绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇房屋主体结构设计范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
Abstract: With the development of the national economy, improve the people's quality of life, China's construction industry has been rapid development, has obtained the huge achievement. But at the same time, because of the influence of various factors, these construction projects often have some problems in the structure design, attention should be paid to.
Key words: housing construction; structural design; pay attention to the problem
中图分类号:TU318文献标识码:A文章编号:
1房屋结构设计中要遵循的基本原则
(1)结构合理,受力明确:包括平面规整,柱距合理。
(2)抗震设防宜有多道防线:如框架结构适当增加剪力墙来抵抗水平力。
(3)刚柔相济:即能受力又能卸力;也就是强柱弱梁结构体系,地震发生时,能起到卸力降低建筑物的受损程度。
总之,一个合理的结构体系,能保持建筑物的平衡,使房屋处于原始的静态。设计人员应该努力提高自身的素养和设计水平,把建筑结构设计得既经济又合理,使建筑的所有构件合理有序的组合在一起,变成一个有机的整体。
2建筑结构设计中常见问题
2.1地基与基础方面
(1)对于独栋或单体数量较少的住宅,建设单位能委托地质勘察单位进行详细的地质勘察,能为工程设计提供较为详细的勘察技术资料,而成片的多层房屋建筑往往因为地勘费用的问题,地勘单位的探点不能严格按照有关技术要求布置,多栋建筑单体参考一个探点,使得实际的地质情况与地勘报告相差较大。 地基与基础设计要做到合理 、安全适用,设计人员必须依据详细 、真实的地质勘察资料。
(2)软弱地基处理一般采用级配砂石换填,仅简单提出换填深度和最终地基承载力的要求,在技术上只是草草写上严格执行。基处理规范 ,而没有针对具体的建筑物画出详细的开挖边线,如轴线变化处,突出、凹进墙体部分的开挖边线等,也没有明确砂石换填的应力扩散角具体数值。因此很多工程在地基基础施工中,不能切实有效地做好地基处理。
(3)在基础设计中,对于混凝土独立基础、筏板基础、条形基础,节点设计、构造设计中往往不明确应采用的具体技术参数,如锚固长度搭接长度是采用抗震的还是非抗震的,造成具体实施阶段的扯皮现象。
(4)在高层混凝土结构的主体结构设计中,往往梁柱混凝土的等级差别较大,那么在梁柱节点处混凝土怎么进行处理,在设计图中往往不作清楚地技术交底。 梁柱节点本身就是个受力复杂的节点,而由于设计缺陷,造成此部位成为一个薄弱点。
2.2楼层平面刚度的问题
一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置、缺乏必要措施时,采用楼板变形的计算程序。结构设计存在着结构不安全或者某些部位或构件安全储备过大等现象。
2.3钢筋混凝土承重结构体系选型、布置及构造方面存在的常见问题
(1)房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值。现行的规程、规范给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。个别高层建筑房屋高度和高宽比均超出规定限值,且既无可靠的设计依据,在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强措施,给结构抗震带来一定的隐患。
(2)结构布置不合理,体型不规则。结构的合理布置使结构尽可能“规则”,是抗震概念设计中的十分重要的环节,这里的“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。由于引起结构不规则的因素太多,特别是对于复杂的建筑体型,很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。
(3)配筋构造不合理或不符合有关规定。柱的纵向受力钢筋总配筋率大于3%时,柱箍筋没有按规范要求采用焊接封闭式。对框支柱及剪跨比续的框架柱,没有按抗震规范的要求对箍筋进行全高加密等。
2.4体承重结构体系选型、布置及构造方面存在的常见问题
(1)多层砌体结构的房屋高度和层数超过限值。抗震规范对多层砖房包括底框砖房的层数和高度作了规定,并已列入工程建设强制性条文。有些设计人员将屋面标高刚好卡在房屋高度的限值处,却忽略了士0.000标高与室外地面的高差。
(2)梁、柱配筋不符合抗震设计有关规定。如多层砌体结构中的构造柱箍筋没有按规定要求进行加密。根据 《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程》的规定,构造柱与圈梁相交的节点处应适当加密箍筋,间距不宜大于100mm。
2.5板设计常见问题
(1)设计时为计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用按单向板进行计算 使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向配筋不足,致使板出现裂缝。
(2)楼板承受线荷载时弯矩计算问题。 在民用建筑中,常在楼板上布置一些非承重隔墙,故楼板设计中,通常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行楼板的配筋计算。 有些设计人员图省事,错误地将隔墙的总荷载附以该板块的总面积 这样会造成非承重隔墙分布宽度内配筋量不足,而此板块其它部分配筋过大,这样隔墙处楼板会出现裂缝。
(3)双向板有效高度取值偏大。 双向板在两个方向均产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小 d(d 为短向钢筋的直径)。
3.房屋建筑结构设计的基本方法
3.1结构平面设计
在绘制结构平面布置图时,设计人员在设计前,应该对房屋地处进行考察,如果房屋地处抗震设防烈度6度或者6度以上时,设计人员在设计时应输入软件建模进行结构计算。
首先估计梁柱的合理截面,柱的截面由轴压比控制,笔者认为轴压比略低于规范规定的轴压比最好。柱是最重要的受力构件,应适当留有余地。主梁截面一般按跨度的1/8~1/10
确定。
3.2按实际情况准确输入荷载
在施工图审查中,经常发现少输入或者漏输入荷载的情况。荷载输入错误造成构件受力和实际不符,这是十分危险的,设计人应充分重视这个问题。
3.3带坡屋面的屋顶结构图
当房屋是坡屋面时,坡屋面的结构的处理方式有梁板式和折板式。梁板方式适合用于房屋平面不规则,房屋板跨度较大,屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面。而折板方式适合用于相反的条件。这两种方式的房屋板都是偏心受拉构件。房屋板在配筋时应该有部分或者全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。另外,房屋梁板折角处的钢筋的布置应该有相应的大样图。关于坡屋面板的平面画法,设计人员通常采用剖面示意图和大样详图的表示方法相结合,这种方法使施工人员更加准确理解图纸。正确的绘图和设的关键是设计人员对设计知识的掌握程度和设计时的原则,所以结构设计者首先要具备一定的空间概念和正确理解建筑图纸及构造做法。有时屋面的起坡会使阁楼层的部分墙体比较高,所以设计人员要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
3.4大样详图
在建筑详图的基础上,大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制,也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
3.5楼梯设计
楼梯平时是建筑物的垂直通道,灾害发生时又是逃生通道。梯板受力十分复杂,是一个同时受弯受扭受剪的构件。设计时除了选择楼板合理的厚度注意楼梯挠度的控制,以应改变以往的分离式配筋为双层配筋,加强支座连接锚固。梯梁的高度要注意梯间尽空的要求,位置也要尽量和上下楼层相统一。如果加梯梁后不满足梯间的尽高要求可以使用折板楼梯。
对框架结构,楼梯构件与主体结构整体现浇时,梯板起到斜撑作用,对结构刚度,承载力,结构整体规则性的影响比较大,应参与结构整体抗震计算。对于剪力墙结构,框架-剪力墙结构,楼梯构件项对于主体结构影响较小,可不参与整体计算。
3.6基础设计
房屋基础的混泥土强度选择必须符合相关规范符合及房屋的结构耐久性的要求。一般不应小于C20。另外,基础的配筋也要满足最小配筋率,在进行条基交接部位的钢筋设置时,设计人员应该画出详图或者是选用标准图,便于施工人员理解。需要注意的是,条基交叉处的基底面积不能反复的利用,并需要注意调整基础的宽度。当房屋局部墙体中有较大荷载时也需要调整基础的宽度。在设计基础图中的构造柱时,应当在基础平面图中标示清楚。
4结语
建筑结构设计人员或是设计单位,应当要对现行的规范和标准进行透彻的学习和理解,并认真做好细节的设计工作,将理论和概念融入到实际工作中,严格按照相关规范进行,保障房屋建筑的结构设计能够符合各种标准,这样不仅会为建设单位带来经济效益,而且还能够保障人民和国家的生命财产安全。
2房屋建筑结构设计中的节能措施
2.1大力发展节能材料
整个房屋建筑过程中都离不开建筑材料,所以建筑材料在节能环保设计上有着重大作用。选取合理的节能材料,不仅要注意节能,还要经济、高效。目前随着科技的快速发展,形形的节能材料被研发出来,设计人员可以根据房屋设计的具体情况,选择合适的、高效的节能材料,还可以选取一些常见的地方性材料。比如传统管道是金属材质,在用作水管道材料时,就容易发生结垢、渗漏、腐蚀、生锈等问题,此时使用优质塑料管就可以解决这一问题,不仅减少损耗,还不会产生二次污染,这种绿色管材既省能耗又环保,有着很好的节能效果。硅酸盐砖、烧结空心砖和烧结多孔砖、建筑砌块、建筑板材、玻璃棉制品等都是国家提倡优先使用的节能材料。硅酸盐砖主要原料是钙质材料和硅质材料,通过一定量的石膏等,经过搅拌、压制、养护等工艺而成,非烧结硅酸盐砖有蒸压灰砂砖、矿渣砖、煤渣砖、煤粉灰砖等,其中在建筑材料中广泛应用的是蒸压灰渣砖。烧结多孔砖和烧结空心砖,它们都是以黏土、页岩为原料,砂浆用量少,节能性好,保温性也不错,主要用于非承重部位。建筑砌块的自重轻,生产不用土,施工节省砂浆,造成的能耗也比较低,经常用于地基和抗震处理。建筑板材如GRC空心条板重量轻、强度高、耐水性好、抗冲击、隔音效果好,所以经常用于公用或住宅建筑的墙体。玻璃棉制品热导率小、耐腐蚀、隔热保温、隔振性能好,通常用于隔热和建筑保温的部位。
