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建筑結構設計論文

時間:2022-02-22 09:23:12

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇建筑結構設計論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。

建筑結構設計論文

第1篇

在建筑形式和數量不斷增多的前提下,工程項目中所涉及的信息量也越來越大,這些信息如果得到及時收集,并加以利用,那么對于其他建筑工程的建設將會具有極大的推動作用。不但能夠縮短工期,還能夠加有效節約成本,提高施工質量,除此之外還能夠更好的避免很多施工事故的發生,因此,信息技術在我國建筑工程中的優勢非常顯著。但是現階段,我國還是應該采取一定的措施更好的發展和推廣這項技術,這樣才能夠將次技術的優勢充分發揮出來,有效的節約成本,提高施工效率以及施工安全保障。在這個基礎之上,我國相關技術人員應該全方面,高效率的對BIM技術的核心技術原理進行研究,可以說,此項技術是我國建筑設計領域的新起點,是一次革命性的開始,因此具有非常巨大的現實意義。

二、BIM模型所包含的設計項目

1.構件方面

BIM技術在建筑結構構件設計中具有非常重要的作用,其中內容很豐富,包括構建材料、幾何尺寸以及荷載等信息,這些信息能夠非常直觀的顯示出來,相關的設計人員能夠隨時進行使用和分享。尤其是在結構節點設計方面,BIM技術的使用,能夠快速和直接進行構件作用的判斷,將梁、板以及墻、柱等部分的信息進行定義,同時能夠對連接構件做出更加合理的判定,這樣是為了更好的將其與節點的進行匹配,這樣就能夠將所建立模型的信息進行科學地參數計算。比如,建筑設計中的混凝土構件,BIM技術能夠將其使用量的多少以及鋼筋的用量進行準確預測,并將其現實在模型信息中。

2.整體層次關系

使用BIM技術,必須要建模,而模型的構件需要大量的信息數據,在虛擬的條件下,模型能夠非常正確完整將結構進行優化調整,為人們提供最合理、最具可行性的施工方案,同時,還可以緩解施工過程中所產生的突發問題,協調各部分施工之間的關系,BIM技術可以及時搜集并整理各種施工信息,并實現分享,施工人員以及技術人員在需要的時候可以隨時進行查閱和使用,為建筑結構整體分析計算提供更多依據。

三、BIM模型的層次應用

1.BIM模型的集成化應用

BIM模型采用的是參數化的描述方式,這種方法是目前最合理的信息單元描述方式,能夠非常準確的將建筑結構中的梁、墻以及柱等部分建立模型,在建立模型的時候,建筑物實際上就是真實的展現過程中,其內部信息以及內涵都會被描述出來。另外,在建立模型的這個過程中,系統還會對結構中大量物理信息進行全面的分析,進行分類處理。技術人員能夠更加直觀,便捷、多方位的對建筑物的構造情況進行了解,從而有效避免很多設計上失誤,以及事故的發生。

BIM技術的核心就是利用數據庫模型體現出各個設計參數,這使很多結構模型都和實體結構參數相互一致,參數在形成模型化后,會根據不同的構件特征形成相互的規則性,使模型設計能夠和實際施工相互聯系。

3.信息共享和交換

在結構設計完成后,BIM模型能夠直接讀取結構設計中的信息,并且結合這些信息建立完整的結構分析模型。三維模型的結構布置保持與分析模型相互一致的狀態,使結構狀態得到高度的統一,建筑信息模型在傳統的模型分析上往往以數據作為基礎,BIM在讀取數據的過程中,使數據文件轉換為自身的結構形式,最終實現設計流程中的資源共享,以此提高資源的協調應用能力。

四、結構設計中BIM應用的難點

1.應用BIM技術的三維設計工具軟件(Revit釆等)用了較多的模塊參變量和系統參數,與二維創建視圖技術有很大的不同,軟件需要兼顧與二維設計習慣的一致性,所以模塊參變量和系統參數比常規工具軟件要復雜很多倍,這就使得應用中因為系統參數設置不當或參數與參數之間不匹配而導致很多意想不到的問題。

2.在進行結構設計時,很多結構形式十分特殊,這就需要特殊的結構模塊對其進行控制,但是三維圖形和剖面視圖不能形成理想的施工效果,很多設計者會因此放棄BIM技術,而使用原始的二維繪圖設計方案

3.結構工程師在建立BIM模型時,注重的問題主要是物理模型能否自動生成平法施工圖文檔,以及能否正確轉化為可以被結構分析軟件認可的結構分析模型。在結構設計中,安全性分析計算是首要環節和重要問題。BIM建立的是完全的數據庫式模型,從理論上來說,實現BIM物理模型與結構分析模型之間的雙向鏈接是完全可行的。

五、BIM在結構設計中的處理辦法

1.建立完整的項目樣板

建筑結構設計中,項目樣板是所有設計中的基礎,而項目樣板設計所包含內容很多,具體為標準化處理的線型、字體以及符號等方面。而BIM技術的應用,能夠快速有效的建立完整的樣板,并且能夠避免很多必要的重復,減少無用功,提高工作效率,現階段,我國已經建立了一套符合我國實際情況的設計標準,這項標準能夠對我國結構設計中的各個環節進行監控并能夠更具不同用戶的需求,有針對性的進行指導。

2.設計符合要求的結構構件

在建筑結構中,梁、柱以及樓板等都是非常重要的基礎部件,因此這些部件對于建筑來說,有著非常重要的支撐作用,通常來說,它們一般為預制部件、現澆部件以及各種更結構部件等。設計的時候,要從建筑物的實際情況出發,根據不同需要進行設計。在這些形式中,比較常用的就是現澆部件。設計的時候,設計人員應該嚴格進行設計方案的選擇,部件功能不同,澆筑的方式也不同,要最大限度減少不同因素之間的沖突反映。保障結構部件的作用能夠得以有效發揮。

3.鋼筋混凝土結構中的平法表示

在鋼筋混凝土施工圖繪制中,通常采用平面方法進行表示,在圖紙上采取特殊的標點符號進行標注,施工技術人員通過工藝轉換形成樣圖。BIM技術可以使平面表示法的內容多環節和多角度展示,BIM模型能夠更加輕松的提取出關鍵數據和核心信息,以滿足施工時間和放樣需求。

六、結束語

第2篇

關鍵詞:土木工程;結構設計;安全性

1土木工程結構設計概述

土木工程的結構設計在設計過程上大致可以劃分為三個階段,即結構方案階段、結構測算階段、施工圖設計階段。在結構方案階段中,主要是根據要施工的地區的地質勘測報告設計相應的工程公安,包括抗震防裂程度、工程高度、工程結構形式等等。當工程設計方案相對確認下來狗,就根據方案的具體要求進行下一步的布置和測算工作。在結構測算過程中,主要是對工程負載的情況進行計算。包括外部負載和內部負載的計算。負載的計算主要根據負載的要求確定相應工程配件的使用,根據組合值系數和標準值系數的測定來確定施工參數,構造施工措施要求。對于內力的測算,來完成構件截面參數的確定。內力的測算要根據構件截面、負載值確定。這包括彎矩、剪力、扭矩等等。最后,根據構建的計算、要根據之前確定的內力計算的要求,保證測算構件是否達到了相關要求。這時也可針對需求對構件截面參數加以調整。在施工圖設計階段,就是根據前兩步的結構方案設計階段、結構測算階段,進行施工圖的設計。在此過程中要將設計者的要求和設計意圖通過圖紙表達出來,施工圖是施工的依據,施工圖中要包括建設項目各部分工程的詳圖以及零件使用、、結構部件明細表、驗收標準方法等。民用的工程施工圖應具備設計圖紙、包括圖紙目錄必要的設備、材料表、工程預算書。施工圖設計文件,應滿足設備材料采購,非標準設備制作和施工的需要。

2土木工程結構設計中存在的問題

土木工程結構設計中存在的問題主要集中在兩個方面、一方面是專業角度的問題、另一方面是安全角度的問題,下面將分別從這兩個方面進行闡述。從專業角度來說在土木工程設計中,箱、筏基礎底板挑板的設計過程、梁、板的跨度計算、摩擦角區域的處理、抗震縫距離的設計、基礎板厚度的確定都需要進行測算考量。對于箱、筏基礎底板挑板的設計,首先要假設出挑板可以將邊跨底板鋼筋進行調整,出挑板后,能降低基底附加應力,當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時,加挑板就可能采用天然地基。從土木工程建設角度來說,如果取消挑板,能夠方便柔性防水的處理,在建設多層建筑時,結構設計中可兼顧到下層建筑。梁、板的跨度計算中,梁、板的跨度計算計算跨度,又叫計算長度,應當根據計算時要求、構件的組成形式、支承端約束剛度、支承反力等因素綜合考慮,摩擦角區域的處理,內摩擦角,是土的抗剪強度指標,是工程設計的重要參數。基層開挖時,會應用到摩擦角區域處理的問題,如果魔草叫區域中邊基地的土會受到影響較小,不會反彈。但中心部位,基土反彈情況較為明顯,回彈部分需要人工進行清除??拐鹂p距離的設計中,主要通過增加抗震縫的距離來對地震時產生的結構碰撞的風險降低?;A板厚度的確定要根據房間設計的不同大小來選定相應的基礎板厚度。如果基礎板的厚度都按照大房間的標準進行設計、勢必會造成浪費。如果都按照小房間的標準進行設計則會造成安全問題。所以實際的應用中,通常是在大房間中墊聚苯,小房間設定基礎板的厚度。從安全角度來說,目前土木工程設計中存在的問題有:(1)工程設計規范的安全水平比較低,與國際同類作業相比,由于沒有設定規范的視屏問題,會造成工程施工的進行難度的加大,最終導致了施工質量較低;(2)工程設計規范的整體牢固性差;(3)土建結構工程的耐久安全性差、正確使用與維護意識相對較差。

