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【摘 要】决定建筑质量好坏的关键环节就是建筑结构设计,对于人们来说,建筑结构设计的重要性主要体现在能否为他们以后的居住或办公环境提供既舒适安全,又经济实惠还有品味的设计方案,在这样的基础上不断创新以做到更好。所以,建筑结构设计师们不仅要满足人们的需要,还要在现代化的进程下转换自己的设计理念,开阔自己的视野,用自己精湛的理论和独特的创新去解决建筑设计中存在的诸多问题,然而,这些问题中,想办法提高建筑结构设计的质量是重中之重。
【关键词】建筑结构设计;施工问题;措施
导言:
建筑结构设计是指将建筑设计师的构想在具体的建设项目中进行全面的结构设计和具体细致的实施过程。建筑结构设计是工程建设的关键所在,是承接设计师的构想和项目施工的橋梁,是具体的建筑艺术实施的重要环节,也是确定和控制工程造价的重点阶段。建筑结构设计环节是保证结构安全、保障项目建设的关键环节,应严格遵守国家法律法规和相关设计规范,同时在设计过程中贯彻优化设计的原则,减少项目工程中不必要的浪费。
一、建筑结构的类型
建筑物中存在着各种不同的使用功能和要求,因此在应用的过程中存在着居多的类型和分类方法,根据建筑物中的相关用途,可以分为工业建筑与民用建筑两种。根据建筑物的层数,可以分为单层、多层、高层和超高层建筑。建筑物根据所使用的结构材料可以分为:木结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构和混合结构等。建筑物根据其结构形式,可以分为排架结构、框架结构、剪力墙结构、筒体结构和大路结构等。
二、建筑结构设计需要遵循的原则
1.建筑结构设计应遵循抓大放小的原则。
抓大放小指的是强柱弱梁的概念,建筑结构的体系比较复杂,其是由不同的构件共同组成的,而且不同的构件其功能也不同。在设计时应注重重点构件的设计,这样才能保证重点构件功能的发挥。
2.巧用刚柔并济的原则。
合理的建筑结构设计应遵循刚柔并济的原则。建筑的机构刚度太大,会导致变形能力差,如果强大的破坏力瞬间袭来,建筑物需要承受的力量很大,容易造成建筑物局部严重受损。如果结构太柔,虽然能够很好地消解外力,但同时也容易造成建筑物本身变形过大而无法使继续使用。
3.建筑多道防线原则。
安全的建筑结构体系采取多道防线来进行设计,当灾难发生时,把生存的希望寄托在单一构件上是十分危险的,生存的机会很小。但是,如果在建筑结构的设计中,能够建筑起多道防线,就能够获得更多的求生机会,保证人身和财产安全。
4.打通重要关节原则。
在建筑结构体系中,关节是无处不在的。理想的建筑结构体系应是浑然一體的,不存在任何关节,这样的结构体系使得任何形式的外力都能够迅速传递和消解。但是现实的建筑施工中,没有关节是不可能的,这就需要打通关节。
三、建筑结构设计时应特别注意的问题
(一)地基与基础方面
1.多层房屋建筑无地质勘察报告,仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。地基与基础设计要做到合理,安全适用,设计人员必须依据地质勘察资料,统一考虑多方面因素进行基础类型选择和设计,仅凭地耐力这一数据是不全面的,也是不安全的,更不能盲目的把地耐力容许值取得小一些就认为万无一失了。
2.采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置。有时设计者对软弱地基的危害认识不足,只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。民用建筑中柱、梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时,在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范将荷载乘以折减系数计算其荷载值,因而采用荷载值偏大。
(二)关于梁、板的计算跨度
一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,在应用日广的宽扁梁中是不合适的。梁板结构,简单点讲,可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心,选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念)柱子也可认为是超大截面梁,所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的,不削峰才有问题。纵筋搭接长度为若干倍钢筋直径d,一般情况下,d取钢筋直径的较小值,这需要一个前提,即大直径钢筋强度并未充分利用。否则应取钢筋直径的较大值。如框架结构顶层的柱子纵筋有时比下层大,d应取较大的钢筋直径,甚至纵筋应向下延伸一层。
