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【摘 要】 随着科学技术的不断发展,建筑规模越来越大,形式多样化的同时结构设计也越做越复杂,建筑结构设计也是工程设计的关键所在。本文分析了建筑结构设计中的问题与措施。
【关键词】 建筑结构设计;问题;对策
一、建筑结构设计的基本内容
建筑结构设计不仅面向对建筑的设计,而且还对建筑结构进行设计,其关键在于以建筑结构设计来保证建筑质量的实现。建筑设计应遵循安全、适用、经济、美观以及便于施工的原则,一个完美的建筑结构设计是这五要素最佳结合的结果,但是,在现实建筑结构设计中很难实现其最佳性能的发挥。
1、结构设计的程序
建筑物的设计包括建筑、结构、给排水、暖气通风和电气设计等。每一部分的设计都应围绕设计的四个基本要求:即功能要求、美观要求、经济要求和环保要求。建筑结构是一个建筑物发挥其使用功能的基础,结构设计是建筑物设计的一个重要组成部分,主要包括以下四个过程:方案设计→结构分析→构件设计→绘施工图。
2、建筑物结构设计的要求
为保证建筑结构的可靠度达到设计要求,在设计中,必须遵循以下要求:a计算内容:结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算,如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算;b结构上多种作用效应同时发生时,应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后,考虑其可能的最不利组合;c抗震设计:我国的抗震设防烈度为6至9度,建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。
二、建筑结构设计中存在的问题
1、施工结构设计图设计不合理
建筑结构设计中工程施工图设计或规划的不合,如结构类型的不合理、抗震设防及设防烈度的不合理、抗震等级的不合理、墙体材料的不合理等。有些设计往往只是采用“平法”的方式显示在施工图中,但在实践中仍然采用图集在各层柱、墙等“平面”配筋中,也是按图集的规定对地下或地上不同层面的结构标高及相应的结构层号,很容易造成施工过程中的误解,使现场施工呈现混乱局面。
2、关于梁、板的宽度计算不合理
梁、板的跨度计算根据建筑实际应有不同,一般的教科书上所讲的计算跨度,例如净跨的1.1倍,而这些概念仅适用于常规的结构设计,在一些宽扁梁中就不能应用,由于宽扁梁结构的梁高与厚板的比例不同于常规梁板结构,这就要求根据不同的标准进行计算,然而在建筑结构设计中,往往处于简单,对此不进行相应计算,这就影响了建筑质量性。
3、地基等基础方面的问题
建筑物在进行设计之前要对建筑地的地质进行详细的勘探,不能简单的只根据建设单位的口头说明,要在有充足的考察资料基础上进行施工,地基和基础的设计要做到安全合理和严格按照规范进行设计,要全面考虑地基上部的结构因素。对于建筑结构设计中遇到的软弱地基处理时,要进行换层设计,还要对垫层宽度和厚度进行精确计算,只有这样才能将避免资源浪费,才能在一定程度上消除安全隐患。在对一些民用建筑物种的柱、梁及基础的负荷要按照规范以折减系数,这样才能避免荷载值偏大的现象。
4、忽视了纵向框架的设计
这点主要是针对框架结构的设计中,往往注重了横向框架的设计而忽视了纵向框架的设计,如果建筑物所在地发生地震,地震的作用力往往来自于各个方向,那么建筑物纵向结构设计的欠缺就会导致梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配置不满足抗震要求的现象。所以,在框架结构设计中纵向框架与横向框架同等重要。
5、悬挑梁的截面高度选用过小
