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[摘 要]本文是通过个人在建筑结构设计工作,对建筑结构设计中重要组成部分,对其建筑的承载性能、安全质量、造价水平以及美观效果等的了解。在建筑结构设计中,概念设计以及结构措施可以说是结构设计的根本所在,同时也在一定程度上反映了结构工程师的设计水平。w.xzbu.com/2/view-4609961.htm
[关键词]建筑;结构设计;浅析
中图分类号:F22 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)31-0141-01
建筑工程结构设计是一项系统而复杂的工作,它需要深厚的理论基础以及灵活的创新思维和严谨认真的工作态度。在进行设计时,既要考虑用户对房屋使用效果的要求,还要兼顾建筑的质量、安全性、稳定性等多方面的内容。这就要求从事设计的人员除了要具有丰富的设计理论和实践经验外,还要具备能够进行有效的统筹规划、合理进行配置的能力,同时还要对整个工程建筑设计的规范熟练的掌握,这样才能够避免结构设计中常出现的问题,确保建筑施工结构设计的安全性能。
一、房屋建筑设计的基本原则
设计师在设计房屋建筑时,要考虑结构的紧密性和适用性,为了实现这一目标,一般要遵循以下这些原则进行设计:
(1)抓大放小的原则。房屋建筑结构虽然是由各种构件而组成一个整体,但各个构件的作用都是不一样的,根据它起到作用的重要性有主次之分,这样可以有效地应对外界的侵袭。
(2)设置多道防线的原则。房屋结构只有层层设置,当收到外力破坏时,它都会合力合作。
(3)刚柔并济的原则。如果单凭结构的刚性它的变形能力就比较差,而如果结构太柔却会造成变形太大而无法使用,造成整体倾斜,因此要遵循刚柔并济的原则。
(4)打通关节的原则。打通关节维持平衡可以永远保持静止状态,如果遇到力量不能通畅,各个构件之间的静态平衡遭到破坏,那么它的结构就会发生变化。
二房屋建筑结构设计的主要方法
1.在結构平面图上的设计方法
如果建筑的地域的防震烈度为六度区的时候,按照我国的防震设计要求,可以不必采用截面抗震验算,但结构的设计也一定要达到抗震的标准。所以对于砌体结构的建筑,软件建模可以省略,在进行设计的时候只要注意受压和局部受压的问题,就可以直接设计。如果条件和时间允许,要做建模也无可厚非,因为它可以利用建模来荷载导算。但是,如果建筑的地域防震烈度为七级时,就必须采用建模来进行计算。
2.屋面结构图的设计方法
如果建筑的屋面是坡面式的,可以采用梁板式和折板式两种的结构处理方式。其中,梁板式可以用在建筑平面不整齐,板的跨度比较大,而且,一般屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面也都采用这种结构。而折板式则和梁板式的适用条件则相反。这两种结构处理方式的板都是偏心受拉的构件。在板配筋的时候必须有板负筋拉通,这样可以抵抗拉力。板厚基的厚度不能小于一百二十厚。另外,梁板的折角处对钢筋的配置必须有大样的示意图。在设计坡屋面板的平面设计图时,可以采用剖面示意图的方法进行表示,因为这样施工人员可以简单地从图纸上了解施工方案。
3.大样详图的设计方法
建筑详图如果没有发生错误,在这基础上可以进行绘制大样详图,还可以在曾经做过的详图基础上进行部分的改进。只要让建筑的整体外形不改变,考虑到结构的受力能力和施工起来比较方便即可。但在外形尺度和标高上必须和建筑专业统一协调。
4.楼梯的设计方法
在设计楼梯时,对楼梯的梯板要控制好它的挠度,梯梁的梁下净高度要符合建筑标准,梯梁的位置要使上下楼层的位置一致。如果遇到有些不合适的地方可以运用折板楼梯,折板楼梯的钢筋在里面的折角处要把它断开分别进行锚固,这样可以预防局部应力集中在一处。对于梁下的净空要求和梯板宽度的问题都要注意。第一段梯板的基础要注意它的基础沉降问题,如有必要应该设置梯梁。
5.房屋建筑基础要求
对于混凝土的采用要选用具有耐久性的材料,基础配筋最少要达到最小配筋率的要求,条基交接位置的钢筋布置要用标准图或者采用详图。对于条基交叉处的基底面积不可循环使用,基础宽度要调节好。在基础图中的构造柱定位不够确定时要对它准确定位。
