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摘要:适用、 安全、 经济、 美观、 便于施工是进行建筑结构设计的原则这五个方面各有所重,又互为矛盾,一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。本文分析了结构设计坚持的具体原则、存在的缺陷以及建筑结构设计时应特别注意的问题。
关键词:建筑结构设计原则 缺陷 注意问题
中图分类号:TU3文献标识码:A 文章编号:
在我国经济的飞速发展的现如今, 建筑工程中结构设计主要是结合结构语言来将建筑师与相关专业工程师们的设计意向表现出来。 结构设计主要有基础 、墙、 柱、 梁、 板 、楼梯、大样等具体的组成。 设计师根据工程需要将不同的结构元素进行有效阻隔, 由此建立了筑物的结构体系, 这主要有竖向, 水平的承重及抗力体系, 再将不同情况下的荷载设计通过相应的途径表达出来。
适用、 安全、 经济、 美观、 便于施工是进行建筑结构设计的原则这五个方面各有所重,又互为矛盾,一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。 往往设计人员注意到适用 、安全 、经济、美观,而忽略了便于施工。 有时设计人员为图方便,用偏于安全的简化方法计算,虽然既省事又保证安全,却增加了造价。
一、 结构设计坚持的具体原则
1、 优劣互补。 科学的建筑结构体系需要坚持优劣互补的原则。 结构太刚其变形能力差 ,若建筑受到巨大的破坏力时 ,则应具备的承受的力更大, 经常会发生局部受损以至于全部毁坏, 而太柔的结构尽管能够限制外力 ,但经常因为变形过大而难以正常运用。
2、 层层设置。 安全的结构体系在设计过程中必须要层层设置, 尤其是当灾难发生时将会在抵抗外在破坏中发挥有效作用。若仅仅将抗风险的希望都集中寄托在建筑的某一个结构上, 这是很不稳定的。多肢墙好于单片墙, 框架剪力墙好于纯框架好等等,这些都是层层防线的设计思路的重要表现。
3、 重大轻小。 建筑结構设计中常常涉及到了很多关键的理念, 如“ 强柱弱梁、 强剪弱弯 ”等, 这些都是设计师门需要重视的问题。 尽管对于结构体系而言, 其是由不同的构件协调构建起了, 而由于不同的构件都发挥着不同的作用, 其在整个建筑中也有轻重之分。
二、目前建筑结构设计存在的缺陷
1、结构搭配不科学。 设计师对结构设计没有进行科学划分, 常会把底层设计为大空间 ,很少设置抗震墙 ,而上部砌体抗震墙多数与底部的框架梁, 抗震墙难以对齐 ,使得结构体系分配不科学。 而有的设计中抗震分类, 场地类别没有正确运用 ,给结构设计工作造成阻碍。 在材料结构设计中 ,对于混凝土构件常常在性能指标上达不到标准, 材料质量很差 ,对荷载取值未能根据标准设计, 出现漏算错算 ,少数结构设计与施工标准的合同未能达到一致, 结构强度比计算低出很多, 安全性能不达标。
2 设计质量不够高。 受职业道德平的影响, 很多设计人员在图纸制作时“ 偷工减料”, 结构设计过于草率, 施工图中必须具备的系统图、 大样图、 相关剖视图没有全部到位; 对必须用图纸反映的内容只标注“ 见图集 、由设备厂家确定” 等, 施工图设计在言语表达上不清晰, 对具体的施工设计不够细致, 难以对工程进行描述; 而很多真实的设计依据、 安全等级、 耐火等级、 设计参数、 工程类别等问题未能交代清楚。
三、进行建筑结构设计时应特别注意的问题
1、关于箱、 筏基础底板的挑板问题。从结构角度来讲,如果能出挑板,能调匀边跨底板钢筋,特别是当底板钢筋通长布置时,不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋,较为节约;出挑板后,能降低基底附加应力,当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时,加挑板就可能采用天然地基;能降低整体沉降,当荷载偏心时,在特定部位设挑板, 还可调整沉降差和整体倾斜;窗井部位可以认为是挑板上砌墙,不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然,此问题也并不是绝对的,当有数层地下室,窗井横隔墙较密,且横隔墙能与内部墙体连通时,可灵活考虑;当地下水位较高,出基础挑板,有利于解决抗浮问题;从建筑角度讲,取消挑板,可方便柔性防水做法。
2、关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题。一是阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小,可砍成直角或斜角;二是如果底板钢筋双向双排,且在悬挑部分不变,阳角不必加辐射筋。
3、基坑开挖时, 摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束,不反弹,坑中心的地基土反弹,回弹以弹性为主,回弹部分被人工清除。当基础较小,坑底受到很大约束,回弹可以忽略,在计算沉降时,应按基底附加应力计算。当基坑很大时,相对受到较小约束,如箱基,计算沉降时应按基底压力计算,被坑边土约束的部分可以作为安全储备,这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
4、关于梁、 板的计算跨度。一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构,简单点讲, 可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心, 选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念)柱子也可认为是超大截面梁,所以梁配筋时应取柱边弯距。
