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摘要:随着我国经济的不断发展,建筑行业也有了长足的进步。随着人们生活水平的提高,对建筑工程的质量要求也越来越高。建筑工程的结构设计作为一种复杂且全面的工作,总会存在这样或那样的问题。没有问题的建筑结构设计是每个设计人员都追求的。本文针对建筑结构设计中的常见问题进行分析,并给出相关的解决措施。
关键词:建筑结构设计、常见问题
中图分类号:TU2文献标识码: A
一、前言
随着科技的不断发展,建筑行业也有了日新月异的变化。近年来,建筑行业纷纷引进先进的施工技术,采用先进的施工原理,极大的加快了建筑行业的发展。然而在建筑行业的发展过程中,总会存在一些问题,导致建筑结构整体的稳定性降低。所以,先进的建筑结构理论设计知识是建筑结构设计人员必备的专业知识。对于建筑结构设计中的常见问题,需要采取有效的解决措施,降低建筑结构中问题出现的频率,提高建筑质量。
二、建筑结构设计中的常见问题
1、屋面梁配筋数量不足。
在设计人员进行结构建模的过程中,有些设计师为了图方便或是追赶设计的进度,屋面梁直接照搬了下层梁的尺寸,这样设计就是认为屋面梁的荷载较小,同时配筋的数量也不多,这样在以后的施工过程或是使用时一旦出现混凝土收缩、温度突然变化或是受力不均匀时,屋面梁都会因为配筋数量的不足而出现裂缝宽度过大的问题。
2、进行框架结构设计时,只注意了横向框架的设计,忽视了纵向框架的设计。
现阶段,在我国最新的建筑结构抗震设计规范中要求了水平地震的作用应按照两个主轴的方向进行计算的,那么该方向的抗侧力构建就应承担各方面地震的作用力。
3、楼板变形程度的计算存在问题。
很多设计在进行结构布置时没有采取足够的措施或是设计人员在设计时缺乏基本的结构概念,都采用基本的楼层变形的计算程序。这些程序的编程在数学上的力学模型上是绝对成立的,但是在实际中应用到计算楼板的变形程度却并不是准确无误的。而如果一个计算程序的前提就是存在一定的瑕疵的,那么利用这个程序计算出的结构就肯定也是存在问题的了。这样所进行的结构设计肯定是存在了结构的安全系数不足以及结构的某些构件或是部位安全储备太大等诸多的问题。
4、规范的安全等级低
最近几年,由于汶川、雅安等大地震的发生,一些专家学者指出,现行的建筑结构设计安全度已经不能很好地满足当前的安全保障,并提出“我国的现行规范可能是世界上等级最低的结构设计安全度”,同时还建议“应该大幅度的提高我国现行的建筑结构设计的安全等级水平”。我国目前的抗震设防标准是偏低的,以 50 年为分析周期,小震的重现期为 50 年,小震烈度被超越的可能性为 61.5%;中震的重现期为 475 年,中震烈度被超越的可能性为 10%。
5、忽视节能采暖的设计
我国在建筑结构设计过程中,往往只进行建筑结构是否可以承受某一荷载下的作用,很少会对建筑结构节能进行相关的设计。建筑节能,主要就是在确保建筑物满足一定舒适度的基本要求下,从而使建筑最大程度的节约资源,使可利用的能源得到合理的利用。例如,在建筑节能方面,应综合利用自然资源对建筑的通风性能和方向朝向进行设计;在选择建筑物的围墙等围护材料时,应优先选用具有保温及隔热性能良好的材料进行施工,我国在建筑结构设计时针对节能的设计考虑的较少或不完善。
三、解决建筑结构设计中的常见问题的措施
1、梁、板的跨度计算
在建筑结构设计的相关规范中的计算跨度,例如净跨度的 1.05 倍等,这些概念与规定只适应于常规的建筑结构设计,可是在宽扁梁的跨中挠度、配筋验算中却不适用。而对于梁板结构,其实际上可认为是在结构中线上设置以刚性支座,这样使梁的概念变得不再单一,将梁结构形式与板结构统一为一个变截面板结构。在扁梁结构计算中,梁的高度与板厚的范围较接近,因此在计算扁梁结构中,应选取梁高度的一半处的中线作为梁的弯矩取值。