2.2将建筑结构设计与外部环境相结合
在分析建筑四周的环境及气候的条件基础上进行建筑的整体结构设计,选址、规划、建设这几个步骤都不能马虎。针对不同的地域设计结构不同的建筑,包括建筑朝向、建筑体型、建筑组合等方面。了解好其外部环境,根据当地的地质和水文等条件,改善建筑周围的小气候。比如对房屋选完确切地址后,可以建造一些人造湖、加大绿化,这种人性化的设计不仅能降低噪声、美化环境,还可以净化空气,将房屋建筑与外部环境相结合。建筑结构设计者追求的目标就是在考虑历史文化、城市规划、成本、节能环保的多种因素的情况下,选择最合适的房屋建筑结构设计方案。
2.3房屋建筑的内部结构设计
1)门窗的节能设计。门窗的保温性与气密性是房屋建筑中的重点,在传统设计中,通常使用单玻实腹钢窗,而它的气密性和保温性能都比较差,针对这种情况,目前我国对门窗保温做出了明确规定,比如要加强阳台和窗户的保温,改善门窗保温效果,降低门窗的传热系数等。因此一些弹性密封条就成了很好的节能材料。比如在窗户门框边沿都抹上密封膏,在门框与窗户之间使用一些泡沫、橡胶密封条,在扇与玻璃之间可以使用一些弹性压条来处理等等。当窗子使用的是金属窗或者钢塑复合窗时,可以利用镀膜玻璃、空玻璃等,避免其产生冷热板桥,降低辐射。并且在设计保温的同时,还要注意防火防盗,可以在门内空腹处添加岩棉板或者聚苯乙烯板,增加它的绝热性能。这些措施都可以使门窗节能性得以提高。2)屋顶的节能设计。根据需要,可以设计保温隔热屋面或者采取坡度屋顶,加强室内保温,达到节能环保。并且可以在屋顶放置太阳能热水器,使屋内的一些其他太阳能设备都能够正常使用,节约煤、电,推广太阳能,将会是房屋结构节能设计的一个重要关键点。3)墙体和绿化设计。墙体设计不仅要起到隔热、隔音、防潮、保温等作用,还要利用建设过程中的特殊构造,比如在两侧墙上设计挡风墙,使其形成喇叭形状,使风自然而然吹到阳台人家处,有效地控制通风。在周围也可以制作绿化带,不仅有效防止噪声,还可以阻挡太阳辐射,减弱其他相邻物反射过来的热量,对周围建筑环境起到一定的保护作用,减少能源消耗,并且使生态结构更加平衡。
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
砖混结构严格来讲叫砌体结构,简单的说砌体结构的优点就是造价便宜,就地取材,施工难度低,等特点,多年来砖混房屋是我国当前建筑中使用最广范的一种建筑形式;在民用住宅建筑中占比非常高。但其缺点是很明显的,因其自身抗震能力差所以只能盖多层,因此改善砌体结构延性,提高房屋的抗震性能具有极其重要意义。据现有的建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范,我结合自身多年工作的一些设计的经验,我认为在目前建筑房屋结构的稳定性设计上应注意以下几方面。
1、PM结构设计程序的特点
1.1 PM程序的发展方向主要有两个方面
1.1.1 计算。
它的方向就是集成化、通用化。集成化大家都能感觉到,PKPM 程序都是以PM 程序所建数据为条件,以空间计算为核心,基础、后期的CAD 出图都能采用前面的数据。所有这些都构成了程序集成化的雏形。程序的通用化主要表现在计算上,PKPM 程序的计算程序由以前的平面计算(PK)-->三维空间杆件(TAT)-->空间有限元(SATWE)-->整体通用有限元程序(PMSAP)。能计算的结构类型有砖混、底框、钢筋混凝土结构、钢结构等。现在又在开发特种结构的计算程序:如高压塔架、巨型油罐等。在PM 程序中就可以建立起这些结构的空间模型。当然现在的PKPM 系列程序还不能计算。
1.1.2 开放计算参数的开关。
有很多参数以前都是放在程序的“黑匣子”里的,设计人员不能干预。程序放开这些参数有两个原因,首先就是要让设计人员真正的掌握工程的设计过程,能够尽可能的控制设计过程。其次就是要把一些关键的责任交由设计人员来负,程序只能起到设计工具的作用,不能代替设计。所以就需要我们的结
构设计人员充分的理解程序的适用范围、条件和校对结果的合理性、可靠性。如《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.16 条要求“对结构分析软件的计算结果,应进行分析结果判断,确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据”。
1.2 PMCAD 中的参数
1.2.1 总信息
(1)结构体系、结构主材:主要是不同的结构体系有不同的调整参数。(2) 地下室层数:必须准确填写,主要有几个原因,风荷载、地震作用效应的计算必须要用到这个参数,有了这个参数,地下室以下的风荷载、水平地震效应就没有往下传,但竖向作用效应还是往下传递。地下室侧墙的计算也要用到。底部加强区也要用到这个参数。(3)与基础相连接的下部楼层数:要说明的是除了PM 荷载和最下层的荷载能传递到基础外,其他嵌固层的基脚内力现在的程序都不能传递到基础。
1.2.2 材料信息
其他与老的程序一样填法,就是钢筋采用了新规范的新符号。
1.2.3 地震信息
(1)设计地震分组:就是老的抗震规范的近震、远震。按抗震规范的附录A 选择即可。(2)计算震型个数:这个参数需要根据工程的实际情况来选择。对于一般工程,不少于9 个。但如果是2 层的结构,最多也就是6 个,因为每层只有三个自由度,两层就是6 个。对复杂、多塔、平面不规则的就要多选,一般要求“有效质量系数”大于90%就可以了,证明我们的震型数取够了。这个“有效质量系数”最先是美国的WILSON 教授提出来的,并且将它用于著名的ETABS 程序。
1.2.4 风荷载
修正后基本风压:根据《建筑结构荷载规范》的7.1.2条,对与高层、高耸以及对风荷载比较敏感的其他结构,基本风压应适当提高,并应由有关的结构设计规范具体规定。按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.2.2 条,对与特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压应按100 年重现期的风压值采用。按规范的解释,房屋高度大于60m 的都是对风荷载比较敏感的高层建筑。
2、多层砖混结构房屋的抗震设计探讨
2.1 科学布局建筑平面和立面
建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、重要的内容。抗震设计中,建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则,结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合,在地震作用下会产生扭转效应,大大加剧地震的破坏力度;对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。建筑立面应避免头重脚轻,房屋重心尽可能降低,避免采用错落的立面,突出屋面建筑部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应,同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。
2.2 砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值;
历次震害证明,砌体房屋的层数越多,高度越高,它的地震破坏程度越大,所以控制砖砌体房屋的总高度及总层数对减少地震时带来的震害有很大的作用。在设计中房屋总高度及总层数应同时满足上标的限值,因为楼盖重量占房屋总重的一半左右,房屋总高度相同,多一层楼盖就意味着增加半层楼的側向地震作用,同时加大对底部的倾覆力矩。在中、强地震作用下,因倾覆力矩过大,使得底部墙体产生过大的压力或剪刀而被破坏,故此减轻自重、减少层数、降低层高是削弱地震影响的有效途径之一。
2.3 增强砌体房屋的刚度及整体性
房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点,是较理想的抗震构件,不但可消除滑移、散落内容。抗震设计中,建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则,结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合,在地震作用下会产生扭转效应,大大加剧地震的破坏力度;对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。建筑立面应避免头重脚轻,房屋重心尽可能降低,避免采用错落的立面,突出屋面建筑部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应,同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。在实际工程设计中,应尽可能兼顾建筑造型,又满足使用功能要求的前提下,将平面布置、立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方;同时又能有效地提高工程的抗震性能。
2.4 合理布置纵
墙和横墙. 多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体,在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象,进而使房屋造到破坏;所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。多层砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵、横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。房屋的空间整体刚度和整体稳定性决定着房屋抗震能力的高低,多层砖混房屋一般采用纵墙或横墙承重,由于非承重方向的约束墙体少,间距大,因而房屋该方向刚度较弱,空间刚度和整体性均较差,抗震能力低;在高烈度地区,墙体由于平面外的失稳而先行破坏,进而引起整个房屋倒塌。而在两个方向适当布置纵横、墙混合承重的房屋,由于其限制了纵、横墙的侧向变形,增强了空间刚度和整体性,对承受纵、横两个方向的水平地
震作用及抗弯、抗剪都非常有利。而在设计工作中为了建筑好用常常纵墙较少,纵墙开洞率较大、不连续,造成纵横墙刚度严重不均,对砌体结构抗震严重不利,所以再设计中要尽量避免。
3、结语
根据本人多年设计经验,我认为在砌体结构中,概念设计比结构计算还要重要,因为结构计算是在一定的假定条件下,计算结果才能适用。而它们的假定条件就是概念设计范畴,所以结构软件计算后,一定要判断其合理性。在满足多方条件的情况下才能应用于工程设计中。
参考文献:
[1] 郭志先.浅谈钢结构设计步骤及思路与砖混结构设计[J].科技创新导报,2008,(13).
