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摘要:房屋建筑结构设计是一项责任重大的工作,其合理设计关乎建筑质量,直接影响到建筑物的安全。为了满足现代人对房屋建筑的实际需要,保证高品质的房屋建筑结构设计成为建筑是否合格的重要评判标准。本文首先对房屋建筑结构设计的几种做法简要阐述,分析设计中产生的常见问题,并依此提出一些建议性措施。
关键词:房屋建筑;结构设计;常见问题;措施
中图分类号:TU318 文献标识码:A
1、前言
我国建筑行业发展迅速,但是在建筑结构设计过程中往往存在一些不合理的问题,这些问题的存在,不仅给工程建设埋下了安全隐患,也给国家和人民的生命财产带来了重大威胁,因此必须引起各级建设行政主管部门和工程建设技术人员的高度重视。
2、房屋建筑结构设计中的常见问题
2.1、地基与基础设计问题
施工之前只对地面以上建筑结构进行详细设计,对于地基的处理只是凭借经验进行。任何房屋建筑在进行施工之前都要进行地基处理,但是真能做到正确的进行地基处理的很少,一般都是根据周边房屋建筑时对地基的处理方法或者建筑公司常用的对地基处理方法进行地基处理。这样的经验处理方法危害很大,因为不同的建筑,对地基处理的要求不同,并且不同的地方,地质不同,处理方法就更不相同。所以在进行建筑之前,应对施工现场的地质进行详细勘测,综合多方面的资料,详细进行分析,最后在地基设计完成之后再进行地面以上建筑设计。
很多设计者对地基换土垫层的重要性认识不足,凭经验处理。设计者都明白在地基设计时要注意地基承载力,所以一般在地基挖掘一定深度后铺垫砂石,加强承载力,但期间未对砂石层的宽度、厚度以及铺垫砂石层的深度进行确定,这样做既不安全也不经济。
2.2、楼板设计问题
楼板是建筑中主要的承重构件,通过将楼板桥接在承重墙之间,楼板就可以将建筑压力通过板面传送给承重墙、柱,增加房屋的坚固程度和建筑强度,所以不合理的楼板设计会造成严重的后果,这是必须重视的。楼板设计中出现的问题主要有:楼板需要桥接在不同的承重墙之间,但是现实施工中往往将普通墙壁当作承重墙使用,搭载楼板。楼板能承受的压力是一定的,承载楼板的墙壁承重能力也是有限的,承重墙是专门为搭载楼板设计的,而普通墙壁只是设计美观、方便用的,承重能力很差,如果将其和承重墙混用,均布载荷进行配筋设计,很容易使普通墙壁处开裂,墙壁上方的楼板断裂。其次,设计时根据经验对楼板承重进行判断,并且为了计算方便将双向板当作单向板进行设计,这种假设的楼板承重和实际情况存在很大的差别,因为单向板和双向板没有混用的可能,造成楼板一段承重很大,另外一段很小,很可能造成楼板断裂。
2.3、楼层平面刚度的问题
一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置、缺乏必要措施时,采用楼板变形的计算程序。 结构设计存在着结构不安全或者某些部位或构件安全储备过大等现象 为了使程序的计算结果基本上能反映结构的真实受力状况,而导致出现根本性的误差,设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。要做到这一点首先应在建筑设计方案阶段就避免采用楼面有变形的平面,比如楼层大开洞外伸翼太长、 块体之间成“缩颈” 连接、凹槽缺口太深等。其次,要从结构布置和配筋构造上给予保证,对于使用功能确实必需的,或者建筑效果十分优越的建筑设计,如果其平面无法完全符合刚性楼板的假定,那么在结构设计时,可以通过增设连续梁板、洞口边加设暗梁边梁、提高连系梁板或暗梁边梁的配筋量、采用斜向配筋或双层配筋形式等方法,尽量满足刚性楼板的基本假设,或者弥补由于不是绝对的刚性楼板假定而产生的计算“误差”。
2.4、连续梁按单梁设计问题
连续梁设计的主要问题是设计者将连续梁按单梁进行设计。这种情况常常发生在房屋的阳台边梁设计上。房屋阳台边梁所承受重力、负荷较小,设计者抓住这一点在进行设计时便将连续梁按照单梁在图纸上进行设计,省时省力,但是这样做的直接后果将是建筑施工时在梁的支座处上部配置的负筋量将远远小于连续梁的状况。这样做的后果将是梁的支座处受拉区拉力明显增大,经过一段时间支座处受拉区便会出现竖向裂缝,经过发展最后梁上部栏板处也会出现明显的竖向裂缝。如果边梁长度较小,这个问题导致的后果不会非常严重,但是如果边梁
