時間:2023-08-08 09:23:23
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中圖分類號:TU3文獻標識碼:A
筆者在多年從事相關的工作,審查過大量的鋼結構工程設計圖。常見的有門式鋼架、網架和多層民用鋼框架房屋以及少數高層鋼結構房屋。下面就鋼結構房屋結構設計中常見的一些問題進行簡要分析和討論。
1 正確選用鋼材質量等級和焊縫質量等級
鋼結構設計文件,依照相關的規(guī)范,應當對選用的材料的質量等級進行明確的標注,并規(guī)定焊縫質量等級要求。但是在實際的項目文件中,只標注所選用的材料的種類,對質量等級卻沒有提出明確的要求,還有部分項目還存在著要求不當的情況。
鋼結構房屋所使用的鋼材需要較高的標準,應該具有抗拉度高、強度高的要求,而焊接鋼結構,對于鋼材的含碳量有比較嚴格的要求。在進行抗震設計時,焊接鋼鋼板厚度應該大于40毫米,并且保證板厚方向截面收縮率能夠達到Z15 級的要求。除了以上的要求,震區(qū)房屋鋼結構所使用的鋼材還應該具有沖擊韌性的合格保證,還應該根據實際溫度的不同,設計不同的鋼結構。在進行文件設計時,必須充分考慮鋼結構安全儲備和足夠的塑性變形能力,還要標識所使用鋼材的抗拉強度與屈服強度實際測量值的比率。
在鋼結構中的主要的承重部件,使用的碳素鋼不應該低于Q235B等級。由于沒有沖擊韌性和延性性能的保證,在鋼結構中主要受力部件不建議使用A級的鋼材。即使是質量等級達到Q235A的鋼材也無法滿足焊接要求的含碳量值。
焊接連接時當前鋼結構最為普遍的連接方法,鋼結構的安全性直接取決于焊縫質量的高低。所以在確定焊縫質量等級之前,一定要充分考慮鋼結構部件受力大小以及重要程度。
在一般情況下,以下焊縫質量等級不得低于二級并且要使用坡口全熔透對接焊縫:板材的對接焊縫、承受動力荷載構件的較重要的焊縫、需作疲勞驗算的焊縫,以及須與鋼材等強的受拉、受彎對接焊縫。而其他部位的焊縫,一般均可采用角焊縫。由于應力集中現象嚴重的原因, 很難對角焊縫內部進行探傷。因此,其焊縫質量等級一般只能是三級,其中某些重要角焊縫可允許要求其外觀缺陷符合二級的要求。
2 房屋的溫度區(qū)段內應按規(guī)范規(guī)定設置獨立的空間穩(wěn)定支撐體系下面以門式剛架設計為例,介紹支撐體系設置不當的情況:
2.1 有的項目未將屋面橫向水平支撐和柱間支撐布置在同一跨間內,無法形成獨立的空間支撐體系,不僅不利于抗震,給施工安裝也帶來不便。
2.2有的項目將屋面橫向水平支撐設在端部第二個開間,但未在端跨相應位置設置剛性縱向系桿,使山墻的風荷載等水平力不能可靠傳遞。
2.3屋面支撐的布置未與山墻抗風柱的位置相協(xié)調,使抗風柱的柱頂反力不能直接傳到屋面橫向支撐的節(jié)點上,造成山墻處屋面系統(tǒng)受力復雜化,影響結構的安全。
2.4相當多的項目,沒有按照剛性系桿考慮屋面橫向水平支撐的直腹桿。同時,在使用檁條時,沒有測算檁條的承載力和剛度。兩根檁條被安裝在屋脊處,兩個檁條之間,由于被剛性連接件連接起來,因此能夠起到剛性系桿的作用。在別的地方使用的沒有經過加強的檁條很難發(fā)揮剛性系桿作用。這是由于常用的檁條的側向剛度很差。房屋的縱向受力和傳力性能的高低,主要由屋面橫向水平支撐的直腹桿剛度和柱頂系桿剛度來決定。為了保證房屋縱向結構安全,橫向水平支撐直腹桿將會被在屋脊處、柱頂處使用,這樣可以消除檁條無法起到剛性直腹桿的作用所帶來的負面影響。
2.5如果柔性圓鋼拉條被用于屋面和柱間支撐時,可以使用花蘭螺栓等張緊裝置。還可以將柔性圓鋼拉條改為型鋼,以應對大的負荷。
3實腹式門式剛架應按規(guī)范規(guī)定設置隅撐
檁條或墻梁與剛架的連接處,按照相關的規(guī)范 ,應該在斜梁下翼緣以及剛架柱內側翼緣的受壓區(qū)設置按受壓構件設計的隅撐,距離為每隔一根檁條或墻梁。將檁條或墻梁與翼緣受壓區(qū)直接連接起來。隅撐雖然不大,但是作用卻不小。它是用來保證斜梁下翼緣或剛架柱內側翼緣受壓穩(wěn)定的重要措施。但是,在實際中,隅撐在很多工程中沒有設置,或者偷工減料很少設置,即使是數目夠了,但是設置方法不對,這對鋼架的整體穩(wěn)定性將會產生重大影響。當山墻抗風柱與剛架斜梁下翼緣連接時,連接處的斜梁下翼緣亦應設置隅撐。
4合理設置壓型鋼板輕型屋面的拉條
在檁條使用階段和施工過程中,拉條設置在檁條間,起到側向支點的作用,可以減少檁條在的側向變形和扭轉,從而保證檁條的側向穩(wěn)定。拉條通常設置在不小于4米的檁條跨度中。拉條設置在跨度不小于6米的檁條之間的三分點處。應該使用直徑大于10毫米的圓鋼設計拉桿。一般情況下,通常使用角鋼來設計壓桿。一般在距檁條上翼緣三分之一腹板高度范圍內設置圓鋼拉條。檁條下翼緣受到風的吸力影響時,應該把檁條用自攻螺釘連接到屋面板上,在檁條下翼緣附近設置拉條??酆鲜戒摪寤蛞Ш鲜戒摪褰M成的屋面,拉條應該設置在距離檁條上翼緣或者下翼緣三分之一腹板高的范圍之內。有些跨度達到4米的項目不設拉條,甚至達到6米也不設置拉條。拉條不大,但作用不小,必須十分重視。同樣,采用冷彎薄壁型鋼墻梁時,亦應根據其跨度大小設置必要的拉條和撐桿。
5混凝土樓板設計
將混凝土樓板與壓型鋼板搭配使用,通過測算,把栓釘焊在鋼梁上,在混凝土樓板和壓型鋼板中間設置連接裝置,確保二者協(xié)調工作??梢岳脡盒弯摪宓目v向波槽或者壓痕、小孔來設置連接裝置。但是,國內由于種種原因,壓型鋼板上很少有縱向波槽或者壓痕。因此在找不到上面兩種壓型鋼板時,可以通過在壓型鋼板上橫向焊接鋼筋,來使壓型鋼板和混凝土樓板互相連接。
6網架結構設計
首先假定網架支座具有無限大的剛度,然后把網架和下部結構分開計算,這樣所有的支架便有了相等的剛度。下部結構可能存在很大差異的剛度,這是因為下部結構不僅僅是柱,也有很大的幾率為梁或者是別的結構。在這個假設出來的大前提下,支座反力的計算結果和網架內力的計算結果就是實際剛度,這與兩部分共同工作模型的計算結果一定是不一樣的。造成這種結果的原因與內力和反力分配與結構剛度分布有關。有研究數據顯示,這種結果的差異在有的不見中可能會高于其他不見好幾倍。既然分別計算下部結構和網架最終得出的結果是不科學的。那為什么僅僅有極少數的工程最后才出狀況?原因是作為一種彈塑性材料,鋼材是非常有優(yōu)勢的,而鋼網架結構本身又是一種高次超靜定空間結構。這樣,當某個部件承受的負荷超過額定值之后,由于塑性內力的重新分布,這個部件往往不容易發(fā)生完全的損壞。雖然,這體現了鋼網架結構的優(yōu)勢,但是并不能因此而將它們分開計算。
7抗震設計
與傳統(tǒng)意義上的混凝土結構房屋不同,鋼結構房屋并無抗震等級之分。鋼結構房屋在進行抗震設計時,應該考慮鋼結構能夠抵抗的地震烈度、結構類型和房屋高度。從而通過調整鋼結構不同的地震作用效應系數來獲得不同的抗震效果。鋼框架結構及鋼框架支撐結構的抗震構造措施主要根據設防烈度和房屋高度,控制框架柱和支撐的長細比,控制梁、柱及支撐桿件板件的寬厚比,控制梁柱連接節(jié)點的構造要求,包括設置加勁肋、設置側向支撐,包括連接焊縫的質量要求和高強度螺栓連接的構造要求等。
參考文獻
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
引言
良好的結構設計是房屋建筑的靈魂所在,同時,房屋建筑整體質量的提升也離不開結構設計。近年來,鋼結構在房屋結構設計過程中得到廣泛運用的同時,國家利用宏觀調控的手段針對鋼結構在建筑行業(yè)領域的運用也提出了很多政策方針以保障其正常運行。但是,在房建設計上的創(chuàng)新性與多元化并非輕而易舉就能實現,首先要考慮到房建施工中鋼結構設計本身的安全與實效,就需要創(chuàng)新的融入,否則建筑的質量與安全就會受到影響,人們的正常生活起居、生命財產安全也會受到不同程度的威脅。因此就要求建筑設計師在具備原有設計能力的同時,彌補自身不足,將自身所擁有的專業(yè)知識與運用鋼結構技術建設實踐相結合,增加對各種結構技術的新知識與新經驗,創(chuàng)新思維,與時俱進,從而促進我國在房屋建設過程中鋼結構技術的發(fā)展。
一、鋼結構在房屋結構設計中應用概述
鋼結構住宅技術是一種先進的建筑技術,是社會經濟發(fā)展和科技進步在建筑業(yè)的產物,符合住宅產業(yè)化以及建筑資源可持續(xù)發(fā)展的要求。鋼結構具有抗震性能好、施工速度快、可循環(huán)再利用的優(yōu)點,屬技術密集型產業(yè),結合保溫隔熱、廢舊利用的新型墻體建材的開發(fā),能夠做到“節(jié)能省地”和環(huán)保建筑的要求。在粘土磚被禁用以及每年數億噸鋼產量的國情下,加上鋼結構住宅的相關標準規(guī)范逐步齊全,開發(fā)鋼結構住宅建筑體系是可行的和必要的。
1、鋼結構具有許多特點:量輕、強度高。用鋼結構建造的住宅重量是鋼筋混凝土住宅的二分之一左右;可滿足住宅大開間的需要,使用面積比鋼筋混凝土住宅提高百分之四左右;抗震性能好,其延性比鋼筋混凝土好。從國內外震害調查結果看,鋼結構住宅建筑倒塌數量最少;鋼結構構件及有關部品在工廠制作,減少現場工作量,縮短施工工期,鋼結構住宅在工地的施工實質上是工廠產品的組裝和集成,再補充少量無法在工廠進行的工序項目,符合產業(yè)化的要求;鋼結構工廠制作質量可靠,尺寸精確,安裝方便,易與相關部品配合;鋼材可以回收,建造和拆除時對環(huán)境污染較少。符合推進住宅產業(yè)化,發(fā)展節(jié)能省地型住宅的國家政策。在經濟層面上看,鋼結構住宅可消耗目前國內鋼產能過剩問題,從而帶來社會效益。
