发布时间:2024-01-22 15:36:07
导语:想要提升您的写作水平,创作出令人难忘的文章?我们精心为您整理的5篇房屋主体结构设计范例,将为您的写作提供有力的支持和灵感!
【中图分类号】TU318【文献标识码】A【文章编号】1002-8544(2015)07-0008-01
目前随着我国经济的高速发展,以及我国政府大力支持住房建设,我国房屋建筑行业高速发展,各种类型的房屋建筑在不断扩大,房屋建筑结构设计水平也有了显著的提高,各个大型的建筑的快速发展导致设计平面的布置以及体型变得越来月复杂,从而导致目前的建筑结构体系日趋多样化。然而,目前在我国实际的建筑结构设计过程中,总会受到各种各样的因素影响,比如由于建筑工程设计人员的疏忽,或是在设计过程中存在其他方面的原因导致在建筑设计中出现一些不可避免的问题,就是这些问题对房屋的建筑质量产生或轻或重的影响。因此,想要做好建筑结构设计,必须对房屋建筑结构设计的特点及结构体系有充分的了解,把握好建筑结构设计中的要点,只有这样才能大大的提高结构设计水平,在结构设计当中,要遵守经济适用、安全合理、保证质量的基本原则。把握好建筑结构设计应注意的问题是关系到建筑安全、人民安居乐业的重要工作,所以,我们作为房屋建筑结构设计人员,为避免建筑设计疏忽而造成损失,应该具体分析一下建筑结构设计中应注意的问题。
一、在房屋建筑结构设计过程中应该遵循的几个基本原则
设计人员在房屋建筑结构设计过程中,理应遵守四个基本设计原则,保证建筑结构设计的质量,这四个原则就是:“多道防线”、“抓大放小”、“刚柔相济”、“打通关节”。要想房屋建设的质量有保证,必须严格遵守这四个基本原则,严格规划,精益求精。
第一,建筑结构设计的原则是多道防线。总所周知,想要建设出高质量高安全的建筑结构体系是要求我们采取多道防线来设计的,这样一来,即使发生不可避免的灾难时(如火灾、地震),也可以通过多道防线来一层一层来防护,假设我们把在灾难来领是的生存希望寄托在某单个构件上是非常不合理的。比如,房屋的多肢墙与单片墙相比,多肢墙的抗压能力要比单片墙的大得多。
第二,在建筑结构设计当中要遵守的第二个原则就是:抓大放小。设计人员都知道,在整个房屋建筑设计当中,总的结构体系是由大大小小的各个构件协同在一起组成一体的,各个构件的作用组成整体建筑性能,但是,每一个构件在结构中的作用都是不相同的,“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等说的就是在建筑结构设计中需要遵守的抓大放小的原则,也是建筑结构设计中最常用到的概念。
第三,我们在建筑结构设计当中,也讲究刚柔相济。刚柔相济也是当前合理的建筑结构体系离不开的。如果房屋建筑结构的刚度太大,则会导致变形能力下降,当强大的外界冲击力瞬间来临时房屋需要承受的力量非常之大,这时很容易导致房屋局部严重受损。甚至会让房屋坍塌,所以在设计房屋的时候,需要考虑刚中有柔,然而,房屋建设设计的太柔,虽然结构可以很好的消减外力,但是容易受外界压力的影响,而造成房屋变形过大以至于无法使用户使用。
第四,房屋建筑过程中,打通关节这一步是必不可少的,他关系到房屋建设质量的好坏。这是因为结构体系中,大大小小各种类型的关节到处存在,而建筑结构的体系是统一的整体。我们所做的工作就是,打通建筑关节使结构保持平衡,这样做的目的其实就是使建筑结构永远处于原始的静态,避免外力不能平衡时而导致结构发生变化。
二、目前我国建筑结构设计中的应该注意的一些问题
