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房屋设计分析范文

发布时间:2023-11-10 11:03:12

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房屋设计分析

篇1

一.建筑结构优先设计方法理论及应用

(一)房屋结构设计中上部结构的优化设计分析

建筑结构设计优化方法的概述建筑结构设计优化方法是从林论上和经验上对建筑结构设计进行优化。建立与优化上部结构的模型首先应布置适宜的剪力墙,且将应将剪力墙的平面具有对称以及均匀分布的特点、有机结合楼层结构的重心以及楼层平面的刚度中心等原则有效遵循,进而将风荷载的作用下以及水平地震下扭转效应尽量减少;如果建筑房型是允许的那么应将大开间的剪力墙的结构形式优先采用,且将剪力墙的墙肢总数减少,也就是在楼层的侧向具有相同刚度时可将剪力墙混凝土的用量大大减少。但是 ,如果建筑物处在较差的地质条件中,那么建筑对于抗震的要求就会随之提高,所以,这就要求尽量避开大的剪力墙结构进行采取措施。例如,若是确定好墙柱之后,跨高比在五米以上,那些框架梁高度英爱采取跨度的十二分之一;另外,建筑楼板的厚度也应该与规定的相吻合。总之,房屋结构设计中的中上部结构都需要进行合理的计算分析,这也可以算是一种概念的优化。

(二)房屋结构设计中建筑以及结构协调优化设计分析

再设计的过程中要配合建筑结构以及建筑平面,进而将美观和适用结合起来以实现它设计目标。布置建筑墙柱应该同建筑物中平面功能的要求相满足;为了实现构件的标准化应尽量的统一各个房间的开间进深;而建筑体系在保证尽量简单的同时墙柱应该难以出现错位现象,且截面的面积也不该有太明显的变化发生,也不可以对夹层结构进行设置;在那些应力集中或者是受力复杂的转角地方不要设置楼梯或者电梯,以免造成安全事故。规则且简单是建筑整体的布置中要遵循的原则,并且为了避开扭转效应应该避开让建筑钢心和质心重合在一起。

(三)房屋结构设计中结构以及电气之间调优化设计分析

如果电气管线容易导线形式安装与金属管外部或者楼板以及墙体处,有可能使预制结构施工困难。因此,若管线贯穿了建筑梁在梁预制的时候应该将孔洞提前留下,并且抱着墙体的厚度与梁宽度一样。大部分房屋的建筑内部电梯房具有较多空洞在里面,同时也有较多的预埋构件。所以,在房屋设计时候应该单独计算电梯房应该具有的强度,从而保证设计合理的同时对施工质量的安全进行有效的保障。总之,在对房屋建筑工程进行建筑结构设计的过程中,设计人员必须严格遵守相应的结构设计规范,不仅仅是要了解设计规范中的相关条例,而且要与房屋设计的实际情况向结合,对优化方案进行合理应用。

(四)房屋结构设计中整体优化以及局部优化设计分析

层次性和复杂性这两大类系统性设计特点是所有建筑项目设计中都包含的部分。复杂性主要包括构件选用、材料、结构选型等,层次性主要包括设备安装系统、结构设计系统和建筑设计系统等多个方面,并且每个系统也可以分成多个子系统。进行设计的整个过程若是优化每个子系统,那么实际上将局部之间横向的联系切断。叠加起来的整个工程没有具有最优化的整体。事实上,每一项的设计环节最优化的方案都很多,也就要求再设计的时候要根据每一个阶段的形制进行优化选择,而不是一概而论。在每个阶段的优化选择,确保了建筑工程的质量提高了建筑寿命的同时可以大限度的提升企业的经济效益。

二.房屋结构设计中建筑结构优化方法的重要作用

(一)降低投入,提高经济性

建筑结构优化方法在我国现阶段国情与发展趋势来看,主要表现为高层建筑,基于这种情况,减少资金的投入是房屋建筑与时代相符合的一点。对房屋建筑结构进行优化设计可以全面发挥各种设备的性能,这样不仅可以降低工程造价,减少资金的投入,为企业赢得最大的效益。据有关数据显示,建筑结构优化设计后,房屋建筑成本大约可以节省百分之十到百分之三十,成本大幅降低,并且各个结构之间的联系也更加紧密,从而大大提高了其经济性。事实上,建筑结构优化设计方法有许多特点,如其多学科联合性广、美观性强、实用性强、又有节能环保的优点,便于施工管理等等。