很长,自身质量很大,再加上外界应力,那么问题将会越来越严重。并且阳台边梁多数直接暴露在室外,会经历四季环境变迁,受到风吹日晒,温度变化较大,对梁的收缩性能要求较高。当连续梁按照单梁设计以后,温度发生变化时梁体进行伸缩,但是由于是单梁连接,其伸缩受到另外一个单梁的约束,伸缩范围有限,同时在一定范围内也会受到挑梁的约束,从而在梁体产生伸缩应力,该应力将直接作用于梁上已经有裂缝或者梁体脆弱处,致使梁的整个支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通,梁体的刚性降低,成为松散的小支撑块,承重能力严重下降,直接影响使用安全。
2.5、构造柱设计问题
构造柱在砖混结构建筑中起着重要的作用,不仅能够提高墙壁的抗剪能力,同时与圈梁的连接结构使得墙体裂缝不能进一步展开,维持了纵向承载力,使建筑具有较好的抗震功能。构造柱虽然有承重作用,作用巨大,但构造柱不是承重柱,不能将其当作承重柱用,现实中很多设计都违背了这一原则。构造柱当做承重柱以后,不但不能起到防震作用,反而会成为地震时房屋损毁的罪魁祸首。因为当作承重柱后,构造柱提前受力,降低了应有的对建筑物各结构的拉结和约束总用,一旦遭受地震,首先会产生应力集中,很容易损坏。
2.6、承重柱截面高度设计问题
有些工程受到建筑尺寸限制或考虑美观,避免墙体表面出壳过大,把柱截面高度设计过小,使梁柱的线刚度比加大(因一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时,计算简图中梁柱节点可简化为铰支) 把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算。这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却给房屋结构埋下了隐患。 因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱的约束弯矩,加之以柱截面的配筋较小,結构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子与梁底相交处附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺。这样在正常使用情况下,柱子已开始带铰工作,这不但影响了房屋的耐久性,而且也常常引起用户的恐惧心理。 更为严重的是,这样的结构一经遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“ 强柱弱梁” 的设计原则。
3、房屋建筑结构设计的基本方法
3.1、大样详图
在房屋建筑详图准确、无误的基础前提下,大样详图的绘制可以直接的在房屋建筑详图的基础上展开绘制,也可以在之前所做过的详图基础上来进行局部的改进以及绘制。
3.2、屋顶、面结构图
当建筑是坡屋面的时,结构的处理方式有梁板式以及折板式两种,梁板式适用于建筑平面不够规整、板跨度比较大以及屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面,而折板式则适用于与梁板式相反的条件下,这两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋的时应该有部分或者是全部的板负筋拉通以抵抗拉力,板厚基于构造需要一般不能够小于120厚。
3.3、结构平面图。在绘制房屋建筑结构平面布置图的时,要输入结构软件进行建模,当建筑地处抗震设防烈度为6度区的时候,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算的,但是必须符合有关的抗震措施要求。
4、结束语
房屋建筑是一个系统、全面的工程,需要综合考虑多方面问题。房屋建筑设计师在进行设计时必须持严谨、负责的态度对房屋进行系统、综合、细致的设计,既能从大的方向把握整体,也要能够发现建筑中的细小问题。
参考文献:
[1]祝华纯,王有权.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].中国新技术新产品,2009(3).