梁高选用过小,会造成梁截面的受压区应力过高,受压区将产生非线性徐变,随着时间的推移梁挠度不断增大,导致挑梁的变形,挑梁变形的越厉害,梁板之间的裂缝宽度就越大,由于设计者往往比较重视对梁的强度与抗倾覆进行验算,而对梁挠度的验算却忽略了,是建筑物的正常使用受到影响。
三、加强建筑结构设计的对策
1、制定完善合理的建筑结构方案
建筑结构的设计取决于方案的科学程度。不同的建筑结构方案会对工程的质量和造价产生重要影响。所以为了提高工程的质量就必须选择合理的建筑结构方案。要选择好方案就必须对整体方案进行合理构思,处理好构件与结构、结构与结构的关系。
2、梁、板计算跨度
在计算跨度时,要按照梁板的实际结构进行计算,在扁梁结构中,梁高与帮偶相差不大时,将计算长度取至梁中心,选择梁中心的弯距和梁厚,选择梁边弯距和板厚配筋,然后取两者中较大值配筋。而对柱子的梁板宽度计算时,可以将其认为是超大截面梁,在梁配筋时要取柱边弯距。
3、保障建筑基础选型的合理性
在建筑结构选型过程当中,需要重点关注的指标包括两点:建筑外形设计情况;建筑项目所处区域地质情况。因此,在工作人员拿到提资图后,决不能盲目的开展建模计算工作,而应当在建模计算作业之前,对建筑项目的外形设计特征,以及建筑项目所处区域的地质情况有一个全面的认知与分析。同时,在建筑基础选型中,还需要建筑结构设计人员与其他相关专业人员,在充分协调的基础之上,得出最为合理与可行的设计方案。只有保障了设计方案的科学与合理,才能夠保障建筑结构设计效果的优质与可靠。
4、注重建筑结构设计的经济合理性
建筑结构设计的目的就是要确保设计的经济适用性和安全可靠性。因此,建筑结构设计在设计过程中要充分考虑到构件的受力特点、周围环境、力学性能等进而选用价格合适的建筑原材料,避免材料的浪费。同时,结构设计师要注重设计方案的经济合理性。
5、认真收集整理好各项工程资料
工程勘察资料是建筑结构设计的原始数据材料。建筑结构的很多设计是依据工程勘察资料的。这些资料是设计的核心和关键,因此,应收集、整理、保管档案工程材料,完善制度规范,严格借阅、查阅、核对、归还等流程规定,加强档案资料的保存管理,为建筑结构设计提供科学参考。
四、做好抗震设计
中国是一个地震频发的国度,建筑设计的首要工作是防震性设计。发生灾难时,建筑抗震性能达到最低人员伤亡的抵抗作用。在提升建筑设计能力中,最重要的一环是提高抗震性的设计能力。关于防震原则,我国目前建筑结构的抗震设防原则是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。根据这些原则,我国颁布了《建筑抗震设计规范》,并作为其他设计规范在设计抗震处理的原则、计算法则、结构规划等方面的指引。我国的建筑物的抗震悉数如果按照该指引进行设计,理论上是可以符合我国的建筑抗震需求。但由于部份设计人员在抗震知识方面的空白,造成了行业中抗震设计没有遵从设计原则出发,仅停留在书面计算上的数据。因此,我国的建筑抗震设计一直未能取得如意的进展。虽然通过抗震计算公式,能够得出符合建筑防震性的需求,但实际的抗震悉数却不能百分百保证实际建筑体的抗震功能。抗震的原则和计算方程式是一对近乎定量的关系,抵抗震动的原则是属于概念型范畴,而计算方程式属于计算型范畴。概念设计是抗震性的本质,若本质上无法起到抵挡震动功效,那计算出的公式也不能发挥功效。在进行抗震设计前,先做好概念设计的工作,在结合认真、精密的计算方程工作。
五、结束语
建筑结构设计是建筑工程的基础性环节,在建筑结构设计中不仅要关注到建筑的美观性,更要以建筑质量为标准,进行规范性、科学性建筑设计,以提升建筑的安全性,力图做到建筑结构设计安全性、适用性、经济性以及美观性相统一。
参考文献:
[1]丁立瑛.浅析建筑结构设计原则及其存在的问题[J].中国西部科技.2013,(14).
[2]丁庆华.浅析建筑结构设计中应该注意的问题[J].中国新技术新产品.2012,(11).