Abstract: the housing construction structure design of the common problem as a main body of research, the common problems in design of floor, the shear wall structure design and structure joints are expounded setting.
Keywords: housing construction structure design floor design problem analysis
中图分类号: TU318 文献标识码: A 文章编号:
1 楼板设计常见问题
楼板设计常见问题板是建筑工程中的主要承重构件,是它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题
1.1设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成配筋严重不足,致使板出现裂缝。
1.2板承受线荷载时弯矩计算问题,在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上部的板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板顶出现裂缝。
1.3双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d为短向钢筋的直径)。有的设计得为图省事或对板受力认识不足,而取两上方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。
2 剪力墙结构设计问题
2.1严格遵守抗震规范对不同设防烈度的第二层与第一层侧移刚度比的限值规定在历次地震中,底层框架房屋结构之所以发生严重破坏,其原因就在于底层层间刚度与上部层间刚度比过于悬殊。当地震作用集中在底层时,由于底层较上部结构小得多的侧移刚度,造成非常突出的底层弹塑性变形集中现象。因此,控制底层与上部侧移刚度比是很必要的。
规范给出了不同设防烈度下上层与底层侧移刚度比的限值,6、7度时不应>2.5,8度不应>2.0且均不应
2.2底层框架柱网的设置
底层应为全框架,至少应是框架形式,即在内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱或构造柱,且纵横两向均应形成框架形式。底部框架结构的柱网不宜过大,一般控制在7.5m左右,并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上,底框结构大多为商住楼,该跨度对应上部可分割为两开间(4.2m+3.3m或4.5m+3.3m),(大于4.2m,已为大开间,其面积比受到规范限制),无论上部为住宅楼,还是办公楼,上述跨度对应的上部开间尺寸足以满足砌体结构所能实现的功能。而且可以控制框架梁上仅有一道悬墙。同时考虑底部框架梁横断面高度取值应控制在1/5~1/8梁跨,如果柱网过大,会使梁断面及配筋出现异常现象,而上部悬墙数目增多,更会加重这种现象。控制柱网尺寸,给出规定限值,限制框架梁上的悬墙数目,对底层框架——剪力墙结构来说非常重要。
2.3过渡楼层设计
底层框架——剪力墙结构具有较好的承载、变形和耗能能力,其破坏状态一般为延性破坏;上部砖房部分虽具有一定的承载能力,但变形和耗能能力相对较差,其破坏状态多为脆性破坏。在上部砖房中,过渡楼层墙体承受地震剪力和倾覆力矩最大,受力最为不利。此外,在竖向均匀荷载作用下,过渡楼层墙体处于压剪或拉剪应力状态。因此当有水平荷载作用时,过渡楼层墙体与落地墙体相比,其抗裂性能和水平承载力均相应降低。试验表明,在竖向及反复水平荷载作用下,过渡楼层墙体的水平承载力约降低20%~30%。过渡楼层墙体的水平承载力验算按式
V≤βfVEA/γRE(1)
fVE=1/1.2(1+σ0/fv)0.5fv (2)
A=AW+∑ηiGC/GWAci (3)
β=1/{1+0.45(0.2-0.8hb /l)σ0fV V}(4)
式中β——水平承载力降低系数;
σ0——对应于重力荷载代表值的墙体截面平均压应力,N/mm2;
fv——砌体的抗剪强度平均值,N/mm2;
hb——托梁的截面高度,mm;
I——托梁的 计算 跨度(m),对两跨不等跨梁,I取较大跨的跨度;对跨中设置构造柱的梁,I以1/2代入;
AW——墙体扣除混凝土构造柱及洞口后的水平截面面积,m2;
Aci——混凝土构造柱的截面面积,m2;
Ge,GW——混凝土和砌体的切变模量,N/mm2;
ηi ——构造柱抗剪参与系数,中柱(包括边中柱)取04,边柱取03;
γRE——承载力抗震调整系数,当A按式(3) 计算 时,γRE可取10;当计算中不考虑混凝土构造柱(即将混凝土构造柱按相同截面的砖砌体计算)时,γRE可取09。
如按落地墙体的方法验算其水平承载力,当竖向荷载或托梁高跨比较小时,将会过高地估计过渡楼层墙体的抗震承载力,造成结构抗震可靠性降低。过渡楼层应每开间设置构造柱和圈梁,形成弱框架体系,以增强过渡楼层传递地震剪力的能力,同时还将大大增加延性和耗能能力。
3 结构缝设置问题
对于超长建筑物,为减少温度变化对结构的不利影响,合理地设置伸缩缝是必要的,有些设计人员用后浇带代替伸缩缝,其实这种做法存在一定的问题。因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响,,不能解决温度变化的影响。后浇带处的混凝土封闭后,若结构再受温度变化的影响,后浇带就不能再起任何作用了。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构,除留设施工后浇带外,还应采取其它构造加强措施,如加强顶层屋面的保温隔热措施,对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的温度筋,或采用预应力混凝土结构等。根据各类结构缝的功能和特点,应尽量将其合并,做到一缝多能,并采用有效的构造措施,以保证其应有的功能。结构缝在做饭上应力求简单,具有施工可行性并能保证质量,同时应考虑防水、抗渗、观感等效果,采取措施尽量减少设置缝所带来的不利影响。
4 结语
总之,在建筑行业的法中由不科学、不合理、不适用的结构设计必然造成成本增加,严重制约了建筑行业的快速发展。因此我们只有充分重视建筑结构设计,科学促进产业结构的优化与资源的有效配置,使建筑企业的高兴、低成本的建设中始终强劲。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。作为结构设计人员,只有对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识和研究,以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、更合理和更经济的结构形式。
参考文献:
随着国民经济的快速增长,建筑行业也得到了巨大的发展控制,随着房屋建筑从单层、多层朝着高层建筑发展,房屋结构形式也逐渐变得多样与复杂。但是房屋建筑结构设计中常见的问题依然无法得到有效规避,至今都影响着房屋建筑结构的质量与安全。所以,解决房屋建筑结构设计问题所具有的现实意义不容忽视。
1 房屋建筑结构设计常见问题的原因分析
1.1 由于过于笼统的建筑结构设计规范,导致设计人员在理解上出现了差异
业内人士都清楚,在房屋建筑结构设计过程中,都需要参照《建筑结构设计统一标准》、《荷载规范》、《混凝土结构设计规范》等规范标准进行系统的研究分析。但是在实际的操作过程中,却发现这一类型的纲领非常笼统,没有将规范表达细致,导致设计人员在进行房屋建筑结构设计时由于对设计因素的量化从而产生困难。特别是随着现代化理念的改革以及科学技术的飞速发展,这一类属于纲领性的规范就很到满足结构设计面面俱到的要求。对于这一类规范标准的理解,设计人员也是“仁者见仁,智者见智”,使得理解上出现了过多的偏差,这样对设计出来的作品质量也会产生不同程度的影响。
1.2 设计人员盲目的结构设计,从而导致恶性循环出现
在房屋建筑结构设计中,由于设计人员自身的主观原因或是客观原因,就很可能造成结构设计上过于盲目,从而出现恶性循环。考虑到社会大众对房屋建筑结构要求的提升,及房屋建筑结构设计的特殊性,科学、合理的设计理念就显得尤为重要。但是,在实际的设计过程中,大多数设计人员在设计中常常会用到“大约”二字。比如:在使用附加钢筋时,出于对建筑整体牢固性的考虑,很多设计人员会设置附加钢筋。但是在设计过程中却没有在脑海中内化科学的设计理念,由于只有通过力学的分析之后,才能够科学地设置附加钢筋。如果没有通过力学分析,仅仅依靠自身的经验,就会大大提升设计的盲目性,这样不仅会导致附加钢筋出现不必要的浪费现象,同时还会出现意识上的错误,影响到后续的设计。
2 地基与基础方面
