建筑结构设计范文
时间:2023-04-01 23:34:10
导语:如何才能写好一篇建筑结构设计,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
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关键词:建筑;剪力墙;结构设计
剪力墙结构不仅具有侧移能力小、抗侧刚度比大的特点,而且具有较强的抗震能力。由于某些剪力墙结构应用较少,因此不少设计人员对剪力墙的概念、截面形状尺寸以及相关的技术和规范理解和掌握的还不够健全,从而制约了剪力墙结构设计的进一步发展。这时就需要对其进行不断的改善,以更好的适应建筑结构设计的发展。
一、剪力墙结构概述
剪力墙通常又被称为了结构墙、抗风强或者抗震墙。主要是建筑物或者房屋为了能够承受地震或者风力作用所引起的水平荷载,从而防止建筑结构出现破坏。根据剪力墙结构的不同可以将其分为普通剪力墙结构、框架一剪力墙结构、框支剪力墙结构。普通剪力墙主要是由剪力墙组合在一起的结构体系。框架-剪力墙结构主要是由框架与剪力墙结合在一起所形成的结构体系,一般应用于局部大空间的建筑物中,不仅要在大空间部位采用框架结构,而且也要采用剪力墙结构从而达到提高建筑物抗震能力的效果。如果剪力墙的底部具有较大空间,而剪力墙又无法满足其设计要求时,就需要采用框支剪力墙结构。通常建筑物中所具有的竖向承重构件需要由墙体来承担,这时的墙体不仅需要承担水平构件给予的竖向荷载,同时要承担地震或者风力作用传给的水平荷载。剪力墙主要是建筑物的围护墙和分隔墙,所以墙体的设置必须要符合建筑结构和平面布置的要求,同时要求剪力墙结构体系要具备较高的承载能力和抗侧力能力,因此其可以应用于较高的建筑物之中。剪力墙所具有的优点是水平和竖向的侧移比较小、侧向刚度比较大,剪力墙结构中的楼盖结构通常只能采用平板,并且可以不设梁,从而提高了空间的利用率。缺点是建筑平面布置不灵活、间距受到一定的限制、对于大空间的公共建筑物使用性较差,除此之外,剪力墙自身的重量比较大,通常只能适用于公寓、住宅以及旅馆等建筑物之中。
二、剪力墙的受力变形特点分析
剪力墙结构在水平荷载的作用下,将会产生弯矩和水平剪力。其中墙肢截面在弯矩的作用下可能会导致下层层间侧移量比较小,而上层层间的侧移量却比较大,从而发生了弯曲型变形,同时在剪力的作用下发生了剪切型变形,一般这两种变形叠加在一起就成为了剪力墙变形的基本特征。根据剪力墙高宽比的大小将其划分为矮墙、中高墙和高墙。随着剪力墙结构高宽比的不断增大,由于弯矩作用产生的变形也会随之增大,因此高墙在水平荷载的作用下经常会出现弯曲型的变形曲线,而对于矮墙来说,其变形曲线会表现为剪切型的变形曲线。在实际施工过程中为了更好的改善剪力墙结构的受力特点,并充分结合建筑结构设计的使用要求,需要在剪力墙上面适当地开一些洞口,以便更好地与连梁连接在一起,从而有效的提高了单肢剪力墙的高宽比。
三、剪力墙结构设计的基本原则
在进行剪力墙结构设计时,要严格遵循设计的基本原则,才能保证设计出的剪力墙更好地适用于建筑结构设计之中,具体的原则主要包括以下几个方面:
1.剪力墙结构设计通常要先将剪力墙看成一个长方形的立体结构,而且一般将高看成是剪力墙的厚度,而剪力墙的高度和宽度则分别是长方形的宽和长,其受力结构的特点就相当于主体的受力结构,唯一的区别就是剪力墙结构的长、宽比值与柱体的长、宽比值存在一定的差距。
2.在进行剪力墙结构设计时,每一个剪力墙不仅仅是承受水平荷载,同时还要承受其自身的重力,即纵向荷载。在强风或者地震等强大力度的作用下,墙体除了承受上述两种力之外,还要承受弯矩力。这时就要求剪力墙不仅要有巨大的刚性力度来抵抗墙体的摇晃,而且还要确保墙体在变形之后还能够继续循环使用。在进行剪力墙结构设计时,要合理布局,严格禁止出现乱搭乱建现象,同时还要对其进行现场试验,从而保证剪力墙受压、受重的安全性。
3.剪力墙结构的受力特点是在墙体平面内所能够承受的最大重力值以及刚度压力是很大的,但是除墙体平面以外的部分,其对上述两种力所能够承受的值就非常小了,因此在进行剪力墙外扩或者搭建时,要采取措施提高剪力墙平面以外的安全性。
4.参与剪力墙结构设计的人员要对各项设计参数进行慎重的考虑,主要包括水平和纵向两者之间的作用力,并对剪力墙所承受的力及大小进行分析。在分析所得结果的基础上,作出墙体斜截面以及横截面的承载刚度分析图,同时还要计算出剪力墙水平以及纵向所能够承受的极限承载力,而且分析得到的各项参数要取其中的最小值。
四、在建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
(一)剪力墙结构的合理布置
剪力墙在平面上的布置应该具有规则、简单的特点,并且应该沿着主轴方向或者其他方向进行双向布置,而且两个方向上剪力墙的侧向高度差距不宜过大。在进行剪力墙抗震设计时,不要仅在单向布置剪力墙。因为剪力墙的布置会对其自身结构的抗侧刚度产生较大的影响。在进行剪力墙布置时,要尽可能的满足周边均匀布置的原则,并且运用相关的设计软件,对剪力墙的结构、受力特点进行有效地分析和计算。例如设计填充墙时,要尽可能满足相应结构设计的要求,适当增加圈梁以及构造柱,确保地震发生时居民能够安全的逃脱。还要尽可能采用电梯井、山墙以及楼梯井作为剪力墙。在剪力墙的竖向布置中,要采取措施避免改变材料轻度和变截面对楼层建设的影响,避免墙体刚度发生突变。
(二)剪力墙中连梁结构的设计
连梁结构主要是指剪力墙结构中连接墙肢与墙肢之间的梁。剪力墙在受到了水平荷载作用时,墙肢会出现不同程度地扭曲,而且在连梁的两端也会产生相应的转角,从而使连梁产生不同程度的反弹作用。对墙肢的连接处理,可以有效的减少变形和内力的作用,从而改善墙肢受力状态。因此连梁结构被认为是剪力墙结构设计中必不可少的环节之一,其对墙肢的连接起到了很好的约束作用。要采取措施尽量提高塑性铰的性能,不断完善剪力墙抗震结构的设计。连梁结构设计中的截面面积和跨高比会受到一些因素的限制和影响,进而影响连梁结构的设计质量。因此,在设计时需对其进行有效地分析,通笔者认为,可以过减小连梁高度、增加剪力墙洞口的宽度、降低连梁的刚度等措施来增强连梁结构的整体质量。
(三)剪力墙边缘构造设计
在进行建筑结构设计时,首先要对剪力墙的结构特性和受力特点等进行分析,加强剪力墙洞口两侧以及剪力墙两端的强度,必要的时候还可以在剪力墙中适当的部位安装约束边缘构件和构造边缘构件。在进行约束边缘构件设计时,框筒结构、框剪结构等的设计规范和标准比较严格高于普通剪力墙的设计。对抗震性能要求不算高,并且没有特殊要求的剪力墙,也必须要满足其相应的界限值。大量的研究数据表明,槽形或工字形截面剪力墙的各项性能要明显好于矩形截面的剪力墙。
五、结束语
综上所述,随着建筑行业的不断发展,剪力墙结构的广泛应用可以有效推动建筑结构设计的发展,对其加以利用,能够很好的强化建筑结构设计质量。
参考文献:
[1]史涌泉;剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J];世界家苑;2013;12(8):176-177。
篇2
【关键词】房屋结构设计;结构设计优化技术;具体应用
在建筑结构设计中,采取相应的技术措施,优化结构设计,提高设计水平,更好的指导施工是人们的不断追求。然而,在设计过程中,由于受到设计人员、制度等因素的制约,结构设计优化工作被忽视,相关的技术措施没有得到有效落实,制约设计水平提高,今后需要转变这种情况,重视结构设计优化技术的运用,促进建设结构设计水平的提高。下面将对该问题进行探讨分析。
1 建筑结构设计优化方法的应用及实践价值
1.1是结构设计优化方法的应用
通常情况下,主要是在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计中应用结构设计优化方法和技术。具体来讲,房屋工程分部结构的优化设计包括优化设计基础结构方案、屋盖系统方案以及围护结构方案和结构细部设计等等。这些方面又包括很多细小方面的内容,如选型、布置、受力分析、造价分析等。要严格依据相关的设计规范和使用要求,结合工程具体情况,来进行结构的优化设计,促使综合经济效益得到显著提升。