[3]李有力,张利为.建筑结构设计中存在的问题与对策[J].北京:中华民居,2012(03):23-23
【关键词】 建筑结构设计;问题;对策
一、建筑结构设计的基本内容
建筑结构设计不仅面向对建筑的设计,而且还对建筑结构进行设计,其关键在于以建筑结构设计来保证建筑质量的实现。建筑设计应遵循安全、适用、经济、美观以及便于施工的原则,一个完美的建筑结构设计是这五要素最佳结合的结果,但是,在现实建筑结构设计中很难实现其最佳性能的发挥。
1、结构设计的程序
建筑物的设计包括建筑、结构、给排水、暖气通风和电气设计等。每一部分的设计都应围绕设计的四个基本要求:即功能要求、美观要求、经济要求和环保要求。建筑结构是一个建筑物发挥其使用功能的基础,结构设计是建筑物设计的一个重要组成部分,主要包括以下四个过程:方案设计→结构分析→构件设计→绘施工图。
2、建筑物结构设计的要求
为保证建筑结构的可靠度达到设计要求,在设计中,必须遵循以下要求:a计算内容:结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算,如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算;b结构上多种作用效应同时发生时,应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后,考虑其可能的最不利组合;c抗震设计:我国的抗震设防烈度为6至9度,建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。
二、建筑结构设计中存在的问题
1、施工结构设计图设计不合理
建筑结构设计中工程施工图设计或规划的不合,如结构类型的不合理、抗震设防及设防烈度的不合理、抗震等级的不合理、墙体材料的不合理等。有些设计往往只是采用“平法”的方式显示在施工图中,但在实践中仍然采用图集在各层柱、墙等“平面”配筋中,也是按图集的规定对地下或地上不同层面的结构标高及相应的结构层号,很容易造成施工过程中的误解,使现场施工呈现混乱局面。
2、关于梁、板的宽度计算不合理
梁、板的跨度计算根据建筑实际应有不同,一般的教科书上所讲的计算跨度,例如净跨的1.1倍,而这些概念仅适用于常规的结构设计,在一些宽扁梁中就不能应用,由于宽扁梁结构的梁高与厚板的比例不同于常规梁板结构,这就要求根据不同的标准进行计算,然而在建筑结构设计中,往往处于简单,对此不进行相应计算,这就影响了建筑质量性。
3、地基等基础方面的问题
建筑物在进行设计之前要对建筑地的地质进行详细的勘探,不能简单的只根据建设单位的口头说明,要在有充足的考察资料基础上进行施工,地基和基础的设计要做到安全合理和严格按照规范进行设计,要全面考虑地基上部的结构因素。对于建筑结构设计中遇到的软弱地基处理时,要进行换层设计,还要对垫层宽度和厚度进行精确计算,只有这样才能将避免资源浪费,才能在一定程度上消除安全隐患。在对一些民用建筑物种的柱、梁及基础的负荷要按照规范以折减系数,这样才能避免荷载值偏大的现象。
4、忽视了纵向框架的设计
这点主要是针对框架结构的设计中,往往注重了横向框架的设计而忽视了纵向框架的设计,如果建筑物所在地发生地震,地震的作用力往往来自于各个方向,那么建筑物纵向结构设计的欠缺就会导致梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配置不满足抗震要求的现象。所以,在框架结构设计中纵向框架与横向框架同等重要。
5、悬挑梁的截面高度选用过小
梁高选用过小,会造成梁截面的受压区应力过高,受压区将产生非线性徐变,随着时间的推移梁挠度不断增大,导致挑梁的变形,挑梁变形的越厉害,梁板之间的裂缝宽度就越大,由于设计者往往比较重视对梁的强度与抗倾覆进行验算,而对梁挠度的验算却忽略了,是建筑物的正常使用受到影响。