(二)提升建筑的安全性

通过房屋结构的优化设计,对原来方案中的不足缺陷进行弥补,大大提升了建筑的合理性和安全性,提升了房屋的承受能力,在正常的维护下具有足够的耐久性吗,确保了房屋的安全使用。这种安全性在一定程度上就是可靠性,我国现在建筑会出现一些事故,如电梯事故,地震洪水等导致的房屋塌陷等,这些直接导致人们对建筑选择及其谨慎,所以这种可靠性对于建筑及其重要。所以建筑师要在保证安全性的前提下,不断创新。

三、小结

本文作者从 多方面分析了房屋结构设计中建筑结构有先设计方法,优化升级房屋建筑,希望可以对建筑业起到作用,并且将更加适宜的物质生存和发展环境提供给民众,最后简单说明了房屋结构设计中建筑结构设计优先方法的重要作用,不仅仅是对合理性、安全性等的优化,而且对美观性也作出了要求,进一步增强了整个房屋建筑结构优化设计的价值。

参考文献:

[1]齐建民;《建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用》;科技资迅杂志;2015(11)

[2]张岩;《建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析》;现代装饰(理论)杂志;2014(06)

篇2

中图分类号:TU318文献标识码:A 文章编号:

随着社会对环境问题的高度重视,我国建筑行业要想加快发展,就要严格按照绿色建筑设计基本原则,优化建筑结构选型,降低能源和资源消耗,推进建筑产业及相关产业的发展,进而促进建筑行业的可持续发展。

研究背景

建筑业作为资源与能源消耗量大的产业,其所造成的环境问题也日益突出,能源、资源的枯竭以及环境恶化已经严重威胁到人类的生存与发展。因此,在这个社会背景下,绿色建筑理念应运而生,随着时代的发展和建筑业的发展,绿色建筑理念也不断地渗到实践当中,目前绿色建筑已经成为当下建筑行业的发展趋势。尤其是在当下经济、社会、文化快速发展的情况下,大量高层建筑建设而成,其所消耗的资源对环境所造成的负荷也不是巨大的。为此,我国建筑行业要想可持续发展,就要坚持可持续发展原则,合理运用平衡原理,加强对建筑结构的整体设计,充分体现环境、建筑以及科技的统一发展。

二、设计思路

绿色建筑结构设计除了要满足国家规范设计,还要顺应绿色理念,配合以下特性,具体可以从以下方面入手:

结构选型

从重构件材料来讲,我国建筑房屋结构体系主要分为四个结构体系,即砌体结构、木结构、钢筋混凝土结构和钢结构,以下作具体的说明:

砌体结构,并且包含粘土砖砌体结构,主要指的是砌块结构,不论是从地方标准,还是从绿色建筑标准来讲,相关规章制度中都均对粘土砖制定了禁止使用的条文,同时,这也完全条例我国的耕地保护政策。因此砌体结构主要采用的是矿渣、工业废渣、 砖渣制作而成,既可以节约资源,又可以加强对废物的重新利用,因此,在绿色房屋建筑结构体系设计中,砌体结构是值得倡导的结构体系。

木结构,从绿色建筑结构理念的本质而言,木结构可以说是最为理想的建筑结构,其主要取材直接,且可以循环再生,同时,在建筑施工时,便于安装和拆卸,既节约能源,而且无破坏、无污染,更为重要的是可以该结构的应用能够直正做到与自然和谐。若是从结构设计角度来分析,木结构的抗震性能好,自重轻,可以说是安全性与舒适性的有效结合体。但是从我国国情角度出发,我国人口多,森林覆盖率小,木资源相对缺乏,加上木结构使用局限性高,无法适应密集型的城市发展。

钢筋混凝土结构,在我国的建筑结构体系中,该结构仍旧是作为主导结构,混凝土结构住宅节能率为53.52%,虽然一些专家明确提出其并非绿色建筑结构,这也成为绿色建筑结构设计首要问题。当前建筑结构设计师应该充分考虑如何降低和减少钢筋混凝土结构对环境的影响,提高结构的耐久性,延长结构使用寿命,优化结构体系设计,通过对多种方案对比分析,确保结构设计的合理性,积极探讨绿色建筑结构形式,如当前大跨度预应力、空心楼盖结构等新型结构形式的应用。

