能简单地用水泥或白灰制品发展。我国水泥的总产量已连续多年居世界第一,占全球总产量的近一半。如以2004年我国水泥总产量9.7亿吨消耗石灰质原料10亿吨计,我国可开采的约250亿吨石灰石资源则不需30年将消耗殆尽。为了更好地保护所有自然资源,发展新型墙体材料不能只想到非烧结的水泥和白灰制品。
(2)发展新型墙材要考虑到产品使用地的气温和湿度新型墙体材料中一些以白灰为胶结料的蒸压产品,某些特殊气温湿度下其耐久性是不可靠的,使用者要承担一定的建筑工程质量保证风险。
(3)粉煤灰等黏土质废渣储量大的地方,应尽量发展高掺量粉煤灰等废渣烧结空心墙材。粉煤灰、煤矸石、锅炉炉底渣等黏土质废渣的化学成分与黏土的化学成分几乎相同,只是有的废渣没有塑性,不能单独成型制坯,如粉煤灰、炉底渣等。科技论文。在粉煤灰等黏土质废渣储量大的地方,只要配以适量塑性稍高的黏土质原料制坯,就可以发展烧结类墙材。
(4)缺乏黏土质原料地区发展新型墙材,应重点发展工业废渣混凝土多孔砖和建筑空心墙板。承重墙材建议选择发展工业废渣混凝土多孔砖,非承重墙材建议选择发展各种工业废渣制成的建筑空心墙板。
(5)应全面提高新型墙材的质量水平,及时提升新型墙材的产品标准。一些双免粉煤灰砖、废渣砌块、硅镁加气混凝土空心隔墙板等生产企业,采取简易的工艺和装备进行粗放式生产,不注意工艺技术及产品质量。有的生产企业为了降低成本低价抢占销售市场,甚至降低粘结剂在原料中的比例,致使产品性能无法达到建筑功能要求,给建筑工程质量带来诸多问题和隐患。
另外,一些产品标准由于指标低已经阻碍了新型墙材产品的技术进步,抑制了行业整体水平的提高,妨碍了先进技术的引进和采纳以及新型墙材行业持续健康的发展。所以,部分墙体材料产品标准指标的提升刻不容缓。
参考文献:
[1]刘邦华.浅谈新型墙体材料.《砖瓦》2010(4)
[2]刘艳艳.浅谈新型墙体材料及墙体保温技术.《中国科技纵横》2010(4)
一、引言
随着市场经济的深入发展以及国家建设问题的普及,在和谐社会发展的伟大宏图下,建筑工程的质量是直接关系到百姓生命与财产安全等切身利益的重大问题,也是一个工程能否如期完成的基础。因此,工程建设越来越受到社会的广泛关注。但就目前的情况来看,建筑工程在结构设计中仍存在一些问题。
二、建筑结构设计中存在的常见问题
(一)地下室外墙的设计问题
地下室外墙的厚度、混凝土强度等级及防水要求,应根据建筑场地条件、地下水位高低、上部结构荷载与地下室层数、层高、埋深、水平荷载的大小及使用功能等综合考虑确定。高层建筑地下室外墙的厚度不应小于250mm。[1]地下室外墙的混凝土强度等级宜低不宜高,混凝土强度等级过高,水泥用量大,易产生收缩裂缝,但高层建筑不应低于C30,当地下室有防水要求时,地下室外墙的抗渗等级应由最大水头与墙厚之比确定,但任何情况下都不应低于0.6MPa。地下室外墙的配筋主要由垂直于墙面的水平荷载控制。水平荷载包括室外地面活荷载产生的侧压力、地基土的侧压力、地下水压力等。地下室外墙近似按受弯构件设计。地下室外墙在垂直于墙面的地基土侧压力作用下,通常不会发生整体侧移,土压力类似于静止土压力,工程上通常取静止土压力系数K=0.5来进行计算。
(二)连梁超筋问题
剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。某段剪力墙各墙肢通过连梁形成整体,成为连肢墙或壁式框架,使此墙段具有较大的抗侧刚度,能达到此目的主要依靠连梁的约束弯矩。连梁的超筋实质是计算剪力不满足剪压比要求。连梁易超筋的部位,在一般剪力墙结构中,竖向在总高度1层左右的楼层;平面中,当墙段较长时其中部的连梁易超筋;某墙段中墙肢截面高度(即平面中的长度)大小悬殊不均匀时,在大墙肢上的连梁易超筋。
(三)承重柱截面高度设计过小