2、增大结构的抗侧移性能
合理的增大抵抗弯矩结构体系的有效宽度,因为增大抵抗弯矩结构的宽度可以在很大程度上减小结构的倾覆力。同时,在结构的其它条件不变的情况下,侧向位移与结构宽度增大的三次方成线性减小。可是,在结构的加宽部分必须与原结构连接良好,结构各部分构件之间应有相互作用。比如,可以采用弦杆或斜杆的桁架体系;选用合理的刚度比;在墙的关键受力部位设置钢筋等。在高层结构的竖向构件中,布置合理的实心墙和写成结构,这样可以很大程度上抵抗楼层的局部剪力。研究表明,如果全部用抗弯的竖向构件来抵抗剪力的做法是不科学的。
3、设计刚性楼面。
为了确保程序计算结构能够真实的反映出建筑结构的实际的受力情况,设计人员应尽量将楼层设计成刚性的楼面。而怎样才能设计成刚性楼面呢?首先设计人员设计时不应采用楼面有变形的平面;同时设计人员应充分的保证配筋的构造以及结构的布置方式,当然如果有些建筑结构无法完全的满足刚性楼面的假定,但是其使用功能是确实需要的,并且本身建筑结构的设计效果又是十分优秀的,那么设计人员在设计时就应通过采取采用斜向配筋、提高边梁暗梁的配筋数量、增加梁系梁板、采用双层的配筋形式以及洞口边加设边梁和暗梁等办法,尽量弥补因其不是绝对的刚性楼板假定而产生的误差,或是使其尽量的符合刚性楼板的假定条件
4、提高抗震设计规范中的相关参数
针对近几年地震灾害频繁发生,给我国的建筑造成较大的危害。因此,针对地震多发地区,在抗震设防等级计算时应适当的提高一个等级,提高建筑结构的抗侧向刚度。此外,我国的建筑结构抗震设计,不仅需要提高抗震设防烈度等级,而且还需要对建筑结构的抗震设防计算方法上和结构的构造规定的安全度也要进行适当的修改,同时在结构的轴压比、配筋率、剪跨比等均需要减少与国外结构计算的差异,比如抗震设防的 8 度,外国就明显比我国严格。
5、建筑结构的节能保温设计
在重要建筑、中高层建筑、高层建筑的结构设计中,除了进行建筑结构的承载力计算外,还需要在建筑物的外墙设计中,可以采用具有節能的材料作为保温层,增加墙体对建筑物的保温隔热措施。同时采用这种措施不仅可以起到保温的作用,还可以隔热、抗裂缝、抗侧移、耐火等具有很好的作用,但不足之处就是增加建筑费用。通过对我国的建筑房顶形状进行研究发现,主要有两种形式,即平顶和坡房顶。北方由于雨水较少,房顶多建成平定形式,在建设平顶的隔热层主要为实体材料,使用具有较强的稳定性的物料,能够很好的确保房顶内的温度,隔绝外界温度传递过去
6、沉降计算。
在基坑开挖的过程中,摩擦角范围内的坑边的基底土是要受到一定的约束的,所以它是不反弹的,那么坑中心位置处的地基土就是要反弹的,而回弹的部分就需要人工的进行清理。而如果基础较大时,其受到了约束就比较小,箱基就是这种类型的,在对其进行沉降的计算时就要按照基底的压力进行计算,被坑边土所约束的那一部分就可以看作是用于安全储备的,这也是计算出来的沉降值是要大于实际施工中的沉降值的主要原因。而如果当基础很小时,那么其受到了约束就是很大的,这是就可以忽略回弹的部分,所以在计算沉降时就应按照基底的附加应力进行计算。
四、总结
综上所述,建筑工程的结构设计是工程项目实施的重点,是工程能够完成的必要工作。所以,在建筑结构施工前,相关人员要对施工中存在的问题进行严密的计算,并掌握设计的要点和标准,结合相关规范进行建筑结构施工的设计。面对已发生的问题,认真查找原因,并改正,使建筑结构设计中的常见问题得以解决,从而提高建筑工程的质量。
参考文献:
[1] 李传毅:《建筑工程钢筋混凝土框架结构设计》,《科技促进发展(应用版)》,2010年06期
[2] 赖运强:《当前建筑结构设计中概念设计的应用》,《中国高新技术企业》,2010年03期