1.2是结构设计优化方法的实践价值
要充分考虑建筑结构长远效益,来对建筑结构的近期投资进行减少,并且促使建筑结构的可靠性和合理性得到显著提升。通过实践研究表明,相较于传统的设计方法,将设计优化技术应用过来,可以在较大程度上降低建筑工程造价。通过优化技术的应用,可以将材料性能给最合理的利用起来,有效协调建筑结构内部各个单元,并且安全度也符合建筑规范的规定。同时,还可以合理决策建筑整体性范昂设计,通过优化技术的应用,可以促使建筑设计的目标得到实现。
2 民用建筑结构设计与经济性的关系
2.1是结构设计与用地的关系
具体来讲,在多层或者高层住宅建筑中,各层建筑面积的总和就是总建筑面积,有着越多的层数,那么单位建筑面积所分摊的房屋就有着越少的占地面积。但是在增加建筑层数的过程中,也会增加房屋的总高度,那么就需要增大房屋之间的间距。因此,随着建筑层数的增加,并不会按照同一比例来增加用地的节约量。
2.2是结构设计与造价的关系
单位建筑面积造价会直接受到建筑层数的影响,但是对于各个分部结构,有着不同的影响程度。对于屋盖部分,如果有多少层,只需要对一个屋盖共用即可,在增加层数的过程中,不会增加屋盖的投资。因此,随着层数的增加,会明显降低屋盖部分的单位面积造价。基础部分,基础被各层所共用,在增加层数的过程中,也会增大基础结构的荷载,那么就需要对基础的承载力进行加大,虽然在增加层数的过程中,会降低基础部分的单位面积造价,但是并不是十分显著。对于承重结构,在增加层数的过程中,需要对其承载能力和抗震能力进行强化,那么就会在一定程度上提升分部结构的单位建筑造价。
2.3是高层住宅结构设计与经济性的关系
通过调查研究我们可以发现,住宅的造价会直接受到住宅层高的影响,在增加层高的过程中,会增加墙体面积和柱面积,结构自重遭到增加,基础和柱的承载力也会得到增加,并且会加长水卫和电气的管线。对层高进行降低,那么材料和能源就可以得到有效节约,建筑抗震性能得到提升,造价成本得到节约。同时,层高的降低,还可以促使住宅建筑的总高度得到降低,建筑之间的日照距离得到缩小,因此,层高的降低,也可以促使土地资源得到有效节约。即使建筑面积相同,如果住宅建筑有着不同的平面形状,那么住宅也会有不同的外墙周长系数。如果采用的是接近方形或者圆形的平面形状,那么就会降低外墙周长系数,这样就可以在较大程度上减少外墙、砌体、基础以及内外表面的装修,并且有着较好的受力性能,自然会在较大程度上降低成本造价。
3 结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用
结构设计优化技术具有自身显著特点,满足建筑结构设计工作的需要,在设计中加以合理运用具有重要现实意义。主要表现在以下几个方面。
3.1有利于建筑物美观与实用。通过采用相应的技术措施,不仅能够提高设计水平,还能够实现建筑结构的美观、实用。对各部分结构进行科学合理的安排,也能降低工程建设的材料消耗,节约工程造价成本。
3.2有利于降低建筑工程造价。实践证明,通过优化建设结构设计,能够节约成本6%―35%,同时还能够合理利用各种材料性能,协调好建筑内部结构的各个单位,提高建筑物的安全度,满足适用、经济、安全的目的,对整个工程建设也具有重要的现实作用。
3.3有利于保障建筑物的安全与质量。利用相应的优化技术开展结构设计,能够提高结构的稳固,满足地基承载能力要求,保障结构稳固耐用,满足工程建设需要,提高工程安全程度,也有利于确保建筑工程质量。
4.结构设计优化技术在建筑结构设计的运用策略
在建筑结构设计中,为了促进设计水平提高,更好指导施工建设工作,需要重视结构设计优化技术运用,并根据设计具体内容,采取有效的设计策略。具体来说,应该从以下几个方面入手,采取相应的优化设计策略。
4.1结构整体与局部优化
建筑结构设计具有层次性,并且相对比较复杂,因而必须运用技术措施优化整体与局部设计工作。就层次来说,它包括设计体系、结构体系、安装设计体系等,并且每个体系还包含不同的分支体系。设计中必须考虑建筑结构的具体情况,优化每个分支体系结构,进而完成整个设计工作。同时,设计还包含原料选取、零部件选择、结构类型选择等内容,具有一定的复杂性,这也是设计中需要考虑的问题。针对这些特点,设计中必须从整体入手,细化设计工作,提高设计水平。
4.2桩基础与上部结构优化
桩基础主要包括灌注桩和预制桩两种不同类型,设计中需要根据具体情况合理选用。灌注桩施工复杂,工期较长,质量控制比较困难,但效果良好。而预制桩质量可靠,能够显著提高地基承载力,设计中应该重视该措施运用,并选择合适长度,满足预制桩施工需要,促进工程质量提高。同时,在上部结构设计时,首先需要合理布置剪力墙,确保剪力墙均匀,质量可靠,使楼层平面中心和结构重心重叠在一起,减少地震、强风所带来的负面影响。一般采用大开间剪力墙构造,适当增长剪力墙墙肢,减少墙肢数量,减少混凝土使用量。另外,剪力墙暗柱一般运用钢筋,有利于确保结构稳固,提高设计水平。
结语
通过上文的叙述分析我们可以得知,随着时代的进步和社会经济的发展,在时代飞速发展的今天,企业在发展过程中面临着日趋激烈的市场竞争,要想在激烈的市场竞争中获得发展和壮大,除了要保证建筑工程结构设计的质量和安全之外,还需要将经济性原则给贯彻过来,最大限度的扩大建筑工程的经济效益。针对这种情况,就需要将结构设计优化技术应用到房屋结构设计中;相关的工作人员需要不断努力,提升自己的专业素质和综合水平,总结设计经验,以便设计出更好更安全的房屋建筑。
参考文献:
[1] 宋戈辉. 结构设计优化技术在厂房结构设计中的应用[J]. 黑龙江科技信息. 2012(19)
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[关键词]建筑 结构设计 安全度
中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)01-0116-01
1.引言
在建筑结构设计中,最重要的基本的问题就是安全度的设计。根据结构设计的角度来看,在平面形状中,三角形结构比圆形、正方形、工字形、椭圆形等结构在抗侧移能力和抗弯曲变形等方面弱很多,因为其具有较大的迎风面,承受的水平风力作用较大,所以说三角形建筑的结构具有较差的安全性。因此,确保建筑结构的安全性是确保建筑物安全的首要前提。
2.建筑结构设计中的安全度概念
在一定的经济条件下,赋予结构以适当的安全度,使得结构在预定的使用期限内能够满足各种预期的功能要求,这是进行建筑结构设计的基本目的,通常来说,建筑结构必须满足一下几点功能:
(1)在正常施工可能出现的各种作用建筑结构必须可以承受,在使用时可能出现的各种作用建筑结构也必须可以承受,而且在遇到偶然发生的事件的时候,建筑结构的整体稳定性仍然可以保持,这也就是我们说的建筑结构的安全性。
(2)在正常时其工作性能良好,也就是建筑结构具有适用性。
(3)在对建筑结构进行日常的维护,建筑结构可以保持长久,也就是耐久性。
建筑结构安全与否的标志就是上述所说的安全性、适用性、耐久性,其总称为结构的安全性。结构的安全度是指在规定的条件下,规定的时间内,对预订功能完成的概率。
3.我国建筑结构设计安全度现状
自从上世纪50年代以来,我国建筑结构的设计方法几经变化,从容许应力设计法到破损阶段设计法,再到极限状态设计法和概率极限状态设计法,但是安全度设计却没有发生什么变化。我国的安全度设计水平一直落后于国际通用设计标准。安全系数、分项系数、可靠指标是安全度在结构设计标准方面的主要表现,同时一些其他因素对于安全度也有影响,比如荷载标准值、结构的构造规定等。通过一些规范来分析比较我国建筑结构设计安全度的现状,国外设计规范取用的荷载值高于我国,国外的材料强度的取值低于我国,国外所用结构承载力计算公式的安全裕度高于我国,有的可能存在不安全的隐患,国外对结构的构造规定远高于我国,例如,我们将我国混凝土结构安全度和国外标准相比,就发现我国的混凝土结构安全度偏低,我国在混凝土构造上规定柱子的压筋的最小配筋率为0.4%,然而前苏联1949年就规范柱子的压筋最小配筋率为0.5%,我国的安全度较低与前苏联的标准,我国规范中要求的梁的拉筋和柱的压筋都明显低于国际标准。这也就表明,在建筑设计结构安全度的每一个环节的安全性都低于国外。