由于多层房屋建筑没有是事先进行地质勘察,无法取得详细的勘察报告,在施工图纸设计仅仅是依靠建设单位的口头阐述或者是参照附近建筑物的基础资料。想要做到地基与基础设计的合理性、安全性、适用性,设计人员就需要对地质勘察资料进行系统分析,对基础与上部结构进行综合统一的分析,仅仅凭借地基承载力这一项数据不仅缺乏安全性,而且也欠缺完整性。当然,也不能盲目地认为将地基承载力的特征值取小一点就可以做到没有缺陷了,这些都是需要规避的。
对于软弱地基通过换土垫层法进行处理,完全凭借经验,没有考虑到换土垫层的设计。由于设计人员没有认识到软弱地基所造成的危害,在承载力的提升上仅仅是简单地采用砂石垫层。因此,首先需要对垫层的厚度与宽度加以计算,验算软弱下卧层,才能确保其安全性与经济性。
在房屋建筑的中柱设计中,基础与梁的负荷都没有按照荷载规范标准进行基表。在多层房屋建筑的设计中,在计算基础、梁、柱的负荷时,只有按照现行的荷载规范乘以有关荷载组合相应的分项系数才能确保荷载值的准确性。
3 上部结构方面
3.1 梁
做好框剪结构连梁的设计对于房屋建筑整体结构而言非常重要,但是很多结构设计上却是忽略了这一点。重视程度、认识程度的不足,都是影响其设计的因素之一。简单来说,连梁就是连接两片剪力墙,一旦遇到了中大地震时,就会出现开裂现象,起到一定的耗能作用,以此让建筑物具有一定延性的梁。只有满足这一要求,才能够称之为连梁,或者说我们在设计上才能够让其按照连梁进行设计。
3.2 板
在设计上,由于对板受力状态的认识度不够或是为了方便计算,就会讲双向板当作单向板来计算。这样的计算假定就会与实际状态存在差异,就容易出现配筋不足,导致板出现裂缝的现象。因此,在设计上,不能凭借主观意愿,方便计算,避免一个方向的配筋过大,另一个方向仅仅按照构造配筋的情况出现。当板承受线荷载时对弯矩的计算。在房屋建筑结构设计中,一般都会讲一些非承重隔墙设置在楼板上,因此,在设计大楼板时就会将该部分的线荷载换算成为等效的均布荷载之后,再对板的配筋加以计算。但是在设计中,要注意避免出现将隔墙综合再除以板总面积这种情况。
双向板有效高度取值相对偏大。在两个方向上,双向板都会有弯矩产生,所以,双向板跨当中的正弯矩钢筋都是纵横叠放的。其中,短跨方向的跨中钢筋应当放置于下部位置,长跨方向的跨中钢筋就应当放置在短跨钢筋的上部,在计算时也需要应用两个方向上的有效高度,一般来说,短向方向的有效高度都要比长向方向的大。在设计中,要注意避免设计人员没有充分认识到板的受力或是图省事的情况出现,避免为结构构件埋下质量隐患。
3.3 柱
一般来说,在6 度抗震设防区常常会出现承重柱截面高度设计过小的情况。很多房屋建筑结构设计人员误以为6 度设防区域就不用考虑设防,为了方便受力分析,设计人员估计将柱子截面高度设计的过小,这样能够增大梁柱的线刚度比,在计算简图中将梁柱节点简化为铰支,将梁简化成为铰支梁,梁柱也按照轴心受压来进行计算,虽然这样对于接受受力分析很简单,但是却忽视了这样会给房屋结构埋下质量隐患,这主要是因为忽略了梁柱之间的刚结作用,也就是将柱对梁的约束弯矩忽略了,再加上柱截面配筋一般都不会很大,一旦结构受力,柱顶抗弯刚度必定就会存在不足的情况,这样在梁底附近的柱子就会出现一条又一条的水平裂缝,从而有塑性铰的形成。
4 目前高层建筑结构设计中的问题与策略
4.1 建筑物超高问题
高层建筑物最明显的特征就是楼层多,建筑物本身高。但是,随着建筑物高度的不断加大,在抗震性能和建筑质量方面都面临着更严峻的问题。出于高层建筑抗震性能的较高需要,建筑规范对建筑物的高度作出了严格的规定,在高度设计方面要确保满足抗震的实际需要。在目前的高层建筑市场中,仍然存在着严重的超高问题。针对建筑物的超高问题,建筑规范逐渐将限制的高度设为A 级高度,还在一定程度上细化了高度规则,增加了B 级高度。这种较为明细化的建筑物高度规范使得高层建筑结构设计的方法和措施有了一定的改进。
4.2 短肢剪力墙设置问题
在高层建筑结构设计过程中,需要重视短肢剪力墙设置问题。在我国新的建筑规范中,明确规定了短肢剪力墙的定义,也对短肢剪力墙的使用作出了相关限制。短肢剪力墙是指建筑物墙肢截面的高度比和厚度比在5~8 的墙,根据实际经验和相关数据,高层建筑结构设计应该尽量使用短肢剪力墙。
5 结语
在房屋建筑结构设计中,只有严格按照规范标准与构造要求,才能够避免设计出现质量隐患,才能促进房屋建筑结构设计更加趋于完善。
参考文献
中图分类号:TU3 文献标识码: A
一、建筑结构设计的特点
1、结构设计的延性特点
在建筑物使用的过程中,由于受到地震、风力以及沉降等因素的影响,建筑会发生一定的变形,尤其是一些高层建筑。为了避免高层建筑由于变形而发生损坏甚至倒塌现象,我们在对建筑结构设计的时候,需要采取一些措施使建筑物具有一定的结构延性,从而确保建筑结构的安全性。
2、结构设计的水平荷载问题
一般来说,在对一些低矮的建筑进行设计的时候,我们主要考虑的是竖向的荷载因素,而在一些高层建筑中,虽然竖向的荷载控制非常重要,但是,水平荷载则起着主要的决定性作用。鉴于此,在对一些高层建筑结构进行设计的时候,我们不仅要考虑竖向的荷载控制,更要注重水平荷载的影响,通过提高建筑结构水平荷载能力,进而增强建筑结构的稳定性和安全性。
3、结构设计的抗震特点
近年来,由于受到多种因素的影响,地震动发生频率增多,对建筑造成了严重伤害。因此,现代建筑对抗震性能的要求也比较高。在这种形势背景下,为了顺应时展潮流和满足现实发展需要,我们在对建筑结构进行设计的时候,还要考虑抗震要求,使建筑结构的质量达到小震不坏和大震不倒的标准,通过提高建筑结构的抗震性能,从而减少地震等自然灾害对建筑的毁坏。
二、房屋结构设计中所存在的问题分析
1、房屋结构基础所存在的问题
对于房屋建筑结构而言,基础承受着房屋建筑的所有荷载作用,然而对于房屋建筑基础的设计却是当前房屋结构设计中普遍存在的问题之一。在房屋结构设计过程中,很多的多层建筑为了节省开支,并未对其进行详细的地质勘测,进行基础设计过程中,往往只是借鉴周边建筑物的一些施工数据。然而通过一些大概的数据进行基础设计,显然存在着很多的不安全因素,这对后期房屋结构设计形成了很大的困扰。当前由于房屋建筑基础设计问题导致房屋建筑沉降过大的问题时常出现。造成这一问题的根本原因在于建筑结构的基础设计有所偏差。
2、构造柱与承重柱的区分
构造柱只是起着对墙体的一种拉结与约束作用,承重柱则起着承受墙体荷载以及抵抗建筑结构外来荷载的作用。然而很多房屋结构设计过程中,将房屋建筑的构造柱作为承重柱进行设计,如此一来势必会加大对构架柱的荷载作用,降低其对墙体的约束。并且一旦遭受较大的荷载(如风荷载、地震荷载等)作用时,往往会导致构造柱处产生应力集中的现象。此时构造柱会由于自身承载力不足,导致断裂,造成结构的崩塌。
3、承重柱的截面设计不合理
对于房屋建筑结构而言,承重柱往往承受着房屋建筑的全部荷载,其承受荷载能力主要体现于其截面面积。为了有效的节省成本,一些房屋建筑设计会将承重柱的截面面积设计为最小。由于承受柱的截面过小,会使得梁柱之间的线刚度比变大,将梁转化为铰支的连接方式进行考虑,柱依据轴心受压来分析,可以看出这种设计方式会导致房屋结构的后期施工中存在很大的安全隐患。
4、纵向框架设计的问题
当前多层的房屋建筑结构形式大都为框架结构,这种结构形式是通过梁与柱之间的铰接而形成一个具有承重体系的结构形式,房屋建筑的框架结构往往分为横向框架结构与竖向框架结构。然而当前房屋结构的设计过程中,往往会忽略对纵向框架的设计。如此就会导致框架结构的横向承载能力较为良好,而纵向的承载能力表现不足。这种不协调的比例是当前我国框架结构建筑存在的主要问题。
5、横挑梁的荷载设计过小
进行房屋建筑结构设计过程中,对于挑梁进行验算过程中,往往只注重其强度是否达标,然而这种强度合格会导致挑梁的荷载设计过小,主要是由于挑梁承受的是竖向荷载作用,为此进行其挠度的验算有着更重要的意义。对于房屋建筑结构而言,横条梁的挠度设计不足,会导致梁截面的受压区产生应力集中,导致梁体产生裂缝,影响房屋结构的质量。
三、房屋结构设计中的问题策略探讨
1、房屋建筑结构地基承载力的核算
实现房屋建筑结构地基承载力的核算,实现的根本在于地基的准确勘测。为此进行房屋结构的设计之前,应对相关地区的地质进行勘测,得出准确的勘查数据,基于对基础设计的事情情况,准确核算房屋建筑结构的荷载作用。此外进行房屋基础的设计时,若需要使用换土垫层来进行设计时,应精确计算出所换土层的垫层厚度,方便对地基荷载值的准确计算。与此同时结构设计人员进行多层房屋建筑结构设计过程中,进行梁、柱以及基础的荷载计算时,应依据现有的规范设计进行荷载的折减系数的验算,以确保结构整体的安全性。
2、承重柱与梁的铰支
承重柱承载着房屋建筑结构的全部重量,为此对于承重柱的荷载验算过程中,应依据规范进行荷载系数的折减,以提升房屋建筑结构的整体安全性与稳定性。然而对于房屋建筑结构整体的稳定性而言,单独加大承重柱的承载能力依旧有很多不足,需要进一步加大承重柱与梁之间的铰支能力,如此可以有效实现梁的挠度能力提升,使得结构整体的刚性有所下降。此外,若梁的跨度减小,其荷载的承受能力则相应增强,如此将一些构造柱设置于梁下,实现墙体的拉结与约束作用的提升。然而此时就需要对构造柱的承载能力以及抗弯矩作用进行验算,防止梁上部的荷载作用导致构造柱出现应力集中,应力屈服的状况。
3、合理设计承重柱的截面