这种情况多发生于六度抗震设防区。一些结构设计者误认为六度设防就是不设防,不图受力分析方便,他们故意把柱子的截面高度设计得过小,使梁柱的线刚度比加大,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。[2]因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱对消化酶的约束弯矩,加之以柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子在梁底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,这样的结构一旦遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中"强柱弱梁"的设计原则。
(四)房屋高度、高宽比超过现行规范
现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值,甚至个别建筑高度和高宽比均超出规定限值。在结构设计过程中,对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑,应按超限高层建筑进行设计。同时,另一点不容忽视的问题是,房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外,还与场地类别与结构是否规则等因素有关,当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时,其最大适用高度应适当降低。
三、解决建筑设计中存在问题的一般措施
(一)与其他专业配合,充分沟通
我们拿到提资图不要盲目建模计算和上机绘图。先进行全面分析,并与建筑设计人员进行勾通,充分了解工程的各种情况功能、选型等,要理解透彻建筑图的意图,平立剖的关系。必要时多组织各专业的协调会,明确各专业需要注意和配合的地方,统一做法和标准,确定原则性的方案,使各专业的条件图真正成为条件图,避免在出图后再调整方案引起重复工作,浪费时间。
(二)充分收集资料
准确确定计算参数建设工程由于其所处的地理位置的制约,设计所要涉及的参数也会具有特殊性。例如基本风压、基本雪压、地震烈度、场地土类别等参数的选取,我们就要根据《全国基本风压分布图》、《全国基本雪压分布图》及此工程的地质报告确定,再譬如墙体围护主材各地区都会有差异,根据实际采用的材料来确定墙体荷载就变得很关键。[3]而且对于某些特殊的重要建筑还要根据试验、类似工程经验来确定各种参数的取值。在着手设计前,充分收集设计所需资料、规范,根据具体的地域、工程类型准确确定计算参数,不仅可以使设计计算准确可靠,也能避免因参数不合理而造成的浪费、返工等。
(三)合理简化,做好建模前处理
建模计算前的前处理要做好。例如荷载的计算要准确,不能估计,要完全根据建筑做法或使用要求来输人悬挑构件及转换层构件是否要考虑施工活荷载的不利影响楼梯洞口的输人局部开洞的处理、飘窗部份荷载的处理等。有些复杂难处理的地方,要运用力学知识适当简化、等效处理,减少计算的工作量。
(四)运用结构设计概念,进行结构优化
在计算中,要充分考虑在满足技术条件下的经济性。不能随意加大配筋量或加大构件的截面,造成"肥梁、胖柱、深基础、有些设计人员算不清,加钢筋和层层附加保险性"以至配成超筋梁柱。[4]要始终牢记"强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则",注意构件的延性性能,加强薄弱部位,注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的直线段锚固长度,考虑温度应力的影响。
四、结语
随着经济的发展和人们对建筑物功能需求的改变,建筑结构设计最为一项系统、全面的工作,其设计质量关乎到整个工程建设的质量,关乎人民的生命和财产安全。因此,作为设计工作者应该按照规范严格执行相应的构造设计,在结构设计的各个阶段做好问题研究与预防,从根本上消除设计质量的隐患,为社会的发展和进步做出巨大的贡献。
参考文献:
[1] 钟玉云.建筑结构设计中概念设计的应用探讨[J].福建建材.2010(04)
[2] 谢伟.关于建筑结构设计过程的探讨[J].中国住宅设施.2010(11)