三、加强建筑结构设计的对策
1、制定完善合理的建筑结构方案
建筑结构的设计取决于方案的科学程度。不同的建筑结构方案会对工程的质量和造价产生重要影响。所以为了提高工程的质量就必须选择合理的建筑结构方案。要选择好方案就必须对整体方案进行合理构思,处理好构件与结构、结构与结构的关系。
2、梁、板计算跨度
在计算跨度时,要按照梁板的实际结构进行计算,在扁梁结构中,梁高与帮偶相差不大时,将计算长度取至梁中心,选择梁中心的弯距和梁厚,选择梁边弯距和板厚配筋,然后取两者中较大值配筋。而对柱子的梁板宽度计算时,可以将其认为是超大截面梁,在梁配筋时要取柱边弯距。
3、保障建筑基础选型的合理性
在建筑结构选型过程当中,需要重点关注的指标包括两点:建筑外形设计情况;建筑项目所处区域地质情况。因此,在工作人员拿到提资图后,决不能盲目的开展建模计算工作,而应当在建模计算作业之前,对建筑项目的外形设计特征,以及建筑项目所处区域的地质情况有一个全面的认知与分析。同时,在建筑基础选型中,还需要建筑结构设计人员与其他相关专业人员,在充分协调的基础之上,得出最为合理与可行的设计方案。只有保障了设计方案的科学与合理,才能夠保障建筑结构设计效果的优质与可靠。
4、注重建筑结构设计的经济合理性
建筑结构设计的目的就是要确保设计的经济适用性和安全可靠性。因此,建筑结构设计在设计过程中要充分考虑到构件的受力特点、周围环境、力学性能等进而选用价格合适的建筑原材料,避免材料的浪费。同时,结构设计师要注重设计方案的经济合理性。
5、认真收集整理好各项工程资料
工程勘察资料是建筑结构设计的原始数据材料。建筑结构的很多设计是依据工程勘察资料的。这些资料是设计的核心和关键,因此,应收集、整理、保管档案工程材料,完善制度规范,严格借阅、查阅、核对、归还等流程规定,加强档案资料的保存管理,为建筑结构设计提供科学参考。
四、做好抗震设计
中国是一个地震频发的国度,建筑设计的首要工作是防震性设计。发生灾难时,建筑抗震性能达到最低人员伤亡的抵抗作用。在提升建筑设计能力中,最重要的一环是提高抗震性的设计能力。关于防震原则,我国目前建筑结构的抗震设防原则是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。根据这些原则,我国颁布了《建筑抗震设计规范》,并作为其他设计规范在设计抗震处理的原则、计算法则、结构规划等方面的指引。我国的建筑物的抗震悉数如果按照该指引进行设计,理论上是可以符合我国的建筑抗震需求。但由于部份设计人员在抗震知识方面的空白,造成了行业中抗震设计没有遵从设计原则出发,仅停留在书面计算上的数据。因此,我国的建筑抗震设计一直未能取得如意的进展。虽然通过抗震计算公式,能够得出符合建筑防震性的需求,但实际的抗震悉数却不能百分百保证实际建筑体的抗震功能。抗震的原则和计算方程式是一对近乎定量的关系,抵抗震动的原则是属于概念型范畴,而计算方程式属于计算型范畴。概念设计是抗震性的本质,若本质上无法起到抵挡震动功效,那计算出的公式也不能发挥功效。在进行抗震设计前,先做好概念设计的工作,在结合认真、精密的计算方程工作。
五、结束语
建筑结构设计是建筑工程的基础性环节,在建筑结构设计中不仅要关注到建筑的美观性,更要以建筑质量为标准,进行规范性、科学性建筑设计,以提升建筑的安全性,力图做到建筑结构设计安全性、适用性、经济性以及美观性相统一。
参考文献:
[1]丁立瑛.浅析建筑结构设计原则及其存在的问题[J].中国西部科技.2013,(14).
[2]丁庆华.浅析建筑结构设计中应该注意的问题[J].中国新技术新产品.2012,(11).
[3]李有力,张利为.建筑结构设计中存在的问题与对策[J].北京:中华民居,2012(03):23-23