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使用寿命在房屋建筑工程中是一个非常重要的问题,多数房屋在使用过程中因为受到使用功能的改变、火灾、地基不均匀沉降、超载等不同因素的影响,寿命缩短的很严重,而结构加固技术的使用正好可以有效延长建筑的使用时间。
1.2增强房屋建筑耐久性
房屋建筑在使用过程中,因为受到多种因素的影响,其耐久性受到了严重的影响,结构加固技术的使用可以从结构上使建筑物耐久性得到加大。
1.3提高房屋建筑抗震性
作为一种自然灾害,地震的发生为社会发生造成了严重影响,近年来我国地震频现,因此在房屋建筑使用过程中应该对抗震性给予充分重视,结构加固技术的使用可以使既有房屋建筑稳定性得到大大加强,有效提高建筑的抗震能力,进而更好的与现代社会发展的需要相适应。
2我国房屋建筑施工加固设计的使用现状
2.1房屋建筑施工加固技术体制不合理
目前我国的施工技术与管理方式比较粗放,同时密集化与专业化的程度也不高,尚未形成相应的技术创新体系。在房屋建筑施工过程中应该在技术人才培养机制上进行不断的创新,同时对房屋建筑施工技术体系进行不断的完善与创新,进行体系建设。正因为房屋建筑行业存在一定的特殊性,因此不能完全依靠传统体制,这样会使产业升级技术的更新换代受到影响,或者产业升级速度太慢等问题的存在都会对市场创新受到影响,加上房屋建筑施工技术在创新上存在一定的滞后性,需要进行大量的创新实践和运用,这样才能对施工进度与施工质量进行有效保证。值得一提的是,建筑施工技术创新很容易会不适应实际的市场需求,加上一些新的技术成果容易受到相关政策的影响,进而不能及时进入到建筑施工之中。
2.2建筑施工技术与理念非常落后
科学的理论与正确的理念是行动的先导,在建筑行业中也是如此,企业领导、项目负责人以及施工人员在工作中都离不开科学的理论与正确的思想作指导。从目前房屋建筑施工中来看,很多企业领导者、项目负责人不重视施工技术、材料的创新性,严重忽视了施工过程中的创新理念,在这种情况下,整个工程建设在设计与施工过程中始终沿用着传统的思路,不重视引进先进的理念与技术,在理念与施工上不能与时代要求相适应。施工企业严重忽视了建筑技术在创新工作上的重要性,以上这些因素是造成房屋建筑创新性缺乏的重要原因。
3房屋建筑工程中经常使用的几种加固设计技术
3.1粘贴钢板加固技术
这项技术在建筑加工施工中十分常见,这项技术的优点主要在于加固施工的时间比较短、钢筋混凝土结构不需要加湿、外观损害比较少等,因此不能对建筑物的正常使用造成影响。但是因为加固技术的效果主要由建筑结构胶的质量所决定,所以粘合的材料与施工水平都会随建筑物的加固效果产生影响。因此一般来说这种技术经常在钢筋混凝土构件薄弱部位以及受拉区的静态固件中使用。
3.2增补受拉钢筋技术
这项技术主要是指在房屋建筑主体结构中一些受力集中的地区,使受拉钢筋得到增加,利用这种方法对梁体结构的承载力水平进行改善。在这样的过程中,增补钢筋和既有梁体结构之间的连接可以利用全焊接与半焊接等方式来实现。在二者连接的过程中,可以与实际情况相结合,在干法外包与湿法外包两种方式之间进行灵活的选择。
3.3外包型钢加固技术
这项技术主要是指用型钢外包在钢筋混凝土结构的四角上,这样一来原来的结构构件的承载能力就会得到大大的提高。这种技术主要可以分为干式与湿式两种外包方法,一般来说湿式外包型钢法比较常用,这种方法可以使结构承载力得到有效提高。外包型钢法的受力非常可靠,同时施工方法也非常简单,但是需要用到的钢材量非常大,同时加固施工的成本也非常高,因此,一般房屋建筑的加固不会使用这种方法,而选择将这种技术用在建筑物梁、柱等位置上。
3.4碳纤维加固技术
这项技术主要是指通过树脂胶结合擦聊将碳纤维板粘贴在结构的表面上,通过这种方式促进结构承载力得到提高,这种技术的优点主要在于它的强度比较高、材料的重量比较小,在使用过程中不需要对材料腐蚀等问题进行考虑,此外适用的领域也非常广,施工材料价格比较低,因此成为现代结构加固设计中比较常用的一种加固技术。但是因为这种技术的耐高温性能并不强,一般来说要求在温度环境60℃以内使用,否则就需要采取一些保护性的措施。
3.5预应力加固技术
这项技术主要是指利用施加预应力的钢绞线、钢拉杆等对结构构件承载力进行提高,它是一种集加固、卸载以及改变结构受力于一身的加固方法。因为受到荷载与预应力的双重作用,使拉杆出现了轴向拉力预应力偏心受压的情况,在这种情况下构件的抗弯能力得到了增加,同时外荷载效应得到了减少,最终使结构受弯变形的程度得到了有效控制,同时也大大提高了构件斜截面的承载力。这种技术的缺点在于在加固施工过程中需要专门的施工机具设备与工序,并要求在60℃以内的温度环境中应用,否则就需要采取一些保护性的措施。
Abstract: This paper combine with the new portal frame light house steel technical regulations discussed portal frame design in a number of issues.Key words: building construction; portal frame structure; design
中图分类号:TU209 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
门式刚架轻型房屋自重轻,用钢省,造价低;抗震性能好,在抗震设防烈度为7度及以下地区不考虑抗震设计;可跨越较大跨度;制作简单,施工周期短且不需要大型施工机具;形式美观有现代感,能充分满足使用要求。广泛应用于具有轻型屋盖和轻型外墙;刚架跨度不大于36米,檐口高度不大于15米;无吊车或起重量不大于20吨的A1~A5工作级别吊车的单层房屋钢结构。
1. 门式刚架结构平面布置
1.1门式刚架轻型房屋结构的温度区段长度:纵向温度区段不大于300米;横向温度区段不大于150米。
当需要设置横向伸缩缝时,可用两种做法:一种简单但比较昂贵的处理办法是在伸缩缝处采用双刚架,刚架的间距以保证柱脚底板不相碰为依据。以双刚架为界,结构两边各自具有独立的檩条、支撑和维护板系统,其中屋面板和墙面板使用可伸缩的连接件相连。在纵向伸缩缝处需要设置防火墙的情况下,这种处理方法是必须的。
另一种方法较为经济,具体办法是:在伸缩缝处只设置一榀刚架,而在伸缩缝处的檩条上,设置椭圆长孔来吸收该点的热位移。
1.2单层门式刚架的跨度,一般情况下以跨度为21~30米时比较经济。
1.3刚架的合理间距
刚架的用钢量一般来说随其间距额度增大而减小,但吊车梁,檩条,墙梁的用钢量则随刚架间距的增大而增大。对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋,刚架间距以6~9米为宜;通常,大跨度刚架宜采用大间距,跨度与间距的比一般以3.5~5为宜。对于有10吨以上吊车或较大的悬挂荷载的单层门式刚架轻型房屋,刚架间距以6米为宜。
2.门式刚架轻型房屋钢结构形式
2.1在门式刚架轻型房屋钢结构体系中,屋盖宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条,主刚架可采用变截面实腹刚架,外墙宜采用压型钢板墙面和冷弯薄壁型钢墙梁。住刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性,由与檩条和墙梁相连接的隅撑来保证。主刚架间的交叉支撑可采用张紧的圆钢。
2.2根据跨度,高度和荷载不同,门式刚架的梁,柱可采用变截面或等截面实腹焊接工字形单轴对称或双轴对称截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时,柱宜采用等截面构件。变截面构件通常改变腹板的高度做成楔形。结构构件在一个安装单元内一般不改变翼缘截面,当必要时,可改变翼缘厚度;邻接的运输单元可采用不同的翼缘截面,两单元相邻截面高度宜相等。
2.3门式刚架的柱脚多铰接支承设计,通常为平板支座,设一对或两对地脚锚栓。当用于工业厂房且有5吨以上桥式吊车时,宜将柱脚设计成刚接。对于有桥式吊车的房屋,中柱不宜采用摇摆柱。
2.4门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1/8~1/20,在雨水较多的地区宜取较大值。
3. 基础形式的选择
基础应根据建筑物所在地的工程地质情况和建筑物上部结构型式等几个方面综合考虑,对于轻钢结构而言,由于柱网尺寸较大,又上部结构传至柱脚的内力较小,一般以独立基础为主。若地质条件较差,可考虑采用条形基础,遇到不良地质情况,可考虑采用桩基础。钢架柱脚在地面以下的部分应采用强度等级较低的混凝土包裹(C15、C20混凝土即可,保护层厚度不应小于50mm),并应使包裹的混凝土高出地面不小于150mm。当柱脚底面在地面以上时,柱脚底面应高出地面不小于100mm。钢架柱脚与基础连接的预埋螺栓不应采用冷拔钢筋,应采用Q235钢或Q345钢。锚栓的直径不宜小于24mm,且应采用双螺帽。
4. 支撑体系的布置
在每个温度区段或分区建设的区段中,应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
柱间支撑宜于屋盖横向水平支撑布置在同一开间,以组成几何不变体系。如不能布置在同一开间,则应加设刚性系杆传力。各道支撑的间距,当无吊车时宜取30~45米。有吊车时,可在适当加大支撑间距的同时提高支撑的刚度,一般宜设在温度区段中部,或当温度区段较长时设在三分点处,且间距不宜大于60米。
当建筑宽度大于60米时,在内柱列宜适当增加柱间支撑,当不能设置交叉支撑时,可设置纵向刚架或刚架式门式支撑。
当有驾驶室的吊车吨位大于15吨时,应在屋盖边缘设置纵向水平支撑。