[2]徐慧.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].规划与设计,2013(6).
[3]余文忠.关于建筑结构施工中常见问题分析[J].科技向导,2012(9).
关键词:房屋建筑;结构设计;常见问题;措施
中图分类号:TU318 文献标识码:A
1、前言
我国建筑行业发展迅速,但是在建筑结构设计过程中往往存在一些不合理的问题,这些问题的存在,不仅给工程建设埋下了安全隐患,也给国家和人民的生命财产带来了重大威胁,因此必须引起各级建设行政主管部门和工程建设技术人员的高度重视。
2、房屋建筑结构设计中的常见问题
2.1、地基与基础设计问题
施工之前只对地面以上建筑结构进行详细设计,对于地基的处理只是凭借经验进行。任何房屋建筑在进行施工之前都要进行地基处理,但是真能做到正确的进行地基处理的很少,一般都是根据周边房屋建筑时对地基的处理方法或者建筑公司常用的对地基处理方法进行地基处理。这样的经验处理方法危害很大,因为不同的建筑,对地基处理的要求不同,并且不同的地方,地质不同,处理方法就更不相同。所以在进行建筑之前,应对施工现场的地质进行详细勘测,综合多方面的资料,详细进行分析,最后在地基设计完成之后再进行地面以上建筑设计。
很多设计者对地基换土垫层的重要性认识不足,凭经验处理。设计者都明白在地基设计时要注意地基承载力,所以一般在地基挖掘一定深度后铺垫砂石,加强承载力,但期间未对砂石层的宽度、厚度以及铺垫砂石层的深度进行确定,这样做既不安全也不经济。
2.2、楼板设计问题
楼板是建筑中主要的承重构件,通过将楼板桥接在承重墙之间,楼板就可以将建筑压力通过板面传送给承重墙、柱,增加房屋的坚固程度和建筑强度,所以不合理的楼板设计会造成严重的后果,这是必须重视的。楼板设计中出现的问题主要有:楼板需要桥接在不同的承重墙之间,但是现实施工中往往将普通墙壁当作承重墙使用,搭载楼板。楼板能承受的压力是一定的,承载楼板的墙壁承重能力也是有限的,承重墙是专门为搭载楼板设计的,而普通墙壁只是设计美观、方便用的,承重能力很差,如果将其和承重墙混用,均布载荷进行配筋设计,很容易使普通墙壁处开裂,墙壁上方的楼板断裂。其次,设计时根据经验对楼板承重进行判断,并且为了计算方便将双向板当作单向板进行设计,这种假设的楼板承重和实际情况存在很大的差别,因为单向板和双向板没有混用的可能,造成楼板一段承重很大,另外一段很小,很可能造成楼板断裂。
2.3、楼层平面刚度的问题
一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置、缺乏必要措施时,采用楼板变形的计算程序。 结构设计存在着结构不安全或者某些部位或构件安全储备过大等现象 为了使程序的计算结果基本上能反映结构的真实受力状况,而导致出现根本性的误差,设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。要做到这一点首先应在建筑设计方案阶段就避免采用楼面有变形的平面,比如楼层大开洞外伸翼太长、 块体之间成“缩颈” 连接、凹槽缺口太深等。其次,要从结构布置和配筋构造上给予保证,对于使用功能确实必需的,或者建筑效果十分优越的建筑设计,如果其平面无法完全符合刚性楼板的假定,那么在结构设计时,可以通过增设连续梁板、洞口边加设暗梁边梁、提高连系梁板或暗梁边梁的配筋量、采用斜向配筋或双层配筋形式等方法,尽量满足刚性楼板的基本假设,或者弥补由于不是绝对的刚性楼板假定而产生的计算“误差”。
2.4、连续梁按单梁设计问题
连续梁设计的主要问题是设计者将连续梁按单梁进行设计。这种情况常常发生在房屋的阳台边梁设计上。房屋阳台边梁所承受重力、负荷较小,设计者抓住这一点在进行设计时便将连续梁按照单梁在图纸上进行设计,省时省力,但是这样做的直接后果将是建筑施工时在梁的支座处上部配置的负筋量将远远小于连续梁的状况。这样做的后果将是梁的支座处受拉区拉力明显增大,经过一段时间支座处受拉区便会出现竖向裂缝,经过发展最后梁上部栏板处也会出现明显的竖向裂缝。如果边梁长度较小,这个问题导致的后果不会非常严重,但是如果边梁