我国在解放初期的时候,因为紧张的物资供应,国家对外备战、对内建设的大环境下,我国从事建筑行业的科研人员为我国事业做出了巨大的工序,因为受到物资、材料、资金等各种因素的限制,他们采用的可能是世界上最低的建筑结构设计安全度,为建国初期的中国建立了许多建筑物,而且经受了几十年的考验,这应该给予极大的肯定,但是从上世界80年代以来,我国的综合国力得到了提升,经济得到了迅猛发展,现行的结构设计安全度对于我国现今的国情已不再符合,结构设计低安全度对于今后的发展不能满足,如果继续按照低结构安全度进行建筑结构设计对于国家眼前和长远的利益都不符合。和国际现有的结构设计标准相比较来看,我国的机构设计水平低于国际标准,这对于我国建筑行业公司走出国门,去国外进行投资是不利的,对于我国的形象是一种损害。因此,在我国现如今综合国力、经济实力都增强的条件下,我国应该选择合理的建筑结构设计安全度,这才利于我国建筑行业的良好发展。
4.从设计思想上进行转变,使安全度水平得到全面提升
4.1 开发商要将高安全性能的建筑结构作为销售的竞争点
建筑结构设计安全度的高低不仅仅是一种纯政府的行为,因为建筑结构是一种特殊的商品,当前房屋的开发商、用户会参与其中。开发商在进行建筑结构安全度设计的时候,一定要本着质量第一、安全达标的标准进行设计,应该为其建造并出售给用户的建筑物的安全质量负责,开发商应该在对售价影响不大的前提下使得安全度得到最大程度的提高,开发商也可以将高的安全性能作为商品的竞争点,得到建筑物用户的认可,提高企业商品的销售量。
4.2 提升结构设计安全度标准,有利于建筑业主利益和要求的满足
根据我国现有的国情来看,现有的低建筑结构设计安全度不能够满足我国建筑业的需求,也很难得到建筑物业主的满意,因此,提高建筑结构设计安全度的标准是势在必行的,这对于提升生产、生活水准也是非常有利的,对于促进国民经济的发展也有一定作用,而且还能够使建筑业主的利益和要求得到满足。
4.3 尽可能合理的多使用合格的钢材
现如今我国综合实力远高于建国初期,物资匮乏的局面以不再,因此,现如今在进行建筑结构安全度设计的时候,应该在建筑主体中尽可能的多使用合的钢材,而没必要像建国初期那样挖空心思的节约钢材,只有在结构安全度设计中合理的多使用钢材,才利于建筑物安全性能的提升,满足开发商和建筑物业主的需要。
5.总结
建筑结构设计安全度设计在确保建筑物安全可靠方面是非常重要的,其对于建筑物的安全性、适用性、耐久性具有重大意义,因此在建筑结构设计中做好安全度的设计是重中之重,本文首先对建筑结构安全度的概念进行了介绍,并探讨分析了我国建筑结构设计安全度设计的现状,并根据我国国情提出了从设计思想上进行转变,全面提升安全度水平的观点,其主要包括开发商要将高安全性能的建筑结构作为销售的竞争点、提升结构设计安全度标准,有利于建筑业主利益和要求的满足、尽可能合理的多使用合格的钢材三个方面,做好上述三方面的工作,对于我国建筑结构安全度的提升具有重大意义。
参考文献
[1] 黎正平.对建筑结构设计安全度的几点看法.《新材料新装饰》.2014年1期
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关键字:建筑结构 功能 钢结构 开裂
中图分类号:TU3文献标识码: A
1、房屋建筑结构设计阐述
随着建设事业的不断发展壮大,结构设计也是非常重要的一个环节。建筑结构设计设计人员用建筑结构的语言,有:墙、柱、梁板等等,来表达出自己的设计理念。也就是说,结构设计主要包括结构设计,包含基础地下室设计,地上结构设计,结构设计包含两方面的基本内容:第一,结构的计算设计,要充分考虑建筑设计的要求。要保证建筑物在两种状态下的计算,一种是构件在正常状态下的计算,另一种是构件在极限承载能力状态下的计算,比如说,疲劳强度的计算演算等。第二,结构的施工图设计1.构建措施2.图纸表述质量.在结构设计中的程序问题。在建筑设计中,设计很多,除了结构设计之外还有暖气通风设计、电气设计、给排水设计等等。另外,要做到设计要具有环保性、经济性、美观性、功能性等等特征,建筑设计应该要加以重视,设计关系到建筑物的质量问题。另外,建筑物的构件如果是有多种作用力同时发生的话就必须考虑全面,要把最不利的组合考虑进去。此外,抗震设计也很重要,在设计的过程中,要根据所在不同地区考虑建筑物的高度以及结构类型等实际的情况来进行不同等级标准的采用。而在计算与构件的要求都是取决于抗震不同的等级。
2、房屋建筑结构设计过程中存在的因素
2.1 部分结构设计不完善,存在着安全问题
有些设计将底层部分成为大的空间,这样就会使得抗震墙很少,而上部的砌体的抗震墙与与底部的抗震墙或者是框架梁没有对齐,这样就会造成结构体系的不合理;还有一些设计场地类别、抗震类别都选用不准确,进而导致整个结构设计的不合理不准确。一些混凝土的构件,特别是一些悬挑构件,其配筋率达不到要求,一些相差一半,甚至有些连一半都还达不到;一些结构设计与计算书没有保持一致,结构强度与计算的结果相差很大,设计存在着隐患;一些设计中的荷载取值不规范,有错算或只是漏算的现象发生等这些问题,这些都可能会造成隐患。
2.2 设计人员素质不高
一些施工图中,漏缺一些相关性剖视图、大样图以及系统图等;另外还有一些施工图表述不完整,甚至是对于一些比较重要的,应该由图纸反应的内容却只是进行了标注: “由设备厂家确定” 或者是“详见图集”等,施工图的细部大样不详细,工程的全貌就不能被很好的反应。另外,还有一些重要的设计参数、耐火等级、设计依据、安全等级、工程类别等等这些在设计说明中都没有明确标注。产生这些问题,与设计人员的态度有很大关系,对一些房屋建筑的设计没有引起重视,而仅仅是参照其他设计的成果,这样有很大的盲目性;还有些设计者没有建立正确的计算模式对结构计算的成果还缺少判断经验。另外还有一些设计者在设计过程中对一些设计方法与规范还没有很好的理解,这些都造成了设计的不合理,造成结构设计隐患。
2.3 构造设计中的问题
该问题重要是框架结构设计的问题以及地基基础设计问题,地基基础设计时经常会有的问题。例如,在高层的建筑物中,其基础的有效的深埋深度中有可能会出现不足的现象,对于桩基基础的选择不当就对于其完工质量造成影响,甚至是对其环境造成损坏。当桩间距不足,与相关规定不太符合时就不能保证试桩结果,当桩身的长度不足时,在挤土灌柱桩时,就不能穿越软土层的深度,不能与相关的规定所符合,这都是在设计中容易出现的情况。在框架的设计中,设计者往往忽视纵向型框架,而仅仅是重视横向型框架。抗震设计要求中,要按照两个主轴的方向分别进行计算。当没有进行抗震设计时,一些设计者就会按照普通连续梁的方法进行纵向框架的设计,这与相关的构造要求也是不相符合的。
2.4 结构计算问题
结构计算应注意的问题结构整体计算总体信息的取值: 混凝土容重(KN/m3) 取26-27,全剪结构取27,若取25,对于剪力墙需输入双面粉层荷载。计算振型数,取3 的倍数,高层建筑应至少取9 个,考虑扭转耦联计算时,振型应不少于15 个,对多塔结构不应少于塔数乘9。计算时要检查Cmass-x 及Cmass-y 两向质量振型参与系数,均要保证不小于90%,达不到时,应增加振型数,重新计算。地震信息中的“活荷质量一般折减系数”RMC 取0.5,具体问题时按照《抗震》5.1.3 条)。
自振周期应考虑填充墙体对刚度的影响进行折减。当添充墙为砖墙时,框架结构0.6-0.7,框剪结构0.7-0.8,剪力墙结构0.9-1.0。活荷载信息中“柱、墙活荷载是否折减”,一般不折减,“传到基础的活荷载是否折减”,应折减。