6.根据抗震要求,对房屋建筑进行合理的结构设计
对于普通的多层砌体结构的建筑,可以采用横墙承重或者纵横墙一起承重的结构体系。对于纵横墙的布置要力求对称均衡,在平面内要对整齐,竖向要上下连接好;不能采用没有锚固的钢筋的砼预制挑檐;楼梯间不能设置在房屋的转角处和近端。而对于有比较多钢筋砼住宅又比较高的建筑结构,尽量要做到:对于抗测力结构如框架和抗震墙要进行双向布置,这样可以各自承担地震力;框架体系的各个抗震力的结构要统一形成空间工作状态,不仅要对抗震墙之间的楼和屋盖的长宽度比以及对抗震墙的刚度进行控制以外,还要保证楼、屋盖的统一性和抗震墙的连接也要可靠;对于建筑结构的布置力求采用规则结构,如果碰到比较复杂的结构,可采用防震缝。
7.对于建筑的结构计算和构造设计都要求合理
首先,对建筑底框砌体结构进行验算的时候应该注意以下几点:底部剪力方法仅对于刚度较均衡的多层结构,而比较薄弱的底层混合结构,还要把塑性变形集中的影响考虑进去;底层框架的混合结构不可以采用简易的防震墙方法,应该采用双保险的措施,抗震墙承担了所有的剪力,而框架可以根据刚度的比例对剪力进行承担。在对刚度进行计算时,框架不能折减,抗震墙的折减则可以减到刚度的百分之二十到三十之间。另外,在对楼板进行计算时,方法要准确,应该注意以下几点:在对双向板进行查表计算时,对材料泊松比的影响在计算时不可以忽视,不然会导致它的计算值偏小;在计算连续板时不可以用单向板进行简单地计算。最后,荷载计算不能发生错误。 三 建筑结构设计中的注意事项和相关问题
结构设计中相当部分构件的设置, 规范仅给出了最低限值或建议取值, 在实际设计过程中由于结构设计师的理解不同可能对整个设计带来相当大的区别。但在设计中,值得注意的几个问题我们应当加以重视:
1 结构的超长问题
混凝土结构设计规范第8.1.1条中规定钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55 m,而8.1.3条则规定当采取后浇带分段施工, 专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施且有充分依据的, 伸缩缝间距可适当增大。但这两条规范往往在实际设计过程中较难把握。
2 关于桩筏基础中筏板取值问题
桩筏基础设计中对于筏板厚度的取值,一般是先按建筑层数估算筏板厚度,常规是按层数x50 mm来估算。一般情况均为角桩冲切来控制板厚。
3 关于强柱弱梁的设计理念
强柱弱梁的概念主要是针对小震不坏,中震可修, 大震不倒的抗震设防目标而提出的。柱破坏了建筑物整个都会倾覆,而梁破坏则仅是某个区域失效, 因此柱较之梁破坏的损害更大,因此,我们必须要严格控制柱轴压比, 而且我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理, 建议边柱,角柱应适当加强, 特别是角柱,建议应全柱加密箍筋,且配筋率不宜小于1% ,所有多层或高层框架柱,不包括小截面柱,笔者建议角筋均应大于等于20,且柱筋品种不宜过多,矩形截面柱尽可能对称配筋。
4 关于梁筏基础板筋位置设定问题
弹性梁筏基础, 由于考虑水浮力下底板所受向上的反向力, 设计人员会要求筏板面筋能置于地梁主筋以下, 而地梁配筋有时较多甚至配置双排筋, 再加上梁箍筋则施工中引起板筋的弯折相当困难, 遇到人防工程则更难施工。笔者认为从受力传递过程来说,板筋设置必须准确,但考慮施工困难及相应板保护层的损失, 建议可以作适当放松。
结束语
目前,由于人们在具体的建筑空间结构体系整体研究上还有一定的局限性,在设计过程中给予采用了许多假定与简化。作为建筑结构设计工程师不应盲目的照搬照抄规范,应该把它作为一种指南、参考,并在实际设计项目中做出正确的选择和判断。这就要求结构工程师对建筑物整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识,并通过多年的所积累的结构设计经验应用到实际工作当中。
参考文献
[1] 倪荣荣.高层建筑结构设计若干问题探讨[J].2011,(8).