合理的建筑设计中,承重柱有着非常重要的地位,是整个结构承载力的核心。进行荷载的验算时,依据规范进行折减,最终确定承重柱的荷载大小。依据荷载作用大小、混凝土强度等级等,设计合理的承重截面。然而对于房屋建筑结构整体而言,并非承重柱的截面面积越大,其设计的安全性就越高。从承重柱自身而言,其截面面积越大,其承载能力越大。然而截面面积的提升,往往会导致结构整体的自重增加,这对于结构基础的设计提出了更高的要求,同时也会导致建筑的成本上升。因此选择合理的承重柱截面,既能够实现房屋建筑结构的稳定性安全,同时也能够实现建筑成本的最优化。
4、重视框架结构的纵向设计
所谓框架结构的纵向设计,指的是框架结构的横梁布置。房屋建筑的荷载,通常是传递给梁,通过梁体,传递给承重柱,最终传送到结构的基础部位。为此进行房屋建筑结构的纵向设计有着非常重要的意义。通常而言,房屋的纵向设计为保证房屋结构协调,实现房屋结构优化的最有效途径。通常横向梁体设计应尽可能选用小尺寸,如此对于一些大空间的房建,可以保证其房屋空间的充分利用。
5、挑梁荷载的合理设计
挑梁可以有效的实现对梁体受压区域应力的控制,实现整体结构的协调与稳定。为此济宁房屋结构设计时,所设计的挑梁结构应尽可能实现建筑结构梁体受压能力的提升。对于挑梁而言,其梁高小,则会导致其受压区域相对较小,承受荷载能力有所不足。然而由于自重较小导致梁的延性会有所上升。竖向荷载作用时,抗脆性破坏能力有所提升。为此如何选取挑梁结构,应依据实际情况,选择合理的受压区域。
结束语
房屋建筑结构设计是一项系统且复杂的系统性工程,其荷载作用的计算、其承载能力的提升是结构设计的一个重点,其他的设计则围绕这一重点来进行,如梁、柱的合理布置,横纵向的结构的相互协调等等。为此进行房屋建筑结构设计的策略与优化研究时,应始终基于这一重心问题,不断展开探索,才能有效提升设计水平,促进房屋建筑结构设计的发展。
参考文献
[1]张鹏.探讨房屋建筑结构设计中的常见问题[J].中国建筑金属结构,2013,20:84.
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
在我国的工业化、城市化进程中,房屋建筑工程项目的结构设计正朝着绿色化、人性化、科技化、智能化的方向发展,尤其是人性化、绿色化的设计理念已经成为房屋建筑设计的重要发展趋势,然而在我国房屋建筑项目的结构设计中仍旧存在很多问题,这需要引起我国的高度重视,并及时采取相应的应对策略和规避措施,尽量避免结构设计缺陷和设计疏漏情况的出现,为房屋建筑工程项目的顺利施工提供应有的保障。
1房屋建筑结构设计的基本要点
1.1 结构平面图设计
在设计结构平面图时,要根据房屋建筑工程所处地区的抗震设防烈度采取有针对性的设计方法。当抗震设防烈度低于7度时,结构设计人员可以直接设计,不需要在结构软件中建模,但必须充分考虑局部和整体上的受压问题,符合相关的抗震要求;在条件允许的条件下,能够输入建模自然最好,因为这时可以通过结构软件进行荷载的准确计算。而当房屋建筑工程项目所在地的抗震设防烈度为7度及以上时,结构平面图的设计需要输入软件建模计算。
1.2 屋顶结构图设计
在对房屋建筑的屋顶结构进行设计时,一般会采取折板式和梁板式两种形式。其中,折板式适用于房屋建筑平面规整,板跨度较小,屋面坡度及屋脊线转折相对较小的情况,梁板式的适用条件则恰恰相反。但由于这两种设计形式的板都属于偏心受拉构件,因此在板配筋时必须保证有局部或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。同时,在梁板折角位置的钢筋布置需要有大样示意图。而在对坡屋面板的平面画法进行选择时,可以考虑剖面示意图加大样详图的方式,以方便房屋建筑施工人员对图纸进行准确和详细的理解。
1.3大样详图绘制
对于房屋建筑大样详图的绘制,既可以在原先的建筑详图基础上直接绘制,也可以在前期绘制过的详图上进行改进,但前提是要确保原先建筑详图的准确无误,并在绘制大样详图时,要在保持建筑外形的前提下,确保房屋建筑工程的施工方便和结构上合理受力。
1.4楼梯设计
在楼梯设计过程中,需要重点注意的是楼梯梯板挠度的控制,即梁下净高鼻息符合房屋建筑的要求,梯梁位置要确保上下楼层在位置上的统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。设计时还必须充分考虑梯板宽度、梁下净空等方面的要求,首段梯板的基础为防止出现沉降问题,可以考虑设置梯梁。此外,还要考虑楼梯间刚度对整个结构在受地震力时的影响,以作出合理调整。
2当前房屋建筑结构设计中的常见问题
2.1 基础结构设计中的常见问题
在房屋建筑的基础设计中,主要存在以下几点问题:①对在软弱地基进行处理时,有的设计人员没有充分认识到软弱地基对房屋建筑工程施工及使用过程中的危害,只是简单的凭借个人经验进行换土垫层处理,埋下了一定的安全隐患,这就需要设计人员在应当软弱地基问题的处理时,一定要结合工程项目的实际,采取科学的软弱地基处理技术,当采取砂垫层处理技术时,一定要根据房屋建筑工程的承载力对垫层的厚度和宽度进行准确计算。②多层房屋建筑没有详细的地质报告,只是简单的参考建筑物周边的基础设计资料和施工图设计,而仅仅依靠这些数据进行基础安全设计显然是不够的,这就要求设计人员本着合理、安全、适用的设计原则,依据完整的地质勘察资料,统一考察多方面因素后进行基础类型和上部结构的设计。③民用建筑中柱、梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数进行计算,影响了建筑基础荷载值计算的准确性。
2.2 框架结构设计中的常见问题
有的设计人员在房屋建筑的结构设计实践中,只注意了房屋框架结构在横向上的设计,而对纵向框架却不够重视,这不利于建筑抗震设计目标的顺利实现。根据我国当前的建筑抗震设计规范,房屋建筑的框架设计必须按两个主轴方向分别计算。对此,设计人员在房屋建筑的框架结构设计实践中,一定要将纵向框架与横向框架设计放在同等重要的位置,并确保框架中的纵筋、箍筋的配置合理性,避免配筋不足等问题的出现。
2.3 构造柱与承重柱设计中的常见问题
在当前的房屋建筑结构设计中,由于构造柱常常作为承重柱使用,但是这种设计方法却容易影响到房屋建筑的结构设计质量,主要是因为:①当构造柱作为承重柱使用后,会导致构造柱的提前受力,而当房屋建筑在遭遇地震作用时,构造柱位置必然形成应力集中,使其成为房屋建筑结构中的最薄弱的环节。②构造柱一般生根于地圈梁中,没有另设基础,如果把构造柱作为承重柱使用,柱底基础的抗冲切、抗弯部及局部承压强度将会进步提高,可以会超出地基的承重要求,导致柱底基础出现裂缝等质量病害,所以设计人员在进行承重大梁下的柱子设计时,应当按照承重柱进行设计,即使在梁下布置构造柱,也必须做好局部承压和抗弯强度的验算工作。③承重柱截面高度设计过小,这种情况多发生于六度抗震设防区,由于结构设计人员对抗震设计不够重视,经常有意或无意的把柱子的截面高度设计得过小,忽略了梁柱间的刚结作用,加之以柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,进而可以导致建筑安全事故的发生。
2.4楼板结构设计中的常见问题
楼板是房屋建筑工程中最重要的组成部分之一,楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。因此,楼板的结构设计问题是至关重要的,如果对楼板结构设计考虑不周,很容易出现质量、安全问题,在楼板设计中主要存在的问题有:①将双向板作用按照单向板进行计算,这主要是因为有些设计人员为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋造成配筋严重不足,容易导致楼板裂缝问题的出现。②板承受线荷载时弯矩计算问题,在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。③双向板有效高度取值偏大,配筋降低,使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。
3 结语
总之,随着我国房屋建筑工程项目的发展,建筑设计技术的持续改进,房屋建筑的结构设计应当顺应建筑设计现代化的发展趋势,尽快缩短与国际领先水平之间的差距。在具体设计实践中,设计人员更是要充分考虑到建筑整体性、安全性、节能性等方面的要求,确保房屋建筑工程结构质量与安全目标的顺利实现,从而使房屋建筑工程更好的服务于人们的生产与生活,实现更高的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]. 赵健玲. 建筑结构设计中常见错误分析[J]. 科技风.,2009,(16).
随着我国国民经济的高速增长,带动了建筑业的快速、持续的发展。针对当前主要结构形式的建筑结构设计中,还存在一些需要解决的问题,因此,加强对房屋建筑结构设计中常见问题的认识并加以解决具有一定的现实意义。
一、楼板设计常见问题
楼板是建筑工程中的主要承重构件,它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。