5、关于回弹再压缩。 基坑开挖时,摩擦角范围内坑边的基底土受到约束,不反弹,坑中心的地基土反弹,回弹以弹性为主,回弹部分被人工清除。当基础较小,坑底受到很大约束,如独立基础,回弹可以忽略,在计算沉降时,应按基底附加应力计算。当基坑很大时,相对受到较小约束,如箱基,计算沉降时应按基底压力计算,被坑边土约束的部分当作安全储备,这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
6、主梁有次梁处加附加筋。一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是:主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺, 在次梁两侧补上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是绝对的。规范中说的比较清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。 位于梁下部的集中力应加附加筋。 但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大,次梁荷载较大时,应加附加筋。 当主梁高度很高,次梁截面很小、 荷载很小时,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大,如工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。总的原则,当主梁上次梁开裂后,从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时, 主梁可不加附加筋。梁上集中力, 产生的剪力在整个梁范围内是一样,所以抗剪满足,集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、 荷载较小时,也可满足。
7、通常情况,悬挑梁宜做成等截面,尤其出挑长度较短时。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小, 作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,加大施工难度。 变截面梁的挠度也大于等截面梁。 当然,外露的大挑梁,可适当变截面,使感官效果更好些。
总之,结构设计是建筑工程的重要组成部分, 是建筑安全应用的基础。因此,设计人员要
从一个个基本的构件算起, 做到知其所以然, 深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细,善于反思和总结工作中的经验和教训。只有这样才能做好建筑结构设计,促进建筑工程质量的不断提高。
参考文献:
[1] 杜曼. 建筑结构设计中应注意的问题浅析[J]. 中国集体经济, 2011,(13)
[2] 贾永萍. 试论民用建筑结构设计[J]. 科技传播, 2011,(16) .
[3] 刘程彦. 建筑结构的抗震设计探讨[J]. 四川建材, 2010,(01) .
[4] 冯克清. 建筑结构设计中应注意的问题浅析[J]. 中国新技术新产品, 2011,(06) .
关键词:建筑结构设计原则 缺陷 注意问题
中图分类号:TU3文献标识码:A 文章编号:
在我国经济的飞速发展的现如今, 建筑工程中结构设计主要是结合结构语言来将建筑师与相关专业工程师们的设计意向表现出来。 结构设计主要有基础 、墙、 柱、 梁、 板 、楼梯、大样等具体的组成。 设计师根据工程需要将不同的结构元素进行有效阻隔, 由此建立了筑物的结构体系, 这主要有竖向, 水平的承重及抗力体系, 再将不同情况下的荷载设计通过相应的途径表达出来。
适用、 安全、 经济、 美观、 便于施工是进行建筑结构设计的原则这五个方面各有所重,又互为矛盾,一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。 往往设计人员注意到适用 、安全 、经济、美观,而忽略了便于施工。 有时设计人员为图方便,用偏于安全的简化方法计算,虽然既省事又保证安全,却增加了造价。
一、 结构设计坚持的具体原则
1、 优劣互补。 科学的建筑结构体系需要坚持优劣互补的原则。 结构太刚其变形能力差 ,若建筑受到巨大的破坏力时 ,则应具备的承受的力更大, 经常会发生局部受损以至于全部毁坏, 而太柔的结构尽管能够限制外力 ,但经常因为变形过大而难以正常运用。
2、 层层设置。 安全的结构体系在设计过程中必须要层层设置, 尤其是当灾难发生时将会在抵抗外在破坏中发挥有效作用。若仅仅将抗风险的希望都集中寄托在建筑的某一个结构上, 这是很不稳定的。多肢墙好于单片墙, 框架剪力墙好于纯框架好等等,这些都是层层防线的设计思路的重要表现。
3、 重大轻小。 建筑结構设计中常常涉及到了很多关键的理念, 如“ 强柱弱梁、 强剪弱弯 ”等, 这些都是设计师门需要重视的问题。 尽管对于结构体系而言, 其是由不同的构件协调构建起了, 而由于不同的构件都发挥着不同的作用, 其在整个建筑中也有轻重之分。
二、目前建筑结构设计存在的缺陷
1、结构搭配不科学。 设计师对结构设计没有进行科学划分, 常会把底层设计为大空间 ,很少设置抗震墙 ,而上部砌体抗震墙多数与底部的框架梁, 抗震墙难以对齐 ,使得结构体系分配不科学。 而有的设计中抗震分类, 场地类别没有正确运用 ,给结构设计工作造成阻碍。 在材料结构设计中 ,对于混凝土构件常常在性能指标上达不到标准, 材料质量很差 ,对荷载取值未能根据标准设计, 出现漏算错算 ,少数结构设计与施工标准的合同未能达到一致, 结构强度比计算低出很多, 安全性能不达标。
2 设计质量不够高。 受职业道德平的影响, 很多设计人员在图纸制作时“ 偷工减料”, 结构设计过于草率, 施工图中必须具备的系统图、 大样图、 相关剖视图没有全部到位; 对必须用图纸反映的内容只标注“ 见图集 、由设备厂家确定” 等, 施工图设计在言语表达上不清晰, 对具体的施工设计不够细致, 难以对工程进行描述; 而很多真实的设计依据、 安全等级、 耐火等级、 设计参数、 工程类别等问题未能交代清楚。
