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房屋建筑工程不断发展,房屋建筑也越来越复杂。在这些影响房屋建筑工程质量的众多因素中,房屋建筑结构设计中的基础设计就变得更加重要。基础设计对于房屋建筑的整体质量有重要影响。而且无论经济多么高速发展、技术如何革新,基础设计永远都是房屋建筑的根本。
一、房屋建筑结构设计所要要遵循的原则
作为一项全面而系统的工作,设计人员在进行房屋建筑结构设计时应遵循两个原则。一是设计人员进行结构设计时需从整个房屋建筑工程的整体入手,必要时与业主进行及时的、有效的沟通,以保证房屋建筑结构设计在满足客观方面需求的同时,也满足主观方面的需求。二是针对现代的房屋建筑工程在基础设计的过程中,把工作重心放在了房屋建筑工程的地基、基础以及一些上部结构的构件如梁、柱、楼梯、板等方面,而忽略了房屋建筑结构设计时应与实际相结合的现象,以及解决在施工过程中遇到的设计与实际情况不同的问题,设计人员在设计过程中要留有量。
二、房屋建筑的几种基础形式
1.桩基础
桩基础的优点是承载力高、沉降量小。桩基础可以应对地基变形和强度不足的情况。以下情形都可以应用桩基础:建筑物的上部结构荷载较大,而地基上部负载能力小时,下部可作为桩端持力层的坚实土层;对土层不是很厚,土质很差,土方量较大时可考虑采用钻孔,灌注短桩。
2.柱下条形基础及十字交叉基础
柱下条形基础及十字交叉基础的刚度较大,可以调整沉降的均匀度,但其缺陷是在柱间距比较大时不能采用。以下情形可以应用柱下条形基础及十字交叉基础:一是上部机构载荷较大、地基的承载能力不足的是时候,其他基础形式不能满足要求时;二是地基的承载能力比较小,但柱荷载却比较大的情形。
3.混凝土筏片基础
混凝土筏片基础具有整体刚度大、可调整整体沉降的均匀度的优点。它适用于基础之间的空隙较小并且底面积出现重叠的情况。其多应用于有地下室的结构。
4.独立基础
独立基础主要分为刚性独立基础和柔性独立基础。他们多应用于柱下基础。基础的断面主要有方形和矩形。独立基础较其他基础有很高的性价比。比较适合在多层建筑的上部结构作为框架体系的情形,除此之外在民用建筑中也有广泛应用。
三、基础设计简论
基础设计由结构的平面图、屋顶的结构图、大样详图、楼梯和基础等内容组成。
1.结构的平面图
在设计和绘制结构的平面布置图时,第一要先对建筑物的地区地理环境进行分析,在按照相关设计标准设计时,如果结构设计能够满足对抗震防裂度为6的需求,就可以不必采用结构软件建模。但如果对抗震能力要求较高就需要使用软件进行建模计算。
2.屋顶结构设计图
处理建筑房屋屋顶是破面的方式主要有两种:一是梁板式,二是折板式。梁板式通常应用在建筑板的跨度较大,屋面坡度复杂,建筑平面不平整的情形。折板式主要应用于屋脊线比较简单、建筑平面平整的情形。这两种处理方式都使用偏心受拉的板。在对这种板进行配筋处理时应注意提高拉力抗力。一般要使一部分板呈现出附筋拉通的状态,且板的厚度要大于120个厚。
3.大样详图
为保证大样详图的建筑详图准确性,一般绘制方法有两种:一是以建筑详图为绘制基础,直接绘制大样详图,二是对原有的详图进行局部修改。这两种绘制方法的使用都要求保证房屋建筑结构受力的合理性,同时要求要便于施工。
四、房屋建筑结构设计中的基础设计应注意的问题
1.科学处理各种因素对地基与基础设计的影响
设计人员应该充分考虑各种因需对地基与基础设计方案的影响。一方面,應该在地质勘察的基础上,了解土层构造及软土层的厚度再对软土地基采取换土垫层方法。并充分计算垫土厚度,在满足安全性和经济型的双重要求下完成垫土。选土时应选择硬度和强度较好的砂砾,以此保证土层的稳定性。另一方面,综合考虑从地质勘探中所收集的地质数据资料,了解当地的地质构造、地震灾害状况进行结构设计,同时结合气候环境等方面资料,以保证绘制符合实际要求。
