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房屋设计问题样例十一篇

时间:2023-08-08 09:23:23

序论:速发表网结合其深厚的文秘经验,特别为您筛选了11篇房屋设计问题范文。如果您需要更多原创资料,欢迎随时与我们的客服老师联系,希望您能从中汲取灵感和知识!

房屋设计问题

篇1

中图分类号:TU3文献标识码:A

笔者在多年从事相关的工作,审查过大量的钢结构工程设计图。常见的有门式钢架、网架和多层民用钢框架房屋以及少数高层钢结构房屋。下面就钢结构房屋结构设计中常见的一些问题进行简要分析和讨论。

1 正确选用钢材质量等级和焊缝质量等级

钢结构设计文件,依照相关的规范,应当对选用的材料的质量等级进行明确的标注,并规定焊缝质量等级要求。但是在实际的项目文件中,只标注所选用的材料的种类,对质量等级却没有提出明确的要求,还有部分项目还存在着要求不当的情况。

钢结构房屋所使用的钢材需要较高的标准,应该具有抗拉度高、强度高的要求,而焊接钢结构,对于钢材的含碳量有比较严格的要求。在进行抗震设计时,焊接钢钢板厚度应该大于40毫米,并且保证板厚方向截面收缩率能够达到Z15 级的要求。除了以上的要求,震区房屋钢结构所使用的钢材还应该具有冲击韧性的合格保证,还应该根据实际温度的不同,设计不同的钢结构。在进行文件设计时,必须充分考虑钢结构安全储备和足够的塑性变形能力,还要标识所使用钢材的抗拉强度与屈服强度实际测量值的比率。

在钢结构中的主要的承重部件,使用的碳素钢不应该低于Q235B等级。由于没有冲击韧性和延性性能的保证,在钢结构中主要受力部件不建议使用A级的钢材。即使是质量等级达到Q235A的钢材也无法满足焊接要求的含碳量值。

焊接连接时当前钢结构最为普遍的连接方法,钢结构的安全性直接取决于焊缝质量的高低。所以在确定焊缝质量等级之前,一定要充分考虑钢结构部件受力大小以及重要程度。

在一般情况下,以下焊缝质量等级不得低于二级并且要使用坡口全熔透对接焊缝:板材的对接焊缝、承受动力荷载构件的较重要的焊缝、需作疲劳验算的焊缝,以及须与钢材等强的受拉、受弯对接焊缝。而其他部位的焊缝,一般均可采用角焊缝。由于应力集中现象严重的原因, 很难对角焊缝内部进行探伤。因此,其焊缝质量等级一般只能是三级,其中某些重要角焊缝可允许要求其外观缺陷符合二级的要求。

2 房屋的温度区段内应按规范规定设置独立的空间稳定支撑体系下面以门式刚架设计为例,介绍支撑体系设置不当的情况:

2.1 有的项目未将屋面横向水平支撑和柱间支撑布置在同一跨间内,无法形成独立的空间支撑体系,不仅不利于抗震,给施工安装也带来不便。

2.2有的项目将屋面横向水平支撑设在端部第二个开间,但未在端跨相应位置设置刚性纵向系杆,使山墙的风荷载等水平力不能可靠传递。

2.3屋面支撑的布置未与山墙抗风柱的位置相协调,使抗风柱的柱顶反力不能直接传到屋面横向支撑的节点上,造成山墙处屋面系统受力复杂化,影响结构的安全。

2.4相当多的项目,没有按照刚性系杆考虑屋面横向水平支撑的直腹杆。同时,在使用檩条时,没有测算檩条的承载力和刚度。两根檩条被安装在屋脊处,两个檩条之间,由于被刚性连接件连接起来,因此能够起到刚性系杆的作用。在别的地方使用的没有经过加强的檩条很难发挥刚性系杆作用。这是由于常用的檩条的侧向刚度很差。房屋的纵向受力和传力性能的高低,主要由屋面横向水平支撑的直腹杆刚度和柱顶系杆刚度来决定。为了保证房屋纵向结构安全,横向水平支撑直腹杆将会被在屋脊处、柱顶处使用,这样可以消除檩条无法起到刚性直腹杆的作用所带来的负面影响。

2.5如果柔性圆钢拉条被用于屋面和柱间支撑时,可以使用花兰螺栓等张紧装置。还可以将柔性圆钢拉条改为型钢,以应对大的负荷。

3实腹式门式刚架应按规范规定设置隅撑

檩条或墙梁与刚架的连接处,按照相关的规范 ,应该在斜梁下翼缘以及刚架柱内侧翼缘的受压区设置按受压构件设计的隅撑,距离为每隔一根檩条或墙梁。将檩条或墙梁与翼缘受压区直接连接起来。隅撑虽然不大,但是作用却不小。它是用来保证斜梁下翼缘或刚架柱内侧翼缘受压稳定的重要措施。但是,在实际中,隅撑在很多工程中没有设置,或者偷工减料很少设置,即使是数目够了,但是设置方法不对,这对钢架的整体稳定性将会产生重大影响。当山墙抗风柱与刚架斜梁下翼缘连接时,连接处的斜梁下翼缘亦应设置隅撑。

4合理设置压型钢板轻型屋面的拉条

在檩条使用阶段和施工过程中,拉条设置在檩条间,起到侧向支点的作用,可以减少檩条在的侧向变形和扭转,从而保证檩条的侧向稳定。拉条通常设置在不小于4米的檩条跨度中。拉条设置在跨度不小于6米的檩条之间的三分点处。应该使用直径大于10毫米的圆钢设计拉杆。一般情况下,通常使用角钢来设计压杆。一般在距檩条上翼缘三分之一腹板高度范围内设置圆钢拉条。檩条下翼缘受到风的吸力影响时,应该把檩条用自攻螺钉连接到屋面板上,在檩条下翼缘附近设置拉条。扣合式钢板或咬合式钢板组成的屋面,拉条应该设置在距离檩条上翼缘或者下翼缘三分之一腹板高的范围之内。有些跨度达到4米的项目不设拉条,甚至达到6米也不设置拉条。拉条不大,但作用不小,必须十分重视。同样,采用冷弯薄壁型钢墙梁时,亦应根据其跨度大小设置必要的拉条和撑杆。

5混凝土楼板设计

将混凝土楼板与压型钢板搭配使用,通过测算,把栓钉焊在钢梁上,在混凝土楼板和压型钢板中间设置连接装置,确保二者协调工作。可以利用压型钢板的纵向波槽或者压痕、小孔来设置连接装置。但是,国内由于种种原因,压型钢板上很少有纵向波槽或者压痕。因此在找不到上面两种压型钢板时,可以通过在压型钢板上横向焊接钢筋,来使压型钢板和混凝土楼板互相连接。

6网架结构设计

首先假定网架支座具有无限大的刚度,然后把网架和下部结构分开计算,这样所有的支架便有了相等的刚度。下部结构可能存在很大差异的刚度,这是因为下部结构不仅仅是柱,也有很大的几率为梁或者是别的结构。在这个假设出来的大前提下,支座反力的计算结果和网架内力的计算结果就是实际刚度,这与两部分共同工作模型的计算结果一定是不一样的。造成这种结果的原因与内力和反力分配与结构刚度分布有关。有研究数据显示,这种结果的差异在有的不见中可能会高于其他不见好几倍。既然分别计算下部结构和网架最终得出的结果是不科学的。那为什么仅仅有极少数的工程最后才出状况?原因是作为一种弹塑性材料,钢材是非常有优势的,而钢网架结构本身又是一种高次超静定空间结构。这样,当某个部件承受的负荷超过额定值之后,由于塑性内力的重新分布,这个部件往往不容易发生完全的损坏。虽然,这体现了钢网架结构的优势,但是并不能因此而将它们分开计算。

7抗震设计

与传统意义上的混凝土结构房屋不同,钢结构房屋并无抗震等级之分。钢结构房屋在进行抗震设计时,应该考虑钢结构能够抵抗的地震烈度、结构类型和房屋高度。从而通过调整钢结构不同的地震作用效应系数来获得不同的抗震效果。钢框架结构及钢框架支撑结构的抗震构造措施主要根据设防烈度和房屋高度,控制框架柱和支撑的长细比,控制梁、柱及支撑杆件板件的宽厚比,控制梁柱连接节点的构造要求,包括设置加劲肋、设置侧向支撑,包括连接焊缝的质量要求和高强度螺栓连接的构造要求等。

参考文献

篇2

中图分类号:S611文献标识码: A

引言

良好的结构设计是房屋建筑的灵魂所在,同时,房屋建筑整体质量的提升也离不开结构设计。近年来,钢结构在房屋结构设计过程中得到广泛运用的同时,国家利用宏观调控的手段针对钢结构在建筑行业领域的运用也提出了很多政策方针以保障其正常运行。但是,在房建设计上的创新性与多元化并非轻而易举就能实现,首先要考虑到房建施工中钢结构设计本身的安全与实效,就需要创新的融入,否则建筑的质量与安全就会受到影响,人们的正常生活起居、生命财产安全也会受到不同程度的威胁。因此就要求建筑设计师在具备原有设计能力的同时,弥补自身不足,将自身所拥有的专业知识与运用钢结构技术建设实践相结合,增加对各种结构技术的新知识与新经验,创新思维,与时俱进,从而促进我国在房屋建设过程中钢结构技术的发展。