当无吊车且檐口高度不大于9米时,宜仅设单层柱间支撑;当檐口高度大于9米时,可根据支撑的夹角设置双层柱间支撑。交叉支撑与水平夹角以45度为佳,不宜大于55度。有吊车时,应以吊车梁兼做纵向系杆设置上下两层柱间支撑,端开间可不设置下层支撑以减少吊车梁的温度应力。所有横向支撑纵向支撑均应与屋盖梁天窗架等构件及纵向杆系组成几何不变的桁架形式。
5. 钢材质量等级和焊缝质量等级
门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用Q235B、Q345B及以上等级的碳素结构钢和低合金高强度结构钢,质量等级为A级的钢材不适宜做焊接连接的构件。原因是这种类型的钢材不保证焊接要求的含碳量限值,不保证冲击韧性和延性。比如檩条,不焊接,用普通螺栓连接,可采用Q235A。根据构件的重要性和受力性能及焊缝的受力情况确定焊缝等级。通常板材的等强对接焊缝(梁柱端板的对接焊缝)、梁上受拉、受弯的对接焊缝应采用剖口全熔透对接焊缝,其焊缝质量等级为一、二级,其它角焊缝因其应力集中较严重,内部探伤困难,其质量等级一般只能是三级。
6. 梁柱连接节点
少数设计的门式刚架,想节省钢材,采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成,但混凝土是一种脆性材料,虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力,但在连接部位,它的抗拉、抗冲切的性能很差,在外力作用下很容易松动和破坏。所以此时梁柱只能铰接,不能刚接。有些设计,在门式刚架设计好之后,又根据业主要求将钢柱换成砼柱,而梁截面不变,是不可行的。由于连接不同,构件内力也不同,有的工程斜梁很细,就是这个原因造成的。
门式刚架斜梁与柱的连接,可采用端板竖放、端板横放和端板斜放三种形式。端板竖放适用于局部等截面柱。当竖向荷载起控制作用时,将端板横放可减少节点的设计剪力,同时充分利用柱的压力对节点受力的有力作用。如果节点弯矩很大,可采用端板斜放形式,加长抗弯连接的力臂,有利于布置螺栓。端板拼接连接形式有外伸式和平齐式两种情况,端板外伸式节点受力合理,承载力高于平齐式节点,因此应尽量采取外伸式端板连接,同时应在结点板外伸部分设置加劲肋,使靠近受拉翼缘两侧的螺栓受力均匀,接近一致,提高节点的抗剪能力,有效减少节点板的变形。
7. 拉条和撑杆
摘 要:残疾人公共文化服务体系是公共文化服务体系特殊的一部分,完善的残疾人公共文化服务体系可以很好地保障残疾人群体的基本文化权益,满足残疾人群体的基本文化需求。但是,我国的残疾人公共文化服务体系的建设和发展还很不完善。以结构功能主义方法论为理论基础,研究和分析残疾人公共文化服务体系建设的结构和功能,使残疾人公共文化服务体系建设能够更加科学、更加完善。
关键词 :残疾人;残疾人公共文化服务体系;结构;功能
中图分类号:G127 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1665-2272.2015.11.039
*基金项目:2014年国家级大学生创新创业训练计划项目资助(项目编号:2014049719003)
收稿日期:2015-04-16
1 结构功能主义方法论与残疾人公共文化服务体系
在2006年“公共文化服务”这一重要概念被国家提出以后,无论是政府还是个人都越来越意识到公共文化服务对于文化生活的重要性。加快残疾人公共文化服务体系建设的步伐,明确残疾人公共文化服务体系应该具备的各项功能,对当前我国残疾人公共文化服务体系的建设具有不可忽视的指导作用。
结构功能主义,是现代西文社会学中一个发展历程较短,但受重视程度较高的理论流派。它认为,社会是具有一定结构或组织化的系统,各组成部分以有序的方式相互关联,并对社会整体发挥着必要的功能。整体上它是以平衡的状态存在着,任何组成部分的变化都会趋于新的平衡。
残疾人公共文化服务体系内外结构所具有的功能不是单个的分割开来的,它们的功能是相互作用、相互连接的,只有各个功能获得最大程度的整合,残疾人公共文化服务体系的整体价值和功能才能实现。可以说,作为整体社会结构的一个必不可少的组成结构,在它的建设和长远的发展过程中,结构功能主义都应作为重要的理论和方法论贯穿始终。
2 残疾人公共文化服务体系建设的结构体系
根据结构功能主义的理论和方法,结合现有的社会资源和社会经验,残疾人公共文化服务体系要建设的结构体系由残疾人公共文化服务政策保障体系、产品生产运营体系、信息集成体系、资金保障运行体系、人才体系组成。
2.1 残疾人公共文化服务政策保障体系
在这一体系中需要政府承担主要的责任,积极为残疾人制定和实施基本文化权益保障政策。为了确保政府出台的相关政策切实有效,就要尽可能地征求各方面的意见,特别是残疾人自己的意见,最好是能够开通一个征集各方意见和收集相关信息的渠道,这样既方便了群众发表意见,也方便了政府收集信息。各级人大、残联等相关的组织或单位应充分发挥自己的作用,积极履行自己的职责,使出台的相关政策都能有效施行。与此同时,政府应该重视相关理论研究人才的培养,可以对残疾人公共文化服务体系进行行之有效的理论研究,使政策实践能够获得深厚的理论支撑。
2.2 残疾人公共文化服务产品生产运营体系
残疾人公共文化服务产品生产运营体系是指专门针对残疾人进行文化服务的包括产品选择、产品设计、产品生产、产品营销等环节的体系。这一体系的关键作用在于相关企业能够长期为残疾人提供丰富的文化产品供给。这一体系在产品选择和产品设计方面,应有效地与政策保障体系和信息集散体系相结合,时刻关注国家颁布的相关政策,了解信息集散体系收集的有关残疾人文化需求方面的相关意见,同时也能听取相关专家的建议,做到产品选择契合残疾人的文化需求,产品设计吸引残疾人的文化兴趣。在产品生产方面,要做到保质保量,让残疾人能够买时放心,用时舒心。在产品营销方面,要使用合适的宣传手段,积极开拓销售市场,让尽可能多的残疾人享受到文化产品服务。
2.3 残疾人公共文化服务信息集成体系
这一体系的主要作用是面向不同的人群收集、、传播公共文化、文化服务相关方面的有效信息,这些人群包括残疾人群体、文化服务相关的工作人员、专门从事文化服务研究工作的有关专家、企业人员以及一般的非残疾人群体,在这些人群中残疾人群体的相关信息的收集、和传播是重中之重。相关的机构或组织可以借助互联网、新闻媒体、电视、广播等媒介进行公共文化、文化服务信息的收集、、传播。同时,其他非残疾人群体也要充分发挥自己的作用,积极配合政府、残联等做好相关信息的集成工作。
2.4 残疾人公共文化服务资金保障运行体系
这一保障体系主要包括资金投入和资金运行两个方面。关于资金投入主要是政府的财政投入,政府在进行财政投入的时候应该进行合理的考量,比如在建设文化服务设施、投资文化产品的生产、培养文化服务人才等方面要进行合理分配,分清轻重缓急,比较重要的方面在财政投入方面可以放宽,不是特别重要的方面则可以缓一缓,从而做到张弛有度,有的放矢,另外从中央到地方的资金投入比例也要合理分配,而不能有所偏颇。在资金运行方面,要建立保障资金安全运行的有效机制,从上到下的资金能够足额发放、及时到位,并有效监督各级政府能够将资金用到实处,确保资金保障运行体系能够支撑其他体系的正常运行。
2.5 残疾人公共文化服务人才体系
这一体系是培养残疾人公共文化服务各方面的人才。不仅包括高素质的专业干部、技术人员等,还包括能够走向基层的人才队伍。目前,我国的残疾人公共文化服务体系建设还没有全面完成,还需要从各方面加以完善,人才体系的建设还存在很多不完善的方面。因此,应未雨绸缪,确立明确合适的目标,竭力提高各方面、各层面的人员素质,使残疾人公共文化服务人才体系逐步完善。
3 残疾人公共文化服务体系的整合功能
残疾人公共文化服务体系的整合功能事实上是由它自身所具备的结构体系决定的,共包含三部分的内容,分别为残疾人公共文化服务体系的显功能即公共文化服务功能,残疾人公共文化服务体系的正功能即社会管理功能,残疾人公共文化服务体系的潜功能即弘扬和创新文化的功能。
3.1 残疾人公共文化服务体系的显功能——公共文化服务功能
积极发展残疾人公共文化服务事业,有利于维护残疾人的文化权利、丰富残疾人的文化生活、培养残疾人的文化兴趣、开阔残疾人的文化眼界、加深残疾人的文化内涵。积极建设残疾人公共文化服务体系是对残疾人公共文化服务事业的大力支持,它对政府、对残疾人等最明显的作用就是面向残疾人所具备的公共文化服务功能。
就残疾人的公共文化服务功能来说,相关人员应该在文化服务理念上,树立想残疾人所想,急残疾人所急的社会主义服务理念,并结合当今社会,为残疾人提供多元化的文化服务内容,比如服务产品的多元化、服务设施的多元化、服务方式的多元化等等。同时政府、残联、企业等机构能够积极宣传和践行公共文化服务,在全社会的范围内营造为残疾人进行文化服务的良好氛围,并积极拓宽为残疾人提供文化服务的途径。现在常见的提供文化服务就是通过博物馆、文化馆、广播这样的途径为向残疾人提供文化服务,但是在全社会快速发展的今天显然是不足以全面满足残疾人的文化需求的。
3.2 残疾人公共文化服务体系的正功能——社会管理功能
残疾人群体本身属于弱势群体,他们各方面的合法权益仅凭借其自身的能力很难得到基本的保障,尤其是他们的文化权益更容易被忽略。但是,残疾人的文化权益也是残疾人应该获得的重要权益。残疾人公共文化服务体系在建设过程中会为残疾人提供健全的公共文化服务、公共文化活动场所、文化产品等健康向上的文化内容,在政策、资金、人才、技术等方面向残疾人群体倾斜,使文化资源能够均衡布局、合理配置。
除此之外,残疾人由于相对于非残疾人而言较少接触社会,从而也比较缺乏维权意识和法律意识等。残疾人公共文化服务体系具备的文化服务性质,不仅能在潜移默化的过程中逐步培养残疾人长久性地、积极主动地参与社会活动的能力,在积极参与社会活动的过程中充分发挥残疾人潜在的创造力和自我约束力,并且能够有效的向残疾人传播一些法律知识和社会行为规则,这可以说是传播法律知识的一条捷径,使残疾人不仅提高了内在文化素养、培养了残疾人必要的维权意识,也从一定程度上提高了残疾人抵制犯罪的能力,降低残疾人犯罪的概率,从而维护社会秩序和社会稳定。