第一、在地基建筑上与建筑基础结构设计方面存在的问题。首先,结构工程师一直都应该很重视地基与基础设计的方面,原因就是这个阶段设计过程的质量好坏会对后期设计的工作的产生巨大影响,不仅如此,在建筑房屋的时候,地基基础将是直接决定整个工程造价。然而,目前很多房屋建筑并没有地质勘察这方面的报告,建筑人员只是通过建设单位的口头表述,或者是模糊的照搬现有的建筑物基础设计资料就开始进行施工图设计。甚至有些建筑设计师对软弱的地基的危害认识不清,不加以防范,粗心大意。在采用土垫对软弱地基处理过程中,缺乏换土垫层设计这一个过程,大部分设计人员只凭经验处置地基的设计问题,或者是简单地凭借以往的设计经验来加强房屋的承载能力,根本没有进行地基垫层宽度以及厚度的精确计算,也没有对其抗压能力的估算,这样做使得房屋建筑既不安全,还不经济实用。与此同时,有一些设计人员在设计高层民用建筑房屋时,在计算房屋的梁、柱时并没有尊照目前我国的设计规范,没有将荷载乘以折减系数计算来其荷载能力,所以,这样做的结果会常常导致采用荷载值偏离实际值。结合多年经验,在地基建造和基础设计这一过程中,建筑设计工程师应当尽量选用整体性能好、能够满足地基承载力的设计,并且能够自行调节结构设计的不均匀沉降的现象。
第二,在钢筋混凝土承重结构体系、方位布置方面的问题。原则上,尽可能使钢筋混凝土结构的布置“规则化”,在抗震概念设计中,这是一个十分重要的过程,其中“规则化”就要求建筑使用平立面外形尺寸设计,以及建筑设计的承载力相关的地理分布等因素的考虑。由于大部分设计人员没有按照这几条要求导致我国很多钢筋混凝土承重结构设计布置不合理,建筑的体型也不规则。从而引起建筑结构不规则,尤其是对于复杂的建筑,在设计过程中很难用若干简化的定量指标来一一划分不规则程度,并且使其衡量出来,例如钢筋混凝土民用多层建筑结构设计的不规则程度。
第三,建筑楼板设计中存在的问题。在建筑工程中,楼板是其主要的承重构件,如果是与墙连接,它将楼面、屋面的荷载转移传给其周围的墙上,如果与梁连接,就会将压力转移到房梁,楼板的位置设计必定涉及梁、墙、柱等构件安全。如果对整个设计的考虑不周全,就会很容易导致设计原理问题。
第四,在抗震设计中,各个计算方面存在的问题。每个房屋都要有抗震设防的建筑结构设计,不仅要考虑正常使用的竖向荷载重、风荷载重,还应该使结构有良好的抗震防倒性能。我们知道,建筑结构有没有耐震的能力,主要看房屋有没有承载力和变形能力。房屋建筑中,钢筋混凝土是一种弹塑性材料,它的结构应该具有塑性变形的能力。
三、结语
从上面所说的总结起来,作为结构设计人员,建筑结构设计是一个系统而全面的工作,是建筑安全应用的基础。在工程实践中要严格遵照有关设计的规范、按照设计的标准进行操作,设计人员应该具备灵活创新的思维,加上严谨认真的工作态度,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,推动建筑业不断向前发展。
Abstract: With the rapid development of China's national economy, the improvement of people's living standard, the development that the building industry, but also to meet the people's life and material needs. Although there are significant to improve the development of housing construction, but the construction industry structure design is the existence of common problems. In order to improve the development of city, people's living needs, should be of advanced technology to strengthen the better, the building structure design to the development of safer and more reliable direction.