一、钢结构在房屋结构设计中应用概述

钢结构住宅技术是一种先进的建筑技术,是社会经济发展和科技进步在建筑业的产物,符合住宅产业化以及建筑资源可持续发展的要求。钢结构具有抗震性能好、施工速度快、可循环再利用的优点,属技术密集型产业,结合保温隔热、废旧利用的新型墙体建材的开发,能够做到“节能省地”和环保建筑的要求。在粘土砖被禁用以及每年数亿吨钢产量的国情下,加上钢结构住宅的相关标准规范逐步齐全,开发钢结构住宅建筑体系是可行的和必要的。

1、钢结构具有许多特点:量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右;可满足住宅大开间的需要,使用面积比钢筋混凝土住宅提高百分之四左右;抗震性能好,其延性比钢筋混凝土好。从国内外震害调查结果看,钢结构住宅建筑倒塌数量最少;钢结构构件及有关部品在工厂制作,减少现场工作量,缩短施工工期,钢结构住宅在工地的施工实质上是工厂产品的组装和集成,再补充少量无法在工厂进行的工序项目,符合产业化的要求;钢结构工厂制作质量可靠,尺寸精确,安装方便,易与相关部品配合;钢材可以回收,建造和拆除时对环境污染较少。符合推进住宅产业化,发展节能省地型住宅的国家政策。在经济层面上看,钢结构住宅可消耗目前国内钢产能过剩问题,从而带来社会效益。

2、一般来说,建筑设计的实现主要取决于结构设计,建筑钢结构设计是受制于建筑设计,必须重视结构设计重要性。一项标准的钢结构设计,能够带来经济、合理、安全、舒适的设计方案,服务人们的生活居住,就成为了建筑质量的决定环节中不可缺少的一部分。所以,作为房屋建筑结构设计人员,要懂得转换陈旧的设计理念,不断地开拓出满足现代化发展要求的结构设计方案,就成为新时代下每一个房屋建筑结构设计人员的必修功课,从而针对性地制定合理的方案来解决房建结构设计中的问题,提升房建钢结构设计的整体质量。

3、钢结构相较于钢筋混凝土而言在房屋设计中得到越来越多的应用,此结构拥有如下特点:钢结构这种建筑材料自身的重量比较轻便,对房屋建设中的其他结构产生的负重量小,这就避免了繁琐的地基处理的面积,降低了房屋建造的工作量及成本、缩短了施工周期;面对现如今地震活跃度高的现状,钢结构具有硬度高、密度大、负重力强度大的特点,有利于抗击地震,减少因地震带来的房屋破损,也给建筑投资商降低了投资风险,带来了良好的经济效益;在房屋建设过程中钢结构自身的抗压力强、结构断面小、应用覆盖面积小,这样就实现了房屋布置的灵活性和美观性。

二、房屋结构设计中钢结构设计应注意的问题探讨

1、构件设计

构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理,经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面,这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级,并自动重新分析验算,直至通过,如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量

2、节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免。按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。

3、图纸编制

钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段,设计图为设计单位提供,施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制,有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾,有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制,目前比较混乱,各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书,并依据规范规定编制。

4、钢结构的抗震设计

结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则,地震时易损坏,而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。住宅钢结构的平面布置应力求规则、对称。住宅钢结构常见的布置不规则,主要是平面不规则。如平面形状不规则,L形等,特别是支撑剪力墙偏置,明显不对称等。若楼层的最大弹性水平位移超过质心水平位移的1.2倍就属于平面不规则此时需对支撑剪力墙的配置进行调整。

钢结构的抗震性能远比钢筋混凝土结构优越。但是,由于设计特别是构造上的不当,也发生了一些破坏,构件节点的连接破坏更为突出。抗震设计的基本原则是“强剪弱弯,强柱弱梁,强节点弱构件”。由此可以从一个侧面看出,对于抗震结构而言,节点设计构造的合理性,直接关系到整个结构的抗震性能。梁柱节点是整个结构传力的中心枢纽,是整个结构得以发挥作用的“主关节”。因此,若是能研究设计出一种受力明确合理、构造简单、施工方便、抗震性能优越、经济实用的梁柱节点,将会使得整个钢结构的档次和使用范围得到扩大。

结束语

现代化社会,建筑工程施工技术水平也随着新技术的发展而不断地提高。这也进一步为钢结构的发展创造了更多有利的空间。因此,只有在不断发挥钢结构积极作用的同时,对钢结构在房屋结构设计过程中比较频繁发生的难题进行分析、讨论,并根据实践经验解决问题,建筑行业才能获得长足发展。作为房屋建筑结构的设计人员,就应该严格执行构造的规范标准,才能够将设计质量隐患从根本上消除掉。结构设计人员的理论基础与灵活思维不可少,并且保持严谨的工作态度,认真、仔细地分析建筑结构设计中存在的问题,不断地提升设计人员自身的水平,使设计能够高于现阶段其余的建筑标准,确保其经济性、合理性始终保持在最前沿。

参考文献

篇3

砖混结构是指建筑物中竖向承重结构的墙、附壁柱等采用砖或砌块砌筑。柱,梁、楼板、屋面板,桁架等采用钢筋混凝土结构。通俗地讲,砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构,又称钢筋混凝土混合结构。因为砖混结构的主要承重结构是粘土砖,所以砖的形状及强度就决定了房屋的强度。可以这样说,砖的形状越规则,砂浆的强度越高,灰缝越薄越均匀,砌体的强度就越高,房屋的耐用年限就越长。

一、砖混结构住宅的优点

砖混结构的优点主要表现在:①由于砖是最小的标准化构件,对施工场地和施工技术要求低,可砌成各种形状的墙体,各地都可生产。②它具有很好的耐久性,化学稳定性和大气稳定性。③可节省水泥、钢材和木材,不需模板,造价较低。④施工技术与施工设备简单。⑤砖的隔音和保温隔热性要优于混凝土和其他墙体材料,因而在住宅建设中运用得最为普遍。

一、各层的结构布置图应注意的问题

1、预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时,不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉,宜采用水平线或垂直线的方法,相同类型的房间直接标房间类型号。

2、现浇板的配筋(板上,下钢筋,板厚尺寸)。尽量用二级钢包括直径中10的二级钢。钢筋宜大直径大间距,但间距不大于200,间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2米的板上部钢筋不必断开,钢筋也可不画,仅说明钢筋为双向双排φ8@200。板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型也不宜过多。顶层及考虑抗裂时板上筋可不断,或50%连通,较大处附加钢筋。一般砖混结构的过街楼处板应现浇,并且钢筋双向双排布置。板配筋相同时,仅标出板号即可。

3、圈梁、构造柱布置。圈梁要浇圈闭合拉通,穿过中间走廊,并隔一定距离将截面加强。注意圈粱(包括地基圈梁)在外墙楼梯、入口等处可能被截断,应在相应位置附加一道并满足搭接长度。坡屋顶为双层圈粱。单层空旷房屋层高超过4米宜在窗顶处增加一道圈梁。说明圈梁、构造柱纵筋的搭接及锚固长度。构造柱箍筋在上下端应加密。说明构造柱生根何处,当地面为刚性地面时,应将构造柱伸至基底。

4、过梁布置。核算圈梁下的高度是否足够放预制过粱,如果不够,则应圈梁兼过粱或圈梁局部加高。尽量采用过梁与圈梁整浇方式。此法方便施工并对抗震有利。当过梁与柱或构造柱相接时,柱应甩筋,过梁现浇。过粱配筋不得过小,以考虑地震时过梁上墙体出现裂缝不能形成拱的作用。

5、雨蓬、阳台、挑檐的布置注意事项:雨棚和阳台的竖板现浇时,最小厚度应为80,否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时,高度900时,最小板厚120。阳台的竖板应尽量预制,与挑板的预埋件焊接。雨棚和阳台上有斜的装饰板时,板的钢筋放斜板的上面,并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰柏板封堵,钢筋与泰柏板的钢丝焊接,不必采用混凝土结构。阳台的门联窗处窗台应使用轻体材料砌筑,方便以后装修时凿掉。

2、基础平面图设计应注意的问题

(1)在墙下条基宽度较宽(大于2米,部分地区可能更窄)或地基不均匀及地基较软时宜采用柔性基础。应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。(2)当基础上留洞、首层开大洞的洞口宽度大于洞底至基底高度时,如要考虑洞口范围内地基的承载力,洞口下基础应做暗梁。或将基础局部降低。(3)素混凝土基础下不必做垫层,但其内有暗粱时应注明底部钢筋保护层厚为70,或做垫层。地下水位较高时或冬季施工时,不得做灰土基础。刚性基础一般300厚。

(4)建筑地段较好,基础埋深大于3米时,应建议甲方做地下室。地下室底板,当地基承载力满足设计要求时,可不再外伸。地下室内墙可采用砖墙,外墙宜用混凝土墙。每隔30~40米设一后浇带,并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。不应设局部地下室,且地下室应有相同的埋深。地下室顶板应考虑施工时材料堆积荷载。

3、暖沟图及基础留洞图设计时要注意的问题:

(1)沟盖板在遇到楼梯间和电线管时下降(500),室外暖沟上一般有400厚的疆土。(2)注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。(3)基础留洞大于400的应加过粱。暖沟应加通气孔(4)基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低,此时基础应局部降低。(5)首层有门洞处不能用挑砖支承沟盖板(6)湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。