三、进行建筑结构设计时应特别注意的问题
1、关于箱、 筏基础底板的挑板问题。从结构角度来讲,如果能出挑板,能调匀边跨底板钢筋,特别是当底板钢筋通长布置时,不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋,较为节约;出挑板后,能降低基底附加应力,当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时,加挑板就可能采用天然地基;能降低整体沉降,当荷载偏心时,在特定部位设挑板, 还可调整沉降差和整体倾斜;窗井部位可以认为是挑板上砌墙,不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然,此问题也并不是绝对的,当有数层地下室,窗井横隔墙较密,且横隔墙能与内部墙体连通时,可灵活考虑;当地下水位较高,出基础挑板,有利于解决抗浮问题;从建筑角度讲,取消挑板,可方便柔性防水做法。
2、关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题。一是阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小,可砍成直角或斜角;二是如果底板钢筋双向双排,且在悬挑部分不变,阳角不必加辐射筋。
3、基坑开挖时, 摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束,不反弹,坑中心的地基土反弹,回弹以弹性为主,回弹部分被人工清除。当基础较小,坑底受到很大约束,回弹可以忽略,在计算沉降时,应按基底附加应力计算。当基坑很大时,相对受到较小约束,如箱基,计算沉降时应按基底压力计算,被坑边土约束的部分可以作为安全储备,这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
4、关于梁、 板的计算跨度。一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构,简单点讲, 可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心, 选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念)柱子也可认为是超大截面梁,所以梁配筋时应取柱边弯距。
5、关于回弹再压缩。 基坑开挖时,摩擦角范围内坑边的基底土受到约束,不反弹,坑中心的地基土反弹,回弹以弹性为主,回弹部分被人工清除。当基础较小,坑底受到很大约束,如独立基础,回弹可以忽略,在计算沉降时,应按基底附加应力计算。当基坑很大时,相对受到较小约束,如箱基,计算沉降时应按基底压力计算,被坑边土约束的部分当作安全储备,这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
6、主梁有次梁处加附加筋。一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是:主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺, 在次梁两侧补上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是绝对的。规范中说的比较清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。 位于梁下部的集中力应加附加筋。 但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大,次梁荷载较大时,应加附加筋。 当主梁高度很高,次梁截面很小、 荷载很小时,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大,如工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。总的原则,当主梁上次梁开裂后,从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时, 主梁可不加附加筋。梁上集中力, 产生的剪力在整个梁范围内是一样,所以抗剪满足,集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、 荷载较小时,也可满足。
7、通常情况,悬挑梁宜做成等截面,尤其出挑长度较短时。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小, 作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,加大施工难度。 变截面梁的挠度也大于等截面梁。 当然,外露的大挑梁,可适当变截面,使感官效果更好些。
总之,结构设计是建筑工程的重要组成部分, 是建筑安全应用的基础。因此,设计人员要
从一个个基本的构件算起, 做到知其所以然, 深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细,善于反思和总结工作中的经验和教训。只有这样才能做好建筑结构设计,促进建筑工程质量的不断提高。
参考文献:
[1] 杜曼. 建筑结构设计中应注意的问题浅析[J]. 中国集体经济, 2011,(13)
[2] 贾永萍. 试论民用建筑结构设计[J]. 科技传播, 2011,(16) .
[3] 刘程彦. 建筑结构的抗震设计探讨[J]. 四川建材, 2010,(01) .
[4] 冯克清. 建筑结构设计中应注意的问题浅析[J]. 中国新技术新产品, 2011,(06) .