3.3 残疾人公共文化服务体系的潜功能——弘扬和创新文化的功能
面向全体残疾人所建设的残疾人公共文化服务体系可以针对残疾人群体,提供一个民族文化的传承与发扬的平台。这个平台可以为残疾人群体提供丰富多彩的文化服务,吸引更多的残疾人对本土文化的兴趣,在提升他们的文化修养的同时培养他们的文化自豪感和责任感,让残疾人群体感受到我国本土文化的优越性,积极推动本土文化的传播并努力发展本土文化。
现在,人们的整体生活水平越来越高,与此同时对文化的要求也越来越高,其中就包含对文化创新要求的提高。关于文化的创新,可以从我国传统文化和世界文明两方面入手,既要去粗取精吸收优秀传统文化,又要海纳百川借鉴世界其他文明,从而形成不仅可以满足人们的文化需求,还可以体现自身特色的文化内容和形式。不过,文化的内核一般来说是比较稳定的,而文化的形式则会随着历史的变化而变化。所以,当今的文化创新主要体现在文化形式上的创新。建设残疾人公共文化服务体系,利用当今的网络技术、电子技术等手段,面向残疾人群体提供文化内容的多种表达和传播方式,在创新文化形式的基础上创新文化,实现文化的现代化。在现在的生活中,人们对于传统文化越来越少的接触或者了解,比如书法、剪纸等。对于残疾人群体来说,他们比非残疾人更少的接触这些优秀文化。所以,残疾人公共文化服务体系就要在稳定的文化内容的基础上创新出有吸引力、易于接受的文化表达形式,以此传递深层文化内涵,让更多的残疾人受益于本国文化,热衷于本国文化。
参考文献
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2 周怡.社会结构:由“形构”到“解构”——结构功能主义、结构主义和后结构主义理论之走向[J].社会学研究,2000(3)
中图分类号:TU2文献标识码: A
改革开放以来,我国建筑事业都有了很大程度上的发展,而近几年,我国自然灾害频发,尤其是地震,地震对房屋等建筑物的破坏非常的大,为了避免这些自然灾害的破坏,就必须对建筑结构进行加固。提高房屋建筑结构的刚韧程度,使其满足相关规范所允许的变形程度和裂开缝隙宽度的要求;提高房屋建筑结构的耐久性,以便改善使用功能。为了消除这类房屋建筑中的安全隐患,提高长期使用质量,在确信有加固价值的前提下,就应该对存在隐患的房屋建筑进行加固,其目的是提高房屋建筑结构构件的坚固程度,让其满足有关规范要求;本文就研究了建筑结构加固原因并提出了解决方法。
一、 房屋建筑结构加固的原因。
1. 在设计过程中使用的标准太低,不能满足用户对于房屋功能的要求。
2. 设计中出现概念性的错误,例如计算过程有误差、设计考虑不全面而出现缺陷等。
3. 由于施工水平和施工条件的限制,对于设计中的一些问题,只是通过改变参数等手段减少建筑的缺陷,根本问题并没有得到解决。或者建筑材料本身的质量就不够,在后期的使用中,建筑结构和建设构件出现问题,不能耐久使用。
4. 更改构件用途在施工中为了图方便,在某些位置使用的构件与标准不符,使得构件负荷超载。
5. 为了满足有些用途,建筑随便改造,改变了建筑原有的功能。例如增加房屋层数、增加房屋负载等。
6. 由于房屋所处的环境问题,构件或者结构的性能提前老化。最明显的例子就是木结构遭到白蚁破坏,使得结构的力学性能下降,而不得不对房屋进行加固。
二、 房屋建筑结构加固的主要程序。
1. 对存在隐患的房屋建筑进行鉴定。
2. 根据房屋现状及鉴定情况选择和确认加固方案。
3. 加固施工图设计。
4. 施工组织设计及审核。
5. 施工。
6. 验收。
三、 房屋建筑结构加固的基本原则。
1. 制定方案的总体效应原则在房屋建筑结构加固的方案制定时,不仅要考虑鉴定结论问题,还要考虑委托人或使用人要求和加固后房屋建筑的总体效应,包括形状、体量、造价、安全、工期、工艺以及施工的可能性等。要在房屋整体无损益或损益较小的前提下,消除房屋建筑结构或构件存在的隐患。
2. 加固材料的选用和强度取值原则。
3. 荷载计算取值原则。
4. 承载力验算原则。
5. 与抗震消防结合的原则。
四、 加固方法。
1. 增大截面法。这是将房屋建筑结构构件截面面积增大的一种加固方法,这种方法不仅能增加房屋结构构件的受力能力,还能改善结构构件刚韧性能。因此,被广泛应用于房屋建筑结构的加固。
2. 外包钢加固法。将房屋建筑结构构件的周围加上钢材的一种加固方法,这种方法主要有两种形式,即外包钢和湿外包钢。外包钢加固法虽然在不增截面面积的基础上可以提高结构构件的受力能力,但这种方法耗钢量较大,相对加固费用较高。
3. 预应力加固法。运用水平拉杆,下撑式拉杆或者组合拉杆,对房屋建筑结构进行加固的方法,这种加固方法是在不改变建筑使用空间的基础上提高房屋建筑结构构件的受力能力。这种加固方法效果好、经济,但对技术的要特别严格。
4. 改变受力体系法。这种加固方法是通过增加支点或托架的方法,从而改变受力体系的一种加固方法。增加支点能够减小房屋建筑结构构件的跨度,提高房屋建筑结构构件的受力能力,这种方法适用于旧式建筑的改造。
5. 外部粘钢法。这种加固方法是用具有强粘结力的粘合剂把钢材紧紧的粘在房屋结构构件外表面,钢材与结构构件共同受力而起到加固作用。这种方法的施工工期短、操作简便,结构构件加固后不会改变形状和空间。
6. 化学灌浆法。是采用专用设备将配置好的化学浆液灌入到钢筋混凝土结构构件裂缝中的一种加方法,灌入的化学浆液能很好的与混凝土融结,增加钢筋混凝土结构构件的整体性,这种方法能使结构构件的功能得到较大限度的复原。
7. 水泥灌浆法。采用专用设备将水泥压入房屋结构构件裂缝中,让其与墙体等粘合的一种加固方法。
8. 加固地基法。具体有基础加固、桩式托换、地基处理等方法,可视情况而定。一般房屋建筑结构的加固都比较复杂,不仅受到建筑物原本条件的限制,而且还受鉴定者的水平、鉴定结论准确程度、加固方案的选用、施工水平、施工条件等的制约。
五、 国内房屋建筑结构的运用。
这里仅谈一谈房屋建筑抗震加固方面。汶川地震后,房屋建筑抗震越来越被重视了,很多建筑都进行了结构抗震加固。国内采用的结构抗震方法主要是耗能减震,实践证明这种方法是有效的、可行的。采用这种抗震技术可以减少地震波对建筑物的冲击,能有效减少房屋建筑结构在地震作用下的损失,达到了房屋建筑结构加固的目的。这种抗震加固方法在具体的建筑物加固时不会对现有建筑物增加受力负担,而且不用加固基础,大大的降低了加固造价,缩短了建设工期,并且方便震后的房屋建筑的修复。耗能减震主要分为位移相关型和速度相关型,耗能减震器主要有粘弹性阻尼器和粘滞流体阻尼器、耗能器支撑可单独支撑,也可组合支撑。支撑形式有人字支撑、对角支撑、十字支撑等,如北京工人体充场就是采用粘滞流阻尼器与主体结构组合支撑进行抗震加固的。我国很多地区对文物保护建筑的抗震加固,采用了位移型金属开孔软钢加劲阻尼器来减少地震对建筑物的损害,这也在一定程度上增加了房屋建筑结构的抗压韧度。房屋建筑结构质量隐患问题,如果是由于勘察、设计、施工、材料或外界自然因素引起的,房屋建筑结构构件变形和开裂则是质量问题和隐患发生的主要前兆。有些变形和裂缝是允许出现的,有些变形和裂缝是不允许发生的或者有一定限度的。一旦发现上述不正常现象,就应当派专人随时观察其发展情况,做好记录。并聘请有资质的危险房屋鉴定单位进行鉴定,做出鉴定结论,以确保房屋建筑结构的安全和正常使用。在进行该建筑结构设计中基础埋深问题的解决控制中,应注意从高层建筑结构设计中建筑基础埋深设置要求标准的目的上进行分析考虑。在高层建筑结构设计要求中,对于建筑埋深的设置要求,主要是为了满足建筑地基变形与稳定性的要求进行制定的,以避免建筑地基埋深问题造成的建筑整体倾斜与建筑结构倾覆滑移变化。根据相关验证计算公式,通过实际地震作用大小假设计算后,可以看出上述建筑工程结构的抗倾覆与抗滑移能力远远大于设计要求标准,这说明该工程基础埋深设置是合理的,这主要是与建筑结构设计中,结构倾覆滑移变化不仅与建筑基础埋深有关,也与建筑结构的高宽比有很大的联系。
结语:综上所述,我国建筑结构存在以上问题,并且旧房加固对于节省资源、优化基建资金、延长房屋使用寿命具有十分重要的作用,对于缓解目前的住房面积紧张、能源枯竭、环境污染等问题具有重要意义。对于建筑事业的不例外,所以,加强对建筑结构加固方法的研究,对提高我国建筑的社会效益和经济发展具有重大的作用。只有成分了解了建筑结构加固的原因和方法,才能大力提高建筑质量,为人们的生活及日常事务提供安全保障。
参考文献
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中图分类号:S611 文献标识码:A
当下,在我国的房屋建筑中,基础结构的设计关乎于整个房屋建设的施工质量和使用寿命。一般来说,房屋建筑中基础结构的设计包括了地基基础施工、地基的处理两大部分。但是在地基基础结构的设计中,常常发生结构设计出现差错,这些差错的产生,笔者分析认为一般是设计人员不够重视造成的;有的是由于缺乏设计规范和设计方法等造成的。
1房屋基础结构设计出现的问题
经过多年的施工经验来看,房屋基础结构设计出现的问题还是比较多的,而且是比较常见的。现在笔者总结如下:
1.1地质勘查出现的问题。现在的房屋建筑选址比较乱杂,在房屋基础结构设计之前,施工单位一般都会选勘查单位进行施工前的勘探工作,但是当遇到地址形势比较负责,工作量较大时候,该勘查单位就会需要较大的费用,而此时施工单位就会在费用上进行偷工减料,造成勘查单位对该地址的勘查出现人为的不负责任,导致有问题的地点不能被及时查出,就会出现房屋在建成后出现质量问题。
1.2出现框架计算图不合理的现象。这方面的现象比较常见,主要出现在没有地下室的钢筋混凝土房屋,这样的房屋基础结构设计埋的较深,所以很容易出现问题。比如说某个房屋基础设计时候在-0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。
1.3基础拉梁设计不当造成的。在房屋的基础结构设计中,如果多层框架房屋基础埋深值大时,施工人员为了减速小底层柱的计算长度和底层的位移,我们可在±0.000以下适当位置设置基础拉梁,但是不应该按构造要求设置,同时要按规范规定设置箍筋加密区。