Keywords: building structure design; design method; problem analysis;
中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:
引言
随着经济的不断发展,人民生活水平的不断提高,城市的发展也是日新月异,新建筑的建设如雨后春。房屋建筑功能不断完善,造型上新颖别致,众多因素导致工程设计也变得复杂起来。高房价和选择面的拓展使得百姓在购房时更是对房屋的外观、性能、质量等方面抱有较高的期待。房屋建筑结构设计的理论朝着先进水平不断发展,将先进的术不断的应用于实际,在实际中不断加强完善。研究强度高、材质轻、绿色环保的新型建筑材料,应用于房屋建筑的结构设计中去,提高屋建筑的安全性、适用性,使得房屋建筑结构设计朝着可靠、实用、经济的高性价比方向发展。
1建筑结构设计的基本概念
建筑结构设计是建筑设计的重要组成部分,它建立在建筑设计的基础上,根据建筑工程的实际功能及使用情况,确定建筑物的结构类型和结构体系,进行结构设计分析,再以分析结果和相关结构设计规范为依据,进行施工图设计。建筑结构设计主要包括方案设计,结构选型,结构计算与分析,构件设计,施工图绘制这几部分。
2建筑结构设计的基本方法
2.1关于平面结构图的设计
在平面结构图的绘制进行中,首先要考虑的是在运用结构设计软件是否要进行建模。比如有一建筑基地位于抗震辐射地区的时候,我们就要以是否符合抗震措施的基本要求来规定抗震设计规范是否可以使用建模软件。但是有一些建筑物是不需要软件来建模的,可以直接进行设计,如砌体结构的建筑物,虽然此建筑物可以直接设计但还要考虑建筑物整体与局部受压的问题。但是,如果时间允许我们最好还是采用软件建模进行设计比较好。
2.2关于屋顶结构图的设计方法
当把建筑建成是坡面的时候,结构设计图有两种方法——梁板式和折板式。梁板式的结构一般是用于建筑面不是很规整、板跨度比较大的坡屋面;而折板式则是与与梁板式相反的建筑结构设计当中。一般梁板式和折板式的板的厚度不能小于120毫米那是因为梁板式和折板式的结构是受拉构件的。
2.3基础的设计方法
首先应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,确定地基基础设计的等级。高层建筑的基础选择应考虑以下条件综合各方面因素选定:(1)上部结构的类型、整体性和结构刚度;(2)地下结构使用功能要求;(3)地基的工程地质条件;(4)抗震设防要求;(5)施工技术、基础造价和工期;(6)周围建筑物和环境条件。在进行高层建筑基础方案选择时,应进行多种基础方案的分析比较,选择出既安全可靠又经济合理的基础形式。在进行基础设计时,为确保建筑物的安全和正常使用,必须满足下述方面要求:(1)基地压力小于或等于地基的允许承载力;桩基础或复合桩基础要求基地总荷载小于或等于桩基承载力与桩间地基土承载力的总和。(2)地基计算变形量小于建筑物允许变形值。(3)水平力作用时满足稳定性要求。(4)为保证高层建筑在垂直载荷和水平载荷作用下的稳定性,高层建筑基础应满足一定的埋置深度要求。在确定埋置深度时,应考虑建筑物的高度、体形、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋深从室外地面算至基础底面,宜符合下列要求:a 天然地基或复合地基:埋深大于等于建筑物高度的1/15。b桩基础:埋深大于等于建筑物高度的1/8(桩长不计在内)。
在满足地基承载力、稳定性要求并满足基地零应力区要求的前提下,基础应尽量浅埋。
3当前房屋建筑结构设计中的常见问题
3.1桩间距过小桩间距过小,不满足规范对桩的最小中心距的规定。特别是试桩、锚桩之间的间距,往往被设计人员忽视,这直接影响了试桩结果的正确性。
3.2桩身钢筋笼长度不足对挤土灌注桩,桩身钢筋笼长度没有穿越软弱土层的层底深度,不能满足桩基规范第4.1.1.2条“对于沉管灌注桩,配筋长度不应小于软弱土层层底深度”的规定,这也是工程设计中常见的问题。
3.3房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值,甚至个别建筑高度和高宽比均超出规定限值。在结构设计过程中,对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑,应按超限高层建筑进行设计。同时,另一点不容忽视的问题是,房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外,还与场地类别与结构是否规则等因素有关,当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时,其最大适用高度应适当降低(一般降低20%)。
3.4结构布置不合理、不规则结构尽可能规则,结构的布置才能更趋于合理,这是结构设计中十分重要的环节,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。
3.5结构缝设置不合理,缝宽度不足对于超长建筑物,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。
4结语
总之,结构设计是个全面、系统的工作,需要设计人员具备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。设计人员要从一个个基本的构件算起,做到知其所以然,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其它专业来进行设计。设计人员应有较好的力学知识,具备较强的手算能力,不要一味的依靠软件,以概念设计为主,提高民用建筑结构设计水平,确保建筑设计质量不断提升,努力做到民用建筑的结构设计工作更安全、更适用,更美观。
参考文献:
[1]纪荣洋,王文可.潘可明《建筑结构设计经验探讨》[J].低温建筑技术.2008(5).