此外,很多建筑工程中出现了一些抗震结构不利或者是规划性差的问题,还有一些楼层错层的问题,而如果在高层的建筑中出现了大范围的错层的话,楼板的连续性就会出现问题,这种结构对于抗震是很不利的。一些高层的房屋建筑存在着薄弱层但是没有措施来补救。按照在高层建筑中对于抗震设计的一些要求,高层结构不能采用两种以上的复杂性结构。而如果是楼板的开洞过于太大,就会造成结构的不规则性,从而影响了抗震效果。
3、建筑构造设计应注意的一些问题
在构造设计中一些问题是应该要多加注意,比如说,屋面结构、雨篷应该要考虑满水荷载,在天沟雨篷的深度超过了500时,就应该在天沟以及雨篷的侧板上设置泄水孔,这时,水量可以计算至水孔的底面,另外还应该考虑到坡层的重量问题。挑檐转角在位于阳角以及阴角时要注意加强配筋。在结构平面图中,所有的受力构件都应该相对轴线来对定位尺寸进行标注。在连续跨梁配钢筋时,支座两旁的钢筋直径应该相同,便于钢筋穿过支座,以避免两边的钢筋都在支座锚固,这样就可能会影响到节点混凝土浇灌筑。对于现浇楼板面,在使用周期布置轻质隔墙时,可以将其每米自重的30%作为每平米楼面的荷载值进行计算。现浇板在埋设备暗管时,暗管的外径要注意,不能大于厚板的三分之一,交叉线管也要注意,要使管壁至板上下的距离不能小于25毫米。
4、结束语
房屋建筑的结构设计,是整个工程展开以及实施过程中的重点内容,为满足建筑的安全性、适用性和耐久性等可靠性要求,设计要做到平面布局和结构选型合理,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。设计要做到平面布局和结构选型合理,荷载取值准确且无遗漏,严格遵守有关设计规范、国家标准,以保证建筑质量。
参考文献:
[1]雷春蕾,张书强.房屋建筑结构设计的常见问题[J].技术与市场,2011,(08).
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【关键词】 民用建筑;结构设计
中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:
引言
民用建筑作为人们居住的载体,与人们的生产、生活密切相关,民用建筑结构设计直接关系到民用建筑的质量,并影响着建筑物本身的经济性、安全性、舒适性和耐久性。当前, 民用建筑设计追求“以人为本”, 这就要求结构设计人员设计思想的开拓和设计方法的创新。
一、现代民用建筑结构设计的概念
简而言之,结构设计就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言包括墙、柱、梁、板、楼梯地基等结构元素,然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系,包括竖向和水平的承重及抗力体系。
二、结构抗震的概念设计
结构抗震的概念设计是指通过地震对建筑结构的整体效应来有效地解决建筑结构设计中存在的基本问题,具体包括分析建筑结构的破坏机制和过程。结构抗震的概念设计要立足于建筑结构的整体布局上,加强对关键部位的设计细节,在整体上提高建筑结构的抗震能力。民用建筑是人们生活的主要场所,对它的抗震能力要制定高标准,严要求,民用建筑的结构设计中的抗震概念设计非常重要。
三、现代民用建筑结构设计的关键技术
3.1异形柱框架结构
在结构设计中,原则上要求框架结构的柱采用矩形柱,这是因为矩形柱的受力能力较好、传力途径明确,在长期的工程实践中积累了大量的经验,计算理论较完善,所以矩形柱的理论更接近实际。但随着近年来,民用建筑的高层化,使矩形柱的柱截面增大,在房屋内部的布置和使用上造成影响,在装修中,造成了使用面积的浪费。异形柱框架结构解决了这个问题。
所谓异形柱框架就是根据墙体布置情况,将柱截面做成“L”“T”“+”形,也有采用“Z”形。“L”形多用于墙的转角部位,“T”形截面多用于纵横墙交接处,柱肢宽度最适宜用与墙体相同的厚度,使得柱表面与、墙体表面平齐。
3.2预应力混凝土大板结构技术的应用
预应力大板结构是在柱与柱之间布置明梁,楼板采用预应力大板,并在预应力大板上直接布置隔墙的结构体系。随着预应力技术的成熟和广泛运用,预应力材料和施工费不断下降,我国高层建筑转换层结构中采用预应力技术的情况越来越多。预应力结构解决了难看的室内次梁景观的问题,让装修时室内布局的改造和建筑平面布置更加灵活,满足了住户个性化的要求。
3.3 短肢剪力墙的广泛应用
短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度 5 — 8倍的剪力墙结构。常用的短肢剪力墙有“T”字型、“L”字型、“十”字型“一”字型等。在短肢剪力墙结构中,剪力墙能利用间隔墙位,结合建筑平面灵活布置,避免与建筑使用功能发生矛盾。链接隔墙的梁,可以隐藏在间隔墙的竖向平面内。这种新的结构解决了普通框架和普通剪力墙的建筑难题,受到建筑界的肯定,得到广泛的运用。
3.4 钢结构在民用建筑上的运用
钢铁工业的迅速发展,给建筑钢结构建设事业提供了丰富的物质资料。相比砖混结构和混凝土结构,钢结构在民用建筑中有四个明显的优点:一是钢结构自重轻,可以较大程度上减少土、沙、石的用量,综合经济效益好;二是钢材强度高,在民用建筑设计中可采用大开间布置;三是钢结构民用建筑施工周期短,可以加快资金周转,提高建筑工程投资效益;四是钢结构建筑的环保效果好,具有较高的性价比,有利于进行产业化发展,极大的促进新型材料在建筑业的运用,带动钢铁工业的发展。
四、民用建筑结构设计存在的问题
4.1部分结构设计不够科学合理
结构设计不够合理的原因是没有按照建筑抗震设计的规定严格执行,不按照规定进行荷载的取值计算现象十分严重,计算结果超过结构强度本身,建筑物的质量严重不合格。
4.2建筑地基规划不科学
地基的规划和设计对整个民用建筑的地上结构的设计起到重要的指导作用。当前民用建筑的高层化趋势非常明显,但为了追求建筑物外形和内部户型设计的美观以吸引消费者,建设单位对地基的情况并没有加以重视,这对建筑物的质量是个很大的威胁,另外,由于工程建筑的不同地理环境和不同建筑方案,地基设计是否合理对后期的工程建筑影响较大,不合理的地基设计在后期可能会造成投入的增加。
4.3民用建筑的内部结构设计不合理
在实际的民用建筑设计工作中,设计人员不是从业主的实际生活需要进行建筑的内部结构设计,住宅中的各个生活区间面积不够合理,不能充分发挥建筑的功能性。
4.4设计深度不合规定
在实际的民用建筑中,结构设计图纸的偷工减料、设计粗糙、缺少配套系统、责任限定模糊等现象层出不穷,设计人员自身素质低下是其中一个原因,建设商为节省建筑投资,扩大利润也是主要原因之一。
4.5材料选用和结构体系不合理
材料的选用和建筑物的结构体系是重要的工程要素。在高层民用建筑上,应尽量采用钢管混凝土结构或钢骨混凝土结构等,以减少柱基断面的尺寸、提高防震效果。很多实际的建筑工程中都出现了规则性差以及抗震结构不利等现象,楼层错层现象也时有出现,所以在高层建筑上,为达到规定的防震要求,对高层结构不提倡采用复杂结构,这是为了防止楼板开洞过大而导致的结构不规则,从而影响了结构的抗震效果。
五、民用建筑结构设计原则
5.1严格遵守有关规章制度
在民用建筑结构设计中,应严格按照各级政府的规章制度。根据在建工程的具体情况,积极采用成熟的新技术、新材料、新工艺,在保证工程质量的同时做到安全适用、经济合理、保护环境、
5.2做好设计前的调查研究工作。
在进行结构设计前要对施工环境、施工技术条件、工程特点等进行深入的调查研究,根据工程的实际情况,合理的使用新技术、新材料、新结构进行结构设计。
5.3确保结构的安全性
结构安全性是结构在各种因素作用下防止破坏倒塌的能力。是结构设计首先应保证的目标。它的内容主要包括构件的承载能力的安全性,结构的整体牢固性和结构的耐久安全性。在关键的结构部位,或施工操作有难度的部位,应适当的留有余地,以保证结构设计的安全度。
六、民用建筑结构设计中需要注意的问题
6.1结构设计应与建筑专业密切配合,建筑的开间、进深、层高尺寸及选用的构件类型,应尽量减少型号,每一配筋构件尽量减少钢筋规格以利于建筑工业化及现场施工方便。