2、一般來說,建筑設計的實現主要取決于結構設計,建筑鋼結構設計是受制于建筑設計,必須重視結構設計重要性。一項標準的鋼結構設計,能夠帶來經濟、合理、安全、舒適的設計方案,服務人們的生活居住,就成為了建筑質量的決定環(huán)節(jié)中不可缺少的一部分。所以,作為房屋建筑結構設計人員,要懂得轉換陳舊的設計理念,不斷地開拓出滿足現代化發(fā)展要求的結構設計方案,就成為新時代下每一個房屋建筑結構設計人員的必修功課,從而針對性地制定合理的方案來解決房建結構設計中的問題,提升房建鋼結構設計的整體質量。
3、鋼結構相較于鋼筋混凝土而言在房屋設計中得到越來越多的應用,此結構擁有如下特點:鋼結構這種建筑材料自身的重量比較輕便,對房屋建設中的其他結構產生的負重量小,這就避免了繁瑣的地基處理的面積,降低了房屋建造的工作量及成本、縮短了施工周期;面對現如今地震活躍度高的現狀,鋼結構具有硬度高、密度大、負重力強度大的特點,有利于抗擊地震,減少因地震帶來的房屋破損,也給建筑投資商降低了投資風險,帶來了良好的經濟效益;在房屋建設過程中鋼結構自身的抗壓力強、結構斷面小、應用覆蓋面積小,這樣就實現了房屋布置的靈活性和美觀性。
二、房屋結構設計中鋼結構設計應注意的問題探討
1、構件設計
構件的設計首先是材料的選擇。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理,經濟考慮,也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。構件設計中,現行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來驗算截面,這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。當前的結構軟件,都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步,一些軟件可以將驗算時不通過的構件,從給定的截面庫里選擇加大一級,并自動重新分析驗算,直至通過,如sap2000等。這是常說的截面優(yōu)化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量
2、節(jié)點設計
連接節(jié)點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前,就應該對節(jié)點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是,最終設計的節(jié)點與結構分析模型中使用的形式不完全一致,這必須避免。按傳力特性不同,節(jié)點分剛接,鉸接和半剛接。
3、圖紙編制
鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段,設計圖為設計單位提供,施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制,有時也會由設計單位代為編制。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾,有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制,目前比較混亂,各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。初學者可參考他人的優(yōu)秀設計并參考相關的工具書,并依據規(guī)范規(guī)定編制。
4、鋼結構的抗震設計
結構抗震性能與結構布置規(guī)則性有很大關系。結構布置不規(guī)則,地震時易損壞,而且除彈性設計外還要作彈塑性層間位移驗算。因此應盡量使結構布置符合規(guī)則性要求。住宅鋼結構的平面布置應力求規(guī)則、對稱。住宅鋼結構常見的布置不規(guī)則,主要是平面不規(guī)則。如平面形狀不規(guī)則,L形等,特別是支撐剪力墻偏置,明顯不對稱等。若樓層的最大彈性水平位移超過質心水平位移的1.2倍就屬于平面不規(guī)則此時需對支撐剪力墻的配置進行調整。
鋼結構的抗震性能遠比鋼筋混凝土結構優(yōu)越。但是,由于設計特別是構造上的不當,也發(fā)生了一些破壞,構件節(jié)點的連接破壞更為突出。抗震設計的基本原則是“強剪弱彎,強柱弱梁,強節(jié)點弱構件”。由此可以從一個側面看出,對于抗震結構而言,節(jié)點設計構造的合理性,直接關系到整個結構的抗震性能。梁柱節(jié)點是整個結構傳力的中心樞紐,是整個結構得以發(fā)揮作用的“主關節(jié)”。因此,若是能研究設計出一種受力明確合理、構造簡單、施工方便、抗震性能優(yōu)越、經濟實用的梁柱節(jié)點,將會使得整個鋼結構的檔次和使用范圍得到擴大。
結束語
現代化社會,建筑工程施工技術水平也隨著新技術的發(fā)展而不斷地提高。這也進一步為鋼結構的發(fā)展創(chuàng)造了更多有利的空間。因此,只有在不斷發(fā)揮鋼結構積極作用的同時,對鋼結構在房屋結構設計過程中比較頻繁發(fā)生的難題進行分析、討論,并根據實踐經驗解決問題,建筑行業(yè)才能獲得長足發(fā)展。作為房屋建筑結構的設計人員,就應該嚴格執(zhí)行構造的規(guī)范標準,才能夠將設計質量隱患從根本上消除掉。結構設計人員的理論基礎與靈活思維不可少,并且保持嚴謹的工作態(tài)度,認真、仔細地分析建筑結構設計中存在的問題,不斷地提升設計人員自身的水平,使設計能夠高于現階段其余的建筑標準,確保其經濟性、合理性始終保持在最前沿。
參考文獻
磚混結構是指建筑物中豎向承重結構的墻、附壁柱等采用磚或砌塊砌筑。柱,梁、樓板、屋面板,桁架等采用鋼筋混凝土結構。通俗地講,磚混結構是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結構,又稱鋼筋混凝土混合結構。因為磚混結構的主要承重結構是粘土磚,所以磚的形狀及強度就決定了房屋的強度。可以這樣說,磚的形狀越規(guī)則,砂漿的強度越高,灰縫越薄越均勻,砌體的強度就越高,房屋的耐用年限就越長。
一、磚混結構住宅的優(yōu)點
磚混結構的優(yōu)點主要表現在:①由于磚是最小的標準化構件,對施工場地和施工技術要求低,可砌成各種形狀的墻體,各地都可生產。②它具有很好的耐久性,化學穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性。③可節(jié)省水泥、鋼材和木材,不需模板,造價較低。④施工技術與施工設備簡單。⑤磚的隔音和保溫隔熱性要優(yōu)于混凝土和其他墻體材料,因而在住宅建設中運用得最為普遍。
一、各層的結構布置圖應注意的問題
1、預制板的布置(板的選用、板縫尺寸及配筋)。標注預制板的塊數和類型時,不要采用對角線的形式。因為此種方法易造成線的交叉,宜采用水平線或垂直線的方法,相同類型的房間直接標房間類型號。
2、現澆板的配筋(板上,下鋼筋,板厚尺寸)。盡量用二級鋼包括直徑中10的二級鋼。鋼筋宜大直徑大間距,但間距不大于200,間距盡量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂縫均可滿足要求)??缍刃∮?米的板上部鋼筋不必斷開,鋼筋也可不畫,僅說明鋼筋為雙向雙排φ8@200。板上下鋼筋間距宜相等,直徑可不同,但鋼筋直徑類型也不宜過多。頂層及考慮抗裂時板上筋可不斷,或50%連通,較大處附加鋼筋。一般磚混結構的過街樓處板應現澆,并且鋼筋雙向雙排布置。板配筋相同時,僅標出板號即可。
3、圈梁、構造柱布置。圈梁要澆圈閉合拉通,穿過中間走廊,并隔一定距離將截面加強。注意圈粱(包括地基圈梁)在外墻樓梯、入口等處可能被截斷,應在相應位置附加一道并滿足搭接長度。坡屋頂為雙層圈粱。單層空曠房屋層高超過4米宜在窗頂處增加一道圈梁。說明圈梁、構造柱縱筋的搭接及錨固長度。構造柱箍筋在上下端應加密。說明構造柱生根何處,當地面為剛性地面時,應將構造柱伸至基底。
4、過梁布置。核算圈梁下的高度是否足夠放預制過粱,如果不夠,則應圈梁兼過粱或圈梁局部加高。盡量采用過梁與圈梁整澆方式。此法方便施工并對抗震有利。當過梁與柱或構造柱相接時,柱應甩筋,過梁現澆。過粱配筋不得過小,以考慮地震時過梁上墻體出現裂縫不能形成拱的作用。
5、雨蓬、陽臺、挑檐的布置注意事項:雨棚和陽臺的豎板現澆時,最小厚度應為80,否則難以施工。豎筋應放在板中部。當做雙排筋時,高度900時,最小板厚120。陽臺的豎板應盡量預制,與挑板的預埋件焊接。雨棚和陽臺上有斜的裝飾板時,板的鋼筋放斜板的上面,并通過水平挑板的下部錨入墻體圈梁(即挑板雙層布筋)。兩側的封板可采用泰柏板封堵,鋼筋與泰柏板的鋼絲焊接,不必采用混凝土結構。陽臺的門聯(lián)窗處窗臺應使用輕體材料砌筑,方便以后裝修時鑿掉。
2、基礎平面圖設計應注意的問題