[2]于桂萍《关于多层建筑结构设计中的主要问题分析》[J].中国高新技术企业.2008(22).
[3]莫雪辉《深度探讨如何提高建筑结构设计水平》[J].科技资讯.2008(28).
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).
砖混结构房屋因其具有造价低廉,经济适用,工序简单, 操作性强等特点,在我国中小城市和广大农村房屋建造中被广泛使用。但砖混结构的房屋与钢筋混凝土等结构建筑物相比,其抗拉、 抗剪力较差,房屋使用寿命较短, 尤其是在地震区, 砖混结构房屋抗震性能较弱。因此, 在对此类结构房屋建筑进行设计和施工时, 就应特别注意其性能特点,在构造柱及圈梁等整体稳定性构造措施上下功夫,以达到趋
利避害, 充分发挥砖混结构的优势。
一、构造柱的设置对施工的影响
1) 构造柱是增强建筑物整体性、 抵抗地震作用的重要构造措施,在很多设计中, 构造柱的设置只考虑符合抗震规范, 没有考虑实际已存在的温度应力, 认为温度应力在规范上未明确规定计算方法,不考虑也不能算是设计错误。 因此, 设计人员对六层以下住宅基本上是隔间设置构造柱, 未对建筑物端部裂缝多发区予以重点加强。 构造柱的
设置有的较稀, 每隔两三道内横墙才设置, 靠近建筑物端部往往也是一视同仁。
2) 构造柱的设置首先应符合设计规范的要求, 也应考虑施工的方便。 如某工程门口处墙垛有效断面为 180mm×240mm。 施工规范规定“构造柱的混凝土浇灌可以分段进行,每段高度不宜大于2.0m或每层分两次浇灌。在施工条件较好, 并能确保浇灌密实时, 亦可每层一次浇灌” 。这就说明了在保证混凝土质量的前提下可每层一次浇灌,首先必须加固门口处的墙垛,然后才能浇灌构造柱的混凝土, 否则该墙垛不能保证自身的稳定性, 即使是分两层浇灌, 该墙垛自身的稳定性也不能保证。根据 GB5000322001 砌体结构设计规范第 5.1.3 条中的规定“对于上端为自由端的构件, H0=2H0 则有:H0=2×1800=3600。墙垛砂浆强度等级 M5, 由规范表 6.1.1 查得[β]=16, β=H0/h=3600/180=20>[β]=16。3)如果要保证构造柱混凝土能够浇灌, 墙垛须分三次砌筑,这样, 既不能保证墙体连续作业, 也
增加了构造柱的接槎数量, 给施工造成极大的不便。 如果构造柱断面设计成第二种形式, 既能一次浇灌, 也保证了每层砌体能连续砌筑,方便了施工。
二、圈梁的设置对提高房屋空间刚度的重要性
1、 抵抗不均匀沉降
当房屋建于软弱地基时,在均匀荷载下仍将产生不均匀沉降, 一般较难精确计算出此沉降值, 而是采用设置圈梁的办法加以解决。采用圈梁的房屋较无圈梁房屋不均匀沉降的抵抗能力可提高1.5 倍左右,即前者允许有较大的不均匀沉降而致产生墙体裂缝,对于增强抗震能力方面, 近年来地震区有所谓 “圈梁为救命梁” 之说,这自然是一种过分夸张的说法, 但是也说明其作用很大。
2、 防止较大振动荷载和地震时对房屋的影响
圈梁在有振动的房屋和抗震中的作用与抵抗不均匀沉降不同,主要是加强了房屋的空间刚度,增强了抗震能力和防止连续倒塌的能力。 因此圈梁的设置应根据不均匀沉降的严重性、 房屋抗振性和抗震设防烈度不同而不同, 规范第 7.1 条的规定实际上是较低的要求,所以当在软弱地基和不均匀地基以及地震区建造房屋时,圈梁的设置应根据相应的规定予以加强。圈梁的设置标高, 当为不均匀沉降时, 宜设于基础上部及房屋檐口标高处, 因此不均匀沉降一般是两头低、 中间高或两头高、 中间低,当将墙体视作弹性地基上的梁时, 受拉区分别在底部或顶部, 无疑此处设置圈梁最为有效。对均匀地基而言, 一般地基变形为马鞍形, 因