1、设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板按单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向配筋不足,致使板出现裂缝。
2、楼板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中,常在楼板上布置一些非承重隔墙,故楼板设计中,通常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行楼板的配筋计算。有些设计人员图省事,错误地将隔墙的总荷载附以该板块的总面积。这样会造成非承重隔墙分布宽度内配筋量不足,而此板块其它部分配钢筋过大,这样隔墙处楼板会出现裂缝。
3、双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d为短向钢筋的直径)。有的设计者为图省事或对板受力认识不足,而取两上方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,致使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。
二、地基与基础方面
1、地基与基础设计要做到合理,安全适用,设计人员必须依据地质勘察资料,统一考察多方面因素进行基础类型和上部结构方可设计,仅凭地耐力这一数据是不全面的,也是不安全的,更不能盲目地把耐力容许值取得小一些就认为万无一失了。
2、采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置。有时设计者软弱地基的危害认识不足,只是简单地凭借经验采用纱垫层加强一下承载力,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。
3、民用建筑中柱、梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时,在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范采用荷载乘折减系数计算其荷载值,因而荷载值准确。
三、砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用
在当前结构设计中,构造柱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底的拉结和约束作和,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,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,没有另设基础,构造柱兼作承重柱使用后,柱底基础的抗冲切、抗弯部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
被出现裂缝。建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。若梁上荷载和跨度都比较小时,破坏就会出现裂缝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墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足,方可在梁下布置构造柱。
四、悬挑梁的梁高选用过小
设计者往往只注意了对梁的强充和抗倾覆进行验算,而忽略了对梁挠度的验算。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。挑梁的变形引起梁板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的回大而加宽,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。受支座附近剪弯作用的影响,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,梁过大的挠度引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝。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。
五、在框架结构设计中,只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架
现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,各方面的地震和用应由该方向的抗侧力构件来承担。说是说,在框架结构设计中,纵向框架与横向框架有同等的重要性。一些结构设计者对以于非抗震设计,而纵向地按普通的连续梁进行设计,梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置无法不答合框架的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
六、连续梁按单梁进行设计
这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷 重一般较小,没有引起设计得的重视,左图受力分析方便,设计得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的梁上裂缝处,引起梁的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。
总之,结构设计是个系统、全面的工作。作为结构设计人员,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。加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究,以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、更合理和更经济的结构形式。
参考文献
1.基础设计等级问题
建筑结构可靠度设计统一标准第1.0.8条明确了建筑结构的安全等级的划分,建筑地基基础设计规范作为国家专业标准文件,仅注明了基础设计安全等级应按国家有关规范规定采用,基础设计规范虽然根据地基复杂程度、建筑物规模和功能等将地基基础分为三个设计等级,但是未能就地基基础的安全等级的划分加以确定,况且,地基基础的设计等级与地基基础的安全等级是完全不同的两个概念,可靠度设计统一标准中有关基础安全等级第1.0.8条的引注2的规定,意味着地基基础的安全等级不完全等同于上部结构的安全等级。笔者认为,地基基础的安全等级不宜低于上部结构的安全等级。
2.房屋建筑结构设计基本方法
2.1房屋建筑结构基础设计
在针对房屋建设的基本构架进行设计的过程中,需要很好的考虑到材料问题,注重混凝土原材料的选择,力求所有的设备和材料都可以满足施工图纸上的要求和规范。同时,对于建筑构架所使用的钢筋构件,也应当满足相应的钢筋率,在建筑结构的条基交叉部分,应当注意相应的面积问题,全面保障建筑结构稳定性、强度和安全性,所有的材料均不能够重复使用。在设计当中还需要结合实际情况对建筑基础的宽度进行调整与修补,通过实地考察与分析,对设计平面图纸和基础图纸进行不断的完善。
2.2建筑结构平面设计
房屋建筑结构设计的平面图纸也是一个重要的组成部分,在绘制平面图纸之时,需要充分的考虑到建筑所处的环境地段、地理位置、地质环境条件和水文地质条件等,采用先进的工艺技术进行施工方面的改进。同时还需要借助计算机等设备,对图纸进行修改,对房屋建筑进行模拟,找寻出设计之中的缺陷。反复的计算、反复的审核与比对,力求保证基础结构设计图纸的完善性。
2.3建筑结构屋面设计
屋面结构设计图纸和屋顶设计图纸是整个房屋建筑结构设计的核心部分。当建筑的屋面是坡形之时,常用的结构处理技术有折板式以及梁板式等两种形式,梁板式更加适合使用在屋面的跨度较大以及平面构造不平整的建筑结构之上,同时针对一些屋脊部位较为复杂的、屋面的坡度较大的屋面,通过梁板式设计方法的运用,也可以得到恰当的处理。上述两种设计形式在运用当中,板筋部分会有部分的拉伸,来抵消建筑构件之间产生的拉力,而针对板筋的强度设计,需要结合建筑的实际情况来进行确定。通常状况之下在结构设计之中需使用大样详图的方式,帮助施工人员更好的领悟设计图纸的意图和设计理念。
3.房屋建筑结构设计中的问题分析
3.1 砖混构造柱兼作承重柱用
在砖混结构中,构造柱不但能够提高墙体的坑剪能力,而且构造柱与固梁联结在一起,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彻底的拉结和约束作和,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,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,没有另设基础,构造柱兼作承重柱使用后,柱底基础的抗冲切抗弯部及局部承压强度必然不能满足要求,柱底基础易发生冲切或局部承压会出现裂缝,本文建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计,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下墙体的局部承压和抗弯强度,经验算满足,方可在粱下布置构造柱。