很长,自身质量很大,再加上外界应力,那么问题将会越来越严重。并且阳台边梁多数直接暴露在室外,会经历四季环境变迁,受到风吹日晒,温度变化较大,对梁的收缩性能要求较高。当连续梁按照单梁设计以后,温度发生变化时梁体进行伸缩,但是由于是单梁连接,其伸缩受到另外一个单梁的约束,伸缩范围有限,同时在一定范围内也会受到挑梁的约束,从而在梁体产生伸缩应力,该应力将直接作用于梁上已经有裂缝或者梁体脆弱处,致使梁的整个支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通,梁体的刚性降低,成为松散的小支撑块,承重能力严重下降,直接影响使用安全。
2.5、构造柱设计问题
构造柱在砖混结构建筑中起着重要的作用,不仅能够提高墙壁的抗剪能力,同时与圈梁的连接结构使得墙体裂缝不能进一步展开,维持了纵向承载力,使建筑具有较好的抗震功能。构造柱虽然有承重作用,作用巨大,但构造柱不是承重柱,不能将其当作承重柱用,现实中很多设计都违背了这一原则。构造柱当做承重柱以后,不但不能起到防震作用,反而会成为地震时房屋损毁的罪魁祸首。因为当作承重柱后,构造柱提前受力,降低了应有的对建筑物各结构的拉结和约束总用,一旦遭受地震,首先会产生应力集中,很容易损坏。
2.6、承重柱截面高度设计问题
有些工程受到建筑尺寸限制或考虑美观,避免墙体表面出壳过大,把柱截面高度设计过小,使梁柱的线刚度比加大(因一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时,计算简图中梁柱节点可简化为铰支) 把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算。这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却给房屋结构埋下了隐患。 因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱的约束弯矩,加之以柱截面的配筋较小,結构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子与梁底相交处附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺。这样在正常使用情况下,柱子已开始带铰工作,这不但影响了房屋的耐久性,而且也常常引起用户的恐惧心理。 更为严重的是,这样的结构一经遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“ 强柱弱梁” 的设计原则。
3、房屋建筑结构设计的基本方法
3.1、大样详图
在房屋建筑详图准确、无误的基础前提下,大样详图的绘制可以直接的在房屋建筑详图的基础上展开绘制,也可以在之前所做过的详图基础上来进行局部的改进以及绘制。
3.2、屋顶、面结构图
当建筑是坡屋面的时,结构的处理方式有梁板式以及折板式两种,梁板式适用于建筑平面不够规整、板跨度比较大以及屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面,而折板式则适用于与梁板式相反的条件下,这两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋的时应该有部分或者是全部的板负筋拉通以抵抗拉力,板厚基于构造需要一般不能够小于120厚。
3.3、结构平面图。在绘制房屋建筑结构平面布置图的时,要输入结构软件进行建模,当建筑地处抗震设防烈度为6度区的时候,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算的,但是必须符合有关的抗震措施要求。
4、结束语
房屋建筑是一个系统、全面的工程,需要综合考虑多方面问题。房屋建筑设计师在进行设计时必须持严谨、负责的态度对房屋进行系统、综合、细致的设计,既能从大的方向把握整体,也要能够发现建筑中的细小问题。
参考文献:
[1]祝华纯,王有权.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].中国新技术新产品,2009(3).
[2]徐慧.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].规划与设计,2013(6).
[3]余文忠.关于建筑结构施工中常见问题分析[J].科技向导,2012(9).