此在软弱地基处底部设置圈梁最为有效, 对于地震区, 主要振动是水平的, 因此顶层的振动影响最大。 此外顶层的屋盖由于没有上层的垂直荷载, 缺乏必要的摩擦力所以较以下各层容易在振动下滑移, 当顶层设置圈梁时将大大有助于屋盖与墙体的锚固,增强抗震能力, 因此在地震区檐口标高处设置圈梁最为有效。
三、防止墙体开裂的具体构造措施建议
1 、温度裂缝和干缩变形的控制措施
1) 屋盖上设置保温层或隔热层;
2) 在屋盖的适当部位设置控制缝, 控制缝的间距不大于 30m;
3) 当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时, 宜设置分隔缝, 分隔缝的宽度不应小于 20mm, 缝内用弹性油膏嵌缝;
4)建筑物温度伸缩缝的间距除应满足 BGJ388 砌体结构
设计规范第 5.3.2条的规定外, 宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝, 控制缝的间距不宜大于 30m。
2、 裂缝的治理措施
1) 对墙体裂缝, 不要忙于及早治理, 等观察一个热胀冷缩周期,裂缝不再产生新的变化时再采取治理措施。鉴定裂缝是否稳定的方法: 可在裂缝内嵌抹水泥浆或玻璃纸。形态完整无损, 说明裂缝已基于稳定,不再有较大发展可能性。
2) 当细小裂缝不影响使用时可不修补, 当裂缝造成墙面渗水时,可采用嵌补密封胶或水泥浆处理。
3) 对于裂缝较多且穿墙, 影响美观和正常使用给用户造成不安全感时,可在裂缝墙体两侧用钢筋网片, 两侧网片用铁丝固定后,用水泥砂浆外部抹面处理。
3、干缩裂缝的控制措施
3.1控制缝的设置及位置
1) 在墙的高度突然变化处设置竖向控制缝;
2) 在墙的厚度突然变化处设置竖向控制缝;
3)在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离的 1/2 处设置竖向控制缝; 在转角部位, 控制缝至墙转角的距离不
大于 4.5m;
4) 在门、 窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝; 对有规则洞口外墙不大于 6mm; 对无洞墙体不大于 8m 及墙高的 3 倍;
5) 竖向控制缝,对 3 层以下的房屋, 应沿房屋墙体的全高设置; 对大于 3 层的房屋,可仅在建筑物 1 层~2 层和顶层墙体的上述位置设置;
6) 控制缝在楼、 屋盖处可不贯通, 但在该部位宜做成假缝,以控制可预料的裂缝;
7) 控制缝做成隐式, 与墙体的灰缝相一致, 控制缝的宽度不大于 12mm, 控制缝内应用弹性密封材料, 如聚硫化物、 聚氨酯或硅树脂等填缝。
3.2、灰缝钢筋的设置
1) 在墙洞口上、 下的第一道和第二道灰缝, 钢筋伸入洞口每侧长度不应小于 600mm;
2) 在楼盖标高以上, 屋盖标高以下的第二或第三道灰缝,和靠近墙顶的部位;
3) 灰缝钢筋的间距不大于 600mm;
4)灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小于 600mm;
5)灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片,网片的纵向钢筋不小于25mm,横筋间距不宜大于 200mm;
6)均匀配筋时含钢率不少于0.05%; 局部截面配筋, 如底、 顶层窗洞上下不小于 38;
7) 灰缝钢筋宜
通长设置,当不便通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于300mm;
8) 灰缝钢筋两端应锚入相交墙或转角墙中, 锚固长度不应小于 300mm;
9) 灰缝钢筋应埋入砂浆中, 灰缝钢筋砂浆保护层, 上下不小于 3mm, 外侧小于 15mm, 灰缝钢筋宜进行防腐处理;
10) 用灰缝钢