3加強土木工程建設的建議和對策

從具體而言可以從兩方面進行考慮:從設計的安全性上,應從管理首要保證設計的安全性,盡量選擇資質等級較高、管理先進、實力雄厚的設計單位進行設計、這樣就可以掌握先進的設計方法和設計理念,設計設備也會較好、設計人員的素質和專業能力強、設計經驗豐富,設計出的建筑安全性較高。再設計時也要加強理論學習,使設計人員和施工人員對于設計理論和設計標準能夠很好的掌握。對于設計過程中,涉及到工程造價、工程量的統計、計算、所以在此類工程量計算過程中,要嚴謹、認真,對于每一筆數據都要認真核對。設計圖紙要詳細,以便施工者能夠根據設計圖紙準確掌握設計意圖,從而進行施工,這樣能夠降低因圖紙問題造成的施工不明確的現象,避免了事故的產生。在施工過程中,要注意過程監管,設計單位與施工單位要保持聯系,對于設計圖紙中不明確的問題,要進行及時的溝通和設計核對,以便發現錯誤。設計人員對于施工人員提出的建議,要給予足夠的重視。從土木工程行業標準角度來說,要根據全面性因素來對土木工程結構設計的方案進行評估。因為土木工程的方案是工程實施的基礎,對設計方案的評估要滿足安全性、經濟型合理性。等等??赏ㄟ^對設計方案屏蔽、論證的方法,提高設計的水平。設計過程中,不一味的追求標準圖,雖然采用標準圖能夠減輕工作量,加快設計進度,但為了保證設計的安全性,設計人員應該認真的對設計方案進行審核,對于可能存在壓縮費用的過程進行仔細的成本核算,在保證基礎、滿足行業標準的前提下,保證設計的合理性、高效性、創新性。

4總結

本文首先對土木工程設計的基本情況進行了概要闡述,根據工程設計的幾個階段展示了土木工程的工作范圍和工作要求。之后提出了現階段我國土木工程設計中還存在的問題,從具體設計過程和安全性兩個角度提出了相關的問題。最后在此基礎上,根據存在的具體問題對土木工程的建設提出了建議和相應的對策。本文的研究對我國土木工程結構設計的發展提供了一種新的思路。

作者:董旭 單位:徐州工業職業技術學院

參考文獻:

[1]高宇.我國土建結構工程的安全性與耐久性分析[J].吉林大學學報,2005.

[2]張林.土建結構工程的安全性與耐久性[J].高新技術,2006.

[3]侯力更主編.砌體結構設計[M].北京:中國計劃出版社,2006.

第3篇

關鍵詞:旅館設計 浙江大學開題報告范文 杭州論文 開題報告

一、課題的來源、目的意義(包括應用前景)、國內外現狀及水平

1) 課題的來源

根據指導老師布置的《浙江大學畢業設計(論文)任務書》。此次畢業設計來源于工程實際:南方某市沿街道地段新建一旅館;地基面積80m×60m=4800m2。

2) 目的意義

目的:此次畢業設計資料來源于工程實際:南方某市沿街道地段新建一旅館,通過畢業設計全面掌握建筑結構設計、結構設計圖、建筑施工圖及施工圖概預算的原理,編制施工組織是設計和概預算;

意義:1、鞏固本人三年來在校期間所學的基本理論和專業知識;鞏固、深化、拓寬所學過的基礎課程、專業基礎課和專業課知識,提高綜合運用這些知識獨立進行分析和解決實際問題的能力;以及鍛煉自己畫圖、識圖能力;

2、解決土木建筑工程設計中各方面問題所需的綜合能力和創新能力,達到初步了解與掌握一個建筑方案設計和結構工程的實際工作內容和設計工作的方法與步驟;

3、充分理解和正確掌握多層房屋結構的受力特點和內力分析計算方法,熟悉建筑及結構設計方面相應的規范和規程,以及掌握方案設計和結構設計軟件中天正及cad的性能及其操作使用方法。

4、通過畢業設計全面掌握建筑設計的基本原理,繪制建筑結構施工圖.全面掌握建筑中旅館設計的基本原理、功能組合,完成一棟建筑的結構設計,繪制建筑結構圖和建筑施工圖,并進行相應的機構布置.。

3)國內外現狀及水平

國內:基礎國內一般采用人工挖孔樁基礎:人力消耗較大,比較落后;在機械挖孔方面技術比較先進,但是推廣面較窄;主體結構施工方面,大多是采用鋼筋砼,在幫扎施工上,手工施工較多;砼澆筑技術在國際上比較先進的,商品砼澆筑方便、簡潔;砌體結構施工與國際接軌,采用人工砌筑;但是在腳手架的安裝方面采用折疊式里腳手架,安全穩定,轉運靈活方便;防水工程普遍采用改性瀝青防水卷材柔性防水。

國外:德國建設礦井井筒采用7層防水工藝,即混凝土、砌塊、瀝青石渣、不銹鋼板、瀝青石渣、砌塊、混凝土。造價是中國自防水井筒工程4-5倍。瑞典、加拿大在滲水環境中錨噴,采用放水支護法,用鋼絲和橡膠制成半圓型膠管,用粘結劑粘在滲淋水處,51lunwen.com/tuijiankaiti/ 排至基礎面盲溝,在管外錨噴,把管埋在噴層之內,噴層是外混凝土內部流水的現狀。日本多采用改性水玻璃——水泥漿等,有計劃的設計壓力、輸漿量、封水效果等。俄羅斯采用粘土漿,無約束注漿法施工,即不設計壓力、輸入量,只是把設備安好,一直注,什么時候壓不進漿則停工,無帷幕防區,工期長,治水率低。

二、課題研究的主要內容、基本要求、研究方法或工程技術方案和準備采取的措施

主要內容:建筑方案設計、建筑技術設計、建筑結構設計、施工組織設計

基本要求:每人獨立完成畢業設計全部任務,要求每人完成一套建筑結構設計施工圖和相關的建筑說明及結構計算書,編制施工組織設計,嚴禁抄襲。

①建筑結構施工圖要求:圖幅采用2號圖紙,比例:1:100(節點詳圖,構件配筋圖除外)

②建筑結構施工圖表達方式:采用cad繪制,打印成圖.

③圖紙裝訂:按設計說明,建筑施工圖,結構施工順序裝訂.

④設計資料裝訂:建筑設計說明,機構計算書,施工組織設計文件一并嚴格規范要求成冊.

⑤圖紙的內容標注必須規范符合制圖標準.

法: 1、采用磚混結構。

2、從設計的功能上根據現代旅館的設計要求,根據現代人的生活物質條件的提高,設計多種多樣住宿環境,以滿足不同人的住宿要求。

準備采取的措施:通過課題研究,收集必要的原始數據和勘測設計資料,綜合考慮總體規劃、基地環境、功能要求、建筑經濟以及建筑藝術等多方面的問題,進行設計并繪制成圖紙。

四、總的工作任務,進度安排以及預期結果

1)工作任務

獨立完成該旅館的建筑結構設計,為保證設計的準確性,方便與下步工作的順利進行,在實際工作過程中進行檢查,并在每項進度安排中進行對該項的總體檢查,達到預期結果。

2)進度安排

2007年3月12日-2007年3月19日 完成開題報告,建筑方案設計

2007年3月20日--2007年4月4日 建筑技術設計

2007年4月5日--2007年5月5日

建筑結構設計

2007年5月6日--2007年5月22日 施工組織設計

2007年5月23日—2007年5月底 畢業設計資料整理歸檔,準備畢業答辯資料

3)預期結果

1)全面掌握建筑結構設計的基本原理。

2)掌握普通旅館的結構設計與施工設計。

3)繪制施工平面圖。

第4篇

【關鍵詞】工業建筑 結構設計 概念設計 結構概念設計 工業生產 結構

中圖分類號:[F287.2] 文獻標識碼:A 文章編號:

一.引言

結構工程時在進行設計時,有大量的工程需要計算,部分內容計算方式較為繁瑣,工作量較大。隨了計算機技術的成熟和軟件的逐步推廣,建筑的結構分析軟件被應用到建筑結構設計中,解決了結構工程時手工計算的難題,也提高了結構設計的工作效率,提高了設計的準確程度。由于結構計算軟件的節省了大量的傳統工作,被結果設計工程師經常使用。在過分依賴軟件的背后,帶來的是設計的單一,結構設計變成單純的軟件化,結構設計職位也變成了熟悉軟件操作即可的基本要求,這造成建筑墨守成規,缺乏結構創新。

二.工業建筑中的結構概念設計。

1.工業建筑的特點。

工業建筑是進行工業生產的房屋,由于其特有的建筑使用性質,在工業進行建筑設計中,要根據其特點進行設計。

(1)工業建筑要密切結合生產,要滿足工業生產的要求,為生產工人創造良好的勞動衛生條件,工業建筑設計要有利于提高勞動效率和生產產品質量。

(2)工程生產的類別較多,也存在較大的差異。生產類別有輕型也有重型,有熱加工也有冷加工,有的要求開敞,有的要求恒溫,這對建筑在空間布局、體型、室內處理、立面和層數等方面有直接影響。這就要求建筑要根據生產工藝的不同特征來設計不同的建筑廠房。

(3)部分工業建筑和廠房中需要使用起重機械和大量的設備,還有的需要較為高大的敞通空間,在內部通風、采光、屋面排水、建筑構造處理等方面都要比民用建筑復雜。

2.工業建筑中的結構概念設計。

在建筑設計中,通過不斷的設計研究和實踐,結構設計工程師積累了大量的經驗,并在行業形成了一系列的設計規范、標準圖集和設計手冊等。近些年來,計算機技術得到廣泛應用和普及,計算及結構程序被大量應用到建筑結構工程中,設計單位開始拋棄圖版,開始在計算機上揮動鼠標操作。在此表象下,部分結構工程師通常都會形成一種錯覺:建筑結構設計很簡單,僅僅需要遵循設計規范、標準圖集和設計手冊,在根據建造師給出的非結構空間方案,利用計算機完成。在設計中,結構設計師變成了拼圖的玩家,被動的操作著建筑的結構設計。這導致建筑結構無法有效運用結構工程的知識,同時也容易造成和建造師發生交流分歧。