[3] 惠渊峰:《浅议建筑结构设计中应注意的问题》,《经营管理者》,2011年03期
[4] 黄宏:《浅谈建筑结构的概念设计》,《中国高新技术企业》,2009年24期
关键词:建筑结构设计、常见问题
中图分类号:TU2文献标识码: A
一、前言
随着科技的不断发展,建筑行业也有了日新月异的变化。近年来,建筑行业纷纷引进先进的施工技术,采用先进的施工原理,极大的加快了建筑行业的发展。然而在建筑行业的发展过程中,总会存在一些问题,导致建筑结构整体的稳定性降低。所以,先进的建筑结构理论设计知识是建筑结构设计人员必备的专业知识。对于建筑结构设计中的常见问题,需要采取有效的解决措施,降低建筑结构中问题出现的频率,提高建筑质量。
二、建筑结构设计中的常见问题
1、屋面梁配筋数量不足。
在设计人员进行结构建模的过程中,有些设计师为了图方便或是追赶设计的进度,屋面梁直接照搬了下层梁的尺寸,这样设计就是认为屋面梁的荷载较小,同时配筋的数量也不多,这样在以后的施工过程或是使用时一旦出现混凝土收缩、温度突然变化或是受力不均匀时,屋面梁都会因为配筋数量的不足而出现裂缝宽度过大的问题。
2、进行框架结构设计时,只注意了横向框架的设计,忽视了纵向框架的设计。
现阶段,在我国最新的建筑结构抗震设计规范中要求了水平地震的作用应按照两个主轴的方向进行计算的,那么该方向的抗侧力构建就应承担各方面地震的作用力。
3、楼板变形程度的计算存在问题。
很多设计在进行结构布置时没有采取足够的措施或是设计人员在设计时缺乏基本的结构概念,都采用基本的楼层变形的计算程序。这些程序的编程在数学上的力学模型上是绝对成立的,但是在实际中应用到计算楼板的变形程度却并不是准确无误的。而如果一个计算程序的前提就是存在一定的瑕疵的,那么利用这个程序计算出的结构就肯定也是存在问题的了。这样所进行的结构设计肯定是存在了结构的安全系数不足以及结构的某些构件或是部位安全储备太大等诸多的问题。
4、规范的安全等级低
最近几年,由于汶川、雅安等大地震的发生,一些专家学者指出,现行的建筑结构设计安全度已经不能很好地满足当前的安全保障,并提出“我国的现行规范可能是世界上等级最低的结构设计安全度”,同时还建议“应该大幅度的提高我国现行的建筑结构设计的安全等级水平”。我国目前的抗震设防标准是偏低的,以 50 年为分析周期,小震的重现期为 50 年,小震烈度被超越的可能性为 61.5%;中震的重现期为 475 年,中震烈度被超越的可能性为 10%。
5、忽视节能采暖的设计
我国在建筑结构设计过程中,往往只进行建筑结构是否可以承受某一荷载下的作用,很少会对建筑结构节能进行相关的设计。建筑节能,主要就是在确保建筑物满足一定舒适度的基本要求下,从而使建筑最大程度的节约资源,使可利用的能源得到合理的利用。例如,在建筑节能方面,应综合利用自然资源对建筑的通风性能和方向朝向进行设计;在选择建筑物的围墙等围护材料时,应优先选用具有保温及隔热性能良好的材料进行施工,我国在建筑结构设计时针对节能的设计考虑的较少或不完善。
三、解决建筑结构设计中的常见问题的措施
1、梁、板的跨度计算
在建筑结构设计的相关规范中的计算跨度,例如净跨度的 1.05 倍等,这些概念与规定只适应于常规的建筑结构设计,可是在宽扁梁的跨中挠度、配筋验算中却不适用。而对于梁板结构,其实际上可认为是在结构中线上设置以刚性支座,这样使梁的概念变得不再单一,将梁结构形式与板结构统一为一个变截面板结构。在扁梁结构计算中,梁的高度与板厚的范围较接近,因此在计算扁梁结构中,应选取梁高度的一半处的中线作为梁的弯矩取值。
2、增大结构的抗侧移性能