(1)在墻下條基寬度較寬(大于2米,部分地區(qū)可能更窄)或地基不均勻及地基較軟時宜采用柔性基礎。應考慮節(jié)點處基礎底面積雙向重復使用的不利因素,適當加寬基礎。(2)當基礎上留洞、首層開大洞的洞口寬度大于洞底至基底高度時,如要考慮洞口范圍內地基的承載力,洞口下基礎應做暗梁。或將基礎局部降低。(3)素混凝土基礎下不必做墊層,但其內有暗粱時應注明底部鋼筋保護層厚為70,或做墊層。地下水位較高時或冬季施工時,不得做灰土基礎。剛性基礎一般300厚。
(4)建筑地段較好,基礎埋深大于3米時,應建議甲方做地下室。地下室底板,當地基承載力滿足設計要求時,可不再外伸。地下室內墻可采用磚墻,外墻宜用混凝土墻。每隔30~40米設一后澆帶,并注明兩個月后用微膨脹混凝土澆注。不應設局部地下室,且地下室應有相同的埋深。地下室頂板應考慮施工時材料堆積荷載。
3、暖溝圖及基礎留洞圖設計時要注意的問題:
(1)溝蓋板在遇到樓梯間和電線管時下降(500),室外暖溝上一般有400厚的疆土。(2)注明暖溝兩側墻體的厚度及材料作法。暖溝較深時應驗算強度。(3)基礎留洞大于400的應加過粱。暖溝應加通氣孔(4)基礎埋深較淺時暖溝入口底及基礎留洞有可能比基礎還低,此時基礎應局部降低。(5)首層有門洞處不能用挑磚支承溝蓋板(6)濕陷性黃土地區(qū)或膨脹土地區(qū)暖溝做法不同于一般地區(qū)。應按濕陷性黃土地區(qū)或膨脹土地區(qū)的特殊要求設計。
4、樓梯圖設計要注意的問題:
(1)應注意:梯梁至下面的梯板高度是否夠,以免碰頭,尤其是建筑入口處。
(2)樓梯梯段板計算方法:當休息平臺板厚為80~100,梯段板厚100~130,梯段板跨度小于4米時,應采用1/000的計算系數,并上下配筋;當休息平臺板厚為80~100,梯段板厚160~200,梯段板跨度約6米左右時,應采用l/8的計算系數,板上配筋可取跨中的1/3~1/4,并不得過大。此兩種計算方法是偏于保守的。任何時候休息平臺與梯段板平行方向的上筋均應拉通,并應與梯段板的配筋相應。
引言
多層框架結構是目前應用非常廣泛的一種結構形式,尤其是鋼筋混凝土多層框架結構,由于具有結構傳力明確、結構靈活、整體性強、抗震能力強等諸多優(yōu)點,得到了人們的廣泛認可和使用。在進行多層框架結構設計時,雖然已經擁有大量的經驗,但是還是有很多細節(jié)需要注意,下面本文就在多層框架結構房屋設計中應注意的若干問題進行簡單探討。
1獨立基礎設計荷載取值
通常我們所見到的鋼筋混凝土多層框架房屋基本上都會采用柱下獨立基礎,根據《抗震規(guī)范》的要求,如果當地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層時,不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷載相當的多層框架廠房,可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。根據這個要求我們可以認為,鋼筋混凝土多層框架的地基和基礎的抗震承載力驗算并非是必需的,只要是在8度地震區(qū),則不必進行。不過在房屋設計時卻不能忽略風荷載的影響。因此,在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計算分析中,必須輸入風荷載,不能因為在地震區(qū)高層建筑以外的一般建筑風荷載不起控制作用就不輸入。另一種情況是,在設計獨立基礎時,作用在基礎頂面上的外荷載(柱腳內力設計值)只取軸力設計值和彎矩設計值,無剪力設計值,或者甚至只取軸力設計值。以上兩種情況都會導致基礎設計尺寸偏小,配筋偏少,影響基礎本身和上部結構的安全。
2基礎拉梁的設計
基礎拉梁是指一般框架結構中基礎形式為獨立柱基礎,在基礎與基礎之間設置的梁,主要可以調整不均勻沉降,增加整體性。當多層框架房屋基礎埋深較大時,可以在±0.000以下的合適的位置設置基礎拉梁,以減小底層柱的計算長度以及底層位移。基礎拉梁的設計可按照框架梁的要求,按照規(guī)范要求設置箍筋加密區(qū)。在震區(qū)的話適宜采用短柱基礎方案。通常情況,若獨立基礎埋置深度較小,或者以前埋置較深且已經采用了短柱基礎,但是當地基不良或者柱子荷載差異較大時,可設置構造基礎拉梁,其方位為沿著兩主軸方向?;A拉梁的截面尺寸為:寬、高分別為1/20~1/30,1/12~1/18倍柱中心距。而構造基礎拉梁的截面的寬、高則可以可取其下限值,也就是1/30與1/18柱中心距離,縱向受力鋼筋計算時則可以取其連接的柱子最大軸力設計值的十分之一,構造配筋的配筋率必須滿足規(guī)范要求,同時,還要保證不得小于上下各2φ14,鋼筋直徑不得小于φ8mm,間距為200mm。當填充墻或者樓梯柱直接支撐于拉梁上時,則應該將拉梁的界面適當的增大,其配筋也應該適當的增加。若框架底層高度不高或者基礎過去埋深不大時,可以利用拉梁平衡柱底彎矩,這時應該將基礎拉梁的結構尺寸設計大點。此時,應正彎矩鋼筋全跨拉通,而負彎矩鋼筋至少應在半跨拉通。其余要求均與上部框架梁完全相同。
3框架結構帶樓電梯小井筒
框架結構應盡量避免設置鋼筋混凝土樓梯、電梯小井筒。因為井筒的存在會吸收較大的地震剪力,相應地減少框架結構承擔的地震剪力,而且井筒下基礎設計也比較困難,故這些井筒多采用砌體材料做填充墻形成隔墻。如果一定要設置小井筒的話,應該適當的減薄井筒的壁厚,并且可以通過豎縫,結構洞等方法將其剛度減弱。計算時,除按框架計算外,還應該按照帶井筒的框架進行復核,并且將與井墻連接的柱子的配筋進行加強。另外,尤其要注意,出屋頂的樓電梯間與水箱間等結構物的承重結構必須采用框架梁結構,而不能采用砌體墻;雨篷等構件不能夠從承重墻挑出,而是應該從承重梁上挑出;樓梯梁與夾層梁等不可以支承于填充墻上,而應該由承重柱來支承。
4結構計算中幾個重要參數選取問題
《抗震規(guī)范》中明確指出,采用計算機計算出來的所有結果,都必須在經過對其合理性、有效性認真分析判斷后才能適用于工程設計。一般,電算的結果主要包括結構的自振周期,樓層彈性層間位移、樓層地震剪力系數、樓層的彈塑性層間位移。樓層的側向剛度比,振型參與質量系數,墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋,底層墻和柱底部截面的內力設計值??蚣塄D抗震墻結構中抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。要想對電算結果的合理性有一個正確的判斷,這就要求計算時必須選用正確的計算簡圖與合理的結構方案,還得分別將抗震設防烈度以及場地類別正確的輸入,除此之外,還必須將電算程序中的其他參數準確合理的輸入。
4.1結構的抗震等級的確定
在建筑工程設計中,按照抗震設防來分類,一般的民用住宅建筑、公寓、辦公樓等,很多房屋建筑是屬于丙類建筑。當我確定這些建筑的抗震等級時,通常是根據本地區(qū)的抗震設防烈度、結構類型以及建筑高度,來查《抗震規(guī)范》中的6.1.2表來確的。但是對于交通、電訊、消防、能源以及醫(yī)療類建筑,大型商場與體育場館等公共建筑,首先,就應該確定其中哪些建筑物是乙類建筑。我們通常按照抗震設防烈度來計算乙、丙類建筑的地震作用。通常情況,乙類建筑,當抗震設防烈度在6~8度時,應該采取抗震措施。一般是在本地區(qū)的抗震設防烈度的基礎上再增加一度,再查表來確定其抗震等級。若該乙類建筑處于7度地區(qū),而其高度又超過規(guī)定的范圍,此時,就應該采取更為有效的其他抗震措施。
4.2地震力的振型組合數
多層建筑結構,若不需要進行扭轉耦聯(lián)計算,其地震力的振型組合數不應小于3;若振型組合數大于3,則應該取3的倍數,但與小于建筑物的層數;若房屋層數少于3層,振型組合數就取層數。不規(guī)則的高層建筑,當需要考慮扭轉耦聯(lián)時,其振型數不應小于9。建筑結構層數比較多或者其剛度變化較大時,其振型組合數應越大,比如有轉換、小塔樓等建筑,其振型組合數不應小于12,但是也不得多于3倍層數。我們一般可以采取振型參與質量為總質量的90%時所需要的振型數作為合適的振型數。在應用SATWE等程序進行電算時,便可以將這種參與質量的比值輸入進去。但是,有些設計人員重視程度不夠,往往比較隨意的選取振型數,這是不行的。
另外,只有在建筑結構的扭轉比較明顯時,才采用耦聯(lián)計算,若必要時還是需要補充非耦聯(lián)計算。
4.3結構周期折減系數的確定
框架結構建筑結構中,因為存在填充墻,其實際剛度往往比計算剛度大。計算周期比實際周期大,因而,計算出來的地震剪力偏小,顯得結構的安全性較差,所以應該對結構的計算周期進行適當的折減,但是折減系數不得過大。若框架結構采用砌體填充墻,則其計算周期折減系數為0.6~0.7;若采用輕質砌體或者砌體填充墻較少則可取0.7~0.8;當全部用輕質墻體板材時,折減系數為0.9。而只有無填充墻的純框架,才可以不進行計算周期折減。
結束語
隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展,鋼筋混凝土多層框架結構由于具有結構傳力明確、結構靈活、整體性強、抗震能力強等諸多優(yōu)點,因此被廣泛的應用于現代建筑中。雖然,其結構形式看上去比較簡單,但是設計時若考慮不周全、不仔細就會出現這樣或者那樣的錯誤,給建筑工程的建設造成不良的影響,有些錯誤甚至會給建筑結構的安全造成影響,因此我們在進行設計時,必須針對以上問題逐一進行落實,確保建筑結構設計質量。
參考文獻
[1]彭治.框架結構設計應注意的幾個問題[J].科技創(chuàng)新導報,2009,(6).
