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【摘 要】 随着房地产市场日渐繁荣,建筑数量不断增多,建筑结构设计中越来越多的问题突显出来,引起了社会大众高度重视。建筑结构设计是否科学、合理,关系着建筑物的使用性能和质量安全,为此,本文基于建筑结构设计的大量资料扼要分析了建筑结构设计的基本原则、内容,及设计过程中应当注意的问题,确保建筑结构设计合理、科学的同时,有效提高建筑结构设计水平。
【关键词】 建筑结构设计;基本原则;问题;抗震
建筑结构设计的质量与建筑物使用性能、人们居住环境的舒适度有着密切联系,只有确保建筑结构设计和科学性和合理性,才能保证建筑物的施工质量,建筑物结构安全、稳定,满足客户对建筑设计所提出的诸多要求。随着建筑物大量涌现,建筑结构设计中的问题越来越受人们重视,为此,对建筑结构设计提出了更高的要求,建筑设计师应熟悉掌握建筑结构设计基本内容、基本原则及设计中应该注意的问题。因此,提出了本文研究论题,望为广大同行工作者提供借鉴、建议。
一、 建筑结构设计的基本内容
建筑结构设计,顾名思义就是建筑设计师用结构语言表达自身对建筑物所要表达的设计意图。建筑结构一般包括建筑基础、墙、柱、梁、板、楼梯等,建筑设计师用这些结构元素来构成建筑物结构体系,按照抗震、荷载等方面的要求设计结构,这也是建筑结构设计的基本内容。由于建筑结构设计涉及着方方面面,要求设计师们必须具备扎实的理论知识和业务技能,把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础,确保建筑结构稳定,保护人们生命财产的安全。
二、 建筑结构设计的基本原则
“适用、安全、经济、美观、便于施工”是建筑结构设计的基本原则,一个优秀的建筑结构设计往往是这几个方面的最佳融合。建筑结构设计主要目的是运用各种结构元素实现建筑设计意图,所有的建筑设计师都在努力寻找这五个方面的最佳结合,而优秀的建筑结构设计往往都产生于这个追求过程。
通常建筑设计师在明确建筑设计意图之后,开始建筑结构设计狗狗做,因而,建筑结构设计受制于建筑设计,又反作用于建筑设计。在“适用、安全、经济、美观、便于施工”基本原则下,要求建筑结构设计不能破坏原有的建筑设计意图,满足、实现建筑设计的各种要求。反过来,建筑设计意图不能超过建筑结构设计的能力范围,因为超过了建筑结构设计能力范围的建筑设计意图是不能实现的,由此可见,结构设计是建筑设计意图实现的关键。设计师必须遵守建筑结构设计的基本原则,设计出优秀的建筑物。
三、建筑结构设计中需要注意的问题
下面从基础、墙、柱、梁、板、楼梯等建筑结构入手,扼要分析了各个分项结构设计中需要注意的问题。
(一)箱、筏基础底板的挑板问题
从箱、筏基础底板的结构角度来分析,如果能够正常出挑拨的话,则可以将边跨底板的钢筋调整均匀。当底板钢筋是通长布置时,就不必加大整个底板的通长筋,既节约又便于操作;在箱、筏基础底板位置出挑板后,利于降低基础底板附加力。但是并不是一定要采取人工方式出挑板,如果基底建立在天然地基或其他人工地基上的话,挑板也可以采用天然地基,以达到节约、降低成本投入的效果;当建筑荷载偏离建筑物中心位置的话,应该在特定位置出挑板,既利于调整框架整体沉降差也利于调整建筑框架倾斜度;在地下水位比较高的情况下,结构设计中应考虑出跳板,设计挑板的话更利于解决抗浮问题。但是从建筑角度来讲的话,不设计挑板,也利于实施柔性防水。具体如何做,则需要根据业主、施工现场地质条件而定。