4、楼梯图设计要注意的问题:

(1)应注意:梯梁至下面的梯板高度是否够,以免碰头,尤其是建筑入口处。

(2)楼梯梯段板计算方法:当休息平台板厚为80~100,梯段板厚100~130,梯段板跨度小于4米时,应采用1/000的计算系数,并上下配筋;当休息平台板厚为80~100,梯段板厚160~200,梯段板跨度约6米左右时,应采用l/8的计算系数,板上配筋可取跨中的1/3~1/4,并不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通,并应与梯段板的配筋相应。

篇4

引言

多层框架结构是目前应用非常广泛的一种结构形式,尤其是钢筋混凝土多层框架结构,由于具有结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点,得到了人们的广泛认可和使用。在进行多层框架结构设计时,虽然已经拥有大量的经验,但是还是有很多细节需要注意,下面本文就在多层框架结构房屋设计中应注意的若干问题进行简单探讨。

1独立基础设计荷载取值

通常我们所见到的钢筋混凝土多层框架房屋基本上都会采用柱下独立基础,根据《抗震规范》的要求,如果当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房,可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。根据这个要求我们可以认为,钢筋混凝土多层框架的地基和基础的抗震承载力验算并非是必需的,只要是在8度地震区,则不必进行。不过在房屋设计时却不能忽略风荷载的影响。因此,在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中,必须输入风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。另一种情况是,在设计独立基础时,作用在基础顶面上的外荷载(柱脚内力设计值)只取轴力设计值和弯矩设计值,无剪力设计值,或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小,配筋偏少,影响基础本身和上部结构的安全。

2基础拉梁的设计

基础拉梁是指一般框架结构中基础形式为独立柱基础,在基础与基础之间设置的梁,主要可以调整不均匀沉降,增加整体性。当多层框架房屋基础埋深较大时,可以在±0.000以下的合适的位置设置基础拉梁,以减小底层柱的计算长度以及底层位移。基础拉梁的设计可按照框架梁的要求,按照规范要求设置箍筋加密区。在震区的话适宜采用短柱基础方案。通常情况,若独立基础埋置深度较小,或者以前埋置较深且已经采用了短柱基础,但是当地基不良或者柱子荷载差异较大时,可设置构造基础拉梁,其方位为沿着两主轴方向。基础拉梁的截面尺寸为:宽、高分别为1/20~1/30,1/12~1/18倍柱中心距。而构造基础拉梁的截面的宽、高则可以可取其下限值,也就是1/30与1/18柱中心距离,纵向受力钢筋计算时则可以取其连接的柱子最大轴力设计值的十分之一,构造配筋的配筋率必须满足规范要求,同时,还要保证不得小于上下各2φ14,钢筋直径不得小于φ8mm,间距为200mm。当填充墙或者楼梯柱直接支撑于拉梁上时,则应该将拉梁的界面适当的增大,其配筋也应该适当的增加。若框架底层高度不高或者基础过去埋深不大时,可以利用拉梁平衡柱底弯矩,这时应该将基础拉梁的结构尺寸设计大点。此时,应正弯矩钢筋全跨拉通,而负弯矩钢筋至少应在半跨拉通。其余要求均与上部框架梁完全相同。

3框架结构带楼电梯小井筒

框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼梯、电梯小井筒。因为井筒的存在会吸收较大的地震剪力,相应地减少框架结构承担的地震剪力,而且井筒下基础设计也比较困难,故这些井筒多采用砌体材料做填充墙形成隔墙。如果一定要设置小井筒的话,应该适当的减薄井筒的壁厚,并且可以通过竖缝,结构洞等方法将其刚度减弱。计算时,除按框架计算外,还应该按照带井筒的框架进行复核,并且将与井墙连接的柱子的配筋进行加强。另外,尤其要注意,出屋顶的楼电梯间与水箱间等结构物的承重结构必须采用框架梁结构,而不能采用砌体墙;雨篷等构件不能够从承重墙挑出,而是应该从承重梁上挑出;楼梯梁与夹层梁等不可以支承于填充墙上,而应该由承重柱来支承。

4结构计算中几个重要参数选取问题

《抗震规范》中明确指出,采用计算机计算出来的所有结果,都必须在经过对其合理性、有效性认真分析判断后才能适用于工程设计。一般,电算的结果主要包括结构的自振周期,楼层弹性层间位移、楼层地震剪力系数、楼层的弹塑性层间位移。楼层的侧向刚度比,振型参与质量系数,墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋,底层墙和柱底部截面的内力设计值。框架―抗震墙结构中抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值。要想对电算结果的合理性有一个正确的判断,这就要求计算时必须选用正确的计算简图与合理的结构方案,还得分别将抗震设防烈度以及场地类别正确的输入,除此之外,还必须将电算程序中的其他参数准确合理的输入。

4.1结构的抗震等级的确定

在建筑工程设计中,按照抗震设防来分类,一般的民用住宅建筑、公寓、办公楼等,很多房屋建筑是属于丙类建筑。当我确定这些建筑的抗震等级时,通常是根据本地区的抗震设防烈度、结构类型以及建筑高度,来查《抗震规范》中的6.1.2表来确的。但是对于交通、电讯、消防、能源以及医疗类建筑,大型商场与体育场馆等公共建筑,首先,就应该确定其中哪些建筑物是乙类建筑。我们通常按照抗震设防烈度来计算乙、丙类建筑的地震作用。通常情况,乙类建筑,当抗震设防烈度在6~8度时,应该采取抗震措施。一般是在本地区的抗震设防烈度的基础上再增加一度,再查表来确定其抗震等级。若该乙类建筑处于7度地区,而其高度又超过规定的范围,此时,就应该采取更为有效的其他抗震措施。

4.2地震力的振型组合数

多层建筑结构,若不需要进行扭转耦联计算,其地震力的振型组合数不应小于3;若振型组合数大于3,则应该取3的倍数,但与小于建筑物的层数;若房屋层数少于3层,振型组合数就取层数。不规则的高层建筑,当需要考虑扭转耦联时,其振型数不应小于9。建筑结构层数比较多或者其刚度变化较大时,其振型组合数应越大,比如有转换、小塔楼等建筑,其振型组合数不应小于12,但是也不得多于3倍层数。我们一般可以采取振型参与质量为总质量的90%时所需要的振型数作为合适的振型数。在应用SATWE等程序进行电算时,便可以将这种参与质量的比值输入进去。但是,有些设计人员重视程度不够,往往比较随意的选取振型数,这是不行的。

另外,只有在建筑结构的扭转比较明显时,才采用耦联计算,若必要时还是需要补充非耦联计算。

4.3结构周期折减系数的确定

框架结构建筑结构中,因为存在填充墙,其实际刚度往往比计算刚度大。计算周期比实际周期大,因而,计算出来的地震剪力偏小,显得结构的安全性较差,所以应该对结构的计算周期进行适当的折减,但是折减系数不得过大。若框架结构采用砌体填充墙,则其计算周期折减系数为0.6~0.7;若采用轻质砌体或者砌体填充墙较少则可取0.7~0.8;当全部用轻质墙体板材时,折减系数为0.9。而只有无填充墙的纯框架,才可以不进行计算周期折减。

结束语

随着我国建筑行业的发展,钢筋混凝土多层框架结构由于具有结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点,因此被广泛的应用于现代建筑中。虽然,其结构形式看上去比较简单,但是设计时若考虑不周全、不仔细就会出现这样或者那样的错误,给建筑工程的建设造成不良的影响,有些错误甚至会给建筑结构的安全造成影响,因此我们在进行设计时,必须针对以上问题逐一进行落实,确保建筑结构设计质量。

参考文献

[1]彭治.框架结构设计应注意的几个问题[J].科技创新导报,2009,(6).

篇5

 

钢筋混凝土多层框架房屋,结构设计看似简单,但如果设计不当,将会给建设单位带来浪费或不安全的种种问题。本文就钢筋混凝土多层框架房屋结构实际设计中应注意的问题作了简要的分析探讨。

1.关于多层框架基础类型的选择问题

多层框架类型多层框架基础类型的选择,取决于地质条件,上部结构荷载的大小。上部结构对地基不均匀沉降及倾斜的敏感度及施工条件等因不。设计时应做技术经济比较,综合考虑后确定。对于框架结构的受力分析和辅助设计。可借助PKPM进行,其主要步骤:厚度:双向板为1/40板跨,单向板为1/35板跨。然后进行挠度和裂缝计算。最后确定板厚及配筋。柱截面:At=N/arc,a为轴压比,fc凝土压强度设计值。受荷面各及经验系数确定。初选梁截面:粱高为跨度的l/lO一1/15,粱宽通常为1/2—/3梁高。输入荷载:楼面荷载,梁上荷载,柱节点荷载,风载及地震信息。用PKPM中的SATWE内力分析程序进行计算。框架柱首先要满足轴压比限制,对超筋和构造配筋的梁柱进行调整,直至配筋,截面大小适中为止。另检查结构的自振周期,以名产生共振。基础选型:常用的基础型式有柱下独立基础。柱下条基,柱下筏板及柱基。

2.关于多层框架结构的参数选取问题

《抗震规范》中指出,所有的计算机计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。论文大全。通常情况下,计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移(包括最大位移与平均位移)和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架——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。超筋超限信息等等。