筋做砌体抗剪钢筋时,其配筋量应按计算确定,其搭接和锚固长度尚不应小于 75d 和 300mm;
11) 不配筋的外墙应设控制缝, 控制缝间距不宜大于 6m; 12) 设置灰缝钢筋的房屋控制缝的间距不宜大于 30m。
3.3、配筋带在建筑物墙体中的设置
1) 在楼盖处和屋盖处;
2) 墙体的顶部;
3) 窗台的下部;
4) 配筋带的间距不应大于 2400mm, 也不宜小于 800mm;
5) 配筋带的钢筋,对190mm 厚墙,不应小于 212,对 250mm~300mm 厚墙不应小于 216,当配筋带作为过梁时,其配筋应按计算确定;
6) 配筋带钢筋宜通长设置,当不能通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于 45d 和600mm;
7) 配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固, 锚固长度不应小于 35d和 400mm;
8) 当配筋带仅用于控制墙体裂缝时, 宜在控制缝处断开,
当设计考虑需要通过控制缝时, 宜在该处的配筋带表面做成虚缝,以控制可预料的裂缝位置;
9) 对地震设防裂度不小于 7 度的地区, 配筋带的截面不应小于 190mm×200mm, 配筋不应小于 410;
一、强柱弱梁设计中的常见问题
一个框架结构的房屋如果柱一旦受到破坏,那么整个建筑物都会都会处在危险之中严重的更可能会倾倒;相比较而言假如梁构件受到破坏,则会造成房屋的局部塌陷。由此可见,在房屋结构中柱损坏后的危害性比梁的损坏对房屋建筑带来的破坏会更加严重。这时当我们对房屋的结构进行设计时,设计人员对房屋建筑结构的各个部位应分别加以控制,并且有必要将这一理念作为中心线,进行长期的思想指导。具体的操作方法为:首先严格将柱的各项指标控制在合理的范围之内,由于当前都是依据多遇地震进行设防计算的,因此,假设柱的轴压比在计算时取值过高,安全储备较少,当发生小震时,结构的安全度基本能够得到保障,但是一旦发生大震,在安全储备较少的情况下,地震力会对结构造成极大的破坏,严重的柱可能会完全失效,这样看来柱的安全储备的多少,极大的影响了结构的整体安全性。这一设计理念也适用于防震目标――小震不破坏,中震可维修,大震不倒。
二、地基设计中的常见问题
地基基础结构是否安全合理,是保障整个建筑是否安全的重要基石,对地基基础的结构设计一定要合理且实用。因此,前期的地质勘测工作一定要保证准确,多方考量施工现场的土质等施工环境,提高地基结构设计的合理性与可行性。承载力不是地基设计的唯一参考数据,过于单一依靠一项指标是非常不合理的,因此,不能盲目地觉得承载力高就能保证地基基础的合理与安全。比如对土质软的地方进行换土垫层,有部分的结构设计者没有充分认识到软弱地基危害性,不能单一的认为承载力高就不用考虑其他的因素,对软弱地基一定注意基础的均匀沉降,只单纯依据经验进行简单的砂垫层往往是行不通的。实际上,在没有相应垫层保障的地基上进行房屋建设是不安全的;还应该采用相应的方式增加房屋自身的刚度,利用基础及其自身的刚度抵消不均匀沉降,另一方面我们要依据规范要求在计算基础时,对荷载进行折减;有部分结构设计人员在设计过程中,没有采用折减系数对房屋荷载进行有效的折减,这样导致的后果便是在设计时过于保守,基础尺寸及配筋往往偏大过多,造成工程造价提高即不必要的浪费。
三、高层建筑设计中的常见问题