1.4楼板设计出现的问题。现在的房屋建筑一般都会使用楼板,而在使用的过程中楼板可将楼面、屋面的荷载传送到周围的墙或梁上,这样楼板的设计如果出现问题就会影响到梁、墙、柱等构件的安全。所有来说,我们要注重楼板的设计。
再一个就是设计人员为了图纸设计上的方便,在设计时候就会对双向板用单向板进行计算,这样的话就很容易出现与实际受力状态不相符的现象,引起一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,致使配筋严重不足,造成板出现裂缝。
2 房屋基础结构设计措施
2.1地质的勘查选用。在这方面笔者想说的是要考虑地基基础与上部结构的相互作用。在实际的设计中,我们的设计人员要利用假设法。根据上部结构的形成情况来判定对地基基础的影响,但是这样的假设法与实际情况也有一定的差距,要根据具体情况来确定。
2.2做好结构平面图。这就要求我们的设计人员在绘制结构平面图时,要考虑抗震设防烈度。如果对于砌体结构来说,我们可以不用在软件中建模,设计人员直接就可以设计。但是要注意的是当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时是必须要输入软件建模计算的。
2.3设计坡屋顶要采取大样详图与剖面示意图相结合的办法。这就要求设计人员必须具备空间感,要以整体的视角掌握移动房屋建筑结构大局,以细微的设计体现其实用价值。但需要注意的是,由于屋面起坡会导致阁楼层的部分墙体超过高度,因而在设计时就应与门窗顶相结合设置圈梁,从而降低墙体计算高度。笔者例举如下坡屋顶的表现形式,他们在设计时候均要采取大样详图与剖面示意图相结合的办法。具体设计要求如图1所示。
设计时候首先要求屋顶具有防水、保温等性能。其中防止雨水渗漏是屋顶的基本功能要求,也是屋顶设计的核心。其次要求屋顶要能承受风、施工、上人等荷载,地震区还应考虑地震荷载对它的影响,满足抗震的要求,并力求做到自重轻、构造层次简单;就地取材、施工方便;造价经济、便于维修。
2.4强化楼梯样图的设计工作。这主要要求楼梯梁梁下的净高度必须满足建筑要求,确保楼梯梁位置上下层互相统一。在设计中如果局部不符合就应该果断采取折板楼梯。同时还要注意楼梯板的宽度和梁下净空要求,如果是首段梯板,应充分考虑基础带来的沉降,并在必要时设置梯梁。
2.5悬挑梁的具体设计。悬挑梁的设计,一般会在支座附近上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝,它的配筋构造如下图所示。一般来说,裂缝在梁支座处沿斜向延伸,缝愈靠上愈宽。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时,截面的相对受压区高度较大,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力如图2所示。
一般来说,第一排纵筋在0.75l处最容易出现截断,原因是悬臂梁全长受负弯矩作用,临界斜裂缝的倾角明显偏小,不允许截断。如果梁上部纵筋有二排时,第二排纵筋可以在0.75l处截断。如果严格按图集要求施工,还是比较容易控制的。
参考文献
中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)27-0389-01
1.现代建筑结构设计的要点分析
1.1 起决定性因素的水平荷载是绝对不允许被忽视的,现代的建筑结构设计的过程中:楼面使用荷载和建筑物的自重等因素将在竖构件中通常引起与建筑物高度的一次方成正比例而水平荷载对于建筑结构产生的倾覆力矩及其在竖构件中引起的轴力,则是与建筑物高度的二次方成正比的一定的轴力与弯矩数值,所以,竖向荷载基本是定值,而地震作用、风荷载等水平荷载的数值则会随着建筑结构动力特性的不同,而会出现很大幅度的变化,在建筑结构设计过程中,这种情况经常出现,这是必须在设计工作中进行详细计算与周密分析的原因所在。
1.2 在高层建筑结构设计过程中,轴向变形也是必须考虑进去的,可能会由于数值较大的竖向荷载,轴向变形可能在柱中引起一定程度的发生,引起连续梁中间支座处的明显减小的负弯矩值越来越明显,也会产生影响预制构件下料的长度,设计人员要依据轴向变形的实际计算值,合理调整下料长度,而达到影响连续梁弯矩的目的。
1.3 设计工作还有一项重要的控制指标――侧移,必须将水平荷载作用下的建筑结构侧移控制在一定的限度之内,原因是:,侧移在高层建筑结构设计中已经成为重要的控制指标,特别是伴随着建筑物高度不断增加,建筑结构的侧移变形在相同水平荷载下增大显著,这是与与多层建筑完全不同的。
1.4 设计工作还有一项重要指标结构延性,在相同的地震作用下变形相对而言比较大,相比较于小高层、多层建筑而言,层数较高的建筑结构会相对更加柔软一些。在结构设计中必须采取相应的工艺与技术措施,以保证建筑结构具有足够的延性,这都是为了保证高层建筑结构进入塑性变形阶段后,依然会具有非常合理的变形能力,避免建筑物倒塌或者发生别的危险。
2.建筑结构设计工程实例
本论文以某高层住宅建筑工程这个项目为例,需要指出建筑结构设计的基本流程与注意事项如下:建筑工程这个项目位于某城市的市中心繁华的地段,地上20层,地下1层,建筑总高度达到78.3m,建筑总面积大约25万m2。宅建筑工程这个项目建筑结构的长宽比为3.8~7.4,高宽比为5.6~10.1。宅建筑工程这个项目所在地有着平坦的地形,以人工填土为主的表层,土层在垂直与水平方向有着非常稳定的分布,一般第四纪沉积土层的以下部分。宅建筑工程这个项目建筑的结构为二级安全等级,抗震设防重要性为丙类抗震设防,基本风压0.45kN/m2,抗震设防烈度为9度抗震设防烈度。
2.1 主体结构设计
高层住宅建筑工程这个项目的主体结构采用的是剪力墙现浇钢筋混凝土框架结构体系。其中框架的抗震等级为二级抗震等级,剪力墙的抗震等级为一级抗震等级。高层住宅建筑工程这个项目中部布置剪力墙,形成筒体,并且将其作为主要的抗侧力构件,设置框架柱在筒体周围合理,这都是结合建筑物的实际使用功能。高层住宅建筑工程这个项目在地下室顶板是结构嵌固端,将板厚设定为180mm,板配筋为双层、双向形式的满布。地上部分的楼层主次梁沿Y向布置,以利于减小主梁的高度,增加使用净高,层楼板厚为110mm。这是为了充分考虑其承受与传递地震作用产生水平力的问题,这是由于本工程受到层高与使用功能的限制。
2.2 基础设计
设计人员根据高层住宅建筑工程这个项目X向基础梁的尺寸为900×1800,Y向基础梁的尺寸为1000×2000或1800×2000,这是由于所在地的地质勘探及地基承载力的实际计算结果所决定的。高层住宅建筑工程这个项目由于受到筒体内电梯基坑、集水井局部下沉的影响,因此最终决定采用梁板式筏形为基础,筒体四周的板厚为1.5m,剩下部位为1.0m板厚,所以,非常有可能导致导致主梁难以正常贯通,筒体部位的竖向荷载也相对较大。高层住宅建筑工程这个项目计算基础结构过程中,要特别重视各类技术资料与数据的收集和整理,进行计算时采用弹性地基梁板基础软件,真实性与可靠性是能够确保计算结果的。
2.3 框支层结构设计
2.3.1 框支层结构设计
高层住宅建筑工程这个项目结构设计中,为了有效改善混凝土的受压性能,增大结构延性,在设计工作中合理控制墙肢轴压比,其比例应控制在0.5以内。核心筒落地剪力墙的厚度为40cm,核心筒以外,建筑四角分别布置L型剪力墙,厚度为70-90cm之间。底部加强区域的剪力墙设计中,应按照相关规范与技术要求设置相应的约束边缘构件,其纵筋配筋率应控制在≥1.2%,体积配箍率则要控制在≥1.4%。同时,在本工程长厚比
2.3.2 框支柱设计
高层住宅建筑工程这个项目框支柱的抗震等级为二级,在本工程框支柱的剪力设计中,设计值按照柱实配纵筋进行计算,还要剪压比应控制在0.15以内,乘以放大系数1.1。柱内纵向钢筋的配筋率应
2.3.3 箱形转换层楼板设计
高层住宅建筑工程这个项目的结构设计中,箱形转换层的箱体的上下层板厚均为25cm,总高度为245cm。结构设计工作中,采用专业的ANSYS有限元软件对箱体上下层板的内力进行分析与计算。在不同的荷载工况条件下,在箱形转换层楼板设计中,楼板裂缝≤0.2mm,实配双层、双向通长钢筋。箱体上层板的最大压应力控制在1.2MPa以内,箱体下层板的最大拉应力应控制在2.0MPa以内。
3.结语
由上述可以得出,对于设计中常见的效率与质量的问题要引起特别的重视,必须综合考虑各种影响因素与条件在建筑结构设计工作中的影响与作用。应及时引入先进的设计理念和方法在设计过程之中,从而使得建筑结构设计中更多的应用新工艺、新技术和新材料,从而达到有效提高建筑结构设计的整体品质的目的,这样也会有利于项目建设工作的顺利进行。
参考文献
中图分类号:TU2文献标识码: A
1概述
建筑结构设计是建筑设计的基础,更是建筑项目施工及后期运行得以顺利开展的前提所在。在建筑功能多元化发展的趋势之下,建筑结构设计的重要意义得到了进一步的凸显。在此过程当中,建筑设计工作人员希望赋予建筑项目的特征主要是通过结构设计的方式所展现出来的。建筑设计与结构设计之间的关系在于:制约与被制约。也正是由于这两者之间存在制约与被制约的关系,从而使得建筑结构在设计过程中频频出现各类问题,无法确保建筑项目的安全与经济。为了更加有效的保障建筑结构设计的质量与水平,就需要针对相关问题,采取针对性的应对措施。
2建筑结构设计的概述