为了分析判断计算机计算结果是否合理。结构设计计算时,除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外。正确填写抗震设防烈度和场地类别。合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是十分重要的。

多层框架结构房屋有时也设置地下室。由于隔墙少,常采用筏板式基础。在电算时,应将地下室层数和上部结构一起输入,并在总信息中按实际的地下室层数填写。这样,计算地基和基础底板的竖向荷载可以一次形成,并且在抗震计算时,程序会自动对框架底层柱底截面的弯矩设计值乘以增大系数。同时通过对层侧移刚度比的分析比较,还可以正确判断和调整房屋的嵌固位置,并采取相应的抗震构造措施。保证楼板有必要的厚度和最筋率等等;当结构表现为竖向不规则时。不仅要验算薄弱层,而且还要对薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数。如果在结构总体计算时。论文大全。总信息中填写的地下室层散少于实际输入的层数,弯矩设计值增大系数将会乘错位置,从而在发生地震时,会使极易发生震害的底层柱底部位因抗震能力降低而破坏。

3.关于框架计算简图的问题

无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在一0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。以某学生宿舍楼为例,该项目为层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为II类;层高3.3m,基础埋深4.Om基础高度0.8m,室内外高差0.45m。根据《抗震规范》第6.1.2条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在一0.05m处的基础拉梁顶面:基础拉梁的断面和配筋按构造设计:基础按中心受压计算。显然,选取这样的计算简图是不妥当的。因为,第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,《混凝土结构设计规范》—2002)第7.3.11条规定,框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明,这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算,即将基础拉梁层按层1输入,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。论文大全。这样,计算剪力的首层层高为Hl=4—0. 05=3.95m,层2层高为3.35m,层3、4层高为.3m。根据《抗震规范》第6.2.3条,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时,一般情况下,要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用,对这样的计算简图,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。

综上所述,以上的几个问题在钢筋混凝土框架结构设计中经常遇到,也经常被忽略。所以,我们设计工作者应按规范和相应的构造要求,严格执行,从根本上消除设计隐患,确保设计质量。

【参考文献】

[1]林岳峰对多层框架房屋结构设计相关问题的分析 [J],广东科技2006(10).

[2]苑大欣.于镇.多层框架房屋结构设计中的几点思考[J] ,房材与应用,2006,34(4).

[3]李强.钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中常见问题分析[J] ,开封大学学报2006,20(2).

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1房屋建筑结构设计在我国的发展趋势

根据目前我国房屋建筑行业的发展现状,城市化进程不断加快,房屋内部设计问题不断增多,建筑质量出现波动等现象,房屋建筑行业在未来要发展为环保节能型建筑,保证在建筑市场形成环境友好型的建筑设计。在这种发展形势下,不仅能实现资源的合理配置,提升建筑结构的设计水平,还要设计出适合现代社会发展的、具有高质量设计水平的房屋建筑设计,从而保证我国房屋在未来经济发展与社会发展都能满足时代的发展需要。

2房屋建筑结构设计中常见的问题

2.1对房屋设计重视度不足

房屋设计是建筑施工过程的主要部分,也是施工的根本依据,因为房屋设计质量的好坏决定了房屋建筑质量高低。但我国目前在建筑行业发展中,建筑企业并没有形成对房屋建筑的设计认识,反而以经验型理念进行施工,利用之前建筑中总结的施工经验实施策划、施工[1]。在传统的施工形式下,不仅不能设计出独特的建筑风格,在房屋建筑施工过程中也会面临较大安全风险。而且,虽然有些建筑企业已经设计了施工图纸,但在实际建设期间,并没有根据图纸严格施工,图纸的设计只是施工建设的一种形式。一般情况下,建筑企业设计图纸只是将图纸当作政府检查的相关依据,在施工过程中,并没有按照图纸信息施工。

2.2图纸结构设计不合理

只是利用施工图纸还不能完全实现建筑的规范施工,房屋建设的图纸设计并不是随意设计的,房屋图纸不仅仅体现了整个建筑的房屋设计理念,还是房屋建筑在外部、内部结构设计的整体搭配以及合理规划。但目前我国很多房屋建筑设计中,对图纸的设计并不科学,设计者只是将房屋建筑的外部美观理念作为重点,忽视了房屋建筑的内部结构;还有在建筑设计中,扩大了实际的占用面积,减少了建筑存在的内设问题。

2.3结构缝设置不合理

结构缝的设置无论在房屋建筑设计环节,还是在房屋施工环节都是重要的技术难题。由于不同地区形成的自然条件、气候变化对建筑形成的影响程度不同。因此,在对房屋建筑进行设计与施工过程中,就要对房屋结构缝问题进行综合分析,但我国建筑行业在实际设计与施工过程中,并没有对结构缝问题进行严格考虑,很多建筑企业在完成施工后,只是利用灌浇方法解决结构缝,在这种施工条件下,不仅影响了建筑的设计美观、降低建筑的使用年限,在以后房屋维护过程中也会带来较多困难。

3解决房屋建筑结构设计的措施

3.1严密设计房屋结构

在设计过程中,不仅要对建筑区域的自然环境、气候变化、地理位置等要素进行调查、分析,还要了解当地容易发生的自然灾害、地质灾害等因素,并利用相关措施严加防范,根据对这些因素的调查、分析,将相关要点设计在建筑图纸上。房屋建筑在设计期间,一定要保证设计图纸的严密性、精确性以及完整性,根据设计图纸中的相关内容才能构建合理的房屋结构,并完成有效的房屋建筑施工。因为确定房屋建筑图纸是房屋建设施工的根本条件,为了体现房屋建筑的有序实施,构建一份质量高、无误的房屋建筑图纸不仅能够保障施工建设的有利实施,还能为建筑施工提供指导性意见与保障措施。

3.2合理遵循房屋图纸

建筑企业在房屋设计过程中,要改变传统的“经验型”设计理念,保证房屋建设中的每个环节、每个步骤都能按照已经设计好的图纸严格实施,并在根本上降低房屋施工中出现的误差。如果在实际建筑施工过程中没有按照设计的图纸严格施工,只是根据自己的经验理念实施房屋建设,将会造成严重后果。因为房屋在建设期间利用图纸严格施工,不仅会明确建筑在各个方面的数据精确性以及规范执行,还能体现出我国建筑行业中各个技术指标与执行要求的合理界定。因此,如果不利用设计的图纸严格施工,不仅会导致已经完成的房屋建筑与预期的房屋标准不符,还会引发施工期间出现一些安全问题。所以说,在房屋建筑施工过程中,要严格按照设计好的图纸规范施工,不仅要以房屋建筑的设计图纸作为施工依据,还要在实际施工过程中加强监督与管理,并保证设计图纸应用期间产生最大效果。

3.3重视结构缝设计

结构缝设计是整个建筑施工的重要问题,由于施工人员在建筑设计以及施工环节忽视结构缝问题,并没有对该问题及时处理,导致房屋在建设完成后出现整体偏移、倒塌等现象。因此,在施工设计结构时,还要重视施工缝问题[2]。对房屋建筑进行设计期间,设计人员首先应对建筑施工地的自然条件、地理条件以及气候等条件进行合理判断,特别是对建设地区四季变换的温度、水温以及太阳辐射条件进行调查、了解,然后各专业设计人员相互探讨,根据不同的建筑地区提出不同的设计方案,以保证建筑项目的有利实施。一般情况下,如果对结构缝设计不合理,房屋就会出现渗漏水现象,因为结构缝位于施工接茬处,若处理不好,很容易发生施工缝现象,而且,由于我国受经济条件制约,在各种处理问题上都容易产生渗漏水现象,施工缝常规留置方法,主要在混凝土强度较低、剪力与弯曲最大处产生的渗漏水现象。

4结束语

房屋建筑是人们生活、社会发展的一部分,随着新兴建筑的不断优化,为了提高房屋建筑的设计质量与安全,避免房屋建筑在施工期间存在的安全隐患,就需要在设计阶段,优化技术手段、实施规范标准,同时不断推动建筑改革,做到精确建设,以保证房屋建筑设计的完整性。

参考文献:

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中图分类号:S611文献标识码: A

一、砌体结构概述

在民用建筑中,砌体是传统的制作墙体的材料,在县级城市或部分城镇中的应用非常广泛。房屋建筑中多层的砌体结构占的比例非常高,这些建筑物的主体就是砌体。砌体结构相较于钢筋混凝土而言强度较低,属于脆性结构且自重较大,抗剪与抗位强度都比较差,一旦发生强烈地震,砌体结构常会造成脆性剪切破坏,使房屋建筑容易发生坍塌或造成较大破坏。

二、砌体结构设计中存在的主要问题

在目前的房屋建筑砌体结构设计中存在诸多问题,导致该结构在抗震性能上较弱。综合看来,砌体结构设计中存在的主要问题有以下几个方面:

1、在房屋建筑的砌体结构设计中,常会有建筑的房屋超层或超高的现象发生,尤其当建筑的底层是住宅与商铺结合形式的房屋建筑,建筑物的高度通常会超出房屋建筑的限定值。

2、在“综合楼”的房屋砌体建筑中,建筑物的顶层或底层设计的结构体系通常较为混杂,如出于建立部分较大空间的需求,在房屋建筑的顶层局部或整个底部利用钢筋砼内框架结构,或者对圈梁与构造柱的局部进行扩大作为框架结构。