鋼筋混凝土多層框架房屋,結構設計看似簡單,但如果設計不當,將會給建設單位帶來浪費或不安全的種種問題。本文就鋼筋混凝土多層框架房屋結構實際設計中應注意的問題作了簡要的分析探討。
1.關于多層框架基礎類型的選擇問題
多層框架類型多層框架基礎類型的選擇,取決于地質條件,上部結構荷載的大小。上部結構對地基不均勻沉降及傾斜的敏感度及施工條件等因不。設計時應做技術經濟比較,綜合考慮后確定。對于框架結構的受力分析和輔助設計。可借助PKPM進行,其主要步驟:厚度:雙向板為1/40板跨,單向板為1/35板跨。然后進行撓度和裂縫計算。最后確定板厚及配筋。柱截面:At=N/arc,a為軸壓比,fc凝土壓強度設計值。受荷面各及經驗系數確定。初選梁截面:粱高為跨度的l/lO一1/15,粱寬通常為1/2—/3梁高。輸入荷載:樓面荷載,梁上荷載,柱節(jié)點荷載,風載及地震信息。用PKPM中的SATWE內力分析程序進行計算??蚣苤紫纫獫M足軸壓比限制,對超筋和構造配筋的梁柱進行調整,直至配筋,截面大小適中為止。另檢查結構的自振周期,以名產生共振?;A選型:常用的基礎型式有柱下獨立基礎。柱下條基,柱下筏板及柱基。
2.關于多層框架結構的參數選取問題
《抗震規(guī)范》中指出,所有的計算機計算結果,應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。論文大全。通常情況下,計算機的計算結果主要是結構的自振周期、樓層地震剪力系數、樓層彈性層間位移(包括最大位移與平均位移)和彈塑性變形驗算時樓層的彈塑性層間位移、樓層的側向剛度比、振型參與質量系數、墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋、底層墻和柱底部截面的內力設計值、框架——抗震墻結構抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。
為了分析判斷計算機計算結果是否合理。結構設計計算時,除了有合理的結構方案、正確的結構計算簡圖外。正確填寫抗震設防烈度和場地類別。合理選取電算程序總信息中的其他各項參數也是十分重要的。
多層框架結構房屋有時也設置地下室。由于隔墻少,常采用筏板式基礎。在電算時,應將地下室層數和上部結構一起輸入,并在總信息中按實際的地下室層數填寫。這樣,計算地基和基礎底板的豎向荷載可以一次形成,并且在抗震計算時,程序會自動對框架底層柱底截面的彎矩設計值乘以增大系數。同時通過對層側移剛度比的分析比較,還可以正確判斷和調整房屋的嵌固位置,并采取相應的抗震構造措施。保證樓板有必要的厚度和最筋率等等;當結構表現為豎向不規(guī)則時。不僅要驗算薄弱層,而且還要對薄弱層的地震剪力乘以1.15的增大系數。如果在結構總體計算時。論文大全??傂畔⒅刑顚懙牡叵率覍由⑸儆趯嶋H輸入的層數,彎矩設計值增大系數將會乘錯位置,從而在發(fā)生地震時,會使極易發(fā)生震害的底層柱底部位因抗震能力降低而破壞。
3.關于框架計算簡圖的問題
無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋,獨立基礎埋置較深,在一0.05m左右設有基礎拉梁時,應將基礎拉梁按層1輸入。以某學生宿舍樓為例,該項目為層鋼筋混凝土框架結構,丙類建筑,建筑場地為II類;層高3.3m,基礎埋深4.Om基礎高度0.8m,室內外高差0.45m。根據《抗震規(guī)范》第6.1.2條,在8度地震區(qū)該工程框架結構的抗震等級為二級。設計者按3層框架房屋計算,首層層高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在一0.05m處的基礎拉梁頂面:基礎拉梁的斷面和配筋按構造設計:基礎按中心受壓計算。顯然,選取這樣的計算簡圖是不妥當的。因為,第一,按構造設計的拉梁無法平衡柱腳彎矩;第二,《混凝土結構設計規(guī)范》—2002)第7.3.11條規(guī)定,框架結構底柱的高度應取基礎頂面至首層樓蓋頂面的高度。工程設計經驗表明,這樣的框架結構宜按4層進行整體分析計算,即將基礎拉梁層按層1輸入,拉梁上如作用有荷載,應將荷載一并輸入。論文大全。這樣,計算剪力的首層層高為Hl=4—0. 05=3.95m,層2層高為3.35m,層3、4層高為.3m。根據《抗震規(guī)范》第6.2.3條,框架柱底層柱腳彎矩設計值應乘以增大系數1.25。當設拉梁層時,一般情況下,要比較底層柱的配筋是由基礎頂面處的截面控制還是由基礎拉梁頂面處的截面控制??紤]到地基土的約束作用,對這樣的計算簡圖,在電算程序總信息輸入中,可填寫地下室層數為1,并復算一次,按兩次計算結果的包絡圖進行框架結構底層柱的配筋。
綜上所述,以上的幾個問題在鋼筋混凝土框架結構設計中經常遇到,也經常被忽略。所以,我們設計工作者應按規(guī)范和相應的構造要求,嚴格執(zhí)行,從根本上消除設計隱患,確保設計質量。
【參考文獻】
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[3]李強.鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計中常見問題分析[J] ,開封大學學報2006,20(2).
1房屋建筑結構設計在我國的發(fā)展趨勢
根據目前我國房屋建筑行業(yè)的發(fā)展現狀,城市化進程不斷加快,房屋內部設計問題不斷增多,建筑質量出現波動等現象,房屋建筑行業(yè)在未來要發(fā)展為環(huán)保節(jié)能型建筑,保證在建筑市場形成環(huán)境友好型的建筑設計。在這種發(fā)展形勢下,不僅能實現資源的合理配置,提升建筑結構的設計水平,還要設計出適合現代社會發(fā)展的、具有高質量設計水平的房屋建筑設計,從而保證我國房屋在未來經濟發(fā)展與社會發(fā)展都能滿足時代的發(fā)展需要。
2房屋建筑結構設計中常見的問題
2.1對房屋設計重視度不足
房屋設計是建筑施工過程的主要部分,也是施工的根本依據,因為房屋設計質量的好壞決定了房屋建筑質量高低。但我國目前在建筑行業(yè)發(fā)展中,建筑企業(yè)并沒有形成對房屋建筑的設計認識,反而以經驗型理念進行施工,利用之前建筑中總結的施工經驗實施策劃、施工[1]。在傳統(tǒng)的施工形式下,不僅不能設計出獨特的建筑風格,在房屋建筑施工過程中也會面臨較大安全風險。而且,雖然有些建筑企業(yè)已經設計了施工圖紙,但在實際建設期間,并沒有根據圖紙嚴格施工,圖紙的設計只是施工建設的一種形式。一般情況下,建筑企業(yè)設計圖紙只是將圖紙當作政府檢查的相關依據,在施工過程中,并沒有按照圖紙信息施工。
2.2圖紙結構設計不合理
只是利用施工圖紙還不能完全實現建筑的規(guī)范施工,房屋建設的圖紙設計并不是隨意設計的,房屋圖紙不僅僅體現了整個建筑的房屋設計理念,還是房屋建筑在外部、內部結構設計的整體搭配以及合理規(guī)劃。但目前我國很多房屋建筑設計中,對圖紙的設計并不科學,設計者只是將房屋建筑的外部美觀理念作為重點,忽視了房屋建筑的內部結構;還有在建筑設計中,擴大了實際的占用面積,減少了建筑存在的內設問題。
2.3結構縫設置不合理
結構縫的設置無論在房屋建筑設計環(huán)節(jié),還是在房屋施工環(huán)節(jié)都是重要的技術難題。由于不同地區(qū)形成的自然條件、氣候變化對建筑形成的影響程度不同。因此,在對房屋建筑進行設計與施工過程中,就要對房屋結構縫問題進行綜合分析,但我國建筑行業(yè)在實際設計與施工過程中,并沒有對結構縫問題進行嚴格考慮,很多建筑企業(yè)在完成施工后,只是利用灌澆方法解決結構縫,在這種施工條件下,不僅影響了建筑的設計美觀、降低建筑的使用年限,在以后房屋維護過程中也會帶來較多困難。
3解決房屋建筑結構設計的措施
3.1嚴密設計房屋結構
在設計過程中,不僅要對建筑區(qū)域的自然環(huán)境、氣候變化、地理位置等要素進行調查、分析,還要了解當地容易發(fā)生的自然災害、地質災害等因素,并利用相關措施嚴加防范,根據對這些因素的調查、分析,將相關要點設計在建筑圖紙上。房屋建筑在設計期間,一定要保證設計圖紙的嚴密性、精確性以及完整性,根據設計圖紙中的相關內容才能構建合理的房屋結構,并完成有效的房屋建筑施工。因為確定房屋建筑圖紙是房屋建設施工的根本條件,為了體現房屋建筑的有序實施,構建一份質量高、無誤的房屋建筑圖紙不僅能夠保障施工建設的有利實施,還能為建筑施工提供指導性意見與保障措施。
3.2合理遵循房屋圖紙
建筑企業(yè)在房屋設計過程中,要改變傳統(tǒng)的“經驗型”設計理念,保證房屋建設中的每個環(huán)節(jié)、每個步驟都能按照已經設計好的圖紙嚴格實施,并在根本上降低房屋施工中出現的誤差。如果在實際建筑施工過程中沒有按照設計的圖紙嚴格施工,只是根據自己的經驗理念實施房屋建設,將會造成嚴重后果。因為房屋在建設期間利用圖紙嚴格施工,不僅會明確建筑在各個方面的數據精確性以及規(guī)范執(zhí)行,還能體現出我國建筑行業(yè)中各個技術指標與執(zhí)行要求的合理界定。因此,如果不利用設計的圖紙嚴格施工,不僅會導致已經完成的房屋建筑與預期的房屋標準不符,還會引發(fā)施工期間出現一些安全問題。所以說,在房屋建筑施工過程中,要嚴格按照設計好的圖紙規(guī)范施工,不僅要以房屋建筑的設計圖紙作為施工依據,還要在實際施工過程中加強監(jiān)督與管理,并保證設計圖紙應用期間產生最大效果。