[2] 张蕊.建筑结构设计的基本方法及存在的问题[J].科技咨询导报.2007(8).
[关键词]建筑;结构设计;浅析
中图分类号:F22 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)31-0141-01
建筑工程结构设计是一项系统而复杂的工作,它需要深厚的理论基础以及灵活的创新思维和严谨认真的工作态度。在进行设计时,既要考虑用户对房屋使用效果的要求,还要兼顾建筑的质量、安全性、稳定性等多方面的内容。这就要求从事设计的人员除了要具有丰富的设计理论和实践经验外,还要具备能够进行有效的统筹规划、合理进行配置的能力,同时还要对整个工程建筑设计的规范熟练的掌握,这样才能够避免结构设计中常出现的问题,确保建筑施工结构设计的安全性能。
一、房屋建筑设计的基本原则
设计师在设计房屋建筑时,要考虑结构的紧密性和适用性,为了实现这一目标,一般要遵循以下这些原则进行设计:
(1)抓大放小的原则。房屋建筑结构虽然是由各种构件而组成一个整体,但各个构件的作用都是不一样的,根据它起到作用的重要性有主次之分,这样可以有效地应对外界的侵袭。
(2)设置多道防线的原则。房屋结构只有层层设置,当收到外力破坏时,它都会合力合作。
(3)刚柔并济的原则。如果单凭结构的刚性它的变形能力就比较差,而如果结构太柔却会造成变形太大而无法使用,造成整体倾斜,因此要遵循刚柔并济的原则。
(4)打通关节的原则。打通关节维持平衡可以永远保持静止状态,如果遇到力量不能通畅,各个构件之间的静态平衡遭到破坏,那么它的结构就会发生变化。
二房屋建筑结构设计的主要方法
1.在結构平面图上的设计方法
如果建筑的地域的防震烈度为六度区的时候,按照我国的防震设计要求,可以不必采用截面抗震验算,但结构的设计也一定要达到抗震的标准。所以对于砌体结构的建筑,软件建模可以省略,在进行设计的时候只要注意受压和局部受压的问题,就可以直接设计。如果条件和时间允许,要做建模也无可厚非,因为它可以利用建模来荷载导算。但是,如果建筑的地域防震烈度为七级时,就必须采用建模来进行计算。
2.屋面结构图的设计方法
如果建筑的屋面是坡面式的,可以采用梁板式和折板式两种的结构处理方式。其中,梁板式可以用在建筑平面不整齐,板的跨度比较大,而且,一般屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面也都采用这种结构。而折板式则和梁板式的适用条件则相反。这两种结构处理方式的板都是偏心受拉的构件。在板配筋的时候必须有板负筋拉通,这样可以抵抗拉力。板厚基的厚度不能小于一百二十厚。另外,梁板的折角处对钢筋的配置必须有大样的示意图。在设计坡屋面板的平面设计图时,可以采用剖面示意图的方法进行表示,因为这样施工人员可以简单地从图纸上了解施工方案。
3.大样详图的设计方法
建筑详图如果没有发生错误,在这基础上可以进行绘制大样详图,还可以在曾经做过的详图基础上进行部分的改进。只要让建筑的整体外形不改变,考虑到结构的受力能力和施工起来比较方便即可。但在外形尺度和标高上必须和建筑专业统一协调。
4.楼梯的设计方法
在设计楼梯时,对楼梯的梯板要控制好它的挠度,梯梁的梁下净高度要符合建筑标准,梯梁的位置要使上下楼层的位置一致。如果遇到有些不合适的地方可以运用折板楼梯,折板楼梯的钢筋在里面的折角处要把它断开分别进行锚固,这样可以预防局部应力集中在一处。对于梁下的净空要求和梯板宽度的问题都要注意。第一段梯板的基础要注意它的基础沉降问题,如有必要应该设置梯梁。
5.房屋建筑基础要求
对于混凝土的采用要选用具有耐久性的材料,基础配筋最少要达到最小配筋率的要求,条基交接位置的钢筋布置要用标准图或者采用详图。对于条基交叉处的基底面积不可循环使用,基础宽度要调节好。在基础图中的构造柱定位不够确定时要对它准确定位。
6.根据抗震要求,对房屋建筑进行合理的结构设计