为了满足各个类型建筑的使用功能,需要对建筑的结构进行规划和设计,一般来说,对建筑结构的分类方法和建筑类型的不同,其建筑的结构也不尽相同。从建筑物的使用来说,分为工业建筑和民用建筑,从建筑的高度来分,包括单层、高层、多层和超高层,根据其使用的材料分为木结构、砌体结构、混凝土结构和钢结构等多种,另外根据结构形式可以分为排架结构、框架结构、剪力结构等。因此对建筑结构的设计要根据建筑的特点进行,采取有效的设计方式,真正的发挥建筑的功能。对建筑结构进行设计,首先需要按照一定的设计程序进行,主要包括建筑设计、结构设计、给排水设计以及暖气通风设计等,并且在进行部分设计时要按照一定的原则,保证其功能、美观、经济、环保四个方面满足规定的要求。作为建筑设计的一个重要组成部分,结构设计要包括以下的程序,即方案的分析、结构分析、构建分析、绘制施工图等四个主要的环节。为了保证对建筑结构设计满足要求,需要在设计的过程中做好相应的计算,如构件的承载能力极限的计算以及正常使用极限状态的计算,以及各个构建的疲劳强度的计算等等,做好结构的设计的分析,考虑多种作用共同发生时的最优组合,并对结构设计进行抗震设计,根据建筑的具体情况采用不同的抗震等级同时确定不同的计算标准和构造要求。在建筑的结构设计方面要遵循适用、安全、经济、美观和施工便捷的原则,最大限度的实现五个方面的完美结合,寻找出最佳的设计方案。 对建筑结构的设计往往在建筑的设计之后,因此会受到建筑设计的约束,同时对建筑设计产生了较大的影响,因此在进行结构设计时,要考虑到建筑设计,不可破坏建筑的设计,同时为了满足建筑的各个要求,在坚持安全、美观和经济适用的原则的基础上,发挥最大的潜力对结构进行设计,进而在保证建筑功能的前提下,最大发挥建筑的整体功能。
3进行建筑结构设计时应特别注意的问题
3.1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。
3.2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。从建筑角度讲,取消挑板,可方便柔性防水做法。
3.3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。削峰是正常的,不削峰才是有问题的。
3.4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。
3.5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。
3.6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。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。总的原则是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。
3.7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。
4结束语
总之,建筑结构设计是一个系统而全面的工作,不仅是建筑设计成功实现的保证,更是建筑安全应用的基础。建筑结构设计是一项经验性很强的工作,作为设计人员,在工作实践中一定要善于总结工作中的经验和教训,要严格遵照设计规范、标准进行,同时也应具备灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。在加深对当前建筑结构设计中常见问题的认识与研究的基础上,不断提高自身的结构设计水平,以保证建筑质量,确保人民生命财产安全。
参考文献:
鉴于这一会议的论坛性质,以下仅就会上提出的一些问题及建议作一归纳,提交与会专家考虑并审议。
结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。
1.我国结构设计规范的安全设置水准
对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。
1.1构件承载能力的安全设置水准
与结构构件安全水准关系最大的二个因素是:1)规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值),比如同样是办公楼,我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤),而美、英则为240和250公斤;2)规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小,前者是计算确定荷载对结构构件的作用时,将荷载标准值加以放大的一个系数,后者是计算确定结构构件固有的承载能力时,将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度,在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数,体现了安全储备的需要;而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数,体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大,表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载(如结构自重)的分项系数分别为1.4和1.2,而美国则分别为1.7和1.4,英国1.6和1.4;这样根据我国规范设计办公楼时,所依据的楼层设计荷载(荷载标准值与荷载分项系数的乘积)值大约只有英美的52%(考虑人员和设施等活载)和85%(对结构自重等恒载),而设计时?菀匀范ü辜芄怀惺芎稍氐哪芰Γㄓ氩牧锨慷确窒钕凳泄兀┤匆扔⒚拦娣陡叱龅?0~15%,二者都使构件承载力的安全水准下降。日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范,就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾,至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是,在其他建筑物的活荷载标准值上,与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同,比如钢结构的差距可能相对小些。
公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似,除车载标准外,荷载分项安全系数(我国规范对车载取1.4,比国际著名的美国AASHTO规范的1.75约低25%)与材料强度分项安全系数均规定较低。
尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低,但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的,这里的问题主要在于设计墨守陈规,在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。
1.2结构的整体牢固性
除了结构构件要有足够承载能力外,结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力,或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。2001年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件,一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏,竟导致整栋楼的连续倒塌,也是房屋设计牢固性不足的表现。
1.3结构的耐久安全性
我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。
混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故,其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求,如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级,都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。
2.调整结构安全设置水准的不同见解
我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是,能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,而且业已历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准,主要是基于客观形势的变化,是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础,要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要,有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论,在如何调整的问题上存在较大的意见分歧,这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解:
1)认为我国现行规范的安全设置水准是足够的,并已为长期实践所证明,而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉,在安全度上不能跟着英美的高标准走;安全度高了是浪费,除个别需调整外,总体上不必变动。
2)认为我国规范的安全度设置水准尽管不高,但在全面遵守标准规范有关规定,即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下,据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用,表明这些规范规定的水准仍然适用;但是理想的“三正常”很难做到,同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要,在物质供应条件业已改善的市场经济条件下,结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度,因为我国目前尚属发展中国家。