在我國現行的《建筑結構設計統一標準》 (GBJ68-84)采用了概率理論作為基礎來規范建筑結構極限狀態的設計準則,要求建筑在結構設計中要經濟合理、技術先進、安全適用。概率極限狀態雖然較為科學合理,但在運算過程中,還存在一定程度的近似,僅僅能算作近似概率法。建筑結構設計中,無法憑借極限狀態來估計建筑結構的真正承載能力。建筑是一個空間結構,結構總的各種構件通過復雜的方式來共同工作,且不脫離總的結構體系。在目前的建筑結構設計中,在空間結構體系的整體研究上存在一定的局限性,導致待設計中采用了簡化和假定。建筑結構設計工程師要杜絕盲目的抄寫規范,而是要將規范當作實際參考和指南,在實際的項目設計中要進行合理的搭配和選擇,這就要求結構工程師對建筑整體結構體系和建筑結構分體系二者之間存在的力學關系具有較為透徹的認知,在結構設計時,要將概念設計應用到實際設計工作中。

概念設計是通過運用清晰的結構概念,不需經過數值計算,依靠結構整體體系和分體系之間的力學關系、震害、破壞機理、工程經驗和實現現象所獲得的設計原則和設計思想,對工業建筑結構和相關計算結構進行正確分析,綜合考慮結構的實際受力狀況,計算假設間的差異大小,對建筑結構和構造進行設計。工業建筑的結構概念設計是展現建筑結構工程師的設計思想的關鍵,而結構工程師主要任務是要在一定的建筑功能和生產工藝要求下完成建筑的結構設計,要妥善處理建筑和結構、結構和構件、結構和工藝、結構和結構之間的關系,其最終目標是要設計出合理的產品。計算機軟件也存在一定的局限性,無法適應處理所有的建筑結構問題,在實際設計中,也無法大量的運用計算機軟件來準確的進行結構構件分析,這就要求工業建筑設計中要強調概念設計的重要性,通過結構概念設計和結構措施來設計最終的合理的建筑結構。

建筑結構設計中,計算機程序的計算結果是根據設計中的不同工況而提供的不同數據,但到底是何種工況才是最適合的工況,哪種工況結果是最需要的結果,這類問題需要結合不同的工況計算來綜合分析,在此情況下,建筑結構工程師要加強結構概念設計的應用,才能準確判斷出計算機計算結果的準確性和合理性,而最終篩選出需要的結果。

在工業建筑的初步設計階段、方案設計階段中,無法完全借助計算機的結構計算分析軟件來處理,這需要結構工程師對建筑結構布置和結構體系根據工藝的布置方案來做出相應的規劃,必要時候要進行建模計算,提高最終設計方案的合理性和可行性。在確定方案時,要和大工藝的設備選型相輔相成,要滿足大型設備的獨特需求。大型設備的生產制作周期較長,一般在得到相關責任人審查后,施工建設單位才會開始聯系相關的設備制造商,開始提供供貨,在此階段中,相應的結構設計方案要成為下階段施工設計的依據,一旦此時忽略了大型設備的影響,或是對其他項目考慮不周,會導致下階段非常麻煩,更有甚者導致項目無法進行。結構設計工程時在初步設計階段和方案設計階段中,要綜合運行結構概念,結合工業生產工藝的特點,選擇建筑結構性能較好,較為經濟的結構方案,運用結構概念,在深刻了解結構性能的基礎上,靈活運用到結構設計中。結合結構分析軟件,建立合理的簡化模型,利用計算機結構分析軟件的優勢,提供經濟合理的建筑結構設計方案,為施工圖設計做好充分準備。

另外,隨著社會的發展,未來出現大型和超大型的工業建筑會越來越多,其建筑的體型也會越來越復雜,鋼結構會大量的應用到工業建筑中,這就要建筑結構提高設計標準和要求,在滿足工程進步和生產工藝要求的同時,要將鋼筋混凝土結構和鋼結構進行組合使用,在提高施工進度的同時,要便于后期的安裝。要提高建筑結構概念設計,改善計算機分析軟件的滯后性,逐步完善結構分析的功能。在利用計算機軟件的基礎上,融入結構概念,通過恰當的設計、假定、簡化,使計算機分析更接近真值,保證計算分析結果的有效、合理、可行。

五.結束語。

工業建筑結構設計中,在總結設計經驗的基礎上,融入結構概念設計,這要求結構設計工程師要富于創新,并要有豐富的實踐經驗,通過建造師的協同,來提高工業建筑的結構設計質量。

參考文獻

[1]隋翔宇 SUI Xiang-yu 工業建筑中的結構概念設計[期刊論文] 《山西建筑》2011年4期

第5篇

關鍵詞:高層建筑;結構設計;問題;對策

中圖分類號:TU208文獻標識碼: A

引言

城市建設進程的加快,大量人口涌入到城市當中,城市用地呈現非常緊張的局面,在這種情況下,高層建筑項目得以快速發展起來。高層建筑由于其垂直高度較大,而且結構較為復雜,需要具有良好的承載力和抗震性,所以對于建筑材料、施工技術和結構設計具有越來越高的要求。特別是目前高層建筑結構開始向復雜化和多樣化的方向發展,這就給結構設計師帶來了更大的挑戰。

一、建筑結構設計中存在的問題

1、建筑結構設計圖紙過于簡單

在建筑項目施工中,建筑結構設計圖紙的作用至關重要,要想使圖紙能夠更加完善和合理,要在進行設計時對每個細節問題都進行重視,在建筑結構設計方面要對建筑結構類型、建筑結構抗震設計、建筑結構抗震等級、建筑結構防裂等問題進行重視。但是,在現在的建筑結構設計中,存在著很多的設計環節不規范的情況,在設計方面采用的標準不規范,設計圖紙中對很多事物的標高等重要信息沒有進行明確,導致建筑項目在施工中出現了很大的隨意和混亂問題,對建筑項目的質量產生了很大的影響。

2、建筑基礎選型不夠合理

建筑結構在基礎選型方面對建筑的安全性、實用性、科學性以及合理性問題要進行重視?,F在,很多的高層建筑項目在基礎選型方面出現了不合理以及不科學的現象,地基的承載能力不足導致建筑項目出現變形的問題。不合理的建筑基礎選型會導致建筑項目地基出現不均勻的沉降問題,對建筑的安全系數有很大影響,建筑質量無法達到要求,對建筑項目的使用壽命也將產生很大的影響。

3、高層建筑消防結構設計不夠規范合理

高層建筑的結構設計是非常復雜的,因為其功能的多樣化,就要求其內部結構設計的多樣化。不同的結構設計又會需要不同性質的材料,這也給高層建筑的設計帶來了障礙。換言之,材料的可燃性會加大火災的風險,特別是在風力較大的高層建筑中,一旦發生了火災,就會迅速擴張火勢,對高層建筑的安全性造成了極大的威脅。此外,高層建筑的層數越多,越應該充分考慮到高層建筑材料的特性。

4、地下室外墻設計不夠科學

在建筑結構設計中,地下室外墻設計占據非常重要的地位,其也是建筑結構設計中非常容易出現問題的部分。地下室外墻設計對地下室建設有很大的影響,對整個建筑項目的承載能力也有很大的影響,因此,在設計方面比較嚴格。但是,地下室外墻設計在整個建筑結構設計中并沒有得到很多人員的重視,在施工中也出現了很多的問題,比較常見的問題就是地下水位的高低、地下層數、地上負載等因素,這些因素對建筑項目的安全系數都有很大的影響,對建筑項目的質量也有很大的影響。

二、建筑結構設計中的應對策略

1、建筑結構設計圖紙過于簡單

在建筑項目施工中,建筑結構設計圖紙的作用至關重要,要想使圖紙能夠更加完善和合理,要在進行設計時對每個細節問題都進行重視,在建筑結構設計方面要對建筑結構類型、建筑結構抗震設計、建筑結構抗震等級、建筑結構防裂等問題進行重視。但是,在現在的建筑結構設計中,存在著很多的設計環節不規范的情況,在設計方面采用的標準不規范,設計圖紙中對很多事物的標高等重要信息沒有進行明確,導致建筑項目在施工中出現了很大的隨意和混亂問題,對建筑項目的質量產生了很大的影響。

2、保障建筑基礎選型的合理性

建筑結構在選型方面要對兩方面的指標進行重視,對建筑外形設計情況和建筑項目所在區域的地質情況要進行掌握。建筑結構設計人員在拿到提資圖以后,不能盲目的開展建模計算工作,要對建筑項目的外形設計特征和建筑項目所在區域的地質情況進行全面的認知和分析。建筑基礎選型過程中,結構設計人員要和其他方面的工作人員進行充分的協調,設計出更加可行的方案。建筑結構設計的科學性和合理性得到保證,才能保證建筑項目施工的質量。

3、優化高層建筑的消防結構設計

隨著建筑業的發展,高層建筑在城市中的應用越發普遍。除去自然災害引發的地震以外,還要充分考慮人為因素引起的災害,比如火災。高層建筑結構越復雜越高,那么一旦引起了火災,使用者的人身安全和財產安全就會受到極大的威脅。因此,在高層建筑結構的設計中注意防火是很關鍵的。首先,防火間距要合理,設計人員在進行設計時,要按照相關規定進行操作,精確地測出建筑物之間的實際距離。然后,對于設計要因地制宜,防火結構一定要符合實際的地形情況。除此之外還有安全疏散通道的設計也很重要。一般而言,安全疏散通道應該進行垂直結構設計,而且盡量多設計幾條,利于慌亂人群的疏散。安全疏散通道中一定要設計防煙區,避免煙霧將疏散的人群嗆暈。設計人員可以使用分隔式的設計,可以更好地控制火勢和煙霧的蔓延。另外,防火門、防火墻以及其他防火設備等也需要設計人員注意。