(二)梁、板跨度的计算问题
在相关的教科书或培训资料上,关于梁、板的计算跨度都有基本的说明,如净跨1.1倍等,但是这些基本的说法仅仅适用于一般情况下的结构设计,如果遇到特殊结构的建筑有些书中的说法是不适用的,如宽扁梁特殊结构。所谓的梁板结构,可以简单地理解为是在梁的中心线上架设一刚性支座,将梁与板看成是一个全新的变截面板,柱子则可以理解为是一种超大的横截面,所以在计算梁配筋的时候可以忽视掉柱边弯距。如果遇到宽扁梁这种特殊的梁板结构,在梁板高度大出板厚度不多时,必须计算出梁板跨度,根据跨度得出梁厚与梁边弯矩和板厚配筋,然后以二者之间最大值配筋为基准。在这里要明确一个问题,进行以上工作的时候要求削峰正常,如果不削峰则说明该设计存在一定问题,为此,要求设计人员对这个问题加以注意。
(三) 基坑的回填问题
开挖基坑后,基坑周围的地基土层会受到一定程度的约束,不会反弹,但是基坑中心的地基土会出现反弹,回弹中产生的土层需要被及时处理掉,否者影响施工。基坑的回填问题主要涉及两种情况。一是,在基坑很小的情况下,基坑中心的地基土会受到很大的约束,反弹情况不是很严重,可以忽略回填问题;二是,在基坑很大的情况下,基坑中心地基土受到的约束相对而言较小,这就不能忽视回填问题。由于回填问题关系着建筑的沉降问题。如果按照基底压力计算箱基沉降值,基坑边上被约束的土层则被看成安全储备,使得计算沉降大于实际沉降。为此,在技术条件允许的条件下,应采用更为科学的方法计算箱基沉降值。
(四) 挑梁问题
正常情况下我们要求悬挑梁做成等截面,尤其在出挑长度比较短的时候,之所以这样要求主要原因在于挑梁自重在总荷载中占有很小的比例,如果采做成等截面,利于增加挑梁自重,增加结构稳定性。如果是外露的大挑梁,适宜选用变截面,不仅利于降低自重,也能增加感官效果。采用变截面梁的时候,要为每一个变截面梁选用适当的箍筋,如果选用不当就会增加施工难度。
(五)抗震设计问题
为了增强建筑物的抗震性能,为建筑物设计抗震结构时通常采用钢筋混凝土框支柱或框架柱,配筋设置除了要满足相关规范中所规定的体积配箍率和其他要求外,同一截面内涉及的箍筋肢距同样要满足钢筋混凝土框架结构的荷载、强度、刚性等要求。除此之外,在特殊情况下要求采用复合箍筋,以确保抗震设计满足设计要求。
(六) 多层、高层建筑结构设计中,尽量避免选择短柱
在建筑结构设计中,要求尽量避免使用短柱的主要目的是为了使同层各柱在同一水平线位移时,产生最大的承载能力,利于保持建筑结构的稳定性。但是随着多层、高层建筑日渐增多,底层柱截面受到的竖向和横向荷载越来越大,为了有足够的承载能力,底层结构中开始大量使用短柱。针对这一问题,可以在大柱截面上开竖槽,变矩形柱为田形柱,可以减少短柱的使用量。
四、结论
综上所述,建筑结构设计是建筑设计意图实现的关键,为了实现建筑意图,设计师需在坚实的理论知识支持下,按照“适用、安全、经济、美观、便于施工”建筑结构设计基本原则,运用基础、墙、柱、梁、板、楼梯等结构元素表达建筑设计意图。同时,要求建筑设计师熟练掌握结构设计中需要注意的问题,并针对问题采取合理的应对措施。即使有些问题受技术水平限制,但我们相信在未來的某一天,这些问题定会得到有效解决,全面提高建筑结构设计技术水平。
参考文献
[1] 李源新. 高层建筑结构概念设计与高层剪力墙结构的优化[J]. 科技创新导报. 2012(15)
[2] 佟超博,郝强. 对钢筋混凝土结构设计中常见问题的分析[J]. 黑龙江科技信息. 2010(10)
[3] 杨海江. 浅论建筑结构优化设计基本原则[J]. 科技信息. 2012(01)