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
房建结构抗震设计,关乎民生,关乎经济发展,社会稳定,对房屋建筑实施结构设计,主要涉及对建筑高度,承载力,总体结构,各个部件的性能规划等一系列的因素,要求通过对各个构件和整体规划的基础上,既实现满足居民生活生产保障安全的需要,又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计,必须综合考虑地基,房屋的结构体系选择,综合布局等多方面建设因素,是一项及其专业,严谨,复杂的高技术工作。
二、建筑抗震的主要影响因素
1、抗震设计标准
目前,国内在不同地区设定的基本设防烈度,主要是根据该地区以及具体建筑在一段时间内遭受地震以及地震强度的概率而定的。如果是一般建筑,则执行基本烈度设防,如果是重要的建筑物,则相应地提高设防烈度,但是,随着设防烈度的提高,建筑的造价会相应增加。
2、建筑结构形式
为了有效地保证建筑物“小震不坏,中震可修,大震不倒”,在最新的设计规范中,砖混内框架结构被严格取缔了。目前,主要采用的是框架结构、剪力墙结构等。框架结构空间布置灵活,相对造价低,但是其在水平地震力作用下,容易发生剪切变形,因此,框架结构适用的高度相对较低。剪力墙结构平面布置没有框架灵活,但其平面内自身刚度大,强度高,整体性能好,在水平荷载作用下变形小,抗震性能较强,适用于高度较高的高层建筑。
3、抗震措施
抗震措施主要是根据建筑的重要性决定的。在确定建筑等级及场地类型之后,将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震设计中,即可改善建筑抗震性能,提高建筑抗震效果。
三、框架结构抗震设计的基本要求
有抗震性要求的框架结构,应设计成延性框架,遵守“强柱弱梁” 、“强剪弱弯”、强节点、强构件等设计原则,柱截面不宜过小,应满足结构侧移变形及轴压比的要求。在进行框架结构抗震设计的时候,需要确定框架结构的抗震等级,根据不同的等级进行设计,主要是为保证框架结构具有较好的延性,并且能满足合理、经济的设计要求。构件设计时应满足各自的基本要求:①框架结构在进行梁端抗震设计时,既要允许塑性铰在梁上出现又不要发生梁剪切破坏,同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点核心区的性能,使梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力,梁筋屈服后,塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力。②框架柱在设计时,应该遵循强柱弱梁,使柱尽量不要出现塑性铰,在弯曲破坏之前不发生剪切破坏,使柱有足够的抗剪能力,同时控制柱的剪切比不要太大。③框架节点在地震破坏时,主要是节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏,因此在设计时,要采取“强节点弱构件”的设计概念,保证在多遇地震时,节点应在弹性范围内工作;在罕遇地震时,节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递。
四、框架结构构件抗震设计的构造措施
1、框架梁的截面抗震设计尺寸,宜符合下列各项要求:截面宽度不宜小于 200mm;截面高宽比不宜大于 4;净跨与截面高度之比不宜小于4。在计算出梁控制截面处考虑地震作用的组合弯矩后,可按一般钢筋混土受弯构件进行正截面受弯承载力计算。梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5%,且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大于 0.25,二、三级不应大于 0.35。梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于 0.5,二、三级不应小于 0.3。梁端剪力设计值应根据强剪弱弯的原则,按的要求加以调整,对一、二、三级抗震等级分别采取1.3、1.2、和1.1梁端剪力增大系数。
2、框架柱的截面抗震设计尺寸,宜符合下列各项要求:截面的宽度和高度均不宜小于 300mm;圆柱直径不宜小于 350mm。剪跨比宜大于 2。截面长边与短边的边长比不宜大于3。柱轴压比不宜超过下表的规定;建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑,柱轴压比限值应适当减小。柱的钢筋配置,应符合柱纵向钢筋的最小总配筋率,中柱和边柱的一、二、三、四抗震等级分别是1.0、0.8、0.7、0.6,角柱、框支柱的一、二、三、四抗震等级分别是1.2、1.0、0.9、0.8。同时每一侧配筋率不应小 0.2%;对建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑,数值应增加 0.1。 当采用HRB400 级热轧钢筋时应允许减少 0.1,混凝土强度等级高于 C60 应增加 0.1。
3、框架节点核芯区箍筋的最大间距和最小直径宜按规范中的柱箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径,一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于 0.12、0.10 和 0.08 且体积配箍率分别不宜小于 0.6%、0.5% 和 0.4%。柱剪跨比不大于 2 的框架节点核芯区配箍特征值不宜小于核芯区上、下柱端的较大配箍特征值。
五、基于剪力墙结构建筑体形的抗震优化设计
高层建筑结构的设计,除了要合理选择结构抗侧力体系外,要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面;结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能具有决定性的作用。
1、震害及抗震概念设计
结构抗震设计有许多不确定因素(地震特性、结构扭转等),进行精确的抗震计算是非常困难的。结构的抗震设计除了进行细致的计算外,要特别注重结构概念设计。概念设计是指在结构设计中,结构工程师运用“概念”进行分析,做出判断,并采取相应措施。根据概念设计,抗震房屋的建筑体形和结构总体布置应符合如下原则:采用规则结构,不采用严重不规则结构;明确的计算简图和合理的传力路径;具有必要的刚度和承载力,具备良好的弹塑性变形能力和消耗地震能量的能力;部分结构或构件破坏不应导致整体结构倒塌,增加超静定结构的次数。满足抗震设计原则:即:“强节弱杆”、“强竖弱平”、“强剪弱弯”;置多道抗震防线,形成两道或多道的抗震防线,增强结构抗倒塌能力。
2、建筑平面和结构平面布置
高层建筑的外形分为板式和塔式两大类:板式建筑平面两个方向的尺寸相差较大,塔式建筑平面两个方向的尺寸接近。多数高层建筑为塔式。对抗风有利的建筑平面形状是简单规则的凸平面,如圆形,正多边形、椭圆形等平面,以减小风压,有较多凹凸的复杂平面,对抗风不利,如V形、Y形等。对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。
六、结束语
综上所述,建筑结构设计中的抗震设计十分重要,加上我国今年来地震较多,加强房屋抗震设计对于居民的安全具有很大作用,应该不断的加强研究。
参考文献:
[1] 张立军 房屋建筑结构设计体系选型及抗震没计 [期刊论文] 《科技与生活》 -2011年14期
[2]孟虎 房建工程砖混结构的抗震设计与前瞻性研究 [期刊论文] 《科技与企业》 -2011年9期
[3]万忠伦 成都驿园高层住宅结构抗震设计 [期刊论文] 《铁道建筑》 PKU -2008年12期
中图分类号:TU318 文献标识码:A
建筑结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师所要表达的东西。建筑结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系。通过多年的结构设计实践,对结构设计提出了应注意的一些问题,探讨了在结构设计工作中的基本方法。
1 平面图的设计
在绘制结构平面布置图前要需要说明一个问题,就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为6 度区时(建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外),根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算,但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的,直接设计即可。绘制结构平面图时可直接在建筑的条件图上来绘制结构图,这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分,简单快捷的方法是利用软件的图层功能,直接冻结相关的层,然后再建立新的结构图层:圈梁层,构造柱层,梁层,文字层,板钢筋层等等。这样做的目的是提高绘图效率,方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。但对于墙体受压或局部受压、托梁、阳台、楼梯、楼板等构件应进行计算。除了必要的计算外,还应按规范要求采取适当的构造措施。墙体局部受压时除应按规定进行计算外还应在梁下墙体采用设梁垫或设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张的话,建议还是输入建模较好,建模后可以利用软件来进行荷载导算、构件的强度计算及验算等。当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时(包括规范规定需要考虑地震作用的情况),根据建筑抗震设计规范,因需要计算地震作用,所以必须要输入软件建模计算的。这样可以利用软件来进行繁琐计算工作,根据程序的计算结果再绘制结构平面图。