2.充分考虑环境温度对建筑结构的影响
由于受到外界气温的影响混凝土基础经常会出现的裂缝。所以在建筑结构设计时应该把环境温度对混凝土基础的影响考虑进去,如气温骤降、保温层失去效果、暴雨侵袭等造成环境温度下降,易使混凝土表面出现裂缝。因此不能贪图绘制上的简便和施工的便利而利用后浇带代替伸缩缝。
五、对房屋建筑结构基础设计的建议
1.承重柱截面注意事项
6 度设防这一标准在进行结构设计过程中设计人员必须予以重视,不要主观缩小承重柱截面高度而达到方便设计图的受力分析的目的。这种做法,其实这种做法是把梁和柱之间的刚结作用忽略了,从而导致房屋建筑结构中出现安全隐患。
2.砖混中的承重柱与构造柱
砖混结构有着重要的作用的是构造柱,其不但能够约束砌体,同时还增强了墙的抗剪力。形成的约束作用可以保证结构的抗震能力满足要求、防止墙体出现裂缝现象、增强竖向承载能力等作用。构造柱和承重柱是两个极易混淆的概念,许多设计人员在实际操作中往往没有注意到这一点,从而导致很多问题的产生。第一,对砌体原有的约束作用会由于构造柱受力时间提前而明显降低,倘若发生地震该结构就会被产生的地震力破坏,房屋也不再受到构造柱的保护,甚至会成为地震中最脆弱的一节。第二,如果构造柱作为承重柱使用,其柱基础抗弯力和抗压度都会不足,从而导致承压强度明显不足。墙体也会因为构造柱的柱底被破坏、结构严重下沉而出现裂缝,因此设计人员在设计时必须要把构造柱和承重柱区分开。
六、结语
设计人员在进行理论研究和实际工作中应该优先考虑、着重解决建筑结构的基础设计问题,以保证其在房屋建筑结构设计中的重要作用。只有且必须选择合理的基础设计形式,做好所有的细节的设计,才能在实际工作中提高房屋建筑的功能,才能保证房屋建筑质量达到要求。而从根本上确保设计质量,确保房屋建筑工程质量以达到我国经济发展的要求还需要众多理论家和实践者的不断探索,不断提高房屋建筑结构设计中的基础设计能力。
一、房屋建筑结构设计所要要遵循的原则
作为一项全面而系统的工作,设计人员在进行房屋建筑结构设计时应遵循两个原则。一是设计人员进行结构设计时需从整个房屋建筑工程的整体入手,必要时与业主进行及时的、有效的沟通,以保证房屋建筑结构设计在满足客观方面需求的同时,也满足主观方面的需求。二是针对现代的房屋建筑工程在基础设计的过程中,把工作重心放在了房屋建筑工程的地基、基础以及一些上部结构的构件如梁、柱、楼梯、板等方面,而忽略了房屋建筑结构设计时应与实际相结合的现象,以及解决在施工过程中遇到的设计与实际情况不同的问题,设计人员在设计过程中要留有量。
二、房屋建筑的几种基础形式
1.桩基础
桩基础的优点是承载力高、沉降量小。桩基础可以应对地基变形和强度不足的情况。以下情形都可以应用桩基础:建筑物的上部结构荷载较大,而地基上部负载能力小时,下部可作为桩端持力层的坚实土层;对土层不是很厚,土质很差,土方量较大时可考虑采用钻孔,灌注短桩。
2.柱下条形基础及十字交叉基础
柱下条形基础及十字交叉基础的刚度较大,可以调整沉降的均匀度,但其缺陷是在柱间距比较大时不能采用。以下情形可以应用柱下条形基础及十字交叉基础:一是上部机构载荷较大、地基的承载能力不足的是时候,其他基础形式不能满足要求时;二是地基的承载能力比较小,但柱荷载却比较大的情形。
3.混凝土筏片基础
混凝土筏片基础具有整体刚度大、可调整整体沉降的均匀度的优点。它适用于基础之间的空隙较小并且底面积出现重叠的情况。其多应用于有地下室的结构。
4.独立基础