随着越来越多高层建筑的出现,一系列的高层建筑问题也相继出现,最大的问题在于部分高层建筑高度大幅度超过最大限值。在当前的房屋建筑结构设计中,相应的规章对建筑物的高度、宽度等都作出了明确的规定,所以高层建筑结构的设计必须按照相关的限高规定进行。另一方面,复杂的高层建筑常常会出现错层现象,错层会使得楼层的楼板不具备连续性,也就是平面不规则,这样的情况极大的影响了结构的抗震能力。高层房屋建筑不仅要适应相关的抗震要求,还应根据土层条件,对地基基础的结构形式作相适应的调整。高层房屋建筑结构在同一时间采用两种以上结构时属于结构设计复杂化的表现,比如错层结构、多塔楼结构以及连体结构等。根据高层建筑抗震的相关要求,这些房屋在进行结构设计时应采用多个模型与计算手段分别计算,对计算结果进行分析,最后再确定结构设计方案。高层房屋建筑常存在着较多的薄弱层,这些薄弱层应进行相应的地震力放大计算,增强构造措施,这些都是高层建筑在结构设计中存在的问题以及一些常用的解决手段。
四、抗震设计的常见问题
近几年,自然灾害尤其是地震灾害频发,这对房屋建筑的抗震性提出了更高的要求。地震发生时,强烈的地面摇晃使得建筑随之大幅晃动,特别是对于高层建筑来说,如果地震强烈,而建筑结构又达不到相应的抗震标准,就有可能会出现楼体坍塌的现象,进而会造成大量的人员伤亡。楼体的结构性倒塌是地震破坏最为严重的形式,而楼体结构性倒塌的主要原因则是抗侧刚度沿高度与结构楼层屈服强度系数分布不均,从而导致的整个结构出现薄弱层,造成对整个楼体的破坏。
地震对房屋的破坏形式多种多样,加强房屋建筑的抗震性设计非常有必要,当前的高层建筑主要采用高层建筑结构规范和建筑抗震设计规范进行抗震设计。除了国家规范的要求之外,同时我们也应该加强对房屋建筑的构造、材料的研究以及施工技术的提高,采取有效的技术措施对房屋进行设计,避免地震发生时,诸如结构中支框架柱直接破坏而导致整体建筑倒塌的严重现象。
五、单一方向薄弱在设计中的常见问题
当前的房屋建筑在抗震的设计标准上,主要是通过两个主轴方向进行设计(即X、Y方向)。在房屋建筑结构设计中,横向(X)与 纵向(Y)应该具有相同的刚度,相差不宜过大,但是往往有些结构设计人员将纵向的框架梁设计的较为薄弱,这种计算方法无法满足梁对整体结构的刚度要求,在实际的房屋设计过程中,忽视地震力的某一方向可能会出现结构中地震力一个方向过大,不满足基本的抗震要求,或者造成该方向框架梁配筋偏大很多的不合理现象。
六、楼板设计中的常见问题
楼板是房屋结构中水平构件的重要组成部分,它直接承受着一座建筑在安全使用时的大部分荷载。如果没有全面搞清楚楼板所承受的荷载种类,那么结构可能会出现设计不合理、配筋偏小等问题,严重的造成楼板出现裂缝等现象。另外,楼板受荷后弯矩设计存在不合理现象,例如结构设计人员通常在楼板上安置大量的分隔墙对房间进行分隔,在实际的设计中应将该分隔墙的荷载换算成相应的等效均布荷载,然后再加载到楼板上计算钢筋用量,但是部分设计员由于专业知识与经验的欠缺,往往会将分隔墙荷载直接以线荷载的方式直接加载在板上,这种做法在设计中时不可取的。
七、异形结构设计的常见问题
随着社会经济的不断发展,人们不断追求独特化与个性化,越来越多的房屋建筑采用异形结构。但是应该充分认识到,当前异形结构在运用中存在的诸多问题,比如房屋高度过高、不合理的结构布置、结构体型不规则以及抗震结构不利等。我国对异形结构的承载力、抗震性能以及结构延展性的研究还不到位。因此,结构设计人员在采用异形结构时,一定要对可能产生的问题做综合判断,并制定相应的解决方案,特别是对于重点设防类的房屋,在进行结构设计时应尽可能的避免采用异形结构。
结束语:
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,在房屋建设中对结构设计也提出了更高的要求。房屋建筑结构设计是一个系统性的工作,相关人员需要不断强化业务理论知识与技能,并在制图过程中应保证制图规则与严谨,同时应不断进行开拓与创新;还应该强化对当前房屋建筑结构设计中常见问题的了解,以提高结构设计水平、提高解决结构设计问题的能力,在设计中充分结合新时期的高新技术与新型环保材料要求,创作出高质量、高安全性的房屋建筑作品,促进建筑结构设计的持续发展。