2 框架结构的“强柱弱梁”
根据抗震规范“强柱弱梁”的设计原则,我们希望柱的承载能力要大于梁的承载能力,也就是说当结构遭遇地震作用时应该是梁端首先出现塑性铰,梁出铰后结构产生较大的塑性变形,因此能消耗地震能量。但要真正做到“强柱弱梁”是有一定难度的。现就以下几方面的做法做简要探讨。
(1)梁端负弯矩计算。在框架结构设计中,梁的计算跨度是取两节点间的距离。梁端负弯矩的最大值出现在梁柱交点上。如用此弯矩进行截面计算所得到的配筋量肯定要比用柱边截面处弯矩计算所得到的配筋量要大,这就增加了实现“强柱弱梁”的难度。因此,在对梁端进行截面计算要考虑柱截面尺寸对构件内力计算的影响,采用柱边截面处的弯矩。
(2)梁端的实际配筋。在实际工程中,梁端超配筋的现象很普遍,这样的结果就会使梁端的实际承载能力大于计算所需的承载能力,就造成柱与梁的承载能力之间的差值减小或低于梁的承载能力。所以,我们在设计中应该合理的控制梁端实配钢筋与计算配筋之间的比例关系,梁端负弯矩不应超配筋。
(3)在计算梁的刚度时根据规范要求计算楼板对梁刚度的贡献,楼板的有效宽度取多少可以充分考虑梁与板的整体作用,还有楼板有效宽度内的钢筋对梁端的影响,这都是一些不确定的因素。楼板有效宽度取值的大小很大程度上也影响能否真正实现“强柱弱梁”的实现。现有的抗震规范通过柱端弯矩的增大系数来提高柱在轴力作用下的正截面受弯承载力,并规定柱端弯矩大于梁端弯矩,使梁端出现塑性铰的时间要早于柱。这些都是延性框架的最基本要求。
3 砌体结构中房屋构造柱与承重柱混淆不清
在砌体结构中,构造柱不但能够提高墙体的抗剪能力,而且构造柱与圈梁联结在一起,形成对砌体的约束,这对于限制墙体裂缝的开展,维持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用。在当前结构设计中,构造柱还经常被作为承重柱使用,这种作法将引起以下几个问题。
(1)构造柱作为承重柱使用后,使得构造柱提前受力,这不但会降低构造柱对砌体的拉结和约束作用,而且结构一旦遭遇地震作用时,在构造柱位置必然形成应力集中,而构造柱的截面尺寸与配筋均较小,混凝土强度等级一般也比较低,所以造成构造柱首先破坏。这样,构造柱不但起不到其应有的作用,反而成为房屋结构中的一个薄弱的部位。
(2)构造柱一般生根于地圈梁中,不需要另设基础,构造柱兼作承重柱使用后,柱底基础的抗冲切、抗弯及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压破坏,将导致构造柱下沉,引起其周围的墙体出现裂缝,最后导致建筑物倒塌。建议承重大梁下应按规范要求设计成墙垛。这样做即安全又简单且造价合理经济。若梁上荷载和跨度都比较小时,构造柱也可布置于梁下,但此时必须按不考虑构造柱作用来验算梁下墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足后,方可在梁下布置构造柱。像规范中规定的“楼梯斜梯段对应的墙体处,应设置构造柱”,就是属于这种情况。因为斜梯段处一般设有楼梯梁,梁上的荷载也比较小。
(3)构造柱作为承重柱使用,还能造成结构形式的混用。这种结构形式在结构设计中是最忌讳的。因为砌体结构的墙体是由砖、砂浆砌筑而成,它的特点是刚度很大而承载力相对较低。当建筑物遭遇地震作用时,吸收了很大的地震能量,但砌体的承载能力较低,所以很快就因破坏而退出工作。这时结构就将荷载全部或大部分的转嫁给构造柱来承担,很显然,构造柱由于截面尺寸及配筋均较小,是不能抵御地震作用的,所以,就容易造成建筑物的破坏或倒塌。
4 悬挑梁的梁高选用过小
现在的设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算,而忽略了对梁端挠度的验算。梁高选用过小,引起梁截面的受压区应力过高,在正常使用状态下,梁截面受压区产生非线性徐变,梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁上板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽,影响了房屋的正常使用。据观察,这种挑梁的变形发展到后期,梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。梁受支座附近弯剪作用的影响,竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝,此时梁已接近破坏。当为托墙挑梁时,梁过大的挠度会引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝。裂缝在梁支座处沿竖直方向向上发展,当到一定高度时沿斜向延伸,裂缝愈靠上愈宽。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时,截面的相对受压区高度较大,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力。
5 连续梁按单梁进行设计
这种情况主要发生在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小,没有引起设计者的重视,为图受力分析方便,设计者把实际应为连续梁的梁按单简支梁进行设计,致使梁在支座处上部负筋配置量过少。这样必然引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝,进而引起梁上部拦板出现竖向裂缝。如果该边梁长度较长时,问题将会变得更加严重。因为该梁一般直接暴露在室外,受环境温度影响较大。当环境温度变化时,梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束,在梁内产生收缩应力,该收缩应力作用于原已产生裂缝的梁上,引起梁在支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通,梁承载力降低,直接影响了使用安全。在实际工作中,多次发现类似情况出现,因此应引起设计者的重视。
6 基础设计中的方法与建议
目前,我们在结构设计中是将上部结构、基础、地基土三者分开设计的。三者在设计中互不关联。上部结构设计时不考虑基础与地基土的刚度对上部结构的影响;在设计基础时也不计上部结构的刚度对基础的贡献;只是将上部结构的荷载传递给基础;在地基土的承载力计算及沉降计算时同样没考虑基础的刚度作用,将上部结构传来的荷载简化成均布荷载按传统方法――直线分布法的原理进行计算。对于一般结构的基础设计而言,采用这种方法简便快捷,对于排架结构之类的上部柔性结构以及地基较好的独立基础,能够得到较满意的结果。但是,对地基沉降较敏感的一类结构,如框架结构,计算结果与实际情况有较大的出入,对于地基较差的软弱地基上的条形基础,按这种方法计算与实际差别也较大。同样对于高层剪力墙结构下箱形基础置于一般性质天然地基这种情况,这种简化计算结果也不能令人满意。
在建筑结构的设计中,虽然这种简化的计算方式我们已经采用了很多年,而且在一些简单的结构设计中我们还在继续采用。我们在基础设计时如何做到安全、可靠、合理、经济,很显然采用这种方法除了安全、可靠,无论如何也不可能是经济、合理。我们稍加思考就能发现这种简化的方法的不合理之处。首先任何一栋建筑物都包含上部结构、基础、地基三部分,作为一个整体,它们是即相互联系、影响,又相互约束和相互作用。把三者分开来单独计算,不考虑相互之间的联系与约束,不考虑基础的变形和位移,因此计算所得的结构与实际受力往往有很大的差异,这种现象在底层及边跨的梁柱中尤为明显。我们都知道任何一建筑物在外力的作用下,均会产生相应的变形,上部结构、基础、地基他们根据各自的刚度对相互的变形有着制约的作用,从而制约整个结构体系的内力、变形、基底反力及沉降的变化,同时满足内力平衡、变形一致。所以,最合理的设计计算方式就是应按结构整体考虑―共同作用。上部结构、基础的刚度现在可以通过程序计算得到,地基土变形特性的计算模型及参数的确定,是一个非常复杂和困难的课题,这需要我们不断的摸索和研究。一般的建筑基础设计还是可以采用传统方法――直线分布法,它的精度能满足要求。高层及同一整体大面积基础上建有多栋高层或多层等复杂建筑的基础应该采用上部结构、基础、地基同作用的方法来计算结构的内力及变形。
Abstract: It is now residential, shopping malls, teaching buildings, industrial plants, whether the function of simple or complicated, contains the foundation, wall, column, beam, plate, and other building components. They are composed of the framework of a house, form the overall structure, in order to bear all kinds of force. So the whole structure is the building structure, the following analyses the structural frame structure, shear wall structure of high-rise building, hybrid structure.