钢结构隶属于绿色建筑结构体系。在建筑设计中,钢结构由于抗震性能好、自重轻,尤其是轻钢结构,其主要的结构材料主要采用可重复可再生的材料,不仅对环境污染少,且施工周期短,节能率为56.06%,可以说是一种典型的绿色建筑结构。从未来建筑结构的长远发展状况来看,钢结构体系的应用将成为未来中国绿色建筑的主要结构体系。比如安哥拉安居家园住宅项目采用杭萧钢构钢结构住宅体系,上部15层的纯钢结构住宅,该型住宅建筑面积15953.43m2,方案建材生产总能耗4892.5tec,单位面积能耗为0.109tce/m2,比混凝土结构住宅减少耗能11.9%。

结构构件

建筑产业化发展,使得结构构件的制作和工业化生产成为发展必然,同时,国家和政府也将结构构件工业化生产作为绿色建筑设计标准和评价指标以及绿色建筑的主要内容。目前我国的钢结构仍旧于探索研究阶段,可以却是最适应建筑产业化的结构体系,并且能够满足产结构设计的集约化和社会化供应需求。比如当前预制装配式混凝土结构,不仅节能环保,而且优质高效,在这个背景下,结构工程设计师必须要以结构构件的产业化发展为主导,结合当下的现场装配需要、生产工艺需要,做好结构构件的绿色设计,既要保证各个构件之间良好的连接性,又要保证构件质量和减震性能。

3.结构耐久性

在建筑结构设计中,结构耐久性也是一个非常重要的环节,同时,也是确保正常设计、正常使用、正常施工的的根本条件。为此,结构设计师要在规定的时间内,满足结构的预定功能,延长结构使用周期。在具体的设计中,结构的耐久性主要体现在耐火材料的使用以及防腐材料的应用上,因此,设计师要按照《钢筋混凝土结构设计规范》,综合所有设计要求,全面提升结构的耐久性,具体的耐久性实施方案如图1所示:

图1 实施流程图

三、设计方法

充分利用新型材料

绿色建筑材料系统是满足建筑节能,环保,生态的需要。从本质上,绿色建筑结构体系的设计对于建筑材料的性能要求是相对苛刻的,多数的天然材料均无法满足绿色结构设计要求。因此,一些新型材料应运而生,一些传统的建筑材料也得到新的发展。如轻骨料混凝土、高强度混凝土、纤维混凝土等新型材料,由于他们具有自重轻、高强度、抗拉强度强等特点,被得到了广泛应用,并且取得了良好的应用效果。又比如铝合金、钢材等金属材料的应用了不断向着强度更强、重量更轻、热绝缘性好的方向发展,当前我国建筑结构体系设计中所应用的高强钢筋屈服强度可以达到550MPA以上,并且通过天然材料与新型材料的结合,这些为绿色建筑的发展创造了良好的条件和基础。

2.加强节能技术应用

绿色建筑结构设计,最为主要的目的和任务就是节能。一般而言,建筑结构节能主要体现在两个方面:一是设计生产中的节能,一是使用中的节能。因此,设计师要不断应用一些节能技术,有效地应用到结构设计中,降低建筑能耗,提高建筑性能,比如建筑结构的保温性能,可以采用新的材料、新节能技术以及新的墙体结构,加强热绝缘和控制冷风渗透,同时,考虑到其他部分新技术的应用,积极引进先进要并制造工艺和无污染环境的生产技术,从而全面提升建筑的保温性能,以此来达到绿色建筑结构设计标准和要求。

3.利用可再生绿色能源

目前,在绿色建筑中得到最广泛利用的可再生绿色能源就是太阳能。这与建筑结构体系的绿色设计有着直接的关联。比如在设计时,建筑房屋屋顶部分要吧采用太阳能集热设施部分代替,不仅可以节约投资,而且具有良好的防水隔热作用。因此,在绿色建筑结构设计中,设计师要太阳能与建筑结构设计结合起来,一方面,可以保证设施与建筑房屋设计的一体化,提高建筑整体的美观性,另一方面,可以体现各类住宅的特点,成了独特的建筑景观。

结语:

绿色房屋建筑与传统的建筑不同,最为基本的要求就是投资控制要严格,在确保经济性的情况下,提高建筑的品质,从而有效地满足建筑可持续发展要求。 因此,结构设计师必须要充分利用绿色建筑设计理念,全面渗透到结构构件工业化、结构体系以及结构耐久性等各个方面,同时考虑结构设计的节材、环保、施工安全等因素,进一步优化结构设计,最终通过技术、经济、资源的系统分析,获得最佳的结构设计方案。

参考文献:

篇3

一、钢筋混凝土房屋高度限制与结构选型

地震区钢筋混凝上房屋总高度是确定结构选型的重要因素之一,这类房屋的高度限位与地震烈度、场地条件和结构类型有关。规范规定不同类型钢筋混凝土房屋的适用最大高度如表1.