3.2 承重柱截面高度设计过小
这种情况多发生于六度抗震设防区。一些结构设计者误认为六度设防就是不设防,图受力分析方便,他们故意把柱子的截面高度设计得过小,使梁柱的线刚度比加大(因一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时计算简图中梁柱节点可简化为铰支) 。把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算。 这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却给房屋结构埋下了隐患。因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱对梁的约束弯矩,加之以柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子和梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺,这样在正常使用情况下,柱子已开始带饺工作这不但影响了房屋的耐久性,而且也常常引起用户的恐惧心理,更为严重的是,这样的结构遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。
3.3悬挑梁的梁高选用过小
一些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变化。 梁挠度随时间的推移不断加大,挑梁的变形引起梁板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的回大而加宽,影响了房屋的正常使用。 据笔者观察,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。受支座附近上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝受支座附近剪弯作用的影响,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,梁过大的挠度引起梁上部在梁支座附近出现裂逢裂缝。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。梁高过小,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。
(1)楼板是建筑工程中的主要承重构件。是它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题。
设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用单向板进行计算使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋造成配筋严重不足,致使楼板出现裂缝
(2)板承受线荷载时弯矩计算问题,在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙,故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以楼板的总面积。
中图分类号: TU318文献标识码: A
经济的不断发展,推动着基础设施工程的建设,在基础设施建设中,房屋建筑的施工工程尤其重要,房屋是人们日常生活息息相关的,因此一定要保证房屋建筑的质量。为了更好的保证房屋建筑的质量,一定要做好房屋建筑的结构设计工作,建筑结构设计是保证房屋质量的前提。在进行建筑结构设计的时候要面临的问题是非常多的,对出现的问题进行分析,可以避免再进行结构设计的时候出现问题,可以保证建筑行业得到更好的发展。
一、目前多层框架房屋建筑结构设计环节的现状
1、 建筑结构设计图纸简单粗略。建筑工程进行施工,施工的图纸是至关重要的,科学合理的施工图纸可以更好的保证施工的质量,同时在图纸中结构也是非常明显的。施工图纸对建筑结构的每个环节都可以进行验证,图纸可以说明施工中的每个细节,同时对施工的要点进行解释。在施工图纸中对建筑结构类型、抗震设计、材料等级要求都是有明确规定的。但是在实际的施工中,设计的图纸很多都是不符合要求,这样就会导致施工中很难按照施工的设计图纸来进行,在进行施工的时候图纸是非常重要的,不符合要求的图纸在施工中进行使用是很容易出现问题的,而且非常容易导致施工中出现意外的情况,使得施工无法顺利进行。
2、 建筑基础选型不科学。建筑的使用安全是至关重要的,建筑是否安全其结构设计是非常重要的,在进行结构设计的时候确保安全一点要进行科学的建筑构造选择,同时要科学的对建筑进行选型。在很多的建筑施工中,建筑选型是存在着很大的问题的,在进行建筑选型的时候一定要确保施工基础可以承受相应的承载能力,如果施工基础无法对建筑进行有效的承载,那么非常容易导致建筑出现变形的情况,这样非常容易导致建筑出现不均匀沉降的情况,使得建筑的安全无法得到保证。在进行建筑选型的时候,一定要对施工基础情况进行考察,这样可以更好的进行建筑的选型,同时也能更好的保证建筑以后的使用效果。在进行建筑施工的时候,出现选型错误对整个建筑的安全性影响都是非常大的。
3、 盲目追求施工效益。市场经济的不断发展,建筑行业的发展对经济的发展是有很大的影响的,同时建筑行业的发展对其他行业的影响也是非常大的。建筑行业的快速发展使得很多的人员都进入到这个行业中进行发展,在建筑施工企业中很多的企业为了获得更多的经济效益,在进行建筑施工的时候,在建筑材料选择的时候尽量使用低价格的施工材料,这些施工材料根本就达不到施工的要求,在施工中进行使用对施工质量是有很大影响的。这样的施工做法,使得设计人员在进行结构设计的时候根本就无法进行预知,使得建筑施工的质量受到影响,对其安全性也是很大的影响。
二、多层框架房屋建筑结构设计中应注意的问题
1、地基与基础方面。在进行建筑结构设计的时候,对地基和基础方面进行设计也是非常重要的,为了更好的进行地基的设计,对施工地点的地质情况进行必要的勘察是非常重要的,对于施工企业来说,施工地点的地址情况会直接影响到施工是否可以顺利进行,有些施工企业在施工前对施工地点的地质情况根本就不会进行勘察,或者是进行勘察也不会进行非常细致的勘察,只是根据建设单位的表面测量和参照附近建筑物的设计资料来进行施工结构的设计。为了更好的进行施工,施工的设计人员一定要保证地基和基础设计的科学性和合理性,同时要保证设计方案的安全性。设计人员在进行设计以前要对施工地点的地质情况进行勘察,同时要对勘察的报告进行细致的研究,再综合考虑多种原因以后,对施工的地基和基础进行施工设计。在建筑结构设计时,如果施工的土层是软土地基一定要机械能及时的处理,在进行处理的时候可以选择更好土层,如果不进行更换土层,在软土地基上进行施工对施工的安全是有很大影响的。建筑结构设计的时候,很多的设计人员只是根据自己的经验进行处置,而且有些设计人员对软土地基的危害并不是十分的了解,这样就会导致在建筑设计的时候对地基进行处理的时候,会采用错误的处理方式,使得建筑施工可能要面临很大的破坏。在很多设计中,要对地基的承载能力进行良好的估计,这样才能更好的确保施工中,地基可以承载建筑压力,地基的承载能力适合地基和基础设计息息相关的,为了更好的进行建筑工程的施工,一定要做好地基和基础方面的设计工作。
2、 承重柱截面高度设计方面。这种设计一般出现在六度抗震设防区。一些结构设计人员认为六度设防就是不设防,故意把柱子的截面高度设计得过小,使梁柱的线刚度比加大。把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算,虽然这样可以简单的进行结构受力分析,但会给房屋带来绝大的隐患,因为他们忽视了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱对消化酶的约束弯矩,加之以柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子而梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺。
3、梁柱边弯矩计算。从理论上来说,整个多层框架房屋结构设计过程中梁端最大弯矩(包括正弯矩及负弯矩在内)在梁柱边计算过程中应当针对梁端弯矩参数及剪力设计值参数的实际状态进行合理计算,相应的计算公式:柱边位置梁柱弯矩设计参数=剪力设计值参数±剪力设计值参数×梁柱柱宽参数/2
4、 后浇带的设计方面。为了要调整地基的不均匀沉降而设计的后浇带的带宽应控制在800~1000mm。自基础开始在各层相同位置直到裙房屋顶板以及内外墙体均设后浇带。后浇带内的混凝土应采用比原构件提高一级的微膨胀混凝土,施工时后浇带两边粱板必须支撑好,直到后浇带封闭并混凝土达到设计强度后拆除。后浇带部位的钢筋应连续通过,一般不宜断开,即只将后浇带处的混凝土临时断开。