合理的增大抵抗弯矩结构体系的有效宽度,因为增大抵抗弯矩结构的宽度可以在很大程度上减小结构的倾覆力。同时,在结构的其它条件不变的情况下,侧向位移与结构宽度增大的三次方成线性减小。可是,在结构的加宽部分必须与原结构连接良好,结构各部分构件之间应有相互作用。比如,可以采用弦杆或斜杆的桁架体系;选用合理的刚度比;在墙的关键受力部位设置钢筋等。在高层结构的竖向构件中,布置合理的实心墙和写成结构,这样可以很大程度上抵抗楼层的局部剪力。研究表明,如果全部用抗弯的竖向构件来抵抗剪力的做法是不科学的。
3、设计刚性楼面。
为了确保程序计算结构能够真实的反映出建筑结构的实际的受力情况,设计人员应尽量将楼层设计成刚性的楼面。而怎样才能设计成刚性楼面呢?首先设计人员设计时不应采用楼面有变形的平面;同时设计人员应充分的保证配筋的构造以及结构的布置方式,当然如果有些建筑结构无法完全的满足刚性楼面的假定,但是其使用功能是确实需要的,并且本身建筑结构的设计效果又是十分优秀的,那么设计人员在设计时就应通过采取采用斜向配筋、提高边梁暗梁的配筋数量、增加梁系梁板、采用双层的配筋形式以及洞口边加设边梁和暗梁等办法,尽量弥补因其不是绝对的刚性楼板假定而产生的误差,或是使其尽量的符合刚性楼板的假定条件
4、提高抗震设计规范中的相关参数
针对近几年地震灾害频繁发生,给我国的建筑造成较大的危害。因此,针对地震多发地区,在抗震设防等级计算时应适当的提高一个等级,提高建筑结构的抗侧向刚度。此外,我国的建筑结构抗震设计,不仅需要提高抗震设防烈度等级,而且还需要对建筑结构的抗震设防计算方法上和结构的构造规定的安全度也要进行适当的修改,同时在结构的轴压比、配筋率、剪跨比等均需要减少与国外结构计算的差异,比如抗震设防的 8 度,外国就明显比我国严格。
5、建筑结构的节能保温设计
在重要建筑、中高层建筑、高层建筑的结构设计中,除了进行建筑结构的承载力计算外,还需要在建筑物的外墙设计中,可以采用具有節能的材料作为保温层,增加墙体对建筑物的保温隔热措施。同时采用这种措施不仅可以起到保温的作用,还可以隔热、抗裂缝、抗侧移、耐火等具有很好的作用,但不足之处就是增加建筑费用。通过对我国的建筑房顶形状进行研究发现,主要有两种形式,即平顶和坡房顶。北方由于雨水较少,房顶多建成平定形式,在建设平顶的隔热层主要为实体材料,使用具有较强的稳定性的物料,能够很好的确保房顶内的温度,隔绝外界温度传递过去
6、沉降计算。
在基坑开挖的过程中,摩擦角范围内的坑边的基底土是要受到一定的约束的,所以它是不反弹的,那么坑中心位置处的地基土就是要反弹的,而回弹的部分就需要人工的进行清理。而如果基础较大时,其受到了约束就比较小,箱基就是这种类型的,在对其进行沉降的计算时就要按照基底的压力进行计算,被坑边土所约束的那一部分就可以看作是用于安全储备的,这也是计算出来的沉降值是要大于实际施工中的沉降值的主要原因。而如果当基础很小时,那么其受到了约束就是很大的,这是就可以忽略回弹的部分,所以在计算沉降时就应按照基底的附加应力进行计算。
四、总结
综上所述,建筑工程的结构设计是工程项目实施的重点,是工程能够完成的必要工作。所以,在建筑结构施工前,相关人员要对施工中存在的问题进行严密的计算,并掌握设计的要点和标准,结合相关规范进行建筑结构施工的设计。面对已发生的问题,认真查找原因,并改正,使建筑结构设计中的常见问题得以解决,从而提高建筑工程的质量。
参考文献:
[1] 李传毅:《建筑工程钢筋混凝土框架结构设计》,《科技促进发展(应用版)》,2010年06期
[2] 赖运强:《当前建筑结构设计中概念设计的应用》,《中国高新技术企业》,2010年03期
[3] 惠渊峰:《浅议建筑结构设计中应注意的问题》,《经营管理者》,2011年03期
[4] 黄宏:《浅谈建筑结构的概念设计》,《中国高新技术企业》,2009年24期