表 1 适用房屋的最大高度(m)

建造于IV类场地的房屋,地震效应较大的,抗震性能较差的装配正体式结构和有框支层的抗震墙结构以及非常不规则的结构,房屋的最大高度应适当降低。

房屋自振周期与房屋高度有关,在已知高度选择结构类型时,应注意使多层和高层钢筋混凝土房屋的自振周期与场地特征用期Tg错开,以避免共振影响,减弱结构的动力反应.

二、结构抗震等级

1. 地震烈度。不同设防烈度的地震作用在与其他荷载效应组合中所占比重不同。因此不同设防烈度的结构实际抗震能力有较大的差别。6、7度与8、9度设防烈度的房屋抗震要求应有较大差别,地震烈度愈高,结构抗震要求也愈高。

2.不同抗侧力构件的抗震能力主要决定于主要抗侧力构件的抗震能力。一个结构中主要与次要抗侧力构件的抗震要求应有所区别。如框架结构中的框架是主要抗侧力构件,其抗震要求应比框架―抗震墙结构中的框架高。

3. 规范综合考虑地震烈度、结构类型和房屋高度等因素,采取划分抗震等级的方法来区别对待不同抗震计算要求和构造措施的方针,对同一设防烈度不同类别和高度的建筑可采用不同的抗震等级,同一建筑中不同的结构部分也可采用不同的抗震等级

三、计算要点

在规范中,为了保证框架的延性和变形能力,防止在地震作用下出现突然脆性破坏,按不同抗震等级框架分别规定了一些计算要点,内容如下:

图1 框架的两种典型的破杯机制

1.柱抗弯能力

一、二级框架的梁、柱节点处,除顶层和柱轴压比小于0.15者外,粱柱端弯矩应分别符合下列公式要求:

一级(1)

二级 (2)

式中:――节点上下柱端顺时计或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和。上下柱端弯矩,一般情况下可按弹性分析分配;

――节点左右梁端反时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值之和;

――实配系数。可按节点左右梁端纵向受拉钢筋的实际配筋面积之和与计算面积之和的比值的1.1倍采用。

一、二级框架的底层柱底和框支层柱两端组合的弯矩设计值,应乘以增大系数1.5。

众所周知,框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关。破坏机制主要有梁铰机制(图la)、柱铰机制(图lb)和二者组合的混合机制。柱铰机制容易形成薄弱层塑性间变形集中。梁铰机制使整个框架有较大内力重分布的可能和有较大的变形能力与耗能能力,因此提高柱的抗弯强度,梁铰机制,较为有利,见图la所示。

规范规定一、二级抗震等级框架的柱端抗弯能力分别符合式(1)、(2)要求,其目的是为了体现强柱弱梁的设计要求。但在实际工程中由于梁筋超强、楼板配筋参加梁的抗弯作用等因素,要完全做到梁铰机制,柱不出现塑型性铰必须大幅度提高柱的相对抗弯强度。试验说明按照规范的一级要求一般也只能达到混合机制,即在间一层内不致全部出现柱铰,但它可以达到适当推迟出现柱铰目的。对于轴压比小于0.15的柱。包括顶层柱在内,因为柱具有同梁相近的变形能力所以不需要加强其抗弯能力。

2.梁、柱、抗震墙和抗震墙连梁平均剪应力控制

研究表明构件塑性铰区截面平均剪应力应于控制,以剪压比(平均剪应力与混凝土轴心抗压设计强度比值)限值来表述较为可取。剪压比过高,混凝土出现过早破坏将不可能与箍筋一起充分发挥作用。因此必须予以限制,这在实际七是规定r构件最小截面尺寸。根据国内外大量试验研究成果结合规范中配筋构造要求,新规范对规定进行抗震验算的框架梁柱、抗震墙和连梁,规定其端部截面组合的剪应力设计值应符合下式要求:

(3)

式中:――端部截面组合的剪力设计值,应按下面有关公式计算;

――混凝土轴心抗压强度设计值;

――梁、柱截面宽度或抗震墙墙板截面宽度;

――截面有效高度,抗震墙可取截面高度;