3、在房屋砌体结构中,有时为制作宽阔的客厅,设计大开闸或制作大门洞,有时门洞间墙的宽度只有0.24m,或者对阳台进行改造,使之成为悬挑长超过2m的大悬挑以实现客厅面积的进一步延伸。当局部的尺寸与需要不相符时,房屋建筑砌体结构设计中常缺乏相应的加强措施,或者将构造柱的配筋及截面扩大,对砖墙肢加以不合理的取代;另外,还有些建筑中由于场地的原因或者出于建筑造型的考虑,平面的布置较为复杂,或者横墙与纵墙在平面布置中不能严格对齐,在垂直方向上墙体的布置从上至下不连贯等各种情况。

三、砌体房屋抗震设计的原则和方法

建筑平面与立面布置、结构选型、抗震计算、构造措施、施工质量都是影响砌体房屋抗震性能的重要因素。所以抗震设计的主要内容有以下几点。

1、建筑平面与立面布置

房屋平面布置对称、规则:避免墙体局部突出或凹进;尽量避免开间尺寸较大的房间布置在整体的两端;建筑物的刚度中心和质量中心应该尽量接近。

房屋立面布置规则:由于建筑物墙体破坏主要是剪力破坏且下层破坏比上层破坏严重,因此,建筑物的刚度和质量分布应沿着竖直方向由下至上依次变小,且均匀变化;避免局部突出;楼层不宜错层。

楼梯间布置规则:不宜布置在房屋端部的第一开间和转角处;不宜突出和开设大窗口,以免切断楼层圈梁;特别注意顶层墙体的稳定性。

2、结构选型

1)承重方案的选择

砌体房屋设计时应优先选择横墙承重或者纵横墙承重。纵横墙的布置应均匀对称、沿平面对齐、沿竖向连续。窗间墙在同一轴线上应均匀。在建筑物的同一独立单元内宜使用相同的结构材料。

2)设置防震缝

规范要求在房屋的里面高差大于6m,房屋有错层且楼板高差较大,各部分刚度和质量不同时应设置防震缝。

防震缝应沿房屋全高设置,基础可不设置,且在防震缝两边应设置抗震墙。按照抗震烈度不同,砌体房屋的防震缝宽度可设为50mm―100mm。

四、砌体房屋抗震计算分析

首先要确定砌体结构房屋的计算简图才能进行准确的抗震计算,而确定计算简图要考虑以下几点:

第一,将地震的水平作用在房屋的两个主轴方向上分别进行抗震验算;第二,地震作用下结构的变形为剪切型;第三,房屋的各层楼盖水平刚度无限大,只做平移运动,所以各抗侧力件在同一楼层标高处侧移相同。

对地震作用进行抗震验算时应该以防震缝所划分的结构单元为计算单元;计算单元中各楼层的集中质点应设在楼、屋盖标高处,各楼层的重力荷载应包括楼、屋盖重力荷载及其上下墙体各半层的重力荷载。

对附属构建进行抗震设计及验算时的注意事项:

《建筑抗震设计规范》中明确要求房屋的结构选型不应出现刚度和强度的突变。然而突出屋面的结构显然存在突变,其抗震设计应采取可靠措施。比如:计算分析时,采用底部剪力法时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等结构的地震作用效应应乘以增大系数3,采用振型分解法时,突出屋面构件可作为质点进行计算,根据计算结果采取加强构造措施。

五、砌体房屋设计中常用的抗震构造措施

在砌体房屋抗震设计中经常用的构造措施一般有设置钢筋混凝土构造柱、钢筋混凝土圈梁、墙体间进行拉结和保证楼(屋)盖与墙柱之间连接几种方式。

1、钢筋混凝土构造柱

钢筋混凝土构造柱的作用有:提高墙体的抗剪承载力,加强结构的整体性,约束墙体变形,防止墙体倒塌,提高无筋砌体延性。

2、钢筋混凝土圈梁

钢筋混凝土圈梁的抗震作用有:加强纵横墙之间的连接,加强房屋的整体性和刚度;限制墙体平面外的变形;与构造柱整体现浇,共同发挥约束作用。 在房屋建筑的多层砌体结构中,圈梁对于地震灾害的抵抗非常有效,而且相对来说较为经济方便,有助于房屋建筑整体抗震性能的提升。在砌体结构中,圈梁的使用对纵横墙和楼盖有较强的约束作用,使二者形成箱形的整体结构,能够制约预制板使之难以发生散落,极大的降低了砌体结构平面发生倒塌的几率,使各片墙体的抗震作用得以完全发挥。构造柱和圈梁可以在垂直方向上对墙体形成有力的约束,使墙体即使出现裂缝也无法向四周扩展,从而加强了墙体的变形能力与整体性能,将其抗剪性能大幅提升。在地震灾害发生时,圈梁的设置可以使地基因为地震作用产生的地表裂缝及不均匀沉陷给建筑带来的影响大为降低,尤其是在基础顶面和屋盖之间的圈梁,可以使建筑物在垂直方向的刚度及对不均匀沉陷的抵抗能力大幅度增强。

4、楼(屋)盖梁板与墙柱之间连接

1)现浇钢筋混凝土楼、屋面板伸入墙体长度应大于120mm;

2)装配式钢筋混凝土楼、屋面板,若圈梁与板标高不同,板端部伸入外墙长度应大于120mm,伸入内墙长度应大于100mm,在梁上应大于800mm。

3)预制钢筋混凝土板跨度大于4.8m且与外墙同向时,靠外墙的预制板应与墙体或圈梁拉结。

4)梁与砖柱连接时不能减小砖柱的横截面;独立的砖柱应在上下都有可靠连接。

5、提高砌体结构房屋的整体性及刚度

房屋建筑这的结构体系主要是由楼盖与纵向及横向的承重构件共同组成,具有一定的空间刚度,建筑物整体的稳定性和空间的整体刚度对房屋建筑的抗震能力有决定性作用。各抗侧力构件在各自的侧移刚度上将地震作用进行合理分配的实现依赖于具有较强刚性的楼盖结构。现浇的钢筋混凝土材质的楼板和屋盖本身的整体性良好,在水平方向上具有较大的刚度,可以对荷载作用进行优良的传递,这些优点决定了它是抗震构件的最佳选择。这一构件不仅可以将预制板的散落及滑移问题加以解决,同时还可以使楼板具有更大的刚度,也使在平面上对于墙体对齐的要求不再那么严格。

6、将墙体面积与砂浆强度合理的增加

多次地震灾害已经表明在多层砌体结构的建筑中,其抗震能力的强弱和砂浆的强度及墙体的面积有直接的关系,而且与二者的高低呈现正比相关。因此,将墙体的面积进行合理的增加,并将砂浆的强度级别加以适当的提高,可以极大的将建筑的抗震性能提升,有效的减轻地震灾害所带来的危害。如对六层的砌体结构房屋进行抗震验算时,通常情况下上部几层结构受到的地震作用相对较小,很容易就可以实现房屋对于抗震承载能力的相关要求,然而底部的一至两层,尤其是最下面一层,承受的地震作用极大,是地震中的薄弱层,很难满足抗震性能的要求。这时,可以将部分墙体荷载的面积加以改变,或将该处所用的砂浆强度级别适当提升,就可以很容易满足相关要求。

结束语:

目前砌体结构多应用于多层房屋,且在城乡建设中占有很足的分量,关系到人民群众的各个方面,是人民群众生产生活的主要场所。在设计时,设计人员必须重视看似简单的结构抗震计算。出了严格执行图集规范上的要求外,还应对规范未涉及的一些问题给予重视。提高砌体房屋抗震设计质量,降低地震对砌体房屋的破坏程度,对保护广大人民群众生命财产安全又至关重要的作用。

参考文献:

[1]伍世添.浅谈砌体房屋抗震结构设计[J].广东建材,2011,27(7):56-58.

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中图分类号:TU391 文献标识码:A文章编号:

随着钢产量的不断提高, 经济的不断发展, 对绿色环保型建筑的要求加大, 钢材应用于住宅建筑主体结构会越来越普遍。我国正在加速发展钢结构住宅产业化进程, 发展以标准化、系列化、通用化, 以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制。目前经国内广泛研究、实验分析并钢结构住宅通用体系用于民用住宅, 具有独特的优势, 与其它住宅通用体系相比, 其主要特点是: 自重轻; 布置灵活; 可以工厂化生产, 更易实现工业化、定型化、批量化生产; 施工周期大大缩短。

一、钢结构房屋发展的前景和优势

目前, 经国内广泛研究、实验分析, 钢结构房屋通用体系(钢结构住宅05J910~ 1, 2)用于民用住宅, 具有良好的发展前景和独特的优势。

1、发展前景

(1)将钢结构体系用于房屋建筑可以充分发挥钢结构延性好、塑性变形能力强、具有优良抗震性能等优点, 从而大大地提高住宅的安全可靠性。近年来的地震灾害, 尤其是台湾大地震调查结果证明了钢结构在地震中的良好表现。

(2)钢结构房屋比传统建筑更好地满足建筑上大开间、灵活分隔的要求, 并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板提高使用面积率。

2、钢结构房屋的优势

(1)有利于构件标准化, 有利于降低成本, 实现房屋建筑技术集成化、产业化; 钢结构房屋体系工业化程度高, 现场湿作业少, 符合环保建筑施工的要求。

(2)钢结构房屋体系自重轻, 约为混凝土结构的一半, 可以大大减少基础造价; 钢结构住宅体系施工周期短, 比传统住宅体系至少可以缩短三分之一,可以大大提高投资效益, 加快资金周转。