[4] 李新磊,王志镨. 关于高层建筑工程结构设计的综合探讨[J]. 民营科技. 2012(05)
[5] 刘志伟,张晓新. 建筑结构设计与概念设计[J]. 科技创新与应用. 2012(15)
【关键词】 建筑结构设计;基本原则;问题;抗震
建筑结构设计的质量与建筑物使用性能、人们居住环境的舒适度有着密切联系,只有确保建筑结构设计和科学性和合理性,才能保证建筑物的施工质量,建筑物结构安全、稳定,满足客户对建筑设计所提出的诸多要求。随着建筑物大量涌现,建筑结构设计中的问题越来越受人们重视,为此,对建筑结构设计提出了更高的要求,建筑设计师应熟悉掌握建筑结构设计基本内容、基本原则及设计中应该注意的问题。因此,提出了本文研究论题,望为广大同行工作者提供借鉴、建议。
一、 建筑结构设计的基本内容
建筑结构设计,顾名思义就是建筑设计师用结构语言表达自身对建筑物所要表达的设计意图。建筑结构一般包括建筑基础、墙、柱、梁、板、楼梯等,建筑设计师用这些结构元素来构成建筑物结构体系,按照抗震、荷载等方面的要求设计结构,这也是建筑结构设计的基本内容。由于建筑结构设计涉及着方方面面,要求设计师们必须具备扎实的理论知识和业务技能,把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础,确保建筑结构稳定,保护人们生命财产的安全。
二、 建筑结构设计的基本原则
“适用、安全、经济、美观、便于施工”是建筑结构设计的基本原则,一个优秀的建筑结构设计往往是这几个方面的最佳融合。建筑结构设计主要目的是运用各种结构元素实现建筑设计意图,所有的建筑设计师都在努力寻找这五个方面的最佳结合,而优秀的建筑结构设计往往都产生于这个追求过程。
通常建筑设计师在明确建筑设计意图之后,开始建筑结构设计狗狗做,因而,建筑结构设计受制于建筑设计,又反作用于建筑设计。在“适用、安全、经济、美观、便于施工”基本原则下,要求建筑结构设计不能破坏原有的建筑设计意图,满足、实现建筑设计的各种要求。反过来,建筑设计意图不能超过建筑结构设计的能力范围,因为超过了建筑结构设计能力范围的建筑设计意图是不能实现的,由此可见,结构设计是建筑设计意图实现的关键。设计师必须遵守建筑结构设计的基本原则,设计出优秀的建筑物。
三、建筑结构设计中需要注意的问题
下面从基础、墙、柱、梁、板、楼梯等建筑结构入手,扼要分析了各个分项结构设计中需要注意的问题。
(一)箱、筏基础底板的挑板问题
从箱、筏基础底板的结构角度来分析,如果能够正常出挑拨的话,则可以将边跨底板的钢筋调整均匀。当底板钢筋是通长布置时,就不必加大整个底板的通长筋,既节约又便于操作;在箱、筏基础底板位置出挑板后,利于降低基础底板附加力。但是并不是一定要采取人工方式出挑板,如果基底建立在天然地基或其他人工地基上的话,挑板也可以采用天然地基,以达到节约、降低成本投入的效果;当建筑荷载偏离建筑物中心位置的话,应该在特定位置出挑板,既利于调整框架整体沉降差也利于调整建筑框架倾斜度;在地下水位比较高的情况下,结构设计中应考虑出跳板,设计挑板的话更利于解决抗浮问题。但是从建筑角度来讲的话,不设计挑板,也利于实施柔性防水。具体如何做,则需要根据业主、施工现场地质条件而定。
(二)梁、板跨度的计算问题