4、確保地下室外墻設計的科學性

在現代建筑,特別是高層建筑項目施工的過程中,建筑物的整體質量在很大程度上由地下室外墻所支撐。因此,若在建筑結構設計的過程中,對于地下室外墻的設計不夠科學與合理,則勢必會導致整個建筑物的穩定性受到嚴重的影響。結合實際工作經驗來看,在地下室外墻設計的過程當中,結構設計工作人員首先需要對整個建筑物的質量加以衡量,結合建筑項目所處區域的地質特征,完成對地下室外墻基本尺寸的設計工作。常規意義上來說,對于高層建筑項目而言,地下室外墻結構設計過程中的墻面厚度需要保持在250mm以上。同時,為了防止由水泥用量增大而導致地下室外墻墻面混凝土產生裂縫問題,應當避免將混凝土強度設計過高,但也應當在C30等級以上。

5、優化高層建筑的抗震性能

高層建筑結構的設計要保證各個地方的剛度對稱且均勻,其平面形狀也要盡量的規范和盡量的簡單。如果能夠保證以上要求達到標準,那么在計算地震應力時就會容易的多,處理起來也會容易很多。比如地震應力扭轉和集中地方的處理等等。由此可見,在設計高層建筑的結構時,要盡量可能地將建筑剛度的中心點和地震力作用中心點設計到一起,正常情況下,偏心距e要比與外力作用線垂直的建筑物邊長的5%小。高層建筑物體積龐大,噸位也很大,如果抗震效果不好,那么一旦出現地震或者其他使之震動的因素,造成的損失將是巨大的。為了避免災難的發生,必須要優化好高層建筑的抗震性能。

6、對建筑材料加以統籌安排與利用

在工作人員展開建筑結構設計工作的過程當中,對于各類建筑材料的選取同樣是關鍵的工作內容之一。對于建筑材料的選擇需要充分考慮的指標包括:建筑材料的受力特征;建筑材料的工作環境。同時,所選擇的建筑材料應當在保障材料使用性能的基礎之上,最大限度地降低建筑材料的損失與浪費問題。此過程當中需要特別注意的是:建筑結構設計人員需要結合項目設計的實際情況,設計多種建筑材料的選取方案,通過綜合對比的方式,選擇經濟優勢、以及性能優勢最為突出的建筑材料設計方案。

結束語

高層建筑結構設計工作繁瑣、技術要求高、設計難度大,設計人員一定要首先擺正自己的心態,綜合考慮實際施工需要和相關技術要點,以高度的熱情和積極的態度完成設計工作,為施工的正常有序進行打下良好的基礎。

參考文獻

[1]謝春,翁家棟,邱駿偉,等.某8度區超B級高度建筑結構設計[C].2012建筑結構抗震技術國際論壇論文集,2012(27).

第6篇

關鍵詞:建筑;結構設計;問題

中圖分類號: TU8文獻標識碼: A

0 引言

隨著科技和社會的不斷發展和進步,自從19 世紀以來出現了代高層建筑,高層建筑越來越廣泛的出現在人們的生活中。作為一個龐大復雜的系統,高層建筑的結構設計,一方面要滿足包括抗震,抗風等在內的安全性能的要求,另一方面,也要滿足高層建筑結構的科學性和合理性

1 結構設計人員應該及早介入建筑的概念設計

建筑的概念設計在整個設計過程了起著舉足輕重的作用,一幢建筑物的設計,如果沒有事先經過全盤正確的概念設計,以后的計算模式再準確、計算再精確、配筋再合理,也不可能是一個經濟、合理的優秀設計工程。所謂的概念設計一般指不經數值計算,尤其在一些難以作出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中,依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想,從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法,可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確,避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算,具有較好的的經濟可靠性能。同時,也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。為此,結構設計人員必須及早介入建筑結構的概念設計,否則,將會導致建筑結構設計的不合理,給以后的結構設計帶來難度。為在建筑物的方案設計階段正確把握建筑結構的概念設計,應對不同形式的住宅建筑,掌握各自概念設計中容易疏忽的問題:

1.1 對一般多層砌住宅結構,應按《建筑抗震設計規范》(GBJ11-89)要求做到:優先

采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系:縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續;樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處;不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。

1.2 對鋼筋砼多、高層結構住宅,力求做到:

1.3 結構布置應盡量采用規則結構。對復雜結構,可以設置防震縫,把它分割成各自規則的結構單元,結構布置以少設縫為宜,一旦設縫,則應使防震縫的設置與伸縮縫、沉降縫相統一。

1.4 框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力。

1.5 框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態,除了控制抗震墻之間樓、

屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與

抗震墻的可靠連接。

2 防止由于地基沉降或不均勻沉降引起的構件開裂或破壞

預防或減少不均勻沉降的危害,可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎措施方面加以控制。諸如:避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置;避免立面體形變化過大;將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元;加強上部結構和基礎的剛度;同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。應該引起重視的是:對高層建筑來說,由于需要一定的埋置深度,從經濟的角度考慮,基礎一般采用樁箱或樁筏結合的形式,此時應保證箱體的整體剛度,群樁布置的形心應與上部結構重心相吻合。當土層有較大起伏時,應使用同一建筑結構下的樁端位于同一土層中,并應考慮可能產生的液化影響。而對多層建筑而言,從經濟的角度考慮,一般不愿意采用長樁的方案,但上海地區的軟土層覆蓋層厚度較大,一般都需要經過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。常用的

軟土地基處理方式類型較多,但在選擇地基處理方案前,必須認真研究上部結構和地基兩方面的特點及環境情況,并根據工程設計要求,確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術指標,以及各種處理方面的適用性,同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經驗,進行多方案比較,最終選定安全實用、經濟合理的處理方案。地基經處理后,還必須滿足規范所規定的強度和變形要求

3 高層建筑結構設計的原則

3.1 選擇合理的高層建筑結構計算簡圖在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算,如果選擇不合理的計算簡圖,那么就比較容易造成由于結構安發生的事故,基于此,高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時,計算簡圖應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中,其結構節點不單是鋼節點或者餃節點,保證和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。

3.2 選擇合理的高層建筑結構基礎設計按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況,考慮施工條件,相鄰的建筑物的影響等各個因素,在此基礎上選擇科學合理的基礎方案。基礎方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮,必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告,如果缺失,那么應該進行現場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下,相同結構單元應該采用相同的類型。

3.3 選擇合理的高層建筑結構方案合理的結構設計方案必須滿足經濟性的要求,并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確,傳力簡單。在相同的結構單元當中,應該選擇相同結構體系,如果高層建筑處于地震區,那么應力需要平面和豎向的規則。在進行了地理條件,工程設計需求,施工條件,材料等的綜合分析的基礎上,并和建筑包括水,暖,電等各個專業的相協調的情況下,選擇合理的結構,從而確定結構的方案。

3.4 對計算結果進行準確的分析隨著科技的不斷進步,計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形的計算軟件,采用不同的軟件得到的結果可能不同,所以,建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下,選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符,所以進行計算機輔助設計的時候,出現人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題,基于此,結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后,應該進行校核,進行合理判斷,得出準確結果。

3.5 高層建筑的結構設計要采用相應構造措施高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變,強壓力弱拉力,強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則,加強薄弱部位,對鋼筋的執行段錨固長度給予重視,并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。

4 從構造角度看應注意的問題:

4.1 注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。

4.2 嚴格按照規范要求,保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強度要求。

4.3 為了防止屋面溫度應力引起的墻體開裂,必須采取有效的通風融熱措施。

4.4 按抗震構造要求設置的構造柱,應在整個建筑物高度內上下對準貫通,上至女兒墻壓頂,下至淺于500 毫米基礎圈梁,或伸入室外地面以下500 毫米,構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。

5 結束語

高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作,對于建筑的設計有著非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的不斷發展,高層建筑的結構設計的要求越來越高,分析了高層建筑的結構特征,高層建筑結構設計的原則,闡述了高層建筑結構體系的選型問題,并重點分析了高層建筑結構設計問題及對策,可以為高層建筑結構設計提供參考和依據。

參考文獻

[1]高立人,王躍.結構設計的新思路———概念設計,工業建筑,1999(1).

第7篇

【關鍵詞】建筑設計,抗震設計,作用分析

中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:

一、前言

在目前的發展趨勢中,建筑結構設計的主流趨勢有低碳,環保,安全,節能,生態。其中指標之一,就是建筑的安全性,而我國目前破壞力最大的安全威脅便是地震,因此,加強對建筑結構的抗震設計,必將會被提升到建筑設計新的戰略高度。

二、建筑結構設計中抗震性能衡量標準

現行抗震設計規范對于建筑結構的性能從兩個角度進行描述,一是通過損壞的程度描述其性能,將建筑結構的損壞程度分為不損壞和屬正常維修下的損壞、可修復的破壞和倒塌;二是描述用途的重要性,即抗震設防分類。主要是氛圍甲、乙、丙、丁四類。

現行規范對于部分鋼筋混凝土結構提出了相應的定量指標,即正常維修和倒塌的層間變位角。而在設防類別上,提出了不同的抗震措施。其中乙類抗震措施的相關規定比甲類高一度。在強烈地震的影響下,乙類受到的毀壞程度比甲類輕。但是對于抗震能力,仍然缺乏確定的數量變化。借助于現行航震鑒定標攤b所引進的”綜合抗震能力由數量上的區別”有可能使不同性能要求的結構所具有的抗震能力由數量上的區別。比如在判斷結構抗力的高低中,可以采用結構樓層的受剪承載力與設計地震剪力的比值。而在結構變形能力高低方面,可以用結構所具有的變形能力與基本變形能力的比值來表征,這樣就能保證不同性能要求下所對應的抗震措施的數量化。對于丙類結構的抗震設計,主要利用抗力和變形能力進行組合,并作為綜合抗震能力的基本值。而乙類建筑,設計的綜合抗震能力要低于相應的基本值。

三、建筑結構設計對建筑抗震性能的影響

1、 砌筑體結構影響基本變化能力的構造,重點是將整個圈梁、主要構造柱數量、具置、斷面截面尺寸和配筋數量的分級,局部的墻體尺寸、樓梯間的構造等只適用于考慮局部影響。比如,5-6層磚房的主要構造柱數量,房屋四角和樓梯間四角應該設計為第一等級,用于房屋隔開間的內外墻鏈接處和樓梯間四角設計為第二等級。對于房屋每開間的內外墻鏈接位和樓梯間四角設計為第三等級;此處不用設置構造柱與抗震設計不同。當然,在相同設防烈度和性能要求的前提下,對與層數要求不同的砌筑結構,基本延性構造的要求也不同,構造柱設置就需要隨房屋層數的不斷增加而相應提高。目前主要難題是,需要根據具體實例進行計算和分析,針對同地點、同結構的房屋按照不同等級采取相應措施后,其措施的構造影響能力系數如何確定?是否可在某個范圍內取值。