3.3重視結構縫設計
結構縫設計是整個建筑施工的重要問題,由于施工人員在建筑設計以及施工環(huán)節(jié)忽視結構縫問題,并沒有對該問題及時處理,導致房屋在建設完成后出現整體偏移、倒塌等現象。因此,在施工設計結構時,還要重視施工縫問題[2]。對房屋建筑進行設計期間,設計人員首先應對建筑施工地的自然條件、地理條件以及氣候等條件進行合理判斷,特別是對建設地區(qū)四季變換的溫度、水溫以及太陽輻射條件進行調查、了解,然后各專業(yè)設計人員相互探討,根據不同的建筑地區(qū)提出不同的設計方案,以保證建筑項目的有利實施。一般情況下,如果對結構縫設計不合理,房屋就會出現滲漏水現象,因為結構縫位于施工接茬處,若處理不好,很容易發(fā)生施工縫現象,而且,由于我國受經濟條件制約,在各種處理問題上都容易產生滲漏水現象,施工縫常規(guī)留置方法,主要在混凝土強度較低、剪力與彎曲最大處產生的滲漏水現象。
4結束語
房屋建筑是人們生活、社會發(fā)展的一部分,隨著新興建筑的不斷優(yōu)化,為了提高房屋建筑的設計質量與安全,避免房屋建筑在施工期間存在的安全隱患,就需要在設計階段,優(yōu)化技術手段、實施規(guī)范標準,同時不斷推動建筑改革,做到精確建設,以保證房屋建筑設計的完整性。
參考文獻:
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
一、砌體結構概述
在民用建筑中,砌體是傳統(tǒng)的制作墻體的材料,在縣級城市或部分城鎮(zhèn)中的應用非常廣泛。房屋建筑中多層的砌體結構占的比例非常高,這些建筑物的主體就是砌體。砌體結構相較于鋼筋混凝土而言強度較低,屬于脆性結構且自重較大,抗剪與抗位強度都比較差,一旦發(fā)生強烈地震,砌體結構常會造成脆性剪切破壞,使房屋建筑容易發(fā)生坍塌或造成較大破壞。
二、砌體結構設計中存在的主要問題
在目前的房屋建筑砌體結構設計中存在諸多問題,導致該結構在抗震性能上較弱。綜合看來,砌體結構設計中存在的主要問題有以下幾個方面:
1、在房屋建筑的砌體結構設計中,常會有建筑的房屋超層或超高的現象發(fā)生,尤其當建筑的底層是住宅與商鋪結合形式的房屋建筑,建筑物的高度通常會超出房屋建筑的限定值。
2、在“綜合樓”的房屋砌體建筑中,建筑物的頂層或底層設計的結構體系通常較為混雜,如出于建立部分較大空間的需求,在房屋建筑的頂層局部或整個底部利用鋼筋砼內框架結構,或者對圈梁與構造柱的局部進行擴大作為框架結構。
3、在房屋砌體結構中,有時為制作寬闊的客廳,設計大開閘或制作大門洞,有時門洞間墻的寬度只有0.24m,或者對陽臺進行改造,使之成為懸挑長超過2m的大懸挑以實現客廳面積的進一步延伸。當局部的尺寸與需要不相符時,房屋建筑砌體結構設計中常缺乏相應的加強措施,或者將構造柱的配筋及截面擴大,對磚墻肢加以不合理的取代;另外,還有些建筑中由于場地的原因或者出于建筑造型的考慮,平面的布置較為復雜,或者橫墻與縱墻在平面布置中不能嚴格對齊,在垂直方向上墻體的布置從上至下不連貫等各種情況。
三、砌體房屋抗震設計的原則和方法
建筑平面與立面布置、結構選型、抗震計算、構造措施、施工質量都是影響砌體房屋抗震性能的重要因素。所以抗震設計的主要內容有以下幾點。
1、建筑平面與立面布置
房屋平面布置對稱、規(guī)則:避免墻體局部突出或凹進;盡量避免開間尺寸較大的房間布置在整體的兩端;建筑物的剛度中心和質量中心應該盡量接近。
房屋立面布置規(guī)則:由于建筑物墻體破壞主要是剪力破壞且下層破壞比上層破壞嚴重,因此,建筑物的剛度和質量分布應沿著豎直方向由下至上依次變小,且均勻變化;避免局部突出;樓層不宜錯層。
樓梯間布置規(guī)則:不宜布置在房屋端部的第一開間和轉角處;不宜突出和開設大窗口,以免切斷樓層圈梁;特別注意頂層墻體的穩(wěn)定性。
2、結構選型
1)承重方案的選擇
砌體房屋設計時應優(yōu)先選擇橫墻承重或者縱橫墻承重。縱橫墻的布置應均勻對稱、沿平面對齊、沿豎向連續(xù)。窗間墻在同一軸線上應均勻。在建筑物的同一獨立單元內宜使用相同的結構材料。
2)設置防震縫
規(guī)范要求在房屋的里面高差大于6m,房屋有錯層且樓板高差較大,各部分剛度和質量不同時應設置防震縫。
防震縫應沿房屋全高設置,基礎可不設置,且在防震縫兩邊應設置抗震墻。按照抗震烈度不同,砌體房屋的防震縫寬度可設為50mm―100mm。
四、砌體房屋抗震計算分析
首先要確定砌體結構房屋的計算簡圖才能進行準確的抗震計算,而確定計算簡圖要考慮以下幾點:
第一,將地震的水平作用在房屋的兩個主軸方向上分別進行抗震驗算;第二,地震作用下結構的變形為剪切型;第三,房屋的各層樓蓋水平剛度無限大,只做平移運動,所以各抗側力件在同一樓層標高處側移相同。
對地震作用進行抗震驗算時應該以防震縫所劃分的結構單元為計算單元;計算單元中各樓層的集中質點應設在樓、屋蓋標高處,各樓層的重力荷載應包括樓、屋蓋重力荷載及其上下墻體各半層的重力荷載。
對附屬構建進行抗震設計及驗算時的注意事項:
《建筑抗震設計規(guī)范》中明確要求房屋的結構選型不應出現剛度和強度的突變。然而突出屋面的結構顯然存在突變,其抗震設計應采取可靠措施。比如:計算分析時,采用底部剪力法時,突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等結構的地震作用效應應乘以增大系數3,采用振型分解法時,突出屋面構件可作為質點進行計算,根據計算結果采取加強構造措施。
五、砌體房屋設計中常用的抗震構造措施
在砌體房屋抗震設計中經常用的構造措施一般有設置鋼筋混凝土構造柱、鋼筋混凝土圈梁、墻體間進行拉結和保證樓(屋)蓋與墻柱之間連接幾種方式。
1、鋼筋混凝土構造柱
鋼筋混凝土構造柱的作用有:提高墻體的抗剪承載力,加強結構的整體性,約束墻體變形,防止墻體倒塌,提高無筋砌體延性。
2、鋼筋混凝土圈梁
鋼筋混凝土圈梁的抗震作用有:加強縱橫墻之間的連接,加強房屋的整體性和剛度;限制墻體平面外的變形;與構造柱整體現澆,共同發(fā)揮約束作用。 在房屋建筑的多層砌體結構中,圈梁對于地震災害的抵抗非常有效,而且相對來說較為經濟方便,有助于房屋建筑整體抗震性能的提升。在砌體結構中,圈梁的使用對縱橫墻和樓蓋有較強的約束作用,使二者形成箱形的整體結構,能夠制約預制板使之難以發(fā)生散落,極大的降低了砌體結構平面發(fā)生倒塌的幾率,使各片墻體的抗震作用得以完全發(fā)揮。構造柱和圈梁可以在垂直方向上對墻體形成有力的約束,使墻體即使出現裂縫也無法向四周擴展,從而加強了墻體的變形能力與整體性能,將其抗剪性能大幅提升。在地震災害發(fā)生時,圈梁的設置可以使地基因為地震作用產生的地表裂縫及不均勻沉陷給建筑帶來的影響大為降低,尤其是在基礎頂面和屋蓋之間的圈梁,可以使建筑物在垂直方向的剛度及對不均勻沉陷的抵抗能力大幅度增強。
4、樓(屋)蓋梁板與墻柱之間連接
1)現澆鋼筋混凝土樓、屋面板伸入墻體長度應大于120mm;
2)裝配式鋼筋混凝土樓、屋面板,若圈梁與板標高不同,板端部伸入外墻長度應大于120mm,伸入內墻長度應大于100mm,在梁上應大于800mm。
3)預制鋼筋混凝土板跨度大于4.8m且與外墻同向時,靠外墻的預制板應與墻體或圈梁拉結。
4)梁與磚柱連接時不能減小磚柱的橫截面;獨立的磚柱應在上下都有可靠連接。
5、提高砌體結構房屋的整體性及剛度
房屋建筑這的結構體系主要是由樓蓋與縱向及橫向的承重構件共同組成,具有一定的空間剛度,建筑物整體的穩(wěn)定性和空間的整體剛度對房屋建筑的抗震能力有決定性作用。各抗側力構件在各自的側移剛度上將地震作用進行合理分配的實現依賴于具有較強剛性的樓蓋結構?,F澆的鋼筋混凝土材質的樓板和屋蓋本身的整體性良好,在水平方向上具有較大的剛度,可以對荷載作用進行優(yōu)良的傳遞,這些優(yōu)點決定了它是抗震構件的最佳選擇。這一構件不僅可以將預制板的散落及滑移問題加以解決,同時還可以使樓板具有更大的剛度,也使在平面上對于墻體對齊的要求不再那么嚴格。
6、將墻體面積與砂漿強度合理的增加
多次地震災害已經表明在多層砌體結構的建筑中,其抗震能力的強弱和砂漿的強度及墻體的面積有直接的關系,而且與二者的高低呈現正比相關。因此,將墻體的面積進行合理的增加,并將砂漿的強度級別加以適當的提高,可以極大的將建筑的抗震性能提升,有效的減輕地震災害所帶來的危害。如對六層的砌體結構房屋進行抗震驗算時,通常情況下上部幾層結構受到的地震作用相對較小,很容易就可以實現房屋對于抗震承載能力的相關要求,然而底部的一至兩層,尤其是最下面一層,承受的地震作用極大,是地震中的薄弱層,很難滿足抗震性能的要求。這時,可以將部分墻體荷載的面積加以改變,或將該處所用的砂漿強度級別適當提升,就可以很容易滿足相關要求。
結束語:
目前砌體結構多應用于多層房屋,且在城鄉(xiāng)建設中占有很足的分量,關系到人民群眾的各個方面,是人民群眾生產生活的主要場所。在設計時,設計人員必須重視看似簡單的結構抗震計算。出了嚴格執(zhí)行圖集規(guī)范上的要求外,還應對規(guī)范未涉及的一些問題給予重視。提高砌體房屋抗震設計質量,降低地震對砌體房屋的破壞程度,對保護廣大人民群眾生命財產安全又至關重要的作用。
參考文獻:
[1]伍世添.淺談砌體房屋抗震結構設計[J].廣東建材,2011,27(7):56-58.