6.2建筑结构设计应根据建筑物的耐火等级、材料的燃烧性,在建筑专业的有关防火设计规范中的要求下,正确合理的选择结构构件的材料,正确选择结构构件的保护层及保护作法。
6.3在结构设计中采用的新技术和新材料,应由国家认可的检测机构进行试验论证,出具检测报告,并经有关部门组织的审查审定后方可使用。
6.4制定结构设计执行技术岗位责任制,把责任落实到每个负责人的头上,权责明确,提高设计人员的责任意识,确保结构设计的合理性、准确性。
七、结语
民用建筑的结构设计对民用建筑的质量和使用都有着重要的作用,虽然目前。我国在民用建筑结构设计上已经取得较大的进步,但由于社会环境和科学技术等原因,在这方面仍然存在着不少的问题,这需要我们的建筑设计人员的不断钻研和努力,在实践中不断积累经验,学习新技术,为民用建筑结构设计上存在的问题的解决贡献自己的才智,以提高我国民用建筑结构的设计水平,进而使我国建筑质量有质的飞跃。
参考文献
【1】孔雅莎.建筑结构设计杂谈[J].建筑结构,2006(3).
篇6
关键词:结构设计; 设计;优化
中图分类号:TU3 文献标识码:A
1、结构设计优化方法的理论体现
当我们进行结构设计以及工程项目的相关设计的时候,不仅要对设计对象的安全性可靠性以及其基本使用功能进行必要的考虑外,设计还要尽可能的突出建筑的美感,这些便是结构以及工程项目的最优化的相关问题。也就是说利用相应的数学上的方法,对所有设计方案进行必要的分析比较,得出最满意的设计方案,以满足预期的目标。
从理论上对结构设计优化方法进行相关的分析可知,房屋工程结构总体的优化设计以及房屋工程分部结构的优化设计是结构设计优化方法在实际应用中具体的表现。房屋工程结构总体的优化设计主要是对围护结构、屋盖系统以及结构细部等进行相应的设计方案的优化设
计。在设计的时候还必须考虑到相应的布置、选型、造价以及受力等方面的问题,然后根据工程的实际情况以及结合房屋建筑相应的经济性,对建筑结构进行相应的优化设计。
为了适应时展的要求,建筑的结构形式必须不断的进行必要的创新。对于建筑结构的设计师来说,要确保建筑结构具有一定的安全保证,在此基本上考虑设计出新的结构形式。
对于建筑结构的设计,我们要求尽量缩小质量中心和刚度中心的差异以及建筑的平面结构尽量对称与规则,不过这些必须满足设计师的基本设计意图。还要要求在水平荷载作用下建筑物不会产生很大的扭转效应。必须在满足建筑相应的功能条件下,在竖直方向布置尽量让竖直方向的相应的承重构件上下贯通。在结构设计中,为了减少结构设计与分析上的难度以及经济性,我们应该尽量避免使用转换层结构。对竖直方向的刚度也有着相应的要求,要求刚度的变化必须是渐变的而不是突变的,否则在刚度突变的地方会出现严重的应力集中,这不利于建筑结构抵抗水平方向的动力载荷作用。
2、结构设计优化技术的现实意义
对建筑结构的设计进行必要的优化,在对于房屋结构相关的设计中的应用意义重大,不仅能够满足了建筑的实用与美观,而且还可以有效地对工程造价进行控制。对于建筑商来说,其当然希望用最少的投资,而获得最大的收益,然而又必须对建筑结构的科学性、可靠性以及安全性做出保证,这必然要求对结构设计进行优化。
结构设计优化和传统房屋结构设计进行比较我们可以发现:运用设计优化的技术能够降低建筑的工程造价(6 ~ 35%)。结构设计优化技术能够使得建筑结构内部的每个单元都得到最佳的协调,并可以对材料的性能进行最合理的利用。这样不仅能够保证相关规定的安全系数,还能够实现对建筑结构设计的经济性与实用性。
3、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤
3.1建立结构优化的模型
在我们对房屋结构整体进行必要的优化设计时候,可以分成三步进行建筑结构的设计优化。下面将对每一步骤进行详细的介绍:
3.1.1要对设计变量进行合理的选择
通常在对设计变量进行选择时,我们把对建筑结构影响的主要参数作为设计变量。如目标控制的相关参数(损失的期望C2和结构的造价C1)和约束控制相关参数(结构的可靠度PS)等;然而还有一些影响不是太大,其变化范围也不是很大或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足相应的设计要求的一些参数,我们可以用预定参数来表示,这样能够使得我们的设计量、计算量以及编制程序的工作量均大大减小。
3.1.2对目标函数进行确定
在进行结构设计优化的时候,我们还必须寻找一组能够满足相关的预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数,使得工程造价最少。
3.1.3对约束条件进行确定
对于房屋的结构的设计优化来说,必须确保结构的可靠度,来对优化设计相关的约束条件进行相应的确定,设计优化的约束条件主要包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件。在进行结构设计的时候,我们必须对目标约束条件与实际的约束条件进行相应的比较与分析,再确保每个约束条件都必须满足相关要求,以实现最佳的设计。
3.2对优化设计的计算方案进行设定
根据可靠度进行的房屋结构的优化设计具有多约束且非线性的优化问题以及复杂的多变量,在进行相应的分析计算中,一般把有约束的优化问题转换成无约束优化问题的求解。常用的优化设计的计算方法有拉氏乘子法、复合形法、Powell法等。
3.3进行程序的相关设计
根据可靠度进行的房屋结构的优化设计的基本模型以及所使用的优化设计的计算方法,可以编写一个具有运算速度快以及功能齐全的综合应用程序。
3.4结果分析
我们必须对相应的计算结果进行必要的分析比较,然后选择出最佳的设计方案。在这个过程中,我们考虑问题必须全面,并且要对问题进行多角度的考虑。这一步骤在建筑结构设计优化中尤其重要,合理的选择设计方案,不仅能够确保结构的美观、安全性、合理性以及实用性,还能够对施工中的资金的投入有着重大的影响。在结构设计优化中只强调经济上的节约,而忽略技术上的相关要求,是不正确的;同样只考虑技术上的要求,而不考虑经济的要求,也是不合理的。我们必须对两者进行合理的配置,才能达到相关要求。
4、结构设计优化技术的实践应用
对于项目的前期设计、整体设计、旧房改造以及抗震设计方面均能够采用结构设计优化设计的方法。下面对实践应用中的问题进行必要的说明:
4.1结构设计优化应注意前期参与
前期方案直接会影响到工程的造价,然而很多结构设计忽略了这一点,所以我们应该注意。前期参与能够让我选择合理的结构形式以及合理的设计方案。
4.2概念设计结合细部结构设计优化
在没有具体数值量化的情况下,我们可以使用概念设计。例如,对地震的烈度进行设防时,由于它存在这不确定的因素,所以我们无法找到与实际相符合的计算式,所以在进行设计优化的时候我们可以使用概念设计的方法,把相应的数值作为参考与辅助相关的依据。同时在设计过程中,相关结构设计人员必须合理并灵活的使用结构设计优化的方法,从而达到最佳的效果。
在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化,例如,在现浇的混凝土异形的板料,其拐弯处容易开裂,我们可以简化成矩形板,然后再合理的选择钢筋,在满足其结构的基本要求条件下,达到既安全又经济的目的。
4.3下部地基基础结构的设计优化
在地基基础的结构设计优化中,我们必须选取合适的方案,如可以根据工地的地质条件选择相应的桩基类型,并尽量减少相应的工程造价。并根据桩端的持力层的厚度合理的选择灌注桩的桩长度,通过对多种设计方案进行必要的分析比较,然后选取最佳的设计方案。
篇7
计算机信息技术及工程技术水平的不断提升,从一定程度上促进了建筑结构设计的发展,并改变了建筑结构设计的模式。在此背景下,也给建筑工程结构设计工作人员提出了新的要求。通常情况下,建筑结构设计主要涵盖了四个部分即方案设计、结构设计、构件设计及设计图纸绘制。对建筑结构强度、刚度、延性等进行设计、计算、验算是建筑结构设计最基本的目标。通过上述工作让建筑物各项属性达到标准要求,以保证建筑的物的稳定性与安全性。建筑结构所受的恒载主要来源于自重与竖向静力为主。因此,在实际设计过程中,需保证结构在受到以上荷载处于允许范围内。通过合理筛选基础结构,可让建筑上部结构与下部地基达成平衡,进一步提升建筑结构的稳定性。