在相关的教科书或培训资料上,关于梁、板的计算跨度都有基本的说明,如净跨1.1倍等,但是这些基本的说法仅仅适用于一般情况下的结构设计,如果遇到特殊结构的建筑有些书中的说法是不适用的,如宽扁梁特殊结构。所谓的梁板结构,可以简单地理解为是在梁的中心线上架设一刚性支座,将梁与板看成是一个全新的变截面板,柱子则可以理解为是一种超大的横截面,所以在计算梁配筋的时候可以忽视掉柱边弯距。如果遇到宽扁梁这种特殊的梁板结构,在梁板高度大出板厚度不多时,必须计算出梁板跨度,根据跨度得出梁厚与梁边弯矩和板厚配筋,然后以二者之间最大值配筋为基准。在这里要明确一个问题,进行以上工作的时候要求削峰正常,如果不削峰则说明该设计存在一定问题,为此,要求设计人员对这个问题加以注意。
(三) 基坑的回填问题
开挖基坑后,基坑周围的地基土层会受到一定程度的约束,不会反弹,但是基坑中心的地基土会出现反弹,回弹中产生的土层需要被及时处理掉,否者影响施工。基坑的回填问题主要涉及两种情况。一是,在基坑很小的情况下,基坑中心的地基土会受到很大的约束,反弹情况不是很严重,可以忽略回填问题;二是,在基坑很大的情况下,基坑中心地基土受到的约束相对而言较小,这就不能忽视回填问题。由于回填问题关系着建筑的沉降问题。如果按照基底压力计算箱基沉降值,基坑边上被约束的土层则被看成安全储备,使得计算沉降大于实际沉降。为此,在技术条件允许的条件下,应采用更为科学的方法计算箱基沉降值。
(四) 挑梁问题
正常情况下我们要求悬挑梁做成等截面,尤其在出挑长度比较短的时候,之所以这样要求主要原因在于挑梁自重在总荷载中占有很小的比例,如果采做成等截面,利于增加挑梁自重,增加结构稳定性。如果是外露的大挑梁,适宜选用变截面,不仅利于降低自重,也能增加感官效果。采用变截面梁的时候,要为每一个变截面梁选用适当的箍筋,如果选用不当就会增加施工难度。
(五)抗震设计问题
为了增强建筑物的抗震性能,为建筑物设计抗震结构时通常采用钢筋混凝土框支柱或框架柱,配筋设置除了要满足相关规范中所规定的体积配箍率和其他要求外,同一截面内涉及的箍筋肢距同样要满足钢筋混凝土框架结构的荷载、强度、刚性等要求。除此之外,在特殊情况下要求采用复合箍筋,以确保抗震设计满足设计要求。
(六) 多层、高层建筑结构设计中,尽量避免选择短柱
在建筑结构设计中,要求尽量避免使用短柱的主要目的是为了使同层各柱在同一水平线位移时,产生最大的承载能力,利于保持建筑结构的稳定性。但是随着多层、高层建筑日渐增多,底层柱截面受到的竖向和横向荷载越来越大,为了有足够的承载能力,底层结构中开始大量使用短柱。针对这一问题,可以在大柱截面上开竖槽,变矩形柱为田形柱,可以减少短柱的使用量。
四、结论
综上所述,建筑结构设计是建筑设计意图实现的关键,为了实现建筑意图,设计师需在坚实的理论知识支持下,按照“适用、安全、经济、美观、便于施工”建筑结构设计基本原则,运用基础、墙、柱、梁、板、楼梯等结构元素表达建筑设计意图。同时,要求建筑设计师熟练掌握结构设计中需要注意的问题,并针对问题采取合理的应对措施。即使有些问题受技术水平限制,但我们相信在未來的某一天,这些问题定会得到有效解决,全面提高建筑结构设计技术水平。
参考文献
[1] 李源新. 高层建筑结构概念设计与高层剪力墙结构的优化[J]. 科技创新导报. 2012(15)
[2] 佟超博,郝强. 对钢筋混凝土结构设计中常见问题的分析[J]. 黑龙江科技信息. 2010(10)
[3] 杨海江. 浅论建筑结构优化设计基本原则[J]. 科技信息. 2012(01)
[4] 李新磊,王志镨. 关于高层建筑工程结构设计的综合探讨[J]. 民营科技. 2012(05)
[5] 刘志伟,张晓新. 建筑结构设计与概念设计[J]. 科技创新与应用. 2012(15)