对于普通的多层砌体结构的建筑,可以采用横墙承重或者纵横墙一起承重的结构体系。对于纵横墙的布置要力求对称均衡,在平面内要对整齐,竖向要上下连接好;不能采用没有锚固的钢筋的砼预制挑檐;楼梯间不能设置在房屋的转角处和近端。而对于有比较多钢筋砼住宅又比较高的建筑结构,尽量要做到:对于抗测力结构如框架和抗震墙要进行双向布置,这样可以各自承担地震力;框架体系的各个抗震力的结构要统一形成空间工作状态,不仅要对抗震墙之间的楼和屋盖的长宽度比以及对抗震墙的刚度进行控制以外,还要保证楼、屋盖的统一性和抗震墙的连接也要可靠;对于建筑结构的布置力求采用规则结构,如果碰到比较复杂的结构,可采用防震缝。
7.对于建筑的结构计算和构造设计都要求合理
首先,对建筑底框砌体结构进行验算的时候应该注意以下几点:底部剪力方法仅对于刚度较均衡的多层结构,而比较薄弱的底层混合结构,还要把塑性变形集中的影响考虑进去;底层框架的混合结构不可以采用简易的防震墙方法,应该采用双保险的措施,抗震墙承担了所有的剪力,而框架可以根据刚度的比例对剪力进行承担。在对刚度进行计算时,框架不能折减,抗震墙的折减则可以减到刚度的百分之二十到三十之间。另外,在对楼板进行计算时,方法要准确,应该注意以下几点:在对双向板进行查表计算时,对材料泊松比的影响在计算时不可以忽视,不然会导致它的计算值偏小;在计算连续板时不可以用单向板进行简单地计算。最后,荷载计算不能发生错误。 三 建筑结构设计中的注意事项和相关问题
结构设计中相当部分构件的设置, 规范仅给出了最低限值或建议取值, 在实际设计过程中由于结构设计师的理解不同可能对整个设计带来相当大的区别。但在设计中,值得注意的几个问题我们应当加以重视:
1 结构的超长问题
混凝土结构设计规范第8.1.1条中规定钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55 m,而8.1.3条则规定当采取后浇带分段施工, 专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施且有充分依据的, 伸缩缝间距可适当增大。但这两条规范往往在实际设计过程中较难把握。
2 关于桩筏基础中筏板取值问题
桩筏基础设计中对于筏板厚度的取值,一般是先按建筑层数估算筏板厚度,常规是按层数x50 mm来估算。一般情况均为角桩冲切来控制板厚。
3 关于强柱弱梁的设计理念
强柱弱梁的概念主要是针对小震不坏,中震可修, 大震不倒的抗震设防目标而提出的。柱破坏了建筑物整个都会倾覆,而梁破坏则仅是某个区域失效, 因此柱较之梁破坏的损害更大,因此,我们必须要严格控制柱轴压比, 而且我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理, 建议边柱,角柱应适当加强, 特别是角柱,建议应全柱加密箍筋,且配筋率不宜小于1% ,所有多层或高层框架柱,不包括小截面柱,笔者建议角筋均应大于等于20,且柱筋品种不宜过多,矩形截面柱尽可能对称配筋。
4 关于梁筏基础板筋位置设定问题
弹性梁筏基础, 由于考虑水浮力下底板所受向上的反向力, 设计人员会要求筏板面筋能置于地梁主筋以下, 而地梁配筋有时较多甚至配置双排筋, 再加上梁箍筋则施工中引起板筋的弯折相当困难, 遇到人防工程则更难施工。笔者认为从受力传递过程来说,板筋设置必须准确,但考慮施工困难及相应板保护层的损失, 建议可以作适当放松。
结束语
目前,由于人们在具体的建筑空间结构体系整体研究上还有一定的局限性,在设计过程中给予采用了许多假定与简化。作为建筑结构设计工程师不应盲目的照搬照抄规范,应该把它作为一种指南、参考,并在实际设计项目中做出正确的选择和判断。这就要求结构工程师对建筑物整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识,并通过多年的所积累的结构设计经验应用到实际工作当中。
参考文献
[1] 倪荣荣.高层建筑结构设计若干问题探讨[J].2011,(8).
[2] 张蕊.建筑结构设计的基本方法及存在的问题[J].科技咨询导报.2007(8).