(3)钢结构房屋所用的材料主要是绿色、可回收或易降解的材料, 在建筑物拆除时, 它的大部分材料可再生或降解, 废弃物产生少, 因此符合可持续发展的要求。

二、钢结构房屋设计中的结构形式

对低、多层住宅, 目前国内外常用的结构体系主要有:

1、冷弯薄壁型钢体系

构件用薄钢板冷弯成C 形、Z 形构件, 可单独使用, 也可组合使用, 杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证, 抗侧能力较差, 一般只用于1~ 2层住宅或别墅。

2、框架

目前, 这种体系在多层钢结构房屋中应用最广。纵横向都设成钢框架, 门窗设置灵活, 可提供较大的开间, 便于用户二次设计, 满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用, 运用在低多层住宅中, 一般只用于4~ 6层住宅。

三、钢结构房屋结构设计中常见问题分析

1、结构布置

钢结构的结构体系包括框架结构、框架—支撑结构、筒体结构、平面桁架结构、网架( 壳) 结构、索膜结构、轻钢结构、塔桅结构等。选择结构体系时,应考虑它们不同的特点,如在轻型钢结构工业厂房中,当有较大悬挂荷载时,可考虑放弃门式刚架结构而采用网架结构; 建筑设计允许的情况下,可在框架中布置支撑来提高结构刚度,一般能取得比简单的刚性连接节点框架更好的经济性; 对屋面覆盖跨度较大的建筑,可选择悬索或索膜结构体系,其构件以受拉为主; 高层钢结构设计中,常采用钢—混凝土组合结构,来弥补钢结构本身的缺陷,提高结构性能。

结构的布置应根据结构体系的特征、建筑物荷载分布的情况及性质等因素综合考虑。一般说来,结构布置应刚度均匀,力学模型清晰,使荷载以最直接的路径传递到基础。此外,结构布置应根据具体情况灵活多变。如框架结构中次梁的布置,一般为减小截面而沿短向布置次梁,但会使主梁截面加大,因此减小了楼层净高。为避免这一问题,可根据需要调整其荷载传递方向,以满足不同的设计要求。应特别注意的是结构的抗侧应有多道防线,如有框架—支撑结构体系,框架柱至少应能单独承受1 /4 的总侧向荷载。

2、截面设计

构件截面设计是否合理直接关系到结构的安全性,工程的造价及施工是否方便。结构形式确定后,可根据经验对构件截面作初步估算。主要包括梁、柱和支撑等构件截面形状与尺寸的假设,一般钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H 型钢截面等。根据荷载与支座情况,其截面高度通常在跨度的1 /20 ~ 1 /50 之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按我国现行钢结构规范限值确定,尽量回避钢梁整体稳定的计算。确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造来初步确定。柱截面根据长细比来估计,通常50≤λ≤80,然后考虑不同的受力情况,选择钢管或H 型钢等截面形式。

在进行钢结构设计时,应在确保结构安全,满足使用要求的前提下,使结构用钢量最省、造价最低。因此,如何选择合理截面的杆件,使其在满足强度、刚度、稳定性等要求的前提下,用钢量最小就是优化设计的最终目标。

在进行截面优化时,必须综合考虑以下几点: (1)构件强度、稳定验算。截面尺寸的优化必须满足强度、稳定性的要求,从而满足结构设计的安全性要求。(2)刚度要求。截面尺寸在优化时,结构的整体刚度必须满足有关规范规定的变形控制要求,即横梁的最大挠度、柱顶的最大水平位移、吊车轨顶处柱的最大水平位移必须满足有关规范规定的变形限值。(3)构造要求。优化截面尺寸必须满足有关规范的构造要求及使用要求。如柱翼缘的宽厚比、腹板的高厚比等截面尺寸都必须满足有关规定。(4)制作、安装控制条件。优化构件截面尺寸必须满足常规的制作、安装要求。

3、节点设计

连接节点的设计是整个设计过程中极其重要的环节,节点设计得当与否,对保证结构的整体性、可靠度以及建设周期和成本有着直接影响。在进行结构设计时,在结构分析过程中就应该想好用哪种节点形式,根据结构构件的选用,传力特性不同判断是选用刚节点、铰节点还是半刚节点。

对于焊接节点,焊缝的尺寸及形式应符合我国现行规范的有关规定。如焊条的选用应和被连接金属材质强度相适应,E43 对应Q235,E50 对应Q345。此外,焊接设计中应考虑焊缝的重心尽量与被连接构件重心接近。对于栓接节点,普通螺栓由于其抗剪性能差,只能在结构次要部位使用。高强螺栓的使用相对广泛,常用S8. 8 和S10. 9 两个强度等级,高强螺栓连接根据受力特点分承压型和摩擦型两种连接,在设计时应注意两者计算方法的差别。连接板可简单取其厚度为梁腹板厚度加4 mm,然后按我国现行规范进行相应验算。此外,节点设计应考虑制造厂的工艺水平、施工空间及构件吊装顺序等,尽可能让工人方便进行现场定位与临时固定。

参加文献:

[1] 高志勇.门式刚架轻钢结构设计常见问题[J]. 价值工程. 2010(08)

[2] 石玮.钢结构房屋设计中常见问题分析[J]. 中国新技术新产品. 2011(15)

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房屋建筑结构设计问题

房屋建筑结构设计过程中往往会产生很多问题,本文仅对钢筋混凝土承重结构体系问题和楼板设计问题这两个基本问题进行讨论分析。

1.1钢筋混凝土承重结构体系问题

房屋建筑方面的相关规定明确给出了房屋最大适用高度和宽度的比限值,但在实际工作中,建筑高度和高宽比确不符合规定限值,最重要的是在设计时没有可靠的依据,设计过程中也没有明确给出有效的防震措施。以上诸多原因造成了房屋建筑结构存在严重的质量问题。

房屋的抗震设计,结构的合理布置是非常重要,它包括了建筑的平面外形尺寸、建筑的立面外形尺寸,抗侧立质量分布等。由于引起房屋建筑结构设计不规范的因素很多,特别是建筑体型较复杂的更为严重,划分不规则程度很难用若干简化定量指标来进行。在实际设计中,缺乏规范的设计依据以及对抗震结构设计的了解,有些设计人员往往很难把握结构规则,为了满足业主和建筑师的要求,有时不顾结构规则的要求,这样对结构抗震非常不利。

1.2楼板设计问题

楼板是房屋建筑中沿水平方向分隔上下空间的结构构件。楼板不仅要具有能够承受并传递垂直荷载和水平荷载的能力,而且应具有足够的强度和刚度,确保使用安全正常外,还应具有一定程度的隔声、防火、防水等能力。如果在楼板设计时有任何问题的话,设计质量很容易产生问题,甚至导致更严重的质量隐患。通常情况下在进行楼板设计时有以下问题存在:

(1)计算问题。在楼板设计时,由于设计人员为了方便计算或者设计人员知识水平有限,不能够真正认识板的受力状态,从而在计算时将双向板按照单向板的方法来进行,导致计算假定状态与实际受力状态不一致,进而使楼板的一个方向受过大的力,而另一方向所受力不足,楼板裂缝现象发生。

(2)楼板承受线荷载时弯矩计算问题。在房屋建筑时,通常将一些非承重隔墙布置在楼板上,因此在楼板设计时,在计算楼板配筋之前,需要将楼板的线荷载算成等效的均布荷载。但是实际设计时,有些设计人员为了方便自己,将隔墙的总荷载附以该板块的总面积,这种做法是错误的,这样非承重隔墙分布宽度内配筋量就会表现出不足,而其他部分配筋又非常足,甚至过大,这样也会使隔墙处楼板裂缝现象产生。

(3)双向板有效高度值过大。在钢筋上双向板放置状态是纵横叠放的,应在其下面放置短跨方向的跨中钢筋,在短跨钢筋的上面放置长跨方向的跨中钢筋,计算时应将两个方向的各自的有效高度都用上。一般情况下,与短向的有效高度相比,长向的有效高度较小,要小d(短向钢筋的直径)。在实际设计时,有些设计者为了省事,在配筋计算时取两上方向的有效高度一致来进行,那么很明显,长向有效高度较大,使得配筋降低,导致在结构构件质量方面存在问题,进而裂缝现象产生。

2、房屋建筑结构设计措施

2.1 房屋建筑按照规范、程序设计

作为设计工作者,我们应该以科学、严谨的态度对建设房屋进行科学的设计。一般情况,为了防止常识性的错误,房屋设计都有一定的规程和作业规范,我们只有严格把握这些规则,才不会犯工程大忌,发生因为设计原因而造成的工程质量损失与经济损失。对于设计人员来说,为了更好的避免发生设计问题,我们首先应该做的是认真学习领会规范、规程规定,并将这些规则,并在具体的作业中实施,在工程设计中杜绝随意,保证设计的合符规范要求,提高房屋建筑的质量保障。

2.2房屋结构设计的计算合理性

房屋建筑的设计检验过程,其实是对底框砌体结构的验算过程,在进行该类计算时,我们应该注意以下几点:

1)对底框砌体结构进行力分析计算时,需要考虑计算方法的适用范围,比如底部剪力法不适宜用于薄弱层的混合结构的力学计算,其主要应用在钢度较匀称的多层结构,如果将其应用到薄弱层混合结构,应考虑该结构的塑性影响。