5、多层框架房屋结构设计中参数的选取针对计算机计算结果的真实性与合理性进行系统分析,在房屋结构的设计计算过程中,结构方案、结构计算示例图、抗震设防烈度以及建设场地类别的划分均应当纳入多层框架房屋结构设计参数选取的过程中。多层建筑结构房屋在实际设计过程中会考虑设计相应的地下室空间。由于这一空间的隔墙较少,应选取筏板式基础。在软件电算过程中,将房屋上部结构与地下室层数一并输入系统当中,并在信息填写一栏中填写地下室的实际层数,从而对多层框架房屋结构设计的稳定性加以合理分析与验算。
三、多层框架房屋建筑结构设计过程中人员管理方面的建议
在现阶段的建筑施工工程中,部分设计工作人员在选用PKPM 软件对工程进行建模处理后,针对所得出的各类设计参数并未依照工程实际作业情况进行系统调整,配筋方案在生成之后直接使用,没有经过系统的分析与研究。这一问题导致计算参数结果与实际工程作业情况差异极大,不仅无法确保建设项目施工质量的稳定性,同时也使得建设单位项目施工投资盲目扩大。对此,应当引起相关工作人员的重视。
结语:在进行建筑结构设计的时候,通常要面临很多的问题,同时这些问题通常都是多种多样的,为了更好的解决这些问题,进行必要的分析和预防是非常重要的。建筑结构设计中出现的问题对建筑的质量和安全性影响是非常大的,为了保证建筑的安全和质量,一定要做好建筑结构设计工作。
参考文献
【引言】
在实际工程中,设计人员在整个建筑工程中担负着重大的责任,设计者在设计概念和方法上的差错,有的是由于没有对有些住宅设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;有的则是由于设计者对设计规范和设计方法缺乏理解;还有的是由于设计者的力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,对结构电算结果也缺乏判断正确与否的经验,缺乏对整个工程的整体把握能力,导致了不应该的事情的发生。为避免类似的情况发生,确保建筑设计质量能上一个台阶,本文对这些问题进行系统分析,以提高对结构设计中的常见问题的防范能力。
一、房屋结构设计常见问题
1、房屋结构设计人员思想重视不足
房屋结构设计人员对结构设计的重要性认识不足,对规范的学习和理解不够,很多工程设计涉及的内容考虑不够,仅仅考虑一些方面。有的甚至照搬别的设计成果,对设计没有做足够的比较分析,认为对设计的些许偏差对工程质量无足轻重。有的对新规范的学习不够,照用老规范,结构导致设计质量达不到要求。
2、基础设计不当
基础设计不当是房屋结构设计中的常见问题之一,主要表现在基础设计荷载取值不准确、基础拉梁的设计和计算不尽合理。钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础,当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,可不必进行地基和基础的抗震承载力验算,但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。另一种情况是在设计独立基础时作用在基础顶面上的外荷载取值不当。基础拉梁
的设计和计算不尽合理是基础设计不当的另一个重要问题,用总刚分析方法进行计算,有时虽然楼板厚度取零,也定义弹性节点。采用程序进行计算,常忽略房屋平面不规则的问题。在基础拉梁设计上,方案也受框架底层高和埋置深度的影响,常在设计方案上对这些实际分析不透,造成设计方案的错误。
3、框架结构设计不当
一方面表现在框架结构带楼、电梯小井筒,而这种设置是不合理的,因为井筒的存在会吸收较大的地震剪力,相应地减少框架结构承担的地震剪力,而且井筒下基础设计也比较困难,因此,框架结构设计中应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒。另一方面,在结构计算中,选取的指标对于设计的质量影响较大,有时考虑不充分,在参数的选取上不够完善。最后,结构周期折减系数选取不当。由于框架结构中设有填充墙,计算周期大于实际周期。因此,算出的地震剪力偏小,使结构偏于不安全,因而对结构的计算周期进行折减是必须的,但对框架结构折减系数经常取得太大。
4、地梁设计不当
在框架结构中,地梁的设计是结构工程师经常遇到的。它的作用是,地梁与基础连接,地梁对基础起拉接作用,一定程度的调整基础不均匀沉降;当基础埋置较深时,地梁与框架柱连接,降底了框架柱计算高度,地梁对框架柱内力分析有一定的影响;地梁是支撑底层墙体的受力构件。地梁的受力状态与普通的框架梁的受力状态不同,普通的框架梁在荷载作用下,梁产生变形不受其他介质约束,梁上荷载传递给框架柱;而地梁在荷载作用下,梁变形受到土的约束,一部分荷载通过梁底土的反力和梁侧土摩擦阻力传递给地基;另一部分荷载传递给框架柱。由于土反力的复杂性,目前定量确定土反力和梁侧土摩擦阻力还有困难。
在工程设计中,有两种处理方法,第一种是把地梁按一层框架梁计算,不计地基土的影响,把荷载全部传框架柱。这种处理方法使计算模型与实际情况不符。地梁与框架梁不同,地梁处没有风力、地震作用,也没有水平变形,按嵌固考虑。结构电算时,往往“底层层高”不高,即地梁与基础顶面距离,形成“底层框架柱"为短柱或极短柱,使电算结果很不合理。第二种是把地梁不参与框架结构的整体计算,当作简支梁,地梁的剪力传递给框架柱,不计地梁弯距的影响。笔者认为,尽管二种方法都有缺陷,相比之下,第二种方法要相对合理些。
5、伸缩缝问题
伸缩缝也称为温度收缩缝,是因为温度的变化和混凝土的收缩会产生水平
向和竖向的内力和变形。钢筋混凝土结构一般不计算温度和收缩产生的内力,是因为建筑物的温度和收缩参数难以确定,另外混凝土不是弹性材料,它有塑性变形、徐变、应力松弛。实际计算的内力远小于按弹性结构的计算值,因此由构造措施来保证。当房屋长度超过一定限值时,规范要求设伸缩缝。伸缩缝缝宽规范没有规定,理论上是由计算确定。在工程设计中,是由经验确定。在建筑物中设收缩缝,给建筑处理和美观带来不利的影响,现有建筑物流行不设伸缩缝。一般有两种措施来保证,一是设后浇带;另一种是在混凝土中添加微膨胀剂来减少温度收缩应力。如以上两种措施联合使用,综合效果会更好。
二、常见问题防范措施
1、严格遵守《规范》及相关规定,提高设计者责任心
从当前出现问题的工程来看,大部分是由于设计人员在设计过程中考虑不尽周到,或者对新规范的学习和理解不够,如果能够严格按照《规范》进行设计,对现场作必要的调研后量身定做的话,很多问题是可以避免的。这就要求设计单位要加强对设计人员的培训力度,要从长远的角度出发,定期地安排设计人员学习新的内容,防止设计与实践脱钩,提高照搬其他工程的惩罚力度,并对每个工程的设计方案进行考核,与他们的绩效挂钩,提高设计人员的责任心。
2、经济、安全、高质量进行基础设计
不管是工业还是民用的房屋,高层的结构比较多,这就对设计人员在地基和基础设计上提出更高的要求。地基与基础设计要做到经济合理,安全适用,设计人员必须依据地质勘察资料,统一考虑多方面因素进行基础类型和上部结构方案设计。在进行荷载计算时,不要简单的套用基础设计公式,采用规范给定的地基容许承载力值,确定地耐力设计值,这样还是不够,还应按《规范》的规定进行容许承载力修正。持力层容许的承载力上,要根据土的类别组成,进行承载力计算,不同土容许承载力相差悬殊,容易造成达不到设计强度,必然潜伏着不安全因素,而应当根据规范的验证公式进行验算。在基础的计算过程中,要根据规范要求,对基础进行总刚分析方法计算和程序计算,对于采用电算的,不断过于相信,也应该正确选择模型,参考已有的实践经验,认真设计和校核。通过多种方法结合比较并验算,减少计算偏差,使基础达到设计强度要求。
3、科学设计框架结构
首先,框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒,实在需要设计时,井筒墙壁厚度应当减薄,并通过开竖缝#开结构洞等办法进行刚度弱化,配筋也只宜配置少量单排钢筋,以减小井筒的作用。其次,在框架结构参数的选取上,不仅要选取电算用的自振周期、楼层地震剪力系数楼层弹性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值等电算指标,还要在综合考虑其他各项指标进行电算结果的验算。再次,在结构的配筋上,注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足强度要求。严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。
最后,建筑物顶层比较特殊,必须严格按照国家及当地标准设计实施,防止屋面温度应力引起的墙体开裂。
三、结束语
在房屋结构设计过程中,出现的问题是多种多样的,本文从中挑出几个比较有代表性的问题,希望对设计人员有一定的作用,尽量在设计过程中减少这些问题的发生,提高我国工业和民用建筑的质量,为人员的安全提供保障。
参考文献:
[1]闫世成,赫英福.谈谈房屋结构设计中应引起注意的几个问题[J].2002,4.