――承载力抗震调整系数,取0.85

框架梁和抗震墙中净跨大于2.5倍梁高的连粱,其端部截面组合的剪力设计值,一二级应按下列各式调整,三级可不调整。

(4)

一级 (5)

二级 (6)

式中:――剪力增大系数;

――实配系数,可按梁的左右端纵向受拉钢筋的实际配筋面积之和与计算面积之和的比值1.1倍采用。

――梁的净跨;

――梁上重力荷载代表值(9度时高层建筑还应包括竖向地震作用标准值)作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值;

――分别为梁的左右端顺时针或反时针方向截面组合的弯短设计值。

框架柱和框支柱端部截面组合的剪力设计值,一二级应按下列各式调整,三集可不调整。

(7)

一级 (8)

二级(9)

式中:――实配系数,可按偏压柱上下端实际的正截面承载力和与正截面承载力设计值之和的比值采用;

―柱的净高;

――分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值,应符合(1)(2)的要求。

3.抗震墙底部加强部位截面组合的剪力设计值。一二级应乘以下列增大系数,三级可不乘以增大系数。

一级 (10)

二级(11)

式中:――实配系数,可按偏压抗震墙实际的正截面承载力与正截面承载力设计值的比值采用。

4.关于节点核心区的截面抗震验算

(1)剪力设计值

框架节点核心区组合的剪力设计值应该按下列公式确定:

一级 (12)

二级 (13)

式中:――节点核心区组合的剪力设计值;

――梁截面的有效高度,节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值;

――梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离;

――柱的计算高度,可采用节点上下柱反弯点之间的距离;

――梁的截面高度,节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值。

(2)核心区截面验算宽度

①核心区截面验算宽度,当验算方向的梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2时,可采用该侧柱截面宽度,当小于时,可采用下列二者的较小值:

(14)

(15)

式中:――节点核心区的截面验算宽度;

――梁截面宽度;

――验算方向的柱截面高度;

――验算方向的柱截面宽度。

(3)当梁、柱的中线不重合时,核心区的截面验算宽度可采用上条规定和下式计算结果的较小值:

(16)

式中:――梁与柱中线偏心距。

(4)截面抗震验算

节点核心氏截面抗震验算应采用下列设计表达式:

(17)

(18)

式中:――交叉梁的约束影响系数,四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2,且次梁高度不小于主梁高度的3/4时,可采用1.5,其他情况均可采用1.O;

――节点核心区的截面高度,可采用验算方向的柱截面高度;

――承载力抗震调整系数,可采用0.85;

――对应于重力荷载代表值的|:柱轴向压力,其值不应大于柱的截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积的50%;

――箍筋的抗拉强度设计值;

――核心区验算方向箍筋的总截面面积。

四、框架结构抗震构造措施

1.梁、柱尺寸及托轴压比要求

规范规定框架的混凝士等级不宜低于C20。框架拄的净高宜大于柱截面边长的4倍,否则应验算柱的抗剪强度。规范还分别对梁、柱截面最小尺寸作了规定,并要求梁净跨长不宜小于截西高度的4倍。

梁的截面尺寸应符合下列各项要求:

(1)梁截面的宽度不宜小于200mm且不宜小于柱宽的1/2;

(2)梁截面的高宽比不宜大于4;

(3)梁净跨与截面高度之比不宜小于4。

2.柱的截面尺寸应符合下列要求:

(1)柱截面的宽度不宜小于300mm;

(2)柱净高与截面高度(圆柱直径)之比不宜小于4.

研究表明,柱轴压比是影响柱破坏形式和变形能力的重要冈素,当柱轴压比较高时,柱可能出现小偏心受压破坏,从而大大降低柱的变形能力,此时即使增加箍筋,作用也不大,因此新规范对柱轴压比作了明确的规定,给出不同抗震等级,不同柱类型的轴压比限值,见表2,但柱净高与截面高度(圆柱直径)之比小于4、变形能力要求较高和Ⅳ类场地上较高的高层建筑的柱轴压比限值应适当减小。

表2 柱轴压比限值

类别 抗震等级

一 二 三

框 梁 柱 0.7 0.8 0.9

框 支 柱 0.6 0.7 0.8

篇4

0引言

在整个建筑工程中设计人员肩负着重大的责任,设计者在设计方法的运用和设计概念的理解上的差错,都有可能影响工程质量,甚至导致安全事故的发生。具体来说表现在三个方面:盲目参照或套用其他住宅的设计结果,没有对其设计给予重视;设计人员对设计规范缺乏应有的学习和理解,不能灵活地运用设计方法和理念;设计人员力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,缺乏对结构电算结果进行判断的经验,缺乏对整个建筑工程的把握能力。为了避免和减少设计人员的差错,保证住宅质量,探讨房屋结构设计通病有一定的现实意义。