2.建筑结构设计原则分析
建筑结构设计过程中,应遵循以下原则:(1)预设多道预防。建筑结构设计过程中,特别是对于抗震设计而言,应该设定多道预防,并将不同的构件相互关联起来,以形成有效的结构体系。即便某些构件受到破坏,其他的构件还可发挥顶替作用,进一步提升建筑结构的安全性。(2)打通关节。受力传递是建筑结构体系中的重要环节,受力传递受到阻碍时,会对构件间的连接产生影响,甚至破坏静态平衡。通过打通关节,可促进外力传递并消减多余的外力,可让体系静态平衡控制在合适范围内,有利于让建筑保持稳定。(3)平衡设计。对于建筑结构而言,每一个构件都具有自己的作用,实际设计过程中不可能做到完全兼顾。因此,设计过程中,要注重各构件之间的平衡性。优先考虑结构的整体性,再充分把握构件细节,做到“抓大放小”。另外,建筑结构设计应尽可能满足实际使用需求,在性能达到要求的基础上,尽可能降低施工的复杂程度,合理控制成本,让建筑项目获取更大的效益。
3.建筑结构设计关键问题及策略分析
(1)伸缩缝建筑物长期受到温度变化影响,会造成混凝土出现冷缩热胀,导致混凝土结构出现一定程度变形。若变形过大,必然会对结构本身的稳定性产生影响。由温度所造成的内力变化计算较为复杂,若仅仅遵循弹性结构进行计算,会使内力出现较大程度偏差。当建筑长度超过一定范围时,可设定伸缩缝来降低温度变化对混凝土的影响。伸缩缝设定过程中,除了依靠计算外,还需要结合实际施工经验来确定。伸缩缝设置通常采取两种方法进行:(1)添加膨胀剂。在混凝土当中添加适量膨胀剂,可降低温度对混凝土的影响作用;(2)设置后浇带。后浇带浇筑时应选择气温较低时下进行。可在水泥当中添加含微量铝粉的混凝土,以增加后浇带的强度,避免新老混凝土之间产生裂缝。(2)回填土建筑施工过程中经常会遇到回填土问题,回填土质量与建筑结构稳定性及安全性存在密切联系,所以在结构设计中需要对回填土质量进行充分考虑。在灰土搅拌时,可能会出现搅拌不够均匀而影响到回填土质量。部分情况下,灰土夯实的部分临近于地下结构,可能会造成地下结构受到破坏。通过增强回填土质量,可将建筑结构水平位移控制在合理范围内,对预防地坪开裂及建筑沉降等均可起到促进作用。采取压密注浆的方法将土体挤密,构成新的浆脉复合地基,以改善土体的强度及防渗性能,并改善土体物理力学性质,促使软土地基承载力提升。(3)剪力墙设计剪力墙布置时,应均匀分布,尽可能保持建筑物质心与刚心重合,并让横向与纵向的刚重比保持接近。同时,要避免出现一字型剪力墙。楼面主梁平面不能外搁置于剪力墙上,若无法避免,就需要在相应位置处设置暗柱。若梁高超过墙厚幅度较大时,尽可能拉长转角出墙肢。剪力墙配筋与建筑结构安全性及经济性也存在着密切的关联性。配筋时,要求将水平钢筋置于外侧,而竖向钢筋放于内侧,保证配筋满足计算规范建议的最小配筋率。(4)抗震设计抗震设计需要把握以下关键点:(1)结构弹塑性分析。结构弹塑性分析方法共有两种:①弹塑静力分析方法。该方法主要利用空间协同平面结构模型与平面三维空间模型进行分析,地震波不会对最终结果产生影响。②弹塑性动力分析方法。该方法主要采取结构统计模型进行分析,模型构成较为简单,应用较为简便,但地震波会对最终结果产生影响,并且存在多个结果,需进行筛选。(2)可行性分析。根据建筑工程项目功能需求、所处环境及施工工艺特点等进行可行性分析,以保证建筑抗震性能达到标准。在保证抗震性能的同时,尽可能控制抗震材料使用量,以节约成本。(3)加强隔震及消能减震设计。
4.结语
篇8
关键词:房屋建筑;结构设计;问题;措施
中图分类号: TU2 文献标识码: A
一、房屋建筑结构设计的基本方法
在房屋建筑结构设计过程中,基础设计是否符合相关标准,不仅决定着房屋建筑今后施工状况,同时还决定着房屋建筑今后的整体投入使用。在整个基础设计的过程中,设计人员首先应对工程的地基进行实地考察,以便在基础设计的过程中能够真正做到科学、合理、经济、适用。此外,设计人员在地基设计的过程中,除了结合当地的地理环境外,还应结合着相关部门提供的地质勘查资料,确保在施工之前将基础工作打牢,此外,在房屋地基设计的过程中,设计人员还应及时的对房屋建筑的整体结构做到“心中有数”,只有这样才能保障房屋建筑设计的整体性。
设计人员在设计房屋建筑结构的过程中,除了受当地的地理环境影响外,还在一定程度上受到多种不规则因素影响。针对工程结构较为复杂的建筑结构,设计人员很难对其进行一一定量划分,同时也无法确定工程各个部分的实际建筑范围。
二、从建筑结构设计中总结注意的问题和处理措施
1、建筑结构计算中出现的问题和解决的方向。
1.1 楼板计算。
建筑结构设计当中经常会出现不正确的楼板计算,经常会出现一些这样那样的误区。问题存在于:误以为单向板这样的计算方法可以代替连续板的计算,最终只能得出错误的结论;误以为使用双向板查表方式计算的时候,可以完全忽视材料泊松比方面的影响,但实际得出的数据往往存在错误,原因是未能及时调整“跨中弯矩”,使计算结果偏小。对此要采取的措施是根据实际情况运用合适的运算方式,切莫因为贪一时轻便,而导致整体结构设计的失败,因小失大。
1.2 荷载计算。
在建筑结构计算中,要注意防止荷载方面的计算出现明显错误,比如忽略计算荷载、又或者少算了荷载,不当折减活荷载,还有一种情况就是实际计算与建筑物用料的情况不相符,最终造成基础底板多算了,或者少算了土重,不管是多算还是少算,最终都会导致建筑结构在实际施工中造成不理想的实施效果。对此要采取的措施是要事先做好荷载的情况调查,要将计算方式与荷载实际情况紧密结合起来,才能确保计算出来的数据落到实处。
1.3 电算结果。
有些时候建筑结构进行电算的时候,不注意正确的操作性,最终导致电算结果不正确,一旦根据错误的电算结果投入到进一步的工作中,就会导致接下来计算结果的分析和评价出现偏差和明显的错误,就会导致一步错,步步错的糟糕情况。对此要采取的措施是树立重视电算技巧的意识,牢记电算结果的正确与否直接关系到整个工程的评价工作和投入工作。为了不造成损失,我们应当引进有保障的电算技巧,再根据正确的结果进行判断、分析,这样的话才能最终为施工图的设计提供科学的数字依据。
2、建筑结构设计构造角度出现的问题和解决的方向。
2.1 配筋率的设计问题。
配筋率对于建筑结构的设计具有很大的参考作用,它对巩固建筑体具有不可忽视的作用,建筑结构设计中有时候缺乏一种重视的意识,往往会草率、马虎的计算得出不够精确的最大和最小的配筋率,将这样的结果使用到实际设计当中,后果可想而知。对此,我们要通过实践经验总结出精确的配筋率在最大和最小的范围,这样才能够保证建筑结构在发生外部震动或者突发损坏的时候具备一定的延展性,同时又能够满足配筋的最小限值。
2.2 钢筋的规范使用。
钢筋在搭建整个建筑结构中是不可或缺的重要施工材料,有些施工单位为了图方便、图便宜,购买了质量不过关的钢筋,最终在施工建筑的检验中过不了关,或者在日后的建筑使用中留下了巨大的安全隐患,得不偿失。因此涉及到钢筋的质量问题,设计图纸中应明确规定所使用钢筋的强度、质量要求,在设计层面上控制材料的质量,保障建筑物的安全。
2.3 温度的调节体系。
任何的建筑建设必须将耐温性考虑到内,这样才能延长它的使用寿命,一些建筑设计师在设计建筑的时候并没有过多关注房屋温度的调节,最终设计出来的建筑尽管外观大方美观,但是却经不起时间的考验。对此,设计师的设计建筑物结构的时候要加入通风融热的功能,避免房屋使用中出现因为温度高而导致墙体开裂,最终造成事故的发生。
三、从建筑的抗震设计中总结要注意的问题和处理措施