2) 对底层框架混合结构进行剪力分配计算,需要从框架抗震墙、框架按钢度两个方向进行力学计算。因为在计算工程中,大家容易考虑到前者,而忽略了框架按钢度特性。在计算过程中,我们应该由抗震墙来承担主要剪力计算,而使用框架按钢度比例来参于计算部分剪力。

3)对底层框架柱受力进行计算的时候,应该考虑地震作用情况下产生的倾覆力矩而引起的附加轴力。除此之外,在计算过程中应该避免不正确方法的使用,比如在楼板计算过程中,不应该使用单向板计算连续板剪力。

2.4加强房屋工程资料整理

建筑工程的规模较其它项目而言都比较大,无论是建筑前期,还是后期,都会产生大量的资料,比如说建筑工程勘察资料等都是建筑设计的基本依据,像这些重要文件都需要专门的工作人员负责整理。除此之外还应该制定相应的借、阅制度。对于工程项目中的资料应该及时归档处理,妥善保存,以备查阅。在工程施工完成后,要按照工程档案管理相关规定,与施工档案一起,及时呈报、上交有关档案专业管理部门或机构,不能因为某些原因,擅自销毁工程文件。

参考文献:

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Abstract: this paper in the design of building structures and the analysis of existing problems, and to building structural design problems should be paid attention to talk about some experiences.

Keywords: housing structure, design, problem

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

房屋工程的结构设计工作不仅直接关系到建设单位的经济效益,同时也密切的关系到广大人民群众的切身利益,完整细致的设计工作不仅能给施工单位提供实际的经济效益,更能给建设单位创造良好的品牌优势,因此在设计过程中,因对建筑物重点区域的结构设计加以详细的注意,已达到设计工作的质量要求。本文就房屋结构设计中存在的问题进行分析,并对房屋结构设计应注意的问题谈一些体会。

一、房屋结构设计中存在的问题

1、结构设计与工艺设计不相协调

房屋结构设计首先要满足工艺设计要求。工艺人员在进行工艺布置时,常与结构设计发生冲突矛盾。例如,需开洞的位置结构本应是框架梁,设备应沿梁布置,却安排在了跨中,这就与工艺设计发生了冲突,既不符合设计要求,也不利工业生产进行,同时也存在安全隐患。另外,荷载分配也不合理。建议在设计方案阶段,结构施工设计结合工艺布置要求来进行,以求结构设计合理、经济,并符合安全指标。

2、防火设计问题比较突出

一些设计人员对防火规范、规定不熟悉,对建筑物分类有错误,导致在设计中对防火标准执行有误,消防处理不当,存在许多安全隐患;一些重要场所的安全疏散出口、疏散门开启方向不正确,影响安全疏散;有些设计中的防火分区面积过大,防火间距过长,设计存在随意性;有些消防设施设计不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防设施将不能有效发挥作用。

3、部分结构设计不合理

如《建筑抗震设计规范》第7.1.8条(强制性条文)规定“底部框架-抗震墙结构,上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间,抗震墙很少,上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐,造成结构体系不合理,传力不明确;有些设计中抗震分类、场地类别选用错误,导致整个结构设计错误。一些混凝土构件,特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都达不到;有些设计中荷载取值没有按规范要求来确定,存在漏算错算现象;有些结构设计与提供的计算书不一致,结构强度远远低于计算结果,设计存在严重安全隐患。

4、设计深度达不到规定要求

由于设计人员没有对一般房屋尤其是多层房屋设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;或是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解.因此在设计人员制作图纸中存在“偷工减料”,设计粗糙,过于简单。

二、房屋结构设计应注意的问题

1、地基等基础方面的设计

通常来讲,在进行施工图设计前,设计部门应查看由相关部门出具得多层房屋建筑地质详勘报告,避免以建设单位提供的笼统的附近建筑物基础设计资料为依据的情况发生。地基等基础设计必须以安全为最主要的设计原则,在进行设计时必须依据地质勘察资料,综合考察地质、土壤以及地下水等多方面因素,充分完善基础类型和上部结构的设计方案,不能片面地追求耐力容许值,认为耐力容许值小即为安全标准。然后,应对软弱地基进行换土垫层设计,采取安全高效的方法处理软弱地基的换土垫层,避免单纯凭经验处理的方法。如果凭借经验处理,仅仅采用砂垫层加强承载力,而没有计算垫层宽度和厚度,那么不仅损害了建筑单位的经济利益,同时也为建筑物的安全性埋下了极深的安全隐患。在对民用建筑进行设计时,应对梁与柱及基础的负荷乘以折减系数。尤其是在对多层民用建筑进行设计时,一定对梁与柱和基础的负荷按现行设计规范中规定的荷载乘以折减系数来计算,准确各部分的荷载值,之后其他相关部分的设计工作才能顺利进行。

2、抗震结构设计

房屋设计用从抗震要求出发,进行合理的结构设计。(1)对一般多层砌体住宅结构,应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。(2)对钢筋砼多高层结构住宅,力求做到:框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接;结构布置应尽量采用规则结构,对复杂结构,可以设置防震缝。

3、楼板的设计

首先,在作用力的计算上,应避免简单地将双向板作用按单向板作用进行计算,这样会造成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,而配筋放热严重不足是楼板出现裂缝最主要的原因。另外,如果双向板有效高度取值偏大,那么双向板就会在两个方向均产生弯矩,因此,在结构设计中,双向板跨中的正弯矩钢筋应采取纵横叠放的设计,计算时应考虑到两个方向的各自的有效高度。

4、构造柱的设计

一般来讲,在砖混结构中,构造柱除可以提高墙体的坑剪能力之外,还可以与圈梁联结在一起形成对砌体的约束,这样的设计不仅可以限制墙体裂缝的开展,同时还可以维持竖向承载力,提高结构的抗震性。应避免在结构设计中,将构造柱作为承重柱使用的作法。这是由于如果构造柱一般生根于地梁中,没有另设基础,如果将构造柱作为承重柱使用,会造成构造柱提前受力,降低了构造柱对墙体的约束作用,柱底基础的局部承压强度必然不能满足整体设计要求,柱底基础一旦发生冲切或局部承压破坏,就会出现裂缝。尤其是在结构遭遇地震作用时,应力会集中早构造柱位置,导致构造柱首先遭到破坏,这样一来,构造柱不但起不到应有的作用,反而会成为房屋结构中的薄弱部位。因此,设计人员必须保证承重大梁下的柱子应按承重柱进行设计,若遇特殊情况,如梁上荷载较小,也可将构造柱布置在承重梁下方,但构造柱对下墙体的承压和抗弯强度作用都不应考虑在柱承范围之内。

5、通风结构设计

(1)通风结构设计要考虑当地的环境及风向,尤其是建设小区的规划,每栋房屋的方位,应考虑所在城市风的流向,要避免风洞效应使小区的庭院不适用。近年的小区为了最大限度地利用景观,大多采用围合式设计,中间用于小区绿化或景观,楼宇像围墙一样排列在四周,尽管中间绿树成荫,但由于楼宇之间没有通风口,不能形成有效对流区,这对防止病毒的传播是非常不利。一般来说,开敞的空间比封闭的空间空气流通性能好;点式住宅比条式住宅通风效果好。点式住宅当夏季风吹来时如同梳过一般,将居室和庭院内的热空气吹走。另外把居住区的室外空间组织成一个系统,将居住区主要道路设计成主通风道,沿通风廊道流向各个住宅组团,然后再从组团内庭院空间分流到住宅。

(2)如果建筑平面布局、居室通风只有进气口,没有排气口或进气口排气口的位置与室外气流方向平行时,居室通风不利,最好使进气口位于正压区内,排气口位于负压区内,气流才会畅通。故住宅平面设计应明确各户型的空气对流通道,单朝向户型的设计必须采取通风措施,建筑平面布局应该是明厅、明卧、明厨、明卫、窗的位置及开启同住宅的内部布局和外部环境要密切结合,不要简单处理,可采用高窗、角窗等多种形式,窗的开启要考虑室内通风和立面效果,同时也要便于擦窗,内廊双面房间的建筑,在走道墙顶或墙底开些通风窗。近几年过于强调景观、卖点,新建住宅多为封闭式窗户,房间里偌大的落地玻璃窗,采光面积不算小,却仅有一扇小窗户可以打开,空气明显不流通。另外,广泛使用的推拉式铝合金窗使通风口只有窗户面积的一半,同样达不到空气流通顺畅的要求。

6、采光结构设计

天然采光的基本要求主要包括天然光的组成。通常到达地表的天然光由太阳直射光和天空扩散光两部分组成。在全云天的情况下,室外天然光只有天空扩散光。全云天的亮度分布和水平面照度的关系。全云天亮度分布相对稳定,不受太阳位置的影响。全云天时天顶亮度最大为地平线附近天空亮度的3倍。

(1)采光标准。采光标准从采光数量和采光质量两个方面对天然采光提出要求。采光数量是根据视觉工作的精细程度,划分为五个等级,并依据采光的形式用采光系数的形式给出标准值。采光系数是室内给定水平面上某一点的由全云天天空漫射光所产生的照度和同一时间同一地点在室外无遮挡水平面上由全阴天天空漫射光所产生的照度的比值。采光质量包括采光均匀度、眩光的控制、合适的亮度比等方面。