1常见问题之一――设计人员的职业素养

有些设计人员对房屋结构的设计重视程度不够,对规则的学习和理解不够深刻,对工程设计涉及到的问题考虑不全面,经常漏掉重要的信息。有些设计人员没有对实地情况进行充分比较分析,盲目参照或套用其他的设计结果,认为设计的少许偏差对工程质量无足轻重。有些设计人员对新规范缺乏应有的学习和理解,墨守成规,结果设计质量达不到应有的水平。

2常见问题之二――框架的结构设计

现代建筑抗震设计要从多个方面对建筑设计进行考虑,其中最重要的两个方面是建筑设计的抗侧力构件结构,主要从横向框架和纵向框架考虑。横向框架与纵向框架在框架设计中承担着同等重要的角色,对于设计者来说,两方面同样不可忽视。若是对于非抗性设计中,只注意房屋横向设计而忽略纵向设计的话,则建筑中会出现工程构件的配置不均与偏差等现象。结构设计中出现的问题主要有两类,一是基础设计和计算不合理,即基础设计荷载取值不准确,这类问题可在房屋基础设计时应考虑荷载的影响;另一个方面是独立基础设计的取值不当,其中造成不当的主要原因是基础拉梁的设计与计算不合理。这些问题应在设计方案上进行实际分析,从而找出问题,优化设计方案。混凝土框架示意图如图1所示:

图1混凝土框架示意图

3常见问题之三――悬挑梁的梁高选用过小

悬挑梁的梁高选择问题关系到建筑物的今后的质量以及抗震能力的高低,然而当代建筑设计者往往忽略了这方面问题的考虑,更多的是关注对梁的强度和倾覆能力的计算。这样的倾向导致了两方面的问题,一方面当为托墙挑梁时,用过度大的挑梁会引起梁上墙体出现裂缝等问题,而且这个裂缝会随着梁支座处沿着垂直方向向上延展,到达一定高度时,这个裂缝会越来越宽大。这时候选择较小的悬挑梁对结构的稳定性非常不利,当遇突发性地震时,该建筑物的稳定性能非常差。而且悬挑结构对竖向地震的作用也极其敏感,与梁高的大小密切相关。另一方面梁高选用过小,会使受压区压力过高,从而导致梁截面受压区发生变形,这种形变也会随着时间的流逝而加大。而挑梁的变形也会带来严重的影响,会导致梁上板出现裂缝,影响房屋的正常使用,桥梁变形发展到后期会使受拉区出现严重的竖向裂缝,进而演变为斜裂缝,此时梁已接近破坏。

4常见问题之四――楼板设计问题

板将楼面、屋面施加在工程结构上或构件上各种效应的直接作用传给其周围的墙或梁上,是建筑工程中的主要承重构件,若对楼板的整体设计考虑不全面,就可能影响建筑工程的质量,造成严重的安全隐患。因此在对楼板进行设计时,要结合实际需要充分考虑柱、墙、梁等构件的安全。楼板设计中常见的问题如下:

(1)设计时未能对板的受力情况进行充分分析或为了方便计算,简单地按单向板进行计算。使计算假定偏离建筑工程中承重构件的受力情况,导致一方向配筋过大,承重能力强,而另一个方向按单向板配筋,配筋严重不足,承受能力不一而出现裂隙。

(2)板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑物楼板上常常会布置一些用来隔断或其他用途的非承重隔墙,在进行板的配筋计算时,要将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载,而不是简单地将隔墙的总荷载除以板的总面积。同时,在板的设计中没考虑板上隔墙顶部处理带来的问题。如在采用立砖斜砌顶紧上部分的楼、屋面板时,上部的板会增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部也会出现负弯矩。

(3)双向板有效高度取值偏大。双向板跨中正弯矩钢筋是交叉“井”子叠放的,长跨方向的跨中钢筋应放在上面,短跨方向的跨中钢筋置于长跨钢筋的下面,向上下两个方向产生弯矩,计算双向板有效高度时应采用两个方向的各自的实际值,一般短向的有效高度比长向的有效高度大d(d为短向钢筋的直径)。部分设计人员对板的受力情况认识不足,简单地按照两个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,影响建筑工程的质量,造成严重的安全隐患,甚至出现裂缝的现象。