中圖分類號:TU391 文獻標識碼:A文章編號:
隨著鋼產量的不斷提高, 經濟的不斷發(fā)展, 對綠色環(huán)保型建筑的要求加大, 鋼材應用于住宅建筑主體結構會越來越普遍。我國正在加速發(fā)展鋼結構住宅產業(yè)化進程, 發(fā)展以標準化、系列化、通用化, 以專業(yè)化、社會化生產和商品化供應為基本方向的住宅產業(yè)現代化體制。目前經國內廣泛研究、實驗分析并鋼結構住宅通用體系用于民用住宅, 具有獨特的優(yōu)勢, 與其它住宅通用體系相比, 其主要特點是: 自重輕; 布置靈活; 可以工廠化生產, 更易實現工業(yè)化、定型化、批量化生產; 施工周期大大縮短。
一、鋼結構房屋發(fā)展的前景和優(yōu)勢
目前, 經國內廣泛研究、實驗分析, 鋼結構房屋通用體系(鋼結構住宅05J910~ 1, 2)用于民用住宅, 具有良好的發(fā)展前景和獨特的優(yōu)勢。
1、發(fā)展前景
(1)將鋼結構體系用于房屋建筑可以充分發(fā)揮鋼結構延性好、塑性變形能力強、具有優(yōu)良抗震性能等優(yōu)點, 從而大大地提高住宅的安全可靠性。近年來的地震災害, 尤其是臺灣大地震調查結果證明了鋼結構在地震中的良好表現。
(2)鋼結構房屋比傳統(tǒng)建筑更好地滿足建筑上大開間、靈活分隔的要求, 并可通過減少柱的截面面積和使用輕質墻板提高使用面積率。
2、鋼結構房屋的優(yōu)勢
(1)有利于構件標準化, 有利于降低成本, 實現房屋建筑技術集成化、產業(yè)化; 鋼結構房屋體系工業(yè)化程度高, 現場濕作業(yè)少, 符合環(huán)保建筑施工的要求。
(2)鋼結構房屋體系自重輕, 約為混凝土結構的一半, 可以大大減少基礎造價; 鋼結構住宅體系施工周期短, 比傳統(tǒng)住宅體系至少可以縮短三分之一,可以大大提高投資效益, 加快資金周轉。
(3)鋼結構房屋所用的材料主要是綠色、可回收或易降解的材料, 在建筑物拆除時, 它的大部分材料可再生或降解, 廢棄物產生少, 因此符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
二、鋼結構房屋設計中的結構形式
對低、多層住宅, 目前國內外常用的結構體系主要有:
1、冷彎薄壁型鋼體系
構件用薄鋼板冷彎成C 形、Z 形構件, 可單獨使用, 也可組合使用, 桿件間連接采用自攻螺釘。這種體系節(jié)點剛性不易保證, 抗側能力較差, 一般只用于1~ 2層住宅或別墅。
2、框架
目前, 這種體系在多層鋼結構房屋中應用最廣??v橫向都設成鋼框架, 門窗設置靈活, 可提供較大的開間, 便于用戶二次設計, 滿足各種生活需求。鋼框架考慮樓蓋的組合作用, 運用在低多層住宅中, 一般只用于4~ 6層住宅。
三、鋼結構房屋結構設計中常見問題分析
1、結構布置
鋼結構的結構體系包括框架結構、框架—支撐結構、筒體結構、平面桁架結構、網架( 殼) 結構、索膜結構、輕鋼結構、塔桅結構等。選擇結構體系時,應考慮它們不同的特點,如在輕型鋼結構工業(yè)廠房中,當有較大懸掛荷載時,可考慮放棄門式剛架結構而采用網架結構; 建筑設計允許的情況下,可在框架中布置支撐來提高結構剛度,一般能取得比簡單的剛性連接節(jié)點框架更好的經濟性; 對屋面覆蓋跨度較大的建筑,可選擇懸索或索膜結構體系,其構件以受拉為主; 高層鋼結構設計中,常采用鋼—混凝土組合結構,來彌補鋼結構本身的缺陷,提高結構性能。
結構的布置應根據結構體系的特征、建筑物荷載分布的情況及性質等因素綜合考慮。一般說來,結構布置應剛度均勻,力學模型清晰,使荷載以最直接的路徑傳遞到基礎。此外,結構布置應根據具體情況靈活多變。如框架結構中次梁的布置,一般為減小截面而沿短向布置次梁,但會使主梁截面加大,因此減小了樓層凈高。為避免這一問題,可根據需要調整其荷載傳遞方向,以滿足不同的設計要求。應特別注意的是結構的抗側應有多道防線,如有框架—支撐結構體系,框架柱至少應能單獨承受1 /4 的總側向荷載。
2、截面設計
構件截面設計是否合理直接關系到結構的安全性,工程的造價及施工是否方便。結構形式確定后,可根據經驗對構件截面作初步估算。主要包括梁、柱和支撐等構件截面形狀與尺寸的假設,一般鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H 型鋼截面等。根據荷載與支座情況,其截面高度通常在跨度的1 /20 ~ 1 /50 之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按我國現行鋼結構規(guī)范限值確定,盡量回避鋼梁整體穩(wěn)定的計算。確定了截面高度和翼緣寬度后,其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構造來初步確定。柱截面根據長細比來估計,通常50≤λ≤80,然后考慮不同的受力情況,選擇鋼管或H 型鋼等截面形式。
在進行鋼結構設計時,應在確保結構安全,滿足使用要求的前提下,使結構用鋼量最省、造價最低。因此,如何選擇合理截面的桿件,使其在滿足強度、剛度、穩(wěn)定性等要求的前提下,用鋼量最小就是優(yōu)化設計的最終目標。
在進行截面優(yōu)化時,必須綜合考慮以下幾點: (1)構件強度、穩(wěn)定驗算。截面尺寸的優(yōu)化必須滿足強度、穩(wěn)定性的要求,從而滿足結構設計的安全性要求。(2)剛度要求。截面尺寸在優(yōu)化時,結構的整體剛度必須滿足有關規(guī)范規(guī)定的變形控制要求,即橫梁的最大撓度、柱頂的最大水平位移、吊車軌頂處柱的最大水平位移必須滿足有關規(guī)范規(guī)定的變形限值。(3)構造要求。優(yōu)化截面尺寸必須滿足有關規(guī)范的構造要求及使用要求。如柱翼緣的寬厚比、腹板的高厚比等截面尺寸都必須滿足有關規(guī)定。(4)制作、安裝控制條件。優(yōu)化構件截面尺寸必須滿足常規(guī)的制作、安裝要求。
3、節(jié)點設計
連接節(jié)點的設計是整個設計過程中極其重要的環(huán)節(jié),節(jié)點設計得當與否,對保證結構的整體性、可靠度以及建設周期和成本有著直接影響。在進行結構設計時,在結構分析過程中就應該想好用哪種節(jié)點形式,根據結構構件的選用,傳力特性不同判斷是選用剛節(jié)點、鉸節(jié)點還是半剛節(jié)點。
對于焊接節(jié)點,焊縫的尺寸及形式應符合我國現行規(guī)范的有關規(guī)定。如焊條的選用應和被連接金屬材質強度相適應,E43 對應Q235,E50 對應Q345。此外,焊接設計中應考慮焊縫的重心盡量與被連接構件重心接近。對于栓接節(jié)點,普通螺栓由于其抗剪性能差,只能在結構次要部位使用。高強螺栓的使用相對廣泛,常用S8. 8 和S10. 9 兩個強度等級,高強螺栓連接根據受力特點分承壓型和摩擦型兩種連接,在設計時應注意兩者計算方法的差別。連接板可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4 mm,然后按我國現行規(guī)范進行相應驗算。此外,節(jié)點設計應考慮制造廠的工藝水平、施工空間及構件吊裝順序等,盡可能讓工人方便進行現場定位與臨時固定。
參加文獻:
[1] 高志勇.門式剛架輕鋼結構設計常見問題[J]. 價值工程. 2010(08)
[2] 石瑋.鋼結構房屋設計中常見問題分析[J]. 中國新技術新產品. 2011(15)
房屋建筑結構設計問題
房屋建筑結構設計過程中往往會產生很多問題,本文僅對鋼筋混凝土承重結構體系問題和樓板設計問題這兩個基本問題進行討論分析。
1.1鋼筋混凝土承重結構體系問題
房屋建筑方面的相關規(guī)定明確給出了房屋最大適用高度和寬度的比限值,但在實際工作中,建筑高度和高寬比確不符合規(guī)定限值,最重要的是在設計時沒有可靠的依據,設計過程中也沒有明確給出有效的防震措施。以上諸多原因造成了房屋建筑結構存在嚴重的質量問題。
房屋的抗震設計,結構的合理布置是非常重要,它包括了建筑的平面外形尺寸、建筑的立面外形尺寸,抗側立質量分布等。由于引起房屋建筑結構設計不規(guī)范的因素很多,特別是建筑體型較復雜的更為嚴重,劃分不規(guī)則程度很難用若干簡化定量指標來進行。在實際設計中,缺乏規(guī)范的設計依據以及對抗震結構設計的了解,有些設計人員往往很難把握結構規(guī)則,為了滿足業(yè)主和建筑師的要求,有時不顧結構規(guī)則的要求,這樣對結構抗震非常不利。
1.2樓板設計問題
樓板是房屋建筑中沿水平方向分隔上下空間的結構構件。樓板不僅要具有能夠承受并傳遞垂直荷載和水平荷載的能力,而且應具有足夠的強度和剛度,確保使用安全正常外,還應具有一定程度的隔聲、防火、防水等能力。如果在樓板設計時有任何問題的話,設計質量很容易產生問題,甚至導致更嚴重的質量隱患。通常情況下在進行樓板設計時有以下問題存在:
(1)計算問題。在樓板設計時,由于設計人員為了方便計算或者設計人員知識水平有限,不能夠真正認識板的受力狀態(tài),從而在計算時將雙向板按照單向板的方法來進行,導致計算假定狀態(tài)與實際受力狀態(tài)不一致,進而使樓板的一個方向受過大的力,而另一方向所受力不足,樓板裂縫現象發(fā)生。
(2)樓板承受線荷載時彎矩計算問題。在房屋建筑時,通常將一些非承重隔墻布置在樓板上,因此在樓板設計時,在計算樓板配筋之前,需要將樓板的線荷載算成等效的均布荷載。但是實際設計時,有些設計人員為了方便自己,將隔墻的總荷載附以該板塊的總面積,這種做法是錯誤的,這樣非承重隔墻分布寬度內配筋量就會表現出不足,而其他部分配筋又非常足,甚至過大,這樣也會使隔墻處樓板裂縫現象產生。
(3)雙向板有效高度值過大。在鋼筋上雙向板放置狀態(tài)是縱橫疊放的,應在其下面放置短跨方向的跨中鋼筋,在短跨鋼筋的上面放置長跨方向的跨中鋼筋,計算時應將兩個方向的各自的有效高度都用上。一般情況下,與短向的有效高度相比,長向的有效高度較小,要小d(短向鋼筋的直徑)。在實際設計時,有些設計者為了省事,在配筋計算時取兩上方向的有效高度一致來進行,那么很明顯,長向有效高度較大,使得配筋降低,導致在結構構件質量方面存在問題,進而裂縫現象產生。
2、房屋建筑結構設計措施
2.1 房屋建筑按照規(guī)范、程序設計
作為設計工作者,我們應該以科學、嚴謹的態(tài)度對建設房屋進行科學的設計。一般情況,為了防止常識性的錯誤,房屋設計都有一定的規(guī)程和作業(yè)規(guī)范,我們只有嚴格把握這些規(guī)則,才不會犯工程大忌,發(fā)生因為設計原因而造成的工程質量損失與經濟損失。對于設計人員來說,為了更好的避免發(fā)生設計問題,我們首先應該做的是認真學習領會規(guī)范、規(guī)程規(guī)定,并將這些規(guī)則,并在具體的作業(yè)中實施,在工程設計中杜絕隨意,保證設計的合符規(guī)范要求,提高房屋建筑的質量保障。
2.2房屋結構設計的計算合理性
房屋建筑的設計檢驗過程,其實是對底框砌體結構的驗算過程,在進行該類計算時,我們應該注意以下幾點:
1)對底框砌體結構進行力分析計算時,需要考慮計算方法的適用范圍,比如底部剪力法不適宜用于薄弱層的混合結構的力學計算,其主要應用在鋼度較勻稱的多層結構,如果將其應用到薄弱層混合結構,應考慮該結構的塑性影響。
2) 對底層框架混合結構進行剪力分配計算,需要從框架抗震墻、框架按鋼度兩個方向進行力學計算。因為在計算工程中,大家容易考慮到前者,而忽略了框架按鋼度特性。在計算過程中,我們應該由抗震墻來承擔主要剪力計算,而使用框架按鋼度比例來參于計算部分剪力。
3)對底層框架柱受力進行計算的時候,應該考慮地震作用情況下產生的傾覆力矩而引起的附加軸力。除此之外,在計算過程中應該避免不正確方法的使用,比如在樓板計算過程中,不應該使用單向板計算連續(xù)板剪力。
2.4加強房屋工程資料整理
建筑工程的規(guī)模較其它項目而言都比較大,無論是建筑前期,還是后期,都會產生大量的資料,比如說建筑工程勘察資料等都是建筑設計的基本依據,像這些重要文件都需要專門的工作人員負責整理。除此之外還應該制定相應的借、閱制度。對于工程項目中的資料應該及時歸檔處理,妥善保存,以備查閱。在工程施工完成后,要按照工程檔案管理相關規(guī)定,與施工檔案一起,及時呈報、上交有關檔案專業(yè)管理部門或機構,不能因為某些原因,擅自銷毀工程文件。
參考文獻:
Abstract: this paper in the design of building structures and the analysis of existing problems, and to building structural design problems should be paid attention to talk about some experiences.