在建筑设计中加入抗震元素,是必要的一个步骤,应当置放于将建筑物的整体设计当中统筹规划,抗震的设计需要融入到整栋建筑的建设当中。国内已经出台了最新建筑设计的抗震规定和要求,尤其指出在地震频发的地区,抗震设计要成为结构设计中的重中之重,建筑的设计不论是采用框架剪力墙的结构,还是采用多层砖混的结构,都必须克服技术难关,从抗震的角度出发,实施二阶段设计,达到设防要求三个水准。抗震设计应当及早地安放到建筑结构的整体概念的设计当中,设计人员要有意识参与到结构设计队伍中,这样才能确保整体的建筑结构设计科学合理,一旦是后来才添加上的抗震设计,不能保证后来的抗震设计能够很好地融入到整体结构建设体系中。一是多层砌体式的建筑结构的抗震技巧实施注意要点。首先要做好承重的方案设计,可以考虑横墙承受重量,也可以考虑纵墙、横墙能够共同承受重量。但要注意的事项是确保布置纵横墙时要均匀而对称,平面和竖向的布置规则不一样,平面的话内部要对齐,竖面的话要上下连接。二是面对钢筋砼多、高层结构的住宅,我们可以考虑做到:(1)双向布置抗侧力结构,从而确保能够承担平行于该抗侧力结构的地震力度。(2)针对框剪体系的各个部位的侧力结构,要将各个结构融合一起共同工作,发挥整体结构作用。这个除了要注意一些细节,比如测量楼盖、屋盖的长度和宽度、测量抗震墙的刚度等,还要采取固定措施,比如是否稳固连接抗震墙、有没有确保楼盖、屋盖的整体性设计。(3)规则设计的原则。一般能够使用规则结构,就能够比较省心。但是面对复杂的结构,除了要采取特殊设计,还要考虑设置适合于复杂结构的防震缝。
四、从建筑结构建设遵循的原则中总结注意事项
1、遵守“抓大放小”的原则。
在建筑界中,设计结构一直流传着“弱梁强柱”、“弱弯强剪”的机构设计理念。在建筑结构设计中要实现各个部位平均用力的可能性不大,毕竟结构建设是一个整体统筹问题,存在着轻重之分,因此设计人员首先确定什么是重要,什么是次要的概念,也就是抓大放小的概念,将更多的精力放在重要的部位,少些精力分到次要的结构。
2、遵守“柔硬适度”的原则。
建筑结构体系并不过于讲究设计要达到怎样的刚性效果或者柔性效果,刚柔有怎样的标准测量,目前还没有一定的答案。但是可以确定的一点是,结构设计不能偏于两极化,太刚的结构容易导致形状变化效果差,承受外来破坏力的能力有限,容易在突发外力的承受下,造成局部或者全部的破损。相反,太柔的结构风格,尽管可以很少的承受外力,具有一定弹性,但是却容易造成受外力明显变形,严重的话甚至会出现全体倒塌的事故,危险性可想而知。因此,设计专家要根据建筑的实体情况,通过观测、考察、实践确定具体建筑设计结构的柔硬度。
五、结束语
建筑结构设计在建筑工程整体设计当中是必不可少的重要部分,缺乏了科学合理的建筑结构设计将会导致建筑工程不扎实,为日后的使用留下巨大的后患。对此,设计工程师要从整体的设计入手,不断反思总结实践中出现的问题,从设计计算、设计角度、抗震设计等方面入手,严格遵循建筑结构设计的原则,找出合理解决问题对策,只有这样才能建立合格的建筑结构,不断提高建筑工程的质量,确保建筑的成功投入。
参考文献:
篇9
【关键词】山地建筑;建筑结构;结构设计
由于山地自身的特性,导致对山地建筑结构设计与平原地区的建筑结构设计具有一定的差异。在进行山地建筑结构设计之前首先要选择适合的山地地块,通常情况下,适合建造房屋建筑的山地坡度要不小于8%,确定地块之后要结合该区域的自然条件进行设计,尽可能地合理利用自然条件,不随意改变原有地形结构,科学规划道路,并根据业主要求科学设计公共设施和公共服务建筑等[1]。以下笔者就以烟台铺拉谷酒庄工程为例,探讨山地建筑结构设计的要点。
一、建造山地建筑的意义
随着当代社会的发展和人口的急剧增长,土地资源越来越稀缺,为了节省城市土地资源,人们将目光放到了山地区域上面,于是越来越多的山地建筑工程项目被提上了日程。建造山地建筑,可以有效扩展人们的居住空间,节约土地资源,同时山地环境还有利于让人们舒缓心情、释放压力,所以建造山地建筑是现代人们的必然需求。根据调查研究显示,开发山地资源、建造山地建筑一来可以适应社会经济发展,二来能够适应现代建筑功能,三来能够有效节约成本,四来具有现代技术保障,所以建造山地建筑是可行的,更是意义重大的[2]。
二、山地建筑工程概况
1、工程概况
以烟台铺拉谷酒庄工程为例:本工程一期共15个单体酒庄,位于烟台市莱山区,5号酒庄建筑高度为21.90m,建筑面积为4486.19m2,地下二层为葡萄酒作坊展示、品酒厅,地下一层为中餐厅,一层为大堂、客房;二、三层为客房、休闲吧;建筑的基础形式为独立基础,采用天然地基,结构类型为掉层框架结构。
2、地层结构及承载力
根据实地勘察显示,烟台铺拉谷酒庄工程位于山谷冲沟中,场地地形起伏较大,场区地貌类型属山谷冲沟。素填土层结构松散,分布于场区5号、6号楼沟底地带,颜色为褐黄色,主要由粘性土角砾、风化岩石碎块、碎屑等组成;5号楼厚度一般为0.50-4.90m,6号楼厚度一般为0.50-1.80m。强风化花岗岩层厚度一般为5.00-10.00m,场区分布较广泛,颜色为褐黄色,巨斑中粒结构,块状构造,主要矿物成份为石英、长石、角闪石等,矿物蚀变强烈,风化裂隙很发育,裂隙面多氧化物渲染,呈粗砂状,手搓易散;岩体属极破碎的软岩,岩体基本质量等级为V级。
三、山地建筑结构设计要点
1、结构类型选择
目前比较常见的山地建筑结构类型主要有吊脚结构和掉层结构这两类,在实际山地建筑结构设计过程中,基本都是运用这两类结构或者其衍生结构类型。
2、抗震设计
对于山地建筑而言,其结构设计中的抗震设计一般是通过概念设计、计算及构造措施这三方面来实现的。其中,概念设计指的是对山地建筑结构的整体抗震性能进行总体把控,一般是通过控制山地建筑结构的高度、高宽比、平面及竖向规则性等方面来实现,而平面和竖向规则性则通常是通过对刚度比、强度比以及扭转效应等指标进行控制来实现的。在对这些指标进行实际计算时通常会存在两点问题:第一是如何按照实际计算,第二是计算结果是否适应山地建筑结构特点。在这方面,目前建筑界大多只考虑常规地形下对指标的控制,而对山地建筑的考虑较少。为了加强山地建筑的抗震设计,必须要在对常规地形下建筑指标控制的基础上结合山地建筑结构的特点进行修正。具体来说,在山地建筑的抗震设计中主要应考虑以下问题:①在概念设计中,首先需要考虑如何确定结构高度界定中的起算点(取最高接地点、最低接地点、还是平均值?),一般建筑设计要求从较低一侧的室外地面起算,但其是否对多层吊脚结构和掉层结构同样适用还需进一步讨论;笔者建议按重庆地区相关规范[3]对山地建筑高度的界定中增加一个补充限值条件,即以不大于主要竖向构件的实际高度为宜。其次需要考虑如何合理选取结构嵌固端,由于山地建筑结构的特点是其底部约束不在同一水平面上,所以其嵌固点也应当根据实际而选择不同的高度。②在抗震力计算中,必须要模拟出真实的地震力作用。由于山地建筑结构要与地形环境相适应,所以容易形成单侧、两侧或三侧带约束的地下室,而约束边的土层性质往往直接影响着其在地震作用下的受力特点,对此还需进一步完善现有结构计算软件的适应性。③在抗震构造上,由于山地建筑结构的抗震性能需要具有独特的特点,所以应当在常规抗震规范的基础上根据山地建筑结构的实际抗震性能特点适当增加一部分内容,并对薄弱环节进行有针对性的加强。
3、边坡支护方案选择
比较常见的边坡支护方案有:①放坡:放坡的特点是开挖造价成本较低,往往是建筑工程的首选边坡支护方案;②喷锚支护:喷锚支护的造价也比较低,其是一种依靠喷射混凝土、钢筋网、锚杆与土体共同作用的支护体系;③重力式挡土墙:重力式挡墙分为多种类型,主要有直立式、仰斜式、俯斜式、悬臂式及衡重式等,其中直立式受力最为经济合理,仰斜式的优势是占地面积较小,而衡重式则比较适用于那些高差较大的位置;④钢筋混凝土挡土墙:由于钢筋混凝土挡土墙是与建筑的结构主体一起参与工作和抗震计算的,所以在设计中需要重点考虑土推力对结构主体的影响。结合烟台铺拉谷酒庄工程的实际情况对以上几种边坡支护方案进行综合分析和考虑,笔者认为该工程主楼以外的场地高差可以采用放坡支护方案或喷锚支护方案;多层框架结构的主楼应当采用重力式挡土墙支护结构,并且为了避免土推力对结构主体产生较大影响,挡土墙要与建筑结构的主体完全脱开;柱网的间距较小,可以采用仰斜式重力式挡土墙支护结构;而高层由于是剪力墙结构,所以适宜采用钢筋混凝土挡土墙[4]。