独立基础主要分为刚性独立基础和柔性独立基础。他们多应用于柱下基础。基础的断面主要有方形和矩形。独立基础较其他基础有很高的性价比。比较适合在多层建筑的上部结构作为框架体系的情形,除此之外在民用建筑中也有广泛应用。
三、基础设计简论
基础设计由结构的平面图、屋顶的结构图、大样详图、楼梯和基础等内容组成。
1.结构的平面图
在设计和绘制结构的平面布置图时,第一要先对建筑物的地区地理环境进行分析,在按照相关设计标准设计时,如果结构设计能够满足对抗震防裂度为6的需求,就可以不必采用结构软件建模。但如果对抗震能力要求较高就需要使用软件进行建模计算。
2.屋顶结构设计图
处理建筑房屋屋顶是破面的方式主要有两种:一是梁板式,二是折板式。梁板式通常应用在建筑板的跨度较大,屋面坡度复杂,建筑平面不平整的情形。折板式主要应用于屋脊线比较简单、建筑平面平整的情形。这两种处理方式都使用偏心受拉的板。在对这种板进行配筋处理时应注意提高拉力抗力。一般要使一部分板呈现出附筋拉通的状态,且板的厚度要大于120个厚。
3.大样详图
为保证大样详图的建筑详图准确性,一般绘制方法有两种:一是以建筑详图为绘制基础,直接绘制大样详图,二是对原有的详图进行局部修改。这两种绘制方法的使用都要求保证房屋建筑结构受力的合理性,同时要求要便于施工。
四、房屋建筑结构设计中的基础设计应注意的问题
1.科学处理各种因素对地基与基础设计的影响
设计人员应该充分考虑各种因需对地基与基础设计方案的影响。一方面,應该在地质勘察的基础上,了解土层构造及软土层的厚度再对软土地基采取换土垫层方法。并充分计算垫土厚度,在满足安全性和经济型的双重要求下完成垫土。选土时应选择硬度和强度较好的砂砾,以此保证土层的稳定性。另一方面,综合考虑从地质勘探中所收集的地质数据资料,了解当地的地质构造、地震灾害状况进行结构设计,同时结合气候环境等方面资料,以保证绘制符合实际要求。
2.充分考虑环境温度对建筑结构的影响
由于受到外界气温的影响混凝土基础经常会出现的裂缝。所以在建筑结构设计时应该把环境温度对混凝土基础的影响考虑进去,如气温骤降、保温层失去效果、暴雨侵袭等造成环境温度下降,易使混凝土表面出现裂缝。因此不能贪图绘制上的简便和施工的便利而利用后浇带代替伸缩缝。
五、对房屋建筑结构基础设计的建议
1.承重柱截面注意事项
6 度设防这一标准在进行结构设计过程中设计人员必须予以重视,不要主观缩小承重柱截面高度而达到方便设计图的受力分析的目的。这种做法,其实这种做法是把梁和柱之间的刚结作用忽略了,从而导致房屋建筑结构中出现安全隐患。
2.砖混中的承重柱与构造柱
砖混结构有着重要的作用的是构造柱,其不但能够约束砌体,同时还增强了墙的抗剪力。形成的约束作用可以保证结构的抗震能力满足要求、防止墙体出现裂缝现象、增强竖向承载能力等作用。构造柱和承重柱是两个极易混淆的概念,许多设计人员在实际操作中往往没有注意到这一点,从而导致很多问题的产生。第一,对砌体原有的约束作用会由于构造柱受力时间提前而明显降低,倘若发生地震该结构就会被产生的地震力破坏,房屋也不再受到构造柱的保护,甚至会成为地震中最脆弱的一节。第二,如果构造柱作为承重柱使用,其柱基础抗弯力和抗压度都会不足,从而导致承压强度明显不足。墙体也会因为构造柱的柱底被破坏、结构严重下沉而出现裂缝,因此设计人员在设计时必须要把构造柱和承重柱区分开。
六、结语
设计人员在进行理论研究和实际工作中应该优先考虑、着重解决建筑结构的基础设计问题,以保证其在房屋建筑结构设计中的重要作用。只有且必须选择合理的基础设计形式,做好所有的细节的设计,才能在实际工作中提高房屋建筑的功能,才能保证房屋建筑质量达到要求。而从根本上确保设计质量,确保房屋建筑工程质量以达到我国经济发展的要求还需要众多理论家和实践者的不断探索,不断提高房屋建筑结构设计中的基础设计能力。