Keywords: housing structure, design, problem
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
房屋工程的結構設計工作不僅直接關系到建設單位的經濟效益,同時也密切的關系到廣大人民群眾的切身利益,完整細致的設計工作不僅能給施工單位提供實際的經濟效益,更能給建設單位創(chuàng)造良好的品牌優(yōu)勢,因此在設計過程中,因對建筑物重點區(qū)域的結構設計加以詳細的注意,已達到設計工作的質量要求。本文就房屋結構設計中存在的問題進行分析,并對房屋結構設計應注意的問題談一些體會。
一、房屋結構設計中存在的問題
1、結構設計與工藝設計不相協(xié)調
房屋結構設計首先要滿足工藝設計要求。工藝人員在進行工藝布置時,常與結構設計發(fā)生沖突矛盾。例如,需開洞的位置結構本應是框架梁,設備應沿梁布置,卻安排在了跨中,這就與工藝設計發(fā)生了沖突,既不符合設計要求,也不利工業(yè)生產進行,同時也存在安全隱患。另外,荷載分配也不合理。建議在設計方案階段,結構施工設計結合工藝布置要求來進行,以求結構設計合理、經濟,并符合安全指標。
2、防火設計問題比較突出
一些設計人員對防火規(guī)范、規(guī)定不熟悉,對建筑物分類有錯誤,導致在設計中對防火標準執(zhí)行有誤,消防處理不當,存在許多安全隱患;一些重要場所的安全疏散出口、疏散門開啟方向不正確,影響安全疏散;有些設計中的防火分區(qū)面積過大,防火間距過長,設計存在隨意性;有些消防設施設計不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防設施將不能有效發(fā)揮作用。
3、部分結構設計不合理
如《建筑抗震設計規(guī)范》第7.1.8條(強制性條文)規(guī)定“底部框架-抗震墻結構,上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間,抗震墻很少,上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊,造成結構體系不合理,傳力不明確;有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤,導致整個結構設計錯誤。一些混凝土構件,特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達不到;有些設計中荷載取值沒有按規(guī)范要求來確定,存在漏算錯算現象;有些結構設計與提供的計算書不一致,結構強度遠遠低于計算結果,設計存在嚴重安全隱患。
4、設計深度達不到規(guī)定要求
由于設計人員沒有對一般房屋尤其是多層房屋設計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設計的結果;或是由于設計過程中對設計規(guī)范和設計方法缺乏理解.因此在設計人員制作圖紙中存在“偷工減料”,設計粗糙,過于簡單。
二、房屋結構設計應注意的問題
1、地基等基礎方面的設計
通常來講,在進行施工圖設計前,設計部門應查看由相關部門出具得多層房屋建筑地質詳勘報告,避免以建設單位提供的籠統(tǒng)的附近建筑物基礎設計資料為依據的情況發(fā)生。地基等基礎設計必須以安全為最主要的設計原則,在進行設計時必須依據地質勘察資料,綜合考察地質、土壤以及地下水等多方面因素,充分完善基礎類型和上部結構的設計方案,不能片面地追求耐力容許值,認為耐力容許值小即為安全標準。然后,應對軟弱地基進行換土墊層設計,采取安全高效的方法處理軟弱地基的換土墊層,避免單純憑經驗處理的方法。如果憑借經驗處理,僅僅采用砂墊層加強承載力,而沒有計算墊層寬度和厚度,那么不僅損害了建筑單位的經濟利益,同時也為建筑物的安全性埋下了極深的安全隱患。在對民用建筑進行設計時,應對梁與柱及基礎的負荷乘以折減系數。尤其是在對多層民用建筑進行設計時,一定對梁與柱和基礎的負荷按現行設計規(guī)范中規(guī)定的荷載乘以折減系數來計算,準確各部分的荷載值,之后其他相關部分的設計工作才能順利進行。
2、抗震結構設計
房屋設計用從抗震要求出發(fā),進行合理的結構設計。(1)對一般多層砌體住宅結構,應優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系:縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續(xù);樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。(2)對鋼筋砼多高層結構住宅,力求做到:框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力;框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態(tài),除了控制抗震墻之間樓屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接;結構布置應盡量采用規(guī)則結構,對復雜結構,可以設置防震縫。
3、樓板的設計
首先,在作用力的計算上,應避免簡單地將雙向板作用按單向板作用進行計算,這樣會造成計算假定與實際受力狀態(tài)不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向配筋不足,而配筋放熱嚴重不足是樓板出現裂縫最主要的原因。另外,如果雙向板有效高度取值偏大,那么雙向板就會在兩個方向均產生彎矩,因此,在結構設計中,雙向板跨中的正彎矩鋼筋應采取縱橫疊放的設計,計算時應考慮到兩個方向的各自的有效高度。
4、構造柱的設計
一般來講,在磚混結構中,構造柱除可以提高墻體的坑剪能力之外,還可以與圈梁聯(lián)結在一起形成對砌體的約束,這樣的設計不僅可以限制墻體裂縫的開展,同時還可以維持豎向承載力,提高結構的抗震性。應避免在結構設計中,將構造柱作為承重柱使用的作法。這是由于如果構造柱一般生根于地梁中,沒有另設基礎,如果將構造柱作為承重柱使用,會造成構造柱提前受力,降低了構造柱對墻體的約束作用,柱底基礎的局部承壓強度必然不能滿足整體設計要求,柱底基礎一旦發(fā)生沖切或局部承壓破壞,就會出現裂縫。尤其是在結構遭遇地震作用時,應力會集中早構造柱位置,導致構造柱首先遭到破壞,這樣一來,構造柱不但起不到應有的作用,反而會成為房屋結構中的薄弱部位。因此,設計人員必須保證承重大梁下的柱子應按承重柱進行設計,若遇特殊情況,如梁上荷載較小,也可將構造柱布置在承重梁下方,但構造柱對下墻體的承壓和抗彎強度作用都不應考慮在柱承范圍之內。
5、通風結構設計
(1)通風結構設計要考慮當地的環(huán)境及風向,尤其是建設小區(qū)的規(guī)劃,每棟房屋的方位,應考慮所在城市風的流向,要避免風洞效應使小區(qū)的庭院不適用。近年的小區(qū)為了最大限度地利用景觀,大多采用圍合式設計,中間用于小區(qū)綠化或景觀,樓宇像圍墻一樣排列在四周,盡管中間綠樹成蔭,但由于樓宇之間沒有通風口,不能形成有效對流區(qū),這對防止病毒的傳播是非常不利。一般來說,開敞的空間比封閉的空間空氣流通性能好;點式住宅比條式住宅通風效果好。點式住宅當夏季風吹來時如同梳過一般,將居室和庭院內的熱空氣吹走。另外把居住區(qū)的室外空間組織成一個系統(tǒng),將居住區(qū)主要道路設計成主通風道,沿通風廊道流向各個住宅組團,然后再從組團內庭院空間分流到住宅。
(2)如果建筑平面布局、居室通風只有進氣口,沒有排氣口或進氣口排氣口的位置與室外氣流方向平行時,居室通風不利,最好使進氣口位于正壓區(qū)內,排氣口位于負壓區(qū)內,氣流才會暢通。故住宅平面設計應明確各戶型的空氣對流通道,單朝向戶型的設計必須采取通風措施,建筑平面布局應該是明廳、明臥、明廚、明衛(wèi)、窗的位置及開啟同住宅的內部布局和外部環(huán)境要密切結合,不要簡單處理,可采用高窗、角窗等多種形式,窗的開啟要考慮室內通風和立面效果,同時也要便于擦窗,內廊雙面房間的建筑,在走道墻頂或墻底開些通風窗。近幾年過于強調景觀、賣點,新建住宅多為封閉式窗戶,房間里偌大的落地玻璃窗,采光面積不算小,卻僅有一扇小窗戶可以打開,空氣明顯不流通。另外,廣泛使用的推拉式鋁合金窗使通風口只有窗戶面積的一半,同樣達不到空氣流通順暢的要求。
6、采光結構設計
天然采光的基本要求主要包括天然光的組成。通常到達地表的天然光由太陽直射光和天空擴散光兩部分組成。在全云天的情況下,室外天然光只有天空擴散光。全云天的亮度分布和水平面照度的關系。全云天亮度分布相對穩(wěn)定,不受太陽位置的影響。全云天時天頂亮度最大為地平線附近天空亮度的3倍。
(1)采光標準。采光標準從采光數量和采光質量兩個方面對天然采光提出要求。采光數量是根據視覺工作的精細程度,劃分為五個等級,并依據采光的形式用采光系數的形式給出標準值。采光系數是室內給定水平面上某一點的由全云天天空漫射光所產生的照度和同一時間同一地點在室外無遮擋水平面上由全陰天天空漫射光所產生的照度的比值。采光質量包括采光均勻度、眩光的控制、合適的亮度比等方面。
(2)側窗的采光特性。低窗時,近窗處照度很高,往里則迅速下降當窗的位置提高后,雖然靠近窗口處照度下降,但離窗口遠的地方照度卻提高不少,均勻性得到很大的改善。側窗的有效采光范圍為窗高的3-5倍。影響房間橫向采光均勻性的主要因素是窗間墻。窗間墻越寬,橫向均勻性越差。
(3)常用天窗的采光特性。矩形天窗、橫向天窗和鋸齒型天窗相當于提高位置(安裝在屋頂上)的高側窗,光特性與高側窗相似。采光系數最高值一般在5%7%以內。平天窗由于不需安裝天窗架,簡化結構平天窗采光效率高,而且更易獲得均勻的照度。采光結構設計的主要步驟和采光計算原理。采光設計的主要步驟:收集設計要求、條件和環(huán)境方面等的基礎資料,選擇采光口形式,確定采光口位置及可能開設的窗口面積,估算采光口尺寸,布置采光口、采光計算原理:這種計算方法是根據有關數據查出相應的理想條件下的采光系數值。然后按實際情況考慮各種影響因素,加以修正而得到室內最暗處的采光系數值。
三、結束語
總之,建設工程是一種特殊商品,工程投資大、建設周期長,其工程設計質量不僅關系到工程的投資效益、使用要求,而且直接關系到人民群眾的生命財產安全。因此抓好設計質量管理工作顯得非常重要。針對當前設計質量狀況,設計單位應加強內部的質量管理,設計管理部門要加大對設計質量的監(jiān)督管理,結合施工圖設計審查、專項檢查、質量抽查等工作,加強對業(yè)主、勘察、設計單位的市場監(jiān)管力度。特別是設計單位在進行房屋結構設計時必須在滿足國家設計規(guī)范要求的前提下,加強房屋結構的概念設計和地基設計,才能提高房屋結構設計水平,確保房屋設計質量不斷提升,以使房屋的結構設計工作做到更安全、更合理。
參考文獻:
[1]熊丹安.21世紀土木工程類專業(yè)叢書-結構構--造原理與設計(第二版)[M].武漢:武漢理工大學出版社,2003.