4、基础和基础深埋选型
烟台铺拉谷酒庄工程的场地土质、主楼区及单层地下室均采用独立基础,由于场地的高差变化相对较大,所以基础底标高应当在不同高度上,并且要控制好相邻基础的底间距与高差,保证二者之间的关系满足D/H>1[5]。高层部分的基础可以选择钢筋混凝土筏板,这种材质的基础整体型强、刚度高,能够充分发挥出地基承载力,有效调节不均匀沉降问题,并且比较经济。建筑工程的基础埋置深度通常是取决于建筑本身的高度和地下室的层高和层数,由于山地建筑的特殊性,其基础埋深和计算高度往往是由室外最低点算起。基础可以按照埋深要求分段设置不同的标高,计算时应当综合考虑土压力传递的不平衡性,尽量增强其整体性。
5、接地形态设计
山地建筑有其独有的特殊性,对其不定基面的设计要注重灵活性,尤其要对建筑出口进行合理设计。建筑的不定基面一是指建筑的入口层面,二是指建筑室外空间所产生的建筑层面。而建筑底面则是指建筑与基底之间的接触面[6]。由于山地建筑自身的特点,导致其底面偶尔会与基面之间出现分离现象,再者也可能会同时出现多个基面。烟台铺拉谷酒庄工程可以采用不定基面的设计原理,将一、二层的出入口与三层以上的出入口设置在不同面,并充分利用电梯实现爬山和退台功能。
结语
综上所述,目前山地建筑在我国已经有了较大的发展,在建造山地建筑时,必须要根据山地的地形特点,充分利用山地区域的环境条件,对山地建筑结构进行科学合理的设计,将建筑与地势有机结合,以满足人们对建筑的需要。
参考文献
[1]吴帅,谭方.山地建筑结构设计探讨[J].建筑结构,2013,11:38-41.
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篇10
关键词:高层建筑。高层建筑结构设计,问题
1高层建筑结构设计的意义及依据
1.1概念设计的意义
高层建筑能做到结构功能与外部条件一致,充分展现先进的设计,发挥结构的功能并取得与经济性的协调,更好地解决构造处理,用概念设计来判断计算设计的合理性。
1.2概念设计的依据
高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质,设计和构造处理原则,计算程序的力学模型和功能,吸取或不断积累的实践经验。
2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;
2.1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。
2.2侧移成为控制指标
与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
2.3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。
2.4轴向变形不容忽视
高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安垒的结果。
2.5结构延性是重要设计指标。
相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
3高层建筑结构设计的几个问题
3.1高层建筑结构受力性能
对于一个建筑物的最初的方案设计,建筑师考虑更多的是它的空间组成特点,而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的,由于建筑物是由一些大而重的构件所组成,因此结构必须能将它本身的重量传至地面,结构的荷载总是向下作用于地面的,而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系,所以,在建筑设计的方案阶段,就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。
3.2高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心,在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点,即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一,在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏,应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局,尽可能地使建筑物做到三心合一。
在水平荷载作用下,高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀,减轻结构的扭转振动,应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下,由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制,高层建筑不可能全部采用简面形式,当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时,应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内,同时,在结构平面布置时,应尽可能使结构处于对称状态。
3.3高层建筑结构设计中的侧移和振动周期
建筑结构的建筑结构的振动周期问题包含两方面:合理控制结构的自振周期;控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。
(1)结构自振周期
高层建筑的自振周期(T1)宜在下列范围内:
框架结构:T1=(0.1—0.15)N
框一剪、框筒结构:T1=(0.08-0.12)N
剪力墙、筒中筒结构:TI=(0.04—0.10)N
N为结构层数。
结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内:
第二周期:T2=(1/3—1/5)T1;第三周期:T3=(1/5—1/7)T1。
(2)共振问题
当建筑场地发生地震时,如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近,建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期,通过调整结构的层数,选择合适的结构类别和结构体系,扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别,避免共振的发生。
(3)水平位移特征
水平位移满足高层规程的要求,并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时,地震力的大小与结构刚度直接相关,当结构刚度小,结构并不合理时,由于地震力小则结构位移也小,位移在规范允许范围内,此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全。其次,位移曲线应连续变化,除沿竖向发生刚度突变外。不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型。框架结构的位移曲线应为剪切型t框一剪结构和框一筒结构的位移曲线应为弯剪型。
3.4位移限值、剪重比及单位面积重度
(1)位移限值在结构整体计算的输出结果中,结构的侧移(包括层间位移和顶点位移)是一个重要的衡量标准,其数值大小从一个侧面反映出结构的整体刚度是否合适,过大或过小都说明结构刚度过小或过大(或者体现结构两个主轴方向的刚度是否均衡),以致要引起设计者对其中的结构体系选择、结构的竖向及平面布置合理性的再思考。
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