5结束语

房屋的结构设计是一项系统而且全面的工作,作为设计人员,必须要具备扎实的理论知识,灵活的思维和认真的工作态度。加深对其中经常出现问题的认识与研究,在实际的工作经验中不断提高自己的工作能力和水平。所以,要避免因为自己的水平不够或者马虎大意而造成的一些不必要的错误。文章详细的介绍了几个常见的问题,希望设计人员能减少这些通病的发生,提高我国工业和民用建筑的质量,为人员的安全提供可靠保障。总之,设计者应按照有关规定严格执行,才能从根本上消除设计质量的潜在隐患。

参考文献

[1]王宝儒.浅谈房屋结构设计中应注意的几个问题[J].山西建筑.2010(01):25-27

篇5

中图分类号: S611文献标识码:A 文章编号:

基于房屋建筑工程的复杂性,结构设计一直都是影响房屋建筑工程质量的重要因素,基础部分的设计尤为关键。基础设计关系到房屋建筑的整体质量,也影响建筑后续工作,无论新技术如何应用,建筑业如何发展,基础设计作为房屋建筑安全稳定的根本,其重要性都是一成不变的。

1、房屋建筑中基础设计的选取原则

房屋结构设计主要是指房屋基础结构和上部结构。由于房屋结构受到的重力恒载以及竖向静力等力的作用,其上部结构主要为其在这种受力状态下保证结构的稳定性。房屋的静态荷载一般呈垂直传递,地震作用是恰恰和静载作用相反。为了适应到结构中上部和下部的地基条件,选择基础结构异常关键。

建筑结构设计是一个全面和系统的工作,我们在设计过程中,以确保遵循四个基本原则:“刚柔相济,多道防线,抓大放小,打通关节 ”。在此基础上做好反馈工作,对建筑的具体情形具体分析,不断提高设计水平,这有这样才能满足我们的需求。

现在房屋建筑中基础设计的选取方法主要是考虑地基、基础、上部结构之间的作用力,以之作为依据选取合适的基础设计。但是,这种方法也有弊端,主要是由于很多情况下并不是根据实际情况做出的决定,而是基于一些假设,这就不可避免的带来了误差,

针对大部分设计,常规设计还是主要的设计方法,其主要理论依据是经典结构力学与弹性力学,这种设计优点是简单方便,能满足大部分要求,但是对于对地基沉降敏感的结构却不适应。

2、房屋建筑常用的几种基础形式

(1)墙下条形基础

普遍应用的是混凝土刚性基础,它可以起到承受抗压、抗拉、抗剪强度的功能,不过效果不是很好。一般来说这种基础适合建设5层以下的建筑。它的优点是价格低,方便,可因地制宜的改造整体的刚度。此外,较好的墙下条形基础还有钢筋混凝土柔性基础,它能够很好的解决上部结构荷载较大,地基承载力又较低,且地基又不很均匀的问题,在6层以上的建筑中这种基础使用较多。

(2)独立基础

独立基础可分为刚性独立基础和柔性独立基础,他们在柱下基础中使用较多,基础的断面有方形和矩形,主要依据是不同的柱荷载偏心距。当有比较大的柱距时,独立基础相较于其他基础明显性价比更高。在多层建筑的上部结构作为框架体系的时候,如选择独立基础比较合适。此外,独立基础较普遍的应用在民用建筑的中柱,目前看来效果是不错的。

(3)柱下条形基础及十字交叉基础

在柱荷载或者地基条件恶劣而不能采独立基础的时候,柱下条形基础是相对不错的选择。它的刚度较大,能够调整沉降的均匀度,不过柱间距较大时这种设计则不可以采用,因此,采用这种设计要在柱间距不能过大的前提下。十字交叉基础比较适合地基的承载力比较小但柱荷载却比较大的时候,它能够较好的完成目标。不过虽然它的空间刚性较大但不能随意的使用。

(4)钢筋混凝土筏片基础

钢筋混凝土筏片基础适用于基础之间的空隙较小并且基础的底面积出现重叠的情况。在有地下室的结构中,筏片基础作为地板结构应用较多。此外,根据荷载的大小可以选择合适的筏片基础。筏片基础的优点是整体的刚度较大,可调整整体沉降的均匀度。不过钢筋混凝土筏片基础也不是万能的,需要根据具体情况来实施。