引言
目前,隨著社會經濟水平的不斷提高,土地價格也在不斷上漲。同時,人民對住房條件的需求也在不斷上升,因此,對開發(fā)商帶來的壓力也在不斷加大。為了實現房屋建筑經濟效益的最大化,就需要采用結構優(yōu)化技術,在有限的空間內實現資源的最大利用。房屋結構優(yōu)化設計是指,采取科學合理的設計理念和技術方法來設計房屋結構,以最小的工程報價來最大化整體的建筑收益,提高房屋的質量水平,使得企業(yè)也獲得較高的利潤等。
一、我國目前房屋結構設計現狀以及實施優(yōu)化設計的原因
隨著我國經濟的飛速發(fā)展,人民生活水平的不斷提高,對住房建設要求也越來越高。同時,根據我國目前的基本國情,人口數量日益增長,住房面積需求量不斷加大。因此,我國現階段住房建設主要以高層為主。房屋的結構設計優(yōu)化不僅能夠滿足當今大眾的需求,更能為投資者減少建筑成本。
房屋建設結構優(yōu)化必須以建筑的安全性為首要原則,然后再進一步分析建筑方案,配合科學合理的設計理念,從而有效控制建筑工程造價,實現經濟效益的最大化。根據近些年的數據資料顯示,優(yōu)化建筑結構設計可以為整項建筑工程節(jié)省30%-50%的費用。但是,在實際的設計過程中,方案設計受自然因素的影響很大,很難發(fā)揮出其本身的優(yōu)越性。例如,工程設計階段,施工方過多的縮短建筑設計時間,從而使設計效果達不到理想的要求,在縮短工程工期的同時也降低了工程設計質量;建筑設計時,設計人員的經驗不足,專業(yè)知識不完備,對一些設計軟件掌握的不夠精通;一些設計者在設計建筑時過度的關注部分結構而忽視了整體方案等等,這些因素都會導致建筑結構設計的不夠優(yōu)化。因此,房屋建筑設計者必須科學合理的分析整體建筑方案,并設計出最優(yōu)的結構,才能實現經濟利益的最大化。
二、房屋結構設計優(yōu)化主要體現在哪些方面
房屋結構設計優(yōu)化主要是采取合適的方法以及科學的設計理念來最大化的達到房屋設計標準,如:房屋結構的合理布局、構件大小、結構框架等。鋼筋混凝土結構的優(yōu)化設計的基本理念是將建筑的具體部件以及整體布局進行分析,而頂柱、體形、層高以及拉力構件等等都會影響建筑物的整體布局。建筑構件的布局、強度等級以及配筋構造都是建筑物具體構件的體現。綜合以上因素,建筑方案結構需要專業(yè)知識豐富且熟知設計規(guī)范的工程技術人員設計,而且在設計時必須充分考慮各構件直接的受力特性,從而選取最優(yōu)的設計方案。
三、房屋結構優(yōu)化設計技術
(一)優(yōu)化技術的基本原則
在工程設計優(yōu)化過程中,必須以工程設計和工程價值為基本原則。優(yōu)化結構設計的最終目標是充分利用建筑材料,實現建筑構件利用的最大化。優(yōu)化結構設計不僅遵守建筑設計規(guī)范,更實現了當今建筑的審美學和價值學。通過深化改善房屋結構設計,從而實現建筑功能更加協(xié)調完善,降低建筑成本,提高經濟效益。
房屋結構的優(yōu)化必須從實際工程施工出發(fā),結合房屋結構的具體情況,實現房屋建筑的結構的最優(yōu)化設計。在進行結構優(yōu)化時,必須依據設計意圖,采用平面設計布局,降低構件質量和剛度之間的差異,減小水平負載造成的房屋扭曲,在豎直方向上采用轉換層技術,有效地降低構件的集中用力。
(二)優(yōu)化設計的基本的要點
1.依據設計規(guī)范
工程師在設計建筑結構時必須具備豐富的建筑設計經驗以及熟知設計規(guī)范。即依據科學的設計理念,將自身的優(yōu)化方案融于整個工程項目設計中去。建筑結構設計規(guī)范更多是對于工程較大的項目,因而會造成某些規(guī)定過于保守。另外,在工程設計比較特殊或復雜時,依據某些規(guī)定將會造成建筑物的不安全。因此,這就要求設計師在建筑設計過程中必須具備良好的專業(yè)素質以及清醒的思路、正確的判斷力,爭取將建筑結構設計做到最優(yōu)。
優(yōu)化房屋結構設計過程中,應注重建筑構件的細節(jié)優(yōu)化,如:建筑構件的受力鋼筋,在滿足塑性的條件下盡可能的選擇性價比較高的產品,從而實現房屋結構的經濟、安全。
2.結構師主動參與建筑設計
在工程施工前期以及施工過程中,建筑結構師的主動參與對整個房屋結構優(yōu)化起到關鍵性作用。在實際的工程施工過程中,建筑設計師往往不能夠對整個結構體系進行很好的受力分析,即建筑結構師的設計理念以及其自身具備的經驗不能完全代替設計師的設計思想,同時,建筑與結構上專業(yè)知識的隔閡也無法彌補。建筑結構設計師其豐富的工程設計經驗以及專業(yè)設計理論,積極主動的為設計師出謀劃策,只有兩者的順利合作才能設計出更加優(yōu)秀的方案。
目前,我國的房屋建筑設計總是先從建筑的結構布局開始,根據結構承載負荷的不同分析所需的材料、參數等,往往這種分析方法是計算機所不能計算出的,它需要建筑結構設計師充分論證整個建筑設計方案之后做出的判斷。而這些判斷需依據實際工程實踐經驗以及結構設計所遵循的一般規(guī)律進行。
3.加強設計團隊之間的合作
優(yōu)化房屋結構是一項整體而系統(tǒng)的工作,它需要團隊之間的協(xié)調合作?,F代建筑主要由結構、設備、建筑三大要素組成。因此,在工程施工過程中要明細團隊內部分工,并做好團隊合作,只有這樣才能有機的結合各個構件創(chuàng)造出更加完美的作品。在建筑工程設計階段,房屋的結構設計和建筑設計是不可分割的,只有協(xié)調好兩者之間的關系,才能設計出更加美觀大方的建筑方案,同時,又降低了建筑成本,簡化施工過程,達到既美觀又實用的建筑效果。通常建筑設計師在設計建筑時,只是一味的要求設計方案的新奇,而忽略了建筑學中基本的力學關系,這樣設計出的方案往往在結構設計上造成困難。因此,團隊之間的協(xié)調合作是房屋結構優(yōu)化的重要保障。
4.優(yōu)化房屋建筑結構,解決房屋抗震問題
房屋結構的優(yōu)化不僅僅能降低建筑成本、增加建筑美觀、簡化施工過程,更能加強房屋的抗震作用。通過房屋結構優(yōu)化技術,可以增加房屋抵抗外部作用的破壞,有效地降低房屋破壞程度。因此,在房屋結構優(yōu)化設計過程中,抵抗外界各種不良因素的影響成為結構優(yōu)化設計工作的主要內容。在日常的外界不良因素中,地震是最難以預測且對房屋建筑物破壞最強的,所以在房屋計算及構造上必須加強抗震措施。如:房屋構件剛度的對稱性以及均勻性都可以有效的緩解地震對建筑物的破壞;多道防設設計理念可以有效緩沖特大地震對房屋主構件的破壞。以上這些設計思想都是房屋結構設計的重要內容。
四、總結
工程造價對整個工程項目的經濟效益起著關鍵性作用,因此優(yōu)化房屋結構設計,不僅可以降低整個工程的造價成本,更能提升整體房屋的安全級別。結構設計與建筑設計的協(xié)調配合,充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢,設計出最優(yōu)的房屋結構。在平面設計過程中,應遵循對稱、均勻的原則,縮小房屋構建質量與剛度之間的差異。在豎直布置上,保證上下承重件負載的上下貫通。建筑是藝術的表現,在保證房屋安全的前提下,結構師應敢于創(chuàng)新,將房屋的實用性與藝術性完美的結合在一起。
參考文獻:
[1]侯貫澤,劉樹堂.工程結構優(yōu)化設計理論與方法[J].鋼結構,2009,2(8):148-150.