(2)侧窗的采光特性。低窗时,近窗处照度很高,往里则迅速下降当窗的位置提高后,虽然靠近窗口处照度下降,但离窗口远的地方照度却提高不少,均匀性得到很大的改善。侧窗的有效采光范围为窗高的3-5倍。影响房间横向采光均匀性的主要因素是窗间墙。窗间墙越宽,横向均匀性越差。

(3)常用天窗的采光特性。矩形天窗、横向天窗和锯齿型天窗相当于提高位置(安装在屋顶上)的高侧窗,光特性与高侧窗相似。采光系数最高值一般在5%7%以内。平天窗由于不需安装天窗架,简化结构平天窗采光效率高,而且更易获得均匀的照度。采光结构设计的主要步骤和采光计算原理。采光设计的主要步骤:收集设计要求、条件和环境方面等的基础资料,选择采光口形式,确定采光口位置及可能开设的窗口面积,估算采光口尺寸,布置采光口、采光计算原理:这种计算方法是根据有关数据查出相应的理想条件下的采光系数值。然后按实际情况考虑各种影响因素,加以修正而得到室内最暗处的采光系数值。

三、结束语

总之,建设工程是一种特殊商品,工程投资大、建设周期长,其工程设计质量不仅关系到工程的投资效益、使用要求,而且直接关系到人民群众的生命财产安全。因此抓好设计质量管理工作显得非常重要。针对当前设计质量状况,设计单位应加强内部的质量管理,设计管理部门要加大对设计质量的监督管理,结合施工图设计审查、专项检查、质量抽查等工作,加强对业主、勘察、设计单位的市场监管力度。特别是设计单位在进行房屋结构设计时必须在满足国家设计规范要求的前提下,加强房屋结构的概念设计和地基设计,才能提高房屋结构设计水平,确保房屋设计质量不断提升,以使房屋的结构设计工作做到更安全、更合理。

参考文献:

[1]熊丹安.21世纪土木工程类专业丛书-结构构--造原理与设计(第二版)[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.

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引言

目前,随着社会经济水平的不断提高,土地价格也在不断上涨。同时,人民对住房条件的需求也在不断上升,因此,对开发商带来的压力也在不断加大。为了实现房屋建筑经济效益的最大化,就需要采用结构优化技术,在有限的空间内实现资源的最大利用。房屋结构优化设计是指,采取科学合理的设计理念和技术方法来设计房屋结构,以最小的工程报价来最大化整体的建筑收益,提高房屋的质量水平,使得企业也获得较高的利润等。

一、我国目前房屋结构设计现状以及实施优化设计的原因

随着我国经济的飞速发展,人民生活水平的不断提高,对住房建设要求也越来越高。同时,根据我国目前的基本国情,人口数量日益增长,住房面积需求量不断加大。因此,我国现阶段住房建设主要以高层为主。房屋的结构设计优化不仅能够满足当今大众的需求,更能为投资者减少建筑成本。

房屋建设结构优化必须以建筑的安全性为首要原则,然后再进一步分析建筑方案,配合科学合理的设计理念,从而有效控制建筑工程造价,实现经济效益的最大化。根据近些年的数据资料显示,优化建筑结构设计可以为整项建筑工程节省30%-50%的费用。但是,在实际的设计过程中,方案设计受自然因素的影响很大,很难发挥出其本身的优越性。例如,工程设计阶段,施工方过多的缩短建筑设计时间,从而使设计效果达不到理想的要求,在缩短工程工期的同时也降低了工程设计质量;建筑设计时,设计人员的经验不足,专业知识不完备,对一些设计软件掌握的不够精通;一些设计者在设计建筑时过度的关注部分结构而忽视了整体方案等等,这些因素都会导致建筑结构设计的不够优化。因此,房屋建筑设计者必须科学合理的分析整体建筑方案,并设计出最优的结构,才能实现经济利益的最大化。

二、房屋结构设计优化主要体现在哪些方面

房屋结构设计优化主要是采取合适的方法以及科学的设计理念来最大化的达到房屋设计标准,如:房屋结构的合理布局、构件大小、结构框架等。钢筋混凝土结构的优化设计的基本理念是将建筑的具体部件以及整体布局进行分析,而顶柱、体形、层高以及拉力构件等等都会影响建筑物的整体布局。建筑构件的布局、强度等级以及配筋构造都是建筑物具体构件的体现。综合以上因素,建筑方案结构需要专业知识丰富且熟知设计规范的工程技术人员设计,而且在设计时必须充分考虑各构件直接的受力特性,从而选取最优的设计方案。

三、房屋结构优化设计技术

(一)优化技术的基本原则

在工程设计优化过程中,必须以工程设计和工程价值为基本原则。优化结构设计的最终目标是充分利用建筑材料,实现建筑构件利用的最大化。优化结构设计不仅遵守建筑设计规范,更实现了当今建筑的审美学和价值学。通过深化改善房屋结构设计,从而实现建筑功能更加协调完善,降低建筑成本,提高经济效益。

房屋结构的优化必须从实际工程施工出发,结合房屋结构的具体情况,实现房屋建筑的结构的最优化设计。在进行结构优化时,必须依据设计意图,采用平面设计布局,降低构件质量和刚度之间的差异,减小水平负载造成的房屋扭曲,在竖直方向上采用转换层技术,有效地降低构件的集中用力。

(二)优化设计的基本的要点

1.依据设计规范

工程师在设计建筑结构时必须具备丰富的建筑设计经验以及熟知设计规范。即依据科学的设计理念,将自身的优化方案融于整个工程项目设计中去。建筑结构设计规范更多是对于工程较大的项目,因而会造成某些规定过于保守。另外,在工程设计比较特殊或复杂时,依据某些规定将会造成建筑物的不安全。因此,这就要求设计师在建筑设计过程中必须具备良好的专业素质以及清醒的思路、正确的判断力,争取将建筑结构设计做到最优。

优化房屋结构设计过程中,应注重建筑构件的细节优化,如:建筑构件的受力钢筋,在满足塑性的条件下尽可能的选择性价比较高的产品,从而实现房屋结构的经济、安全。

2.结构师主动参与建筑设计

在工程施工前期以及施工过程中,建筑结构师的主动参与对整个房屋结构优化起到关键性作用。在实际的工程施工过程中,建筑设计师往往不能够对整个结构体系进行很好的受力分析,即建筑结构师的设计理念以及其自身具备的经验不能完全代替设计师的设计思想,同时,建筑与结构上专业知识的隔阂也无法弥补。建筑结构设计师其丰富的工程设计经验以及专业设计理论,积极主动的为设计师出谋划策,只有两者的顺利合作才能设计出更加优秀的方案。

目前,我国的房屋建筑设计总是先从建筑的结构布局开始,根据结构承载负荷的不同分析所需的材料、参数等,往往这种分析方法是计算机所不能计算出的,它需要建筑结构设计师充分论证整个建筑设计方案之后做出的判断。而这些判断需依据实际工程实践经验以及结构设计所遵循的一般规律进行。

3.加强设计团队之间的合作

优化房屋结构是一项整体而系统的工作,它需要团队之间的协调合作。现代建筑主要由结构、设备、建筑三大要素组成。因此,在工程施工过程中要明细团队内部分工,并做好团队合作,只有这样才能有机的结合各个构件创造出更加完美的作品。在建筑工程设计阶段,房屋的结构设计和建筑设计是不可分割的,只有协调好两者之间的关系,才能设计出更加美观大方的建筑方案,同时,又降低了建筑成本,简化施工过程,达到既美观又实用的建筑效果。通常建筑设计师在设计建筑时,只是一味的要求设计方案的新奇,而忽略了建筑学中基本的力学关系,这样设计出的方案往往在结构设计上造成困难。因此,团队之间的协调合作是房屋结构优化的重要保障。

4.优化房屋建筑结构,解决房屋抗震问题

房屋结构的优化不仅仅能降低建筑成本、增加建筑美观、简化施工过程,更能加强房屋的抗震作用。通过房屋结构优化技术,可以增加房屋抵抗外部作用的破坏,有效地降低房屋破坏程度。因此,在房屋结构优化设计过程中,抵抗外界各种不良因素的影响成为结构优化设计工作的主要内容。在日常的外界不良因素中,地震是最难以预测且对房屋建筑物破坏最强的,所以在房屋计算及构造上必须加强抗震措施。如:房屋构件刚度的对称性以及均匀性都可以有效的缓解地震对建筑物的破坏;多道防设设计理念可以有效缓冲特大地震对房屋主构件的破坏。以上这些设计思想都是房屋结构设计的重要内容。

四、总结

工程造价对整个工程项目的经济效益起着关键性作用,因此优化房屋结构设计,不仅可以降低整个工程的造价成本,更能提升整体房屋的安全级别。结构设计与建筑设计的协调配合,充分发挥其自身的优势,设计出最优的房屋结构。在平面设计过程中,应遵循对称、均匀的原则,缩小房屋构建质量与刚度之间的差异。在竖直布置上,保证上下承重件负载的上下贯通。建筑是艺术的表现,在保证房屋安全的前提下,结构师应敢于创新,将房屋的实用性与艺术性完美的结合在一起。

参考文献:

[1]侯贯泽,刘树堂.工程结构优化设计理论与方法[J].钢结构,2009,2(8):148-150.