(三)关于回弹再压缩
基坑开挖时,摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束,不反弹,坑中心的地基土反弹,回弹以弹性为主,回弹部分被人工清除。当基础较小,坑底受到很大约束,如独立基础,回弹可以忽略,在计算沉降时,应按基底附加应力计算。当基坑很大时,相对受到较小约束,如箱基,计算沉降时应按基底压力计算,被坑边土约束的部分当做安全储备,这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
另外,在设计各种弧形梁、板时,要注意在转弯处放射钢筋间距对内弧边和外弧边是不同的,甚至相差很大;设计时要注意标注钢筋间距所参照的位置,控制最大箍筋间距,一般可按外弧边计算和控制放射钢筋间距。当框架连续梁相邻两跨的梁跨度相差较大时,注意大小跨间的梁支座受力应满足弯矩平衡要求,对小跨支座纵向受拉钢筋长度应满足相邻长跨要求。
(四)高层建筑抗震设计时注意事项
(1)部分框支剪力墙的高层建筑,转换层的位置设置在3层及3层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜提高一级采用,见混凝土高规第10.2.5条要求;(2)带加强层的高层建筑,加强层及其相邻层的框架柱和核心筒剪力墙的抗震等级应提高一级,见混凝土高规第10.3.3条要求;(3)错层高层建筑,错层处的框架柱和剪力墙的抗震等级应提高一级;(4)连体高层建筑,连接体及与连接体相邻的结构构件的抗震等级应提高一级;以上提高原则当抗震等级为特一级时则不再提高。
四、结语
总之,结构设计是建筑工程的重要组成部分,是建筑安全应用的基础。因此,设计人员要从一个个基本的构件算起,做到知其所以然,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细,善于反思和总结工作中的经验和教训。只有这样才能做好建筑结构设计,促进建筑工程质量的不断提高。
参考文献:
[1]吴丽萍.关于房屋建筑结构设计的探讨[J].管理观察,2009(10):59-60.
[2]季荣阳.建筑结构设计经验探讨[J].低温建筑技术,2008(5):33-34.
[3]王亚刚.对变电站建筑框架结构及钢结构节点设计的探究[J].价值工程,2011,(08).
【关键词】建筑结构设计;施工问题;措施
导言:
建筑结构设计是指将建筑设计师的构想在具体的建设项目中进行全面的结构设计和具体细致的实施过程。建筑结构设计是工程建设的关键所在,是承接设计师的构想和项目施工的橋梁,是具体的建筑艺术实施的重要环节,也是确定和控制工程造价的重点阶段。建筑结构设计环节是保证结构安全、保障项目建设的关键环节,应严格遵守国家法律法规和相关设计规范,同时在设计过程中贯彻优化设计的原则,减少项目工程中不必要的浪费。
一、建筑结构的类型
建筑物中存在着各种不同的使用功能和要求,因此在应用的过程中存在着居多的类型和分类方法,根据建筑物中的相关用途,可以分为工业建筑与民用建筑两种。根据建筑物的层数,可以分为单层、多层、高层和超高层建筑。建筑物根据所使用的结构材料可以分为:木结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构和混合结构等。建筑物根据其结构形式,可以分为排架结构、框架结构、剪力墙结构、筒体结构和大路结构等。
二、建筑结构设计需要遵循的原则
1.建筑结构设计应遵循抓大放小的原则。
抓大放小指的是强柱弱梁的概念,建筑结构的体系比较复杂,其是由不同的构件共同组成的,而且不同的构件其功能也不同。在设计时应注重重点构件的设计,这样才能保证重点构件功能的发挥。
2.巧用刚柔并济的原则。
合理的建筑结构设计应遵循刚柔并济的原则。建筑的机构刚度太大,会导致变形能力差,如果强大的破坏力瞬间袭来,建筑物需要承受的力量很大,容易造成建筑物局部严重受损。如果结构太柔,虽然能够很好地消解外力,但同时也容易造成建筑物本身变形过大而无法使继续使用。
3.建筑多道防线原则。
安全的建筑结构体系采取多道防线来进行设计,当灾难发生时,把生存的希望寄托在单一构件上是十分危险的,生存的机会很小。但是,如果在建筑结构的设计中,能够建筑起多道防线,就能够获得更多的求生机会,保证人身和财产安全。
4.打通重要关节原则。