2、 鋼筋混凝土結構對變形能力構造的影響,可適當的調整內力、提高結構柱箍筋和縱向鋼筋體積配箍率、抗震墻墻體和構造作為抗震能力分級的重點,而框支層、短柱、鏈接的構造作為局部的影響。不同層數鋼筋混凝土結構在相同設防烈度性能的要求,延性構造要求也不一樣。目前,內力調整、縱筋總配筋率和箍筋體積配箍筋率等都成型的分級和取值,但如何將其轉化為相應的影響系數還需要進一步的計算和研究。

3、 鋼筋結構對變形能力構造的影響,可調整內力、各節點域內構造、構件的長細比和支撐設置作為重點的分級,這時構件的寬厚就是結構的局部影響。在相同設防烈度和性能的要求下,對建筑層數不同的結構建筑,基本延性構造需求也不同。鋼結構規范中也有一些現成的定量取值,也要研究將其轉化為影響系數的方法。

四、建筑結構設計中的抗震設計措施

1、要嚴格選擇地基選址

地基選址是進行建筑結構設計的基礎,因此,在房間結構抗震設計中,要科學避開山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本著堅硬,牢固,平坦,開闊的選址原則。親身實地,利用先進技術設備,進行地質勘探,山石水土監測,并取樣論證,科學嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠,地質穩定無滲漏,無坍塌,無暗河,無熔巖,無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設計。

2、確保結構的整體性

在建筑結構抗震設計中,一般而言,要尤其注意其是由諸多構件共同組合在一起,如此,要進行整體化的對待。要充分調動各個構件的作用來完成整體建筑的抗震效果。當建筑的一些構件基本都失去了原有的功能時候,那么,在地震來臨之后,很容易讓整體的建筑結構喪失對地震的抵抗能力。在這種情況下,很容易讓整個建筑坍塌,因此,要保證所有構件的功能協調,并確保所有的構件都能夠在地震作用下保證良好的性能,如此,可以讓建筑結構的整體抗震能力增強。同時,要堅持實施多級防震措施。傳統建筑結構多采取的是三級設防措施,即小震不壞、中震可修、大震不倒。但在新的時期,建筑結構必須是采取的多級設防模式,保護建筑主體抗震能力,減輕經濟損失,使得建筑抗震中更加安全。

3、屋頂建筑抗震設計也是整個設計的一個重要環節。近幾十年來,從多數建筑抗震設計評定結果看,屋頂建筑設計還存在一些問題,例如:屋頂設計較高或者設計過重。屋頂設計較高或者設計過重,無形當中加大了屋頂建筑變形,而且地震作用也加大了,尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上,如果屋頂的抗側力墻和屋頂之下的抗側力強出現間斷,在地震發生時,帶來的地震扭轉作用也會更嚴重,對抗震更不利。所以,進行屋頂建筑設計過程中時,應該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強度較高、輕質、剛度均勻的材料,使得地震作用傳遞不受阻礙;屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上;如果屋頂建筑非常高,屋頂建筑就必須具有較強的抗震性,讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小,盡量避免發生扭轉效應。

4、要合理且恰當地布局地震外力的能量傳遞與吸收的途徑,在地震當中,要確保建筑的支柱、梁與墻的軸線,處于同一個平面上,從而可以形成構件的雙向抗側力結構體系。并且可以使其在地震的作用下,呈現彎剪性的破壞,并使塑性屈服情況,盡量的發生在墻的根底部,從而連梁適合在梁端產生塑性屈服,這樣還具有足夠的變形的能力。在震災中,在墻段部分充分發揮抗震功能之前,要按照"強墻弱梁"的原則,來大力加強墻肢的承載力,避免墻肢遭到剪切性的破壞現象,從而最大限度的提高建筑結構的整體的抗震能力。

5、要根據抗震等級,在對墻、柱以及梁節點設計中,采取相對應的抗震構造措施,力求確保建筑物結構,在地震的作用下可以達到三個水準的設防標準。還可以根據"強柱弱梁"、和"強剪弱彎" 、以及"強節點弱構件"幾種構造的原則,在建筑設計中,合理的選擇柱截面的尺寸,以此控制柱的軸壓比,并還要注意構造配筋的要求,還要保證,鋼筋砼結構建筑在地震的作用下,能夠具有足夠的承載能力以及具備足夠的延性。

6、在建筑設計過程中,要設置出多道抗震的防線,即,在設計一個抗震結構的體系當中,有一部分延性比較好的構件,在地震的作用下,首先可以擔負起第一道抗震防線的作用,然事,其他的構件,在第一道抗震防線屈服以后,在地震中,會依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防線,這樣的抗震結構體系的設計,在建筑設計當中,對于確保建筑結構具有的抗震安全性,是非常的行之有效的設計方法和手段。

五、結束語

建筑結構抗震設計,關乎民生,關乎經濟發展,社會穩定,對建筑實施結構的抗震設計,主要涉及對建筑高度,承載力,總體結構,各個部件的性能規劃等一系列的因素,要求通過對各個構件和整體規劃的基礎上,既實現滿足居民生活生產保障安全的需要,又具有值得欣賞的美學價值。

參考文獻:

[1]陳維東 建筑結構抗震設計存在的問題及其對策 [期刊論文] 《中國高新技術企業》 -2009年5期

[2]丁勇春 錢玉林 馬國慶 建筑結構的抗震分析和設計 [期刊論文] 《四川建筑》 -2004年4期

[3]崔燁 孫曉紅 建筑結構抗震設計與分析 [期刊論文] 《科技資訊》 -2011年17期

[4] 郭華 江雄華 現代建筑結構抗震設計方法研究 [期刊論文] 《中國新技術新產品》 -2010年16期

第8篇

關鍵詞:建筑結構;設計;工程實例

伴隨著我國現代建筑科技快速的發展,建筑結構設計的要求與標準更為嚴格了,好的結構設計方案不但要兼具經濟性、可行性和合理性等特征而且要具有相當的規范標準與技術準繩的要求,最近幾年以來,伴隨著我國高層和超高層建筑工程不斷增多的數量,一系列的弊端與問題在結構設計中不斷地涌現了,專業的設計人員必須在實踐中不斷積累經驗和總結經驗,必須加強理論知識的研究與專業知識的學習,這樣才能全面提升和有效促進建筑結構設計的質量。

1 現代建筑結構設計的要點分析

(1)起決定性因素的水平荷載是絕對不允許被忽視的,現代的建筑結構設計的過程中:樓面使用荷載和建筑物的自重等因素將在豎構件中通常引起與建筑物高度的一次方成正比例而水平荷載對于建筑結構產生的傾覆力矩及其在豎構件中引起的軸力,則是與建筑物高度的二次方成正比的一定的軸力與彎矩數值,所以,豎向荷載基本是定值,而地震作用、風荷載等水平荷載的數值則會隨著建筑結構動力特性的不同,而會出現很大幅度的變化,在建筑結構設計過程中,這種情況經常出現,這是必須在設計工作中進行詳細計算與周密分析的原因所在。

(2)在高層建筑結構設計過程中,軸向變形也是必須考慮進去的,可能會由于數值較大的豎向荷載,軸向變形可能在柱中引起一定程度的發生,引起連續梁中間支座處的明顯減小的負彎矩值越來越明顯,也會產生影響預制構件下料的長度,設計人員要依據軸向變形的實際計算值,合理調整下料長度,而達到影響連續梁彎矩的目的。

(3)設計工作還有一項重要的控制指標——側移,必須將水平荷載作用下的建筑結構側移控制在一定的限度之內,原因是:側移在高層建筑結構設計中已經成為重要的控制指標,特別是伴隨著建筑物高度不斷增加,建筑結構的側移變形在相同水平荷載下增大顯著,這是與與多層建筑完全不同的。

(4)設計工作還有一項重要指標

結構延性,在相同的地震作用下變形相對而言比較大,相比較于小高層、多層建筑而言,層數較高的建筑結構會相對更加柔軟一些。在結構設計中必須采取相應的工藝與技術措施,以保證建筑結構具有足夠的延性,這都是為了保證高層建筑結構進入塑性變形階段后,依然會具有非常合理的變形能力,避免建筑物倒塌或者發生別的危險。

2 建筑結構設計工程實例

本論文以某高層住宅建筑工程這個項目為例,需要指出建筑結構設計的基本流程與注意事項如下:建筑工程這個項目位于某城市的市中心繁華的地段,地上20層,地下1層,建筑總高度達到78.3m,建筑總面積大約25萬m2。宅建筑工程這個項目建筑結構的長寬比為3.8~7.4,高寬比為5.~10.1。宅建筑工程這個項目所在地有著平坦的地形,以人工填土為主的表層,土層在垂直與水平方向有著非常穩定的分布,一般第四紀沉積土層的以下部分。宅建筑工程這個項目建筑的結構為二級安全等級,抗震設防重要性為丙類抗震設防,基本風壓0.45kN/m2,抗震設防烈度為9度抗震設防烈度。

2.1主體結構設計

高層住宅建筑工程這個項目的主體結構采用的是剪力墻一一現澆鋼筋混凝土框架結構體系。其中框架的抗震等級為二級抗震等級,剪力墻的抗震等級為一級抗震等級。高層住宅建筑工程這個項目中部布置剪力墻,形成筒體,并且將其作為主要的抗側力構件,設置框架柱在筒體周圍合理,這都是結合建筑物的實際使用功能。高層住宅建筑工程這個項目在地下室頂板是結構嵌固端,將板厚設定為180mm,板配筋為雙層、雙向形式的滿布。地上部分的樓層主次梁沿Y向布置,以利于減小主梁的高度,增加使用凈高,層樓板厚為110mm。這是為了充分考慮其承受與傳遞地震作用產生水平力的問題,這是由于本工程受到層高與使用功能的限制。

2,2基礎設計

設計人員根據高層住宅建筑工程這個項目X向基礎梁的尺寸為900×1800,Y向基礎梁的尺寸為1000×2000或1800×2000,這是由于所在地的地質勘探及地基承載力的實際計算結果所決定的。高層住宅建筑工程這個項目由于受到簡體內電梯基坑、集水井局部下沉的影響,因此最終決定采用梁板式筏形為基礎,簡體四周的板厚為1.5m,剩下部位為1.0m板厚,所以,非常有可能導致導致主梁難以正常貫通,筒體部位的豎向荷載也相對較大。高層住宅建筑工程這個項目計算基礎結構過程中,要特別重視各類技術資料與數據的收集和整理,進行計算時采用彈性地基梁板基礎軟件,真實性與可靠性是能夠確保計算結果的。

2.3框支層結構設計

特性質和用途,例如我國天安門城樓,其所以如此雄偉壯觀,除了其他條件之外,夸張的色彩、壯麗的城墻給人以堅實、雄厚的感覺是一個重要因素,人民英雄紀念碑也是利用了石材的實體質感以取得莊重渾厚的肅穆效果。除了以虛為主和以實為主的處理外,還有虛實均勻布置,虛實成片集中布置,虛實交錯布置,以強烈的虛實對比達到突出重點的效果,或按一定規律的連續重復的虛實布置造成某種節奏和韻律效果。

目前,隨著玻璃材料工業的發展,具有各種色彩和性能的玻璃使建筑“虛”的部分具有新的面貌,許多建筑采用了隔熱的藍色茶色吸熱玻璃,使建筑增加了不少色彩,大片的鏡面玻璃反映著周圍環境時刻變幻的景色,更顯得光怪陸離。但是更多的色彩還是靠實體墻面實現的。不少公共建筑和居住建筑恰當地利用了這個條件,非常注意實墻面的裝飾色彩作用,使建筑藝術得到了充分的發揮。不論虛或實,都要結合恰當的比例、尺度以及其他構圖原則,力求避免可能產生的或輕佻、單薄或笨重、呆板等不良效果。

3 案例分析

東莞游泳運動管理中心包括訓練、教學、辦公、食宿等,是一個綜合性場所。設計從各個功能的用途,使用者使用角度出發,分析了它們之間的關系,布局緊湊合理,提供了最大程度的便利性,發揮了綜合性場所的優勢。在其建筑立面造型設計上通過綜合分析各功能之間的關系,從使用者角度出發,將實用性與藝術性相結合,是建筑既融入環境,又獨具特色,成為舒適宜人的環境場所。

建筑立面造型設計上,首先尊重現有的基地環境,尊重整體風貌,將技術性和藝術性相結合,力求創造一個現代的新型的游泳運動管理中心。建筑形體北高南低,變化錯落有致。屋頂造型既保持了整體感,又表現出沉穩的特征。建筑西面正對西平水庫設置條形觀景落地窗,把自然水景引入建筑內部,建筑與環境完美地融合在一起。不同建筑構件、材質和色彩的搭配,既實用又美觀,使得空間流動起來,建筑充滿著朝氣、活力,環境舒適宜人。

第9篇

【關鍵詞】 高層建筑 結構設計 問題 對策

一 高層建筑結構設計的特點

多層和高層結構的差別主要是層數和高度。但是實際上,多層和高層建筑結構沒有實質性差別,它們都要抵抗豎向及水平荷載作用,從設計原理及設計方法而言,基本上是相同的。但是在高層建筑中,要使用更多結構材料來抵抗外荷載,特別是水平荷載,因此抗側力結構成為本工程結構設計的主要問題,設計時要滿足更多的要求,尤其自身有別于多層建筑的特殊要求和設計特點。本工程系一個大地盤、多塔樓、帶高位轉換層的高層建筑,設計過程中主要把握以下幾個方面。

(l)水平荷載成為控制結構設計的主要因素。結構內力、位移與高度的關系,除軸向力與高度成正比之外,彎矩和位移隨高度都呈指數曲線上升,因此,隨著高度的增加,水平荷載將成為控制因素。水平力作用下結構是否優化,材料用量將有很大差別。

(2)特別是在地震區,隨著層數的增加,地震作用對高層建筑危害的可能性也比對多層建筑大,高層建筑結構的抗震設計應受到加倍重視,本工程位于非地震區,無需進行地震作用計算,仍需要考慮抗震的構造措施。

(3)側移成為控制指標。與多層建筑不同,結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加,水平荷載下結構的側移變形迅速增大,因而應將結構在水平荷載作用下的側移控制在某一限度之內。

二 高層建筑結構設計存在問題

2.1 底層框架D剪力墻砌體結構挑梁裂縫問題

底層框架剪力墻砌體結構房屋是指底層為鋼筋混凝土框架D剪力墻結構,上部為多層砌體結構的房屋。該類房屋多見于沿街的旅館、住宅、辦公樓,底層為商店,餐廳、郵局等空間房屋,上部為小開間的多層砌體結構。這類建筑是解決底層需要一種比較經濟的空間房屋的結構形式。部分設計者為追求單一的建筑立面造型來增加使用面積,將二層以上的部分橫墻且外層挑墻移至懸挑梁上,各層設計有挑梁,但實際結構的底層挑梁承載普遍出現裂縫,該類挑梁的設計與出現裂縫在臨街砌體結構房屋中比較常見。

2.2 樓層平面剛度的問題

一些設計在缺乏基本的結構觀念或結構布置缺乏必要措施時,采用樓板變形的計算程序。盡管程序的編程在數學力學模型上是成立的甚至是準確無誤的,但在確定樓板變形程度上卻很難做到準確。作為計算的大前提都無法“準確”,就不可能指望其結果會“正確”了。據此進行的結構設計肯定存在著結構不安全成分或者結構某些部位或構件安全儲備過大等現象。

2.3 忽視了縱向框架 現行建筑抗震設計規范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算,各方面的地震和用應由該方向的抗側力構件來承擔。說是說,在框架結構設計中,縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結構設計者對以于非抗震設計,而縱向地按普通的連續梁進行設計,梁柱的節點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法不答合框架的構造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用,在實際設計中經常出現梁的支座負筋,跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現象。

三 保證高層建筑結構設計質量的有效對策

3.1 主梁有次梁處加附加筋

一般應優先加箍筋,附加箍筋可認為是:主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺,在次梁兩側補上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是絕對的。規范中說的比較清楚,位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載,應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大,次梁荷載較大時,應加附加筋。當主梁高度很高,次梁截面很小、荷載很小時,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大,如工藝要求形成的主次深梁,而荷載相對不大,主梁也可不加附加筋??偟脑瓌t,當主梁上次梁開裂后,從次梁的受壓區頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產生的剪力時,主梁可不加附加筋。梁上集中力,產生的剪力在整個梁范圍內是一樣,所以抗剪滿足,集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時,也可滿足。

3.2 平面及立面形式的選擇

在高層建筑結構設計中,應盡量使建筑的三心(幾何形心、剛度中心、結構重心)盡可能匯于一點,達到三心合一。如若在結構設計中沒有做到三心合一,由此就會產生扭轉問題。扭轉問題就是結構在水平荷載作用下發生的扭轉振動效應。扭轉振動效應在風載等水平荷載載荷情況下會對結構產生危害,為避免其危害應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局,盡可能地使建筑物做到三心合一,所以平面和立面形式的選擇很關鍵。高層建筑的平面宜采用簡單、規則、對稱的形狀,避免過于復雜的平面形式,大量震害的資料表明,高層建筑物平面布置不對稱、過多的外凸、內凹等復雜形式都容易造成震害。在高層結構的抗震設計中,結構體系的選擇、布置、構造措施比軟件的計算結果是否精確更能影響結構的安全,除了考慮結構安全因素外,還要綜合考慮建筑美觀、結構合理及便于施工和工程造價等多方面因素。資料和力學分析表明,在不對稱結構中,結構在凹凸拐角等處容易造成應力集中而遭到破壞,所以應盡量避免。而在完全對稱的結構中,也應注意凸出部分的尺寸比例。如凸出部分較長,要在結構設計中采取相應的補救措施。結構的豎向布置要盡力做到剛度均勻且連續,避免結構的剛度突變和出現軟弱層。剛度突變及軟弱層的出現往往是由于切斷剪力墻所致,如果在結構設計中必須要切斷少數剪力墻時,其他剪力墻在該切斷層處應給以加強。總之,標新立異的平面及立面設計是以結構的抗震和安全性能為代價的。

3.3 水平位移要求

水平位移滿足高層規程的要求,并不能說明該結構是合理的設計。同時還需要考慮周期及地震力的大小等綜合因素。因為結構抗震設計時,地震力的大小與結構剛度直接相關,當結構剛度小,結構并不合理時,由于地震力小則結構位移也小,位移在規范允許范圍內,此時并不能認為該結構合理。因為結構周期長、地震力小并不安全;其次,位移曲線應連續變化,除沿豎向發生剛度突變外,不應有明顯的拐點或折點。一般情況下剪力墻結構的位移曲線應為彎曲型;框架結構的位移曲線應為剪切型;框-剪結構和框-筒結構的位移曲線應為彎剪型。

四 總結語

高層建筑結構設計是根據經濟發展以及人們對建筑物功能的要求而改變的,科技的進步讓我們的想法得以實現。上面提到的問題是建筑結構設計人員在工程設計的過程中相對容易失誤的地方,對于設計者來說,他們要把提高設計質量作為其終身奮斗的目標,只有這樣才能夠確保建筑工程的可持續發展。

參考文獻

第10篇

摘要:概述了建筑安全與結構安全的關系,論述了建筑結構設計安全度的相關知識,并從建筑設計必須與結構設計相結合、合理確定設計安全度、進行防火防爆設計、考慮建筑結構的耐久性等方面提出了取保建筑安全的設計措施,最后提出了結論。

關鍵詞:建筑設計;結構設計;安全設計

1建筑安全與結構安全的關系

建筑結構安全直接影響建筑物的安全,結構不安全會導致墻體開裂、構件破壞、建筑物傾斜等,嚴重時甚至發生倒塌事故。如墨西哥城在1985年9月地震中,不少三角形建筑均遭到嚴重的破壞。從結構角度而言,平面形狀是三角形的結構迎風面較大,在水平風力作用下,它受力的效果,即抗彎曲變形和抗側移的能力比圓形、橢圓形、正方形,正多邊形、十字形、工字形、口字形等平面形式的高層建筑要弱很多,而使得建筑物安全性較差。

2結構設計安全度

2.1結構設計安全度的概念

從事建筑結構設計的基本目的是在一定的經濟條件下,賦予結構以適當的安全度,使結構在預定的使用期限內,能滿足所預期的各種功能要求,一般來說,建筑結構必須滿足的功能要求是:能承受在正常施工和使用時可能出現的各種作用,且在偶發事件中,仍能保持必須的整體穩定性,即建筑結構需具有的安全性;在正常使用時具有良好的工作性能,即建筑結構需具有的適用性;在正常維護下具有足夠的耐久性。因此可知安全性、適用性和耐久性是評價一個建筑結構可靠(或安全)與否的標志,總稱為結構的可靠性,對這些性能的度量,即結構在規定的時間內,在規定的條件下,完成預定功能的概率,稱為結構的可靠度(或稱安全度)。

2.2安全度與工程事故

關于工程事故與設計安全度的關系,有人認為國內發生的工程事故與現行規范的安全度沒有關系,規范的安全度是夠的。資料顯示,上世紀50年代的結構設計方法與現在近似,當時所用的混凝土強度很低,只有110#-140#,比現在的C15還低,其施工手段也很落后,混凝土用體積配合比,人工攪拌,沒有振搗器。而施工發生安全事故的卻很少,如北京飯店、王府井百貨大樓等一些建筑物,使用至今已逾45年,而且都經過了唐山地震影響的考驗,因此可以說,現在的安全事故與結構設計安全度是沒有連帶關系的。不過也有專家指出,一些工程事故往往由多種因素綜合造成,施工質量差、設計有毛病、結構安全儲備又偏低,加在一起終于釀成大禍,這類情況不是由于野蠻施工和管理腐敗,較高的安全度總是與較低的失效概率相聯系,這是客觀規律。

3確保建筑安全的設計措施

3.1建筑設計必須與結構設計相結合

建筑設計與結構設計是整個建筑設計過程中的兩個最重要的環節,對整個建筑物的外觀效果、結構穩定方面起著至關重要的作用。但也有一種不好的傾向,少數建筑設計帥把結構設計擺在從屬地位,并要求結構必須服從建筑,應以建筑為主。許多建筑設計師強調創作的美觀、新穎、標新立異,強調創作的最大自由度,然而有些創新的建筑方案卻在結構上很不合理甚至無法實現,這無疑給建筑結構的安全帶來隱患。

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3.2合理確定設計安全度

結構設計安全度的高低,是國家經濟和資源狀況、社會財富積累程度以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映。確定工程的安全度在一定程度上需以概率和統計為基礎,但更多的須依靠經驗、工程判斷及綜合考慮。

與國際上一些通用標準相比,我國混凝土結構規范設定的安全度水平偏低,有的偏低較多。這體現在涉及結構安全度的各個環節中,如我國混凝土結構設計規范取用的荷載值比國外低,材料強度值比國外高,估計結構承載力所用計算公式的安全裕度低于國外甚至在個別情況下偏于不安全,對結構的構造規定又遠比國外要求低。

3.3進行防火防爆設計

建筑消防設計市建筑設計中一個重要組成部分,關系到人民生命財產安全,應該引起大家的足夠重視?,F從防火分區和安全疏散兩方面來討論:

3.3.1建筑的防火分區問題

《建規》3、2、1條規定了廠房的防火分區,其中有一點需要注意,即廠房的防火分區是和該廠房的耐火等級、最多允許層數及占地面積有關。雖然《建規》中規定封閉樓梯間的門為雙向彈簧門就可以了,但作為劃分防火分區用的封閉樓梯間門至少應設乙級防火門。因為開敞的樓梯間也是開口部位,是火災縱向蔓延的途徑之一,也應按上下連通層作為一個防火分區計算面積。

3.3.2安全疏散設計問題

很多大型商業建筑在消防安全疏散設計中存在的問題,諸如首層中部疏散樓梯無法直通室外、中庭回廊容易滯留人員、首層疏散距離超過規范要求等。商業建筑賣場的疏散距離應執行《建規》中5、3、8第三款(不論采用任何形式的樓梯間,房間內最遠一點到房門的距離不應超過袋形走道兩側或盡端的房間從房門到外部出口或樓梯間的最大距離)的規定,即22m,如再設有自動噴水滅火系統其疏散距離再增加25%,為27.5m。但如果在商業建筑的賣場每家店鋪均設有到頂的隔斷墻,并設有安全疏散通道,疏散通道兩側的隔墻耐火極限≥lh(非燃材料),房間隔墻耐火極限t>0.5h(非燃材料),則房間門通過安全疏散通道到疏散出口的距離適用40m和22m的規定等等。

3.4考慮建筑結構的耐久性

結構耐久性不足已成為最現實的一個安全問題?,F在有這樣的傾向:設計中考慮強度多而考慮耐久性少,重視強度極限狀態而不重視使用極限狀態。重視新建筑的建造而不重視舊建筑的維護。所謂“安全”,包括保證人員財產不受損失和保證結構功能的正常運行,以及保證結構有修復的可能,即所謂的“強度”、“功能”和“可修復”三原則。

我國土建結構的設計與施工規范,重點放在各種荷載作用下的結構強度要求,而對環境因素作用(如干渴、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕)下的耐久性要求則相對考慮較少?;炷两Y構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故,其嚴重程度已遠大于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害。所以這個問題必須引起格外重視。

第11篇

關鍵詞:房屋建筑;結構設計;問題

中圖分類號:TB482.2文獻標識碼:A文章編號:

引言:

近些年來,建筑行業異軍突起,一個城市的建筑行業直接標志著該城市的城市化水平,同時又對該城市人們居住和生活質量產生了直接影響,然而,當前建筑施工企業又不能夠保證建筑工程的施工質量,這也就對人們的生命和財產安全產生了很大威脅。筆者認為,房屋結構設計直接決定了建筑物最終的施工質量。但是,在當前房屋結構設計領域中,存在著很多問題。下面論述了房屋結構設計中的常見問題。

1. 房屋結構設計中存在的問題1.1 一體化計算機程序的廣泛應用并沒有顯著提高結構設計質量。(引1)

隨著計算機輔助設計(CAD)技術的發展,計算方法日益精確化,制圖方法中采用的平面表示法和各種標準圖相繼得到完善,建筑結構設計中存在的熱點問題也隨之發生了諸多變化,比如,結構整體內力計算和分析非常容易實現,而且出圖速度快,節點及其他。

細部表達圖紙量大為減少,長期困擾建筑結構設計的一些問題已經得到較好的解決,同時以前不那么重要的問題則上升為困擾結構設計師的熱點和難點問題。一體化的計算機程序屏蔽了計算的過程,許多設計軟件并沒有明示軟件內部的簡化方法和軟件的缺陷,使得一些計算和設計錯誤更難發現。

1.2 部分結構設計不合理如《建筑抗震設計規范GB50011-2010》第7.1.8條(強制性條文)規定“底部框架-抗震墻結構,上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間,抗震墻很少,上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊,造成結構體系不合理,傳力不明確;有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤,導致整個結構設計錯誤。一些混凝土構件,特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達不到;有些設計中荷載取值沒有按規范要求來確定,存在漏算錯算現象;有些結構設計與提供的計算書不一致,結構強度遠遠低于計算結果,設計存在嚴重安全隱患。1.3 設計深度達不到規定要求由于設計人員沒有對一般房屋尤其是多層房屋設計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設計的結果;或是由于設計過程中對設計規范和設計方法缺乏理解.因此在設計人員制作圖紙中存在“偷工減料”,設計粗糙,過于簡單。

2. 結構設計中要遵循的基本原則

房屋結構設計的主要目的是使建筑物安全和房屋能夠適應使用的要求,所以設計人員房屋在結構設計時要保證并遵循這四個基本原則:

(1)抓大放??;(2)多道防線;(3)剛柔相濟;(4)打通關節。

前三道原則很容易理解,對于原則四,所謂關節,是指變化相聚之處,或變化出現的地方。 不同類型的構件相接處,同一構件截面改變之處,是關節。廣義上,諸如結構錯層之處,體量改變之處,轉換層亦是關節。對于復雜的結構體系,關節的復雜性難于預測和控制,即使從理論上保證了每個組成構件的強度和剛度,但因關節的普遍存在,力量的傳遞往往不能暢通而出現集中甚至中斷,破壞由此而發生。歷次災害表明,從節點開始破壞的建筑占了相當大的比例。所以理想的結構體系當然是渾然一體的----也就是沒有任何關節的,這樣的結構體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。

3. 房屋結構設計地基與基礎

3.1 縱觀近些年的房屋結構設計質量,不難發現,很多低層房屋,(例如單建的物管用房、設備房等)并沒有地質的詳勘報告,只是單純的依靠建設單位進行口頭闡述或者是籠統的對附近建筑物基礎設計資料進行參照就進行了施工圖的設計,房屋結構的地基與基礎設計必須要做到安全、合理、適用,要求設計人員必須要依據相關的地質勘察資料,統一的考察多個方面的易損,從而進行房屋結構設計上部結構方寧和基礎類型的設計,單純的憑地耐力這一個數據時不安全和不全面的,要求我們更加不能夠盲目的認為將耐力容許值取小一些就萬無一失了。

4. 樓板設計常見問題 樓板是建筑工程中的主要承重構件,是它將樓面,屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上,樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周,很容易出現設計質量問題,有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。 4.1 設計時為了計算方便或因對板的受力狀態認識不足,簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足,致使板出現裂縫。 板承受線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑中,常常在樓板上布置一些非承重隔墻,故大樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后,進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外,板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓板、屋面板,這樣會給上部的板增加了一個中間支承點,使其變為連續板,支承點上部出現了負彎矩,而在板的設計中又沒考慮該部分的影響,致使板頂出現裂縫。 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩,由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放,短跨方向的跨中鋼筋應放在下面,長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面,計算時應用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。有的設計為圖省事或對板受力認識不足,而取兩個方向的有效高度一致進行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結構構件存在質量隱患,甚至出現開縫的現象。

5. 抗震結構設計房屋設計用從抗震要求出發,進行合理的結構設計。

5.1 一定要重視概念設計,這是抗震設計的首道防線。

5.2 對一般多層砌體住宅結構,應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系:縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續;樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。

5.3 對鋼筋砼多高層結構住宅,力求做到:框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力;框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態,除了控制抗震墻之間樓屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接;結構布置應盡量采用規則結構,對復雜結構,可以設置防震縫。

6.構造柱的設計

6.1一般來講,在磚混結構中,構造柱除可以提高墻體的坑剪能力之外,還可以與圈梁聯結在一起形成對砌體的約束,這樣的設計不僅可以限制墻體裂縫的開展,同時還可以維持豎向承載力,提高結構的抗震性。應避免在結構設計中,將構造柱作為承重柱使用的作法。這是由于如果構造柱一般生根于地梁中,沒有另設基礎,如果將構造柱作為承重柱使用,會造成構造柱提前受力,降低了構造柱對墻體的約束作用,柱底基礎的局部承壓強度必然不能滿足整體設計要求,柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓破壞,就會出現裂縫。尤其是在結構遭遇地震作用時,應力會集中早構造柱位置,導致構造柱首先遭到破壞,這樣一來,構造柱不但起不到應有的作用,反而會成為房屋結構中的薄弱部位。因此,設計人員必須保證承重大梁下的柱子應按承重柱進行設計,若遇特殊情況,如梁上荷載較小,也可將構造柱布置在承重梁下方,但構造柱對下墻體的承壓和抗彎強度作用都不應考慮在柱承范圍之內。

7.結束語

綜上所述,房屋結構的設計工作需要設計人員和建筑工程中所有的工作人員全力配合,才能從根本上消除設計質量的隱患。建設工程是一種特殊商品,工程投資大、建設周期長,其工程設計質量不僅關系到工程的投資效益、使用要求,而且直接關系到人民群眾的生命財產安全。針對當前設計質量狀況,設計單位應加強內部的質量管理,設計管理部門要加大對設計質量的監督管理,結合施工圖設計審查、專項檢查、質量抽查等工作,加強對業主、勘察、設計單位的市場監管力度。特別是設計單位在進行房屋結構設計時必須在滿足國家設計規范要求的前提下,加強房屋結構的概念設計和地基設計,才能提高房屋結構設計水平,確保房屋設計質量不斷提升,以使房屋的結構設計工作做到更安全、更合理。

參考文獻:

[1] 韓建平,鄒新磊,羅熠,王洪濤. 汶川地震甘肅嚴重影響區磚混房屋震害特點及鑒定加固[A]. 第八屆全國地震工程學術會議論文集(Ⅰ)[C], 2010 .

第12篇

關鍵詞:建筑結構設計、鋼筋混凝土、承載能力

Abstract: this paper expounds the construction structure encountered in the design of some problems, and LiangKaiKong carrying capacity of reinforced concrete after a detailed analysis of the discussion.

Keywords: building structure design, reinforced concrete, carrying capacity

中圖分類號:TU318文獻標識碼: A 文章編號:

引言

一、 建筑結構設計中遇到的若干問題

1、嵌巖樁的豎向承載力計算和長徑比問題的分析和計算

隨著城市高層建筑的興建,嵌巖樁在我國得到了廣泛應用,然而由于嵌巖樁其承載力大、試驗耗費大,故完整的試樁實測資料不多,這就約束了其承載性能的全面認識。

2、地下車庫結構設計若干問題的分析

地下車庫里的柱網尺寸一般都非常接近的,地下室底板的結構設計往往主要是由當地地質條件和水文資料所決定的;而地下車庫頂板搜土往往較厚,局部還會有消防車通道,受力較大,屬于建筑結構設計的一個重要問題。

3、超長鋼筋混凝土結構溫度應力

隨著混凝土結構的尺寸的增加,結構中溫差引起的溫度變形和混凝土水化熱引起的收縮變形造成的應力問題也變得越來越突出了.由溫度變形和收縮變形引起的結構的開裂直接影響到結構的正常使用。

4、鋼筋混凝土梁腹部開孔后的承載能力

為了降低層高,采用鋼筋混凝土開孔梁使部分或全部管道從梁腹孔洞中穿過。

腹部開孔后,梁截面的整體性、連續性遭到破壞,同時,開孔削弱了梁構件的剛度,使梁的撓度增加,開孔部位所產生的應力集中又對構件的抗裂度提出了更高的要求,對開孔梁進行系統和理論分析研究仍然具有相當大的必要性。

針對以上問題,由于篇幅有限,不能一一闡述,下文針對鋼筋混凝土梁開孔后承載能力進行詳細分析。

二、 鋼筋混凝土梁開孔后承載能力分析

在工程建設中,在梁的腹部水平開設孔洞,讓設備管道從梁的腹部穿過,可以大幅度地降低層。但是,這樣的處理會改變梁的極限承載力和正常使用承載力。

1、構造措施

(1)孔洞尺寸和位置

梁腹圓孔盡可能設置于剪力較小的跨中L/3區域內,必要時可設置于梁端L/3區域內..對于d/h≦0.2及150mm的小直徑孔洞,圓孔中心位置應滿足-0. 1h≦e≦0.2h(負號表示偏向受壓區)和S2≧0. 25h的要求。

(2)構造配筋

1)當孔洞直徑d小于h/10及100mm時,孔洞周邊可不設置補強鋼筋.

2)當孔洞直徑d小于h/5及150mm時,孔洞周邊配筋可按構造設置,弦桿縱筋可采用2∮10-2∮12,弦桿采用箍筋采用∮6,間距不應大于0.5倍弦桿有效高度及100mm;孔洞兩側補強鋼筋宜靠近孔洞邊緣,傾斜鋼筋可取2∮12,其傾角可取45度

3)當孔洞直徑不能滿足上述要求時,孔洞周邊的配筋應按照計算確定,但不應小于按構造要求設置的鋼筋,孔洞上下弦桿內的縱向鋼筋可按下列原則選用,并不得小于梁受壓區縱向鋼筋,.

當d≦200m時,采用2∮12.

當200mm≦d≦400mn時,采用2∮14;

當400nm≦d≦600mn時,采用2∮16

孔洞兩側的垂直牲筋應盡量靠近孔洞邊緣布置,靠近孔洞邊緣的垂直箍筋可根據實際情況選用,其與第二個垂直箍筋的間距宜和弦桿內箍筋間距一致.

4) T形截面梁當翼緣位于受壓區時,一般可按矩形截面梁設計,而不考慮翼緣的有利作用.

2、腹部開孔梁承載力計算的編程

由于篇幅有限,有關腹部開孔梁計算的理論依據在此不再贅述,以下重點介紹腹部開孔梁承載力計算的編程。

(1)程序的編制

本程序主界面是一個標準的windows對話框.程序采用的開發工具為windows平臺上的visual studio 2005,編程語言為C++,界面框架采用的是MFC.

(2)富文本計算結果輸出

為了實現富文本方式的輸出方式,在技術方案選型時考慮了以下方案:基于HTML的方案。此方案最大的設計特點是采用了模版文檔,在模版文檔中加入變量標記和分支標記,然后在程序中智能處理這兩類標記,最終達到靈活地輸出富文本的計算過程及計算結果。如下圖1所示.

圖1模版文檔中的變量標記和分支標記

3、各類不同類型的腹部開孔梁承載力的計算與分析

利用上節編制的開孔梁承載力計算程序,分別對不同截面的梁不同開孔直徑以及開孔位里進行承載力計算.

(1)梁腹居中開孔的承載力計算和分析

對梁截面為250mmX400mm、300mmX600mm、350mmX750mm,混凝土強度等級均為C25,縱筋采用HRB335,箍筋采用HRB235.彎矩設計不同值,剪力設計不同值,梁計算跨度設置不同值,.梁腹居中開孔(孔徑設置不同值)(具體數值不在此列出),對各種狀態的梁進行受力計算。

分析計算結果,可得出:隨著孔洞直徑的增加,撓度、裂縫、孔側箍筋均急劇增加,孔洞兩側的補強鋼筋墓本呈線性增加,縱筋面積基本未變.

當梁腹孔洞直徑小于h/10時,對梁的極限承載能力和正常使用承載能力的影響均不太大.當梁腹孔洞直徑接近0.2h時,腹部開孔梁裂縫均快速增大。當孔洞直徑超過0.4h時,梁的極限承載能力就很容易超限,斜截面破壞是屬于脆性破壞的,因此在結構設計時得特別注意。

《混凝土結構構造手冊》規定跨中L/3區域內梁腹孔洞直徑應不大于0.樸,梁端L/3區域內梁腹孔洞直徑應不大于0.3h,通過以上的算例可知是有一定的依據的.但是也不能盲目地強制限制,在實在無法滿足時,只要截面尺寸以及配筋相對有富余,梁腹孔潤大于0.4h直徑時也能滿足相應的極限承載力和正常使用承載能力的要求.總而言之,結構設計人員不能因為貪一時之方便,對所有的腹部開孔梁均采用一刀切的做法,應該根據實際情況,分類計算,以免造成不必要的浪費和帶來構件的安全隱患.

結論

通過vs語言對開孔梁承載力計算的編程,填補了各類大小軟件在該方面的空缺.為結構設計人員提供了快捷而簡便的計算程序,加快了設計進程的同時又保證了結構的安全性、提高了結構的經濟性.

參考文獻

【1】 王鐵夢.工程結構裂縫控制.北京:中國建筑工業出版社,1997.

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