(5)桩基础

承载力高、沉降量小是桩基础的优点。在地基变形和强度方面都无法满足要求时可采用桩基础的深基础。桩基础适应于以下情形:建筑物的上部结构荷载较大,而地基上部负载能力小,下部有可作为桩端持力层的坚实土层时;天然地基上的浅基础沉降量过大,即使进行地基处理也不能满足建筑物要求时;对较为重要的建筑物,虽然地基承载力尚好,但由于对控制沉降有较高要求,不允许有过大沉降,也可考虑采用;对土层不很厚,土质又较差,如做条形基础,土方量较大,可考虑采用钻孔,灌注短桩。

3、房屋建筑结构设计中的基础设计应注意的问题

(1)充分考虑各种因素对地基与基础设计的影响

在地基与基础设计当中,设计人员应该充分考虑各种因素对设计方案的影响,一方面,设计人员应该从前提地质勘查中所收集的各种地质数据资料,了解当地的地质构造、地震灾害情况,并通过其它途径获得气候、环境等方面的资料,在这些资料的基础上进行结构设计,这样能够最大程度的减少不良因素的影响。另一方面,运用换土垫层方法处理软土地基的时候,应该在地质勘查的基础上,了解土层构造及软土层的厚度,在此基础上计算垫土厚度,使垫层的宽度与及厚度符合安全性和经济的双重要求;需要注意垫土的选择,一般选择硬度、强度较好的沙砾,保证垫土层的稳定性。

(2)充分考虑环境温度对建筑结构的影响

在建筑结构设计上,应该考虑环境温度对混凝土结构的影响。严格按照设计标准设置伸缩缝,不能为了设计上的简便和施工的便利用后浇带代替伸缩缝,这设计的过程中要详细计算环境温度对建筑机构的实际影响,在此基础上确定伸缩缝的宽度,保证能够达到环境温度影响的范围内。要选择合适的伸缩缝设施安装方案,建议使用焊接和铆钉固定相结合的方式,能够保证伸缩装置的固定性。还要选择合适的填充材料,这些需要在设计方案中体现出来。同时加强对于顶层屋面的保温隔热措施,对于受温度影响较大的部位来配置直径小一点的温度筋。

(3)重视建筑结构的边梁设计

在边梁设计上可以增加抗扭纵筋,这个既可以加在梁腰上,也可以加在底部。在这里要充分考虑扭矩对边梁的影响,在扭矩的折减上应该有个度,以保证建筑结构整体计算中内力的平衡,由于梁传给边梁的弯距(即边梁的扭距)不仅与边梁的抗弯刚度有关,而且与边梁的抗扭刚度有关,扭矩的精确度计算比较困难。

4、对房屋建筑结构基础设计的建议

设计人员在进行房屋建筑基础设计的过程当中应站在整个房屋建筑的整体高度出发,充分考虑地基以及上部结构之间的关系,在此基础之上还要科学的结合各种假定。一般来说由于基础上部结构往往要晚于基础的设计,因此要采取相应的措施,尽可能的减少由于上部结构滞后而带来的误差,从而确保房屋结构基础设计的质量。

当前建筑结构基础设计主要是根据结构力学以及弹性力学来进行的,具有操作简单可靠性高的优点,能够保证取得较好的设计效果,尤其是对于一些地质情况比较好的基础来说更能得到满意的效果。随着钢筋混凝土框架结构在建筑结构中的广泛使用,传统的结构设计方法就显得力不从心。这是因为这种结构对于基础的要求较高,一旦出现沉降,就会收到较大的影响。采用结构力学以弹性力学计算软土地基上的条形基础也与实际的情况有很大的差距。当前高层建筑的数量不断的增多,随着建筑高度的增加,其垂直方向上的载荷也会随着增加,对地基产生的压力也会加大,这样基础在较大的载荷作用之下常常会出现沉降。因此在进行高层的框架结构设计过程当中,应该注意基础的柔性降低基础的刚度。

5、结论

由于建筑结构的基础设计在建筑结构设计中的起着举足轻重的作用,我们在理论研究和实际工作中更应该优先考虑,着重解决。在实际工作中,只有选择合理的基础设计形式,才能保证建筑质量,降低建筑成本。随着我国经济的进一步发展,现今的建筑结构基础设计远远不能满足时代的要求,还需要广大实践者和理论家进行不断探索。

参考文献:

[1]陈兴义.房屋建筑学[M] 郑州:郑州大学出版社.2008(7).

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