在建筑结构体系中,关节是无处不在的。理想的建筑结构体系应是浑然一體的,不存在任何关节,这样的结构体系使得任何形式的外力都能够迅速传递和消解。但是现实的建筑施工中,没有关节是不可能的,这就需要打通关节。
三、建筑结构设计时应特别注意的问题
(一)地基与基础方面
1.多层房屋建筑无地质勘察报告,仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。地基与基础设计要做到合理,安全适用,设计人员必须依据地质勘察资料,统一考虑多方面因素进行基础类型选择和设计,仅凭地耐力这一数据是不全面的,也是不安全的,更不能盲目的把地耐力容许值取得小一些就认为万无一失了。
2.采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置。有时设计者对软弱地基的危害认识不足,只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。民用建筑中柱、梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时,在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范将荷载乘以折减系数计算其荷载值,因而采用荷载值偏大。
(二)关于梁、板的计算跨度
一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,在应用日广的宽扁梁中是不合适的。梁板结构,简单点讲,可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心,选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念)柱子也可认为是超大截面梁,所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的,不削峰才有问题。纵筋搭接长度为若干倍钢筋直径d,一般情况下,d取钢筋直径的较小值,这需要一个前提,即大直径钢筋强度并未充分利用。否则应取钢筋直径的较大值。如框架结构顶层的柱子纵筋有时比下层大,d应取较大的钢筋直径,甚至纵筋应向下延伸一层。
(三)关于回弹再压缩
基坑开挖时,摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束,不反弹,坑中心的地基土反弹,回弹以弹性为主,回弹部分被人工清除。当基础较小,坑底受到很大约束,如独立基础,回弹可以忽略,在计算沉降时,应按基底附加应力计算。当基坑很大时,相对受到较小约束,如箱基,计算沉降时应按基底压力计算,被坑边土约束的部分当做安全储备,这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
另外,在设计各种弧形梁、板时,要注意在转弯处放射钢筋间距对内弧边和外弧边是不同的,甚至相差很大;设计时要注意标注钢筋间距所参照的位置,控制最大箍筋间距,一般可按外弧边计算和控制放射钢筋间距。当框架连续梁相邻两跨的梁跨度相差较大时,注意大小跨间的梁支座受力应满足弯矩平衡要求,对小跨支座纵向受拉钢筋长度应满足相邻长跨要求。
(四)高层建筑抗震设计时注意事项
(1)部分框支剪力墙的高层建筑,转换层的位置设置在3层及3层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜提高一级采用,见混凝土高规第10.2.5条要求;(2)带加强层的高层建筑,加强层及其相邻层的框架柱和核心筒剪力墙的抗震等级应提高一级,见混凝土高规第10.3.3条要求;(3)错层高层建筑,错层处的框架柱和剪力墙的抗震等级应提高一级;(4)连体高层建筑,连接体及与连接体相邻的结构构件的抗震等级应提高一级;以上提高原则当抗震等级为特一级时则不再提高。
四、结语
总之,结构设计是建筑工程的重要组成部分,是建筑安全应用的基础。因此,设计人员要从一个个基本的构件算起,做到知其所以然,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细,善于反思和总结工作中的经验和教训。只有这样才能做好建筑结构设计,促进建筑工程质量的不断提高。
参考文献:
[1]吴丽萍.关于房屋建筑结构设计的探讨[J].管理观察,2009(10):59-60.
[2]季荣阳.建筑结构设计经验探讨[J].低温建筑技术,2008(5):33-34.
[3]王亚刚.对变电站建筑框架结构及钢结构节点设计的探究[J].价值工程,2011,(08).