Key words: residential; frame structure; high-rise shear wall structure; hybrid structure
中图分类号:TU973+.14文献标识码:A 文章编号:
建筑物具有安全性、适用性、和耐久性等内在的特质,也具有使用性和美观等外在特质,前者取决于结构后者取决于建筑,从严格意义上结构是建筑赖以存在的基础,在一定意义上结构支撑着建筑,现在从事建筑设计的设计师都认识到结构对建筑的重要性,这主要因为建筑物首先要先满足来自各种力的作用,所以要根据建筑类型来确定合理的建筑结构。当然还有美观对结构是不容否认的,当把结构当成建筑表现的一个完整部分时,就能建造出较好的并令人满意的建筑物,所以合理的确定建筑材料和结构类型,即可满足美学又可以带来经济上的效益。
一、框架结构
框架结构就是由柱、梁组成来承受水平荷载和垂直荷载的建筑构件。其中墙体是起维护与隔离作用,它是框架上的荷载,是非承重构件。而在布置建筑平面上框架结构就比别的结构显得比较灵活,框架结构不仅可以提供较大的使用空间,还能满足各种建筑功能的要求、而梁柱在框架结构连接中一般采用刚性连接,为超静定高次结构。为了利于结构受力,其中框架柱宜上、下对中,梁应该对直、拉通,梁柱轴线应该在同一竖向平面内。这样,不但保证了有效高度和承载力,还可以将另一方面的结构有效地连成整体,改善结构的抗震性能。下面通过框架结构的抗震、物理及使用性能这三个方面简单的对框架结构进行分析:
①抗震性能方面:从抗震性能方面砖混结构的抗震性能与框架结构是不能相比的,框架结构有较好的延性和整体性其使用寿命长,且空间内可以自由分隔开间,所以娱乐建筑及商业建筑均可采用此结构。
②物理性能方面:框架结构是由钢筋混凝土梁、柱承重,而砖混结构的墙体是起着承重作用的,其承重构件的材料都是砖、砂浆及混凝土构成,可见其抗压、抗拉的物理性能都是不能与其相比的。
③使用性能:框架结构是一个开间比较大的建筑结构,在框架内可以根据自己的理念对空间进行规划,其隔离墙不像砖混结构一样受承重作用它可以任意拆除,而且在装修内部时它的间隔墙体可以随意拆卸,其空间运用都比较灵活,还增加了空间使用面积。通过使用来看框架结构远比砖混结构的性能高出很多。
高层剪力墙结构
现在随着人们生活水平的提高和对活动空间,尤其是高层楼房的平面和空间要求越来越高,其中原来普通框架结构的使用空间有着严格的限定与分隔,所以在这方面人们对使用空间的需求也不能得到很好地满足,于是在原有框架结构空间优点的基础上与剪力墙结构的优点进行有效结合,现在逐步发展形成了能适应人们新住宅观念的高层住宅结构型式。剪力墙结构就是用钢筋和混凝土所构成的构件来代替框架结构和砌筑结构中的中的墙、梁、板、柱等承受荷载构件。所以其构件不仅能有效控制结构水平与竖向的荷载力,还能在抗震性能中显现出框架结构不能相比的优越性。剪力墙结构支撑着现在在城市的高层房屋建设,通过剪力墙结构被大量的运用可以看出剪力墙结构在城市的建设发展中起着不可小觑的作用。其中现在的“异形柱框架结构”和“短肢剪力墙结构” 受到了工程师的肯定。更主要的是得到了业主的欢迎,这就是因为它在城市高层房屋建设过程中很大程度上克服了普通框架及砌筑等一些结构的缺点。在另一个方面我们也知道当楼层越高时,它的风荷载与自重对它的水平方向的推动和竖向荷载就越来越大。风的横向水平推动力与竖向自重的荷载没有约束,可以说高层建筑物是不能实现的。而一般建筑物下面有约束力就够了但是对于高层建筑来说,剪力墙结构就改变了下面只有约束力的性能,它把建筑物连接成一个有效的整体,利用剪力墙的特性,在通过设计人员计算对构建进行材料上的配置,使其不仅能承受住当地对建筑物的横向的荷载还能使其承受住自身的荷载。而剪力墙自身的竖向荷载不仅仅承重竖向的力,还承担着水平方向的力这种力还包括地震力。通过下面5条说明对剪力墙进行简单描述:
①建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担,这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载同时承担风力或地震作用传来的水平力,剪力墙即由此而得名。
②剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙,因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。
③剪力墙结构有很好的承载能力,而且有很好的整体性和空间作用。比框架结构有更好的抗侧力能力,因此可建造较高的建筑物。
④剪力墙结构的优点是在水平荷载作用下侧移小抗震性能好尤其在如今城市人口多可以利用高层建筑来缓解人们对住宅空间的需求,其缺点是 剪力墙的间距有一定限制建筑平面布置不灵活不适合要求大空间的公共建筑另外结构自重也较大。一般只适用住宅、公寓和旅馆。
⑤剪力墙结构的楼盖,结构一般采用平板可以不设梁所以空间利用比较好,可节约层高。
三、混合结构
混合结构是各种构件组成共同承担竖向及水平荷载的结构,可组成框架、框架剪力墙、筒中筒、巨型结构等体系。下面从材料、延性、设计原则等三个方面对混合结构进行剖析。
1、混合结构是由不同材料组成的结构,这种结构体系是按受力特点进行划分的,这种类型的结构可以组成各种结构体系,但是各种类型的结构体系,其抗震性能有很大差异。因此,在考虑混合结构的设计原则、要求方法时,应充分注意到这些,不能把所有的混合结构混为一体。
2、从下面三种角度对混合结构的延性进行考虑
①外框架可以形成的筒中筒结构,这样能至少分担一半的水平力所以抗侧力较强、延性较好。
②框架抗侧力很弱的框架剪力墙体系,其中框架部分侧向刚度很小,主要由剪力墙承担水平力,实际上相当于剪力墙结构。
③能够起到二道防线的的框架剪力墙体系范围内框架抗侧力作用较强。
3、混合结构的设计原则
①应该使主要抗侧力构件在提供侧向刚度的同时尽量减轻自重,提高延性,框架部分尽量提高地震力的分担率。
②混合结构应对薄弱部位的验算进行加强,首先对带边框剪力墙采用。应加强抗震构造措施的非双重抗侧力结构体系混凝土剪力墙的混合结构。
③充分考虑钢及混凝土构件的变形差异对节点连接、制造、安装的影响。
结束语:
现在建筑行业发展这么迅速,而结构设计是个系统、全面的工作,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。如果不合理、不科学、不适用的结构设计必然会造成经济预算的增加,严重者还会制约建筑行业的发展。所以只有我们充分对建筑结构设计的重视,施行科学促进产业结构资源优化的有效配置,才能使建筑企业在高效、低成本的建设中始终强劲。作为结构设计人员,应该对当前房屋建筑结构设计中常见问题的加以认识与研究,来不断提高自身的结构设计水平,使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准,来设计出更合理更经济的建筑结构形式。
参考文献: