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關鍵詞:結構設計 方法 問題
一、結構設計中要遵循的基本原則
結構設計的目的是使建筑物安全并能夠適應使用的要求,因此我們在結構設計中要保證和遵循這樣四個基本原則:①抓大放小。②多道防線。③剛柔相濟。④打通關節。打通關節保持平衡的目的其實就是使其永遠處于原始的靜態,當力量不能暢通時,構件與構件之間的靜態平衡被破壞,結構就會發生變化。可見設計者是協調者,其任務是讓所有互不相關的靜態構件相聚之后依然處于靜態(也就是使其保持常態),或者是處在相對的靜態之中。
2.1 結構平面圖在繪制結構平面布置圖時,是否要輸入結構軟件進行建模呢?當建筑地處抗震設防烈度為6 度區時,根據建筑抗震設計規范,是可以不用進行截面抗震驗算的,但必須符合有關的抗震措施要求。因此對于砌體結構來說可以不用在軟件中建模,直接設計即可,但設計中需要注意受壓和局部受壓的問題。當然,如果時間允許的情況下還是輸入建模較好,有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導算,何樂而不為呢?需要注意的是,當建筑地處抗震設防烈度為7 度及以上時,是必須要輸入軟件建模計算的。
2.2 屋頂(面)結構圖當建筑是坡屋面時,結構的處理方式有梁板式及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規整,板跨度較大,屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于120 厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法,通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法,這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設計的關鍵是設計人員真正的心知肚明,結構設計者必須要具備一定的空間概念,正確理解建筑圖紙和意圖。設計的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會造成閣樓層的部分墻體超高,要結合門窗頂設置圈梁來降低墻的計算高度。
2.3 大樣詳圖在建筑詳圖的準確無誤的基礎上,大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎上直接繪制,也可在以前做過的詳圖的基礎上來局部改進繪制。這階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量的使結構受力合理和施工方便。在標高和外形尺寸上一定要和建筑專業協調一致。
2.4 樓梯樓梯梯板要注意撓度的控制,梯梁要注意的是梁下凈高要滿足建筑的要求,梯梁的位置盡量使上下樓層的位置統一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內折角處要斷開分別錨固防止局部的應力集中。注意梁下的凈空要求,并要注意梯板寬度的問題。首段梯板的基礎應注意基礎的沉降問題,必要時應設梯梁。
2.5 基礎基礎要注意混凝土的標號選擇應符合結構耐久性的要求。(通常情況下可采用C25)基礎的配筋應滿足最小配筋率的要求(施工圖審查中心重點審查部位)。條基交接部位的鋼筋設置應有詳圖或選用標準圖。條基交叉處的基底面積不可重復利用,應注意調整基礎寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時也要調整基礎的寬度。基礎圖中的構造柱,當定位不明確時應給予準確定位。
2.6從結構計算和構造上進行合理設計①底框砌體結構驗算時應注意:a.底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構,對具有薄弱層的底層框架混合結構,應考慮塑性變形集中的影響。b.底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底框架結構中只有底層框架抗震墻,應采用雙保險的方法,抗震墻承擔全部剪力,框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時,框架不折減,抗震墻折減到彈性剛度的20%~30%。c.應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。②避免樓板計算中不正確方法。a.連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替。b.雙向板查表計算時,不能忽略材料泊松比的影響,否則,由于跨中彎矩未進行調整,將使計算值偏小。③避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符,基礎底板上多算或少算土重。
三、當前房屋建筑結構設計中的常見問題
3.1 樁間距過小樁間距過小,不滿足規范對樁的最小中心距的規定。特別是試樁、錨樁之間的間距,往往被設計人員忽視,這直接影響了試樁結果的正確性。
3.2 樁身鋼筋籠長度不足對擠土灌注樁,樁身鋼筋籠長度沒有穿越軟弱土層的層底深度,不能滿足樁基規范第4.1.1.2 條“對于沉管灌注樁,配筋長度不應小于軟弱土層層底深度”的規定,這也是工程設計中常見的問題。
3.3 承重磚基礎采用多孔磚砌筑根據多孔磚墻體結構構造,地面以下或室內防潮層以下的基礎不得采用多孔磚砌筑。
3.4 房屋高度、高寬比超過現行規范、規程的限值現行的規范、規程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規定限值,甚至個別建筑高度和高寬比均超出規定限值。在結構設計過程中,對于房屋高度、高寬比和體型復雜程度超過現行規范、規程的高層建筑,應按超限高層建筑進行設計。同時,另一點不容忽視的問題是,房屋適用高度除與結構體系類型及抗震設防烈度有關外,還與場地類別與結構是否規則等因素有關,當位于Ⅳ類場地或結構平面與豎向布置不規則時,其最大適用高度應適當降低(一般降低20%)。
3.5 結構布置不合理、不規則結構盡可能規則,結構的布置才能更趨于合理,這是結構設計中十分重要的環節,這里的“規則”包含了對建筑的平立面外形尺寸,抗側力構件布置、質量分布,直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。由于引起結構不規則的因素太多,特別是對于復雜的建筑體型,很難一一用若干簡化的定量指標來劃分不規則程度并規定限制范圍。由于缺乏規范依據及相應的設計規定,加之對結構抗震概念設計缺乏應有的了解,有些設計人員往往對結構規則性把握不準確,導致工程中出現了規則性較差、對結構抗震十分不利的建筑。
3.6 異形柱結構設計中存在的問題近年來,在我國的住宅建設中,特別是高層或小高層住宅,有些采用了異形柱結構。目前在異形柱結構設計中存在的問題很多,也比較突出,主要表現在異形柱結構房屋的高度超高、體型不規則、結構布置不合理、抗震構造措施不當等方面。應當說,目前國內對異形柱的受剪承載力、節點承載力和結構延性等方面的試驗研究還不多,對異形柱結構抗震性能的認識還不夠充分。在這種情況下,設計異形柱結構時,對房屋高度、結構規則性及抗震措施等方面宜從嚴掌握。
3.7 結構縫設置不合理,縫寬度不足對于超長建筑物,為減少溫度變化對結構的不利影響,合理地設置伸縮縫是必要的。有些設計人員用后澆帶代替伸縮縫,其實這種做法存在一定的問題。因為后澆帶僅能減少混凝土材料干縮的影響,不能解決溫度變化的影響。后澆帶處的混凝土封閉后,若結構再受溫度變化的影響,后澆帶就不能再起任何作用了。對于不能或不便設置溫度伸縮縫的超長結構,除留設施工后澆帶外,還應采取其它構造加強措施,如加強頂層屋面的保溫隔熱措施,對受溫度變化影響較大的部位適當配置直徑較小、間距較密的溫度筋,或采用預應力混凝土結構等。
關鍵詞:房屋建筑結構;設計;優化技術
1房屋建筑結構設計中的優化技術概述
房屋建筑結構設計中的優化技術主要是指在保證房屋建筑質量的條件下,在盡量降低成本的條件下,通過優化設計方案,完成房屋建筑的結構設計。對房屋建筑結構進行優化設計,一般分為主體結構的優化和子結構的優化。從部分結構設計優化方面來分,又分為上部屋頂結構設計、中部主體結構設計和下部基礎結構設計。此外還包括建筑結構選型、建筑結構受力設計、建筑結構的布置設計等內容。總之,要以房屋建筑的主體性結構為主,在保證設計滿足房屋建筑質量與安全的基礎上進行優化。同時,要注重工程造價,這對建筑企業的經濟效益具有重要作用。不能盲目追求結構設計的優化,要在合理的資金投入范圍內,既滿足房屋建筑的實際居住需求,又兼顧房屋的美觀程度。在優化過程中,要對房屋建筑結構進行科學分析,有針對性地進行。
2房屋建筑結構設計中優化技術的意義
在房屋建筑工程結構設計中,保證建筑工程的質量是關鍵。在保證安全與質量的基礎上,對建筑結構進行整體分析、考量,對相關數據信息進行綜合評價,找出結構設計上的不合理之處,或者在結構設計上尋求創新,采取有效、有針對性的優化措施,不僅能夠使房屋建筑的結構更加科學、合理,在一定程度上還會降低施工成本,降低了整個工程的造價,有利于提高建筑企業的經濟效益,促進建筑工程的不斷發展。
3房屋建筑結構設計中的優化技術應用具體分析
3.1房屋建筑基礎結構的優化設計
在房屋建筑結構優化設計中,首先就是地基的優化設計。地基結構設計是整個結構設計的基礎,這是保證建筑工程順利進行設計與施工的關鍵。特別是在建筑行業發展迅速的背景下,市場競爭越來越激烈,相關政策制度對地基結構設計的要求也越來越高,為了保證建筑工程的性能,滿足人們的實際需求,需要相關設計人員認真考察建筑區域的實際情況,同時結合建筑物的實際情況,科學、合理地制定地基結構設計方法,對此進行優化設計,力求選擇造價最低、性能最好、結構設計最優的方案進行施工。
3.2案例分析
對于地基基礎結構的優化設計,首先,要科學地選擇合理的設計方案,如果是樁基礎,樁基類型要根據施工場地的具體地質條件來選擇,在保證設計質量的同時,盡量降低造價。對于樁端持力層進行仔細分析、比較,最后確定最佳的方案。3.2.1案例1某工程位于福州市晉安區鼓山鎮化工路北側、東山路西側,方位示意見圖1,根據相鄰地塊已施工完基礎項目的判斷,采用管樁的造價比沖孔樁的造價高。因此,前期慎重樁基選型極為重要,可以從以下幾方面綜合考慮。1)根據地質提供的資料初步計算,判斷管樁和沖孔樁的經濟性。地質土層分別為:①雜填土,厚度1.5~3.60m;②粉質黏土,厚度0.60~6.50m;③淤泥,厚度4.50~10.20m;④含碎石粉質黏土,厚度0.80~5.10m;⑤粉質黏土,厚度1.20~14.40m;⑥淤泥質土,厚度2.20~7.80m;⑦卵石,厚度0.90~6.10m;⑧全風化花崗巖,厚度1.30~8.30m;⑨砂土狀強風化花崗巖,厚度1.90~29.60m;⑩以下為碎塊狀強風化巖及中風化巖。2)采用PHC500-125AB管樁(承載力特征值2400),根據項目部提供的造價大概為145元/m,由于存在卵石層,管樁無法穿透,后期補樁30根,而且淤泥層厚度超8m,違反省標規定,因此,必須采用水泥土攪拌樁固化土層。見表1。2)采用800灌注樁(施工方式不討論),持力層為中風化層,并使用后注漿工藝,且參考其他項目承載力特征值取5000,見表2~3。4)由于現場地面有較多的雜填土,地面上存在較厚的淤泥,管樁走機需采用地面處理,按工程部提供的數據,現場換土的平均深度為2.5m,挖方的價格為70元/m3,磚碴回填為40元/m3,以5#的施工范圍(1500m2)計算,總費用為42萬元。5)從工期考慮,管樁施工日期為8月17日~11月12日,將近90天,灌注樁按照平均3天一根,5臺機,大概需要70天,時間也相近。綜上所述,152-65-27.4-42=17.6萬元,雖然管樁比灌注樁便宜,但是管樁在施工前,需要對場地進行處理,施工工期反而比灌注樁長了,考慮整個工程的貸款利息,采用灌注樁反而節約成本。3.2.2案例2天津市某項目對于高層地庫頂板結構方案問題進行了優化處理,減少地庫土建投資約15元/m2,造價經濟,施工方便,效果美觀。1)天津地區一般做法。目前地下車庫設計中一般選用兩種樓蓋形式:梁板樓蓋和無梁樓蓋。梁板樓蓋體系簡單,計算軟件模擬度高,天津地區建筑結構樓面采用梁板結構較多。2)本項目結構優化做法。地下車庫一般頂板荷載較大,抗側力要求較低,設備管道較多,無梁樓蓋較之傳統的梁板結構體系具有建筑效果好、有效降低地下室層高、方便設備安裝等優點,非常適合采用無梁樓蓋作為地下車庫頂板。本項目施工圖開始前,選取標準5跨8.1×8.1(m)網格進行計算,我們對采用兩種結構方案的地庫頂板結構做了詳盡對比,見表4。3)成果。通過以上對比可以看出,若采用無梁樓蓋方案,則采用350mm板厚+700mm柱帽的無梁樓蓋結構最為經濟。在有消防車荷載作用下,梁板結構較無梁樓蓋結構節省10元/m2,在無消防車荷載作用下,梁板結構較無梁樓蓋結構造價高出10元/m2。但有消防車荷載的地庫所占面積比例較小,且采用無梁樓蓋方案,地庫層高可由3700減至3500,可減少土方開挖、降低豎向構件等成本,根據以往的經驗數據分析,如果地庫層高減少200mm,則可減少地庫土建投資約15元/m2。天津地區由于地下車庫內采暖與通風排煙管道較多,且因嚴寒天氣給水、中水及采暖管路均需做保溫,管路較多及保溫厚度等因素對車庫的層高影響較大,通常天津地區地下車庫層高在3600mm以上,本項目無梁樓蓋方案層高為3500mm,在天津地區已達到較高水平。采用350mm板厚+350mm柱帽的無梁樓蓋方案,造價上較經濟,施工也較方便。施工完工后建筑效果較為美觀。
4結論
綜上所述,房屋建筑結構設計中應用優化技術,是我國建筑行業快速發展的實際需要與具體要求。建筑設計人員要不斷提升自身的專業設計能力,根據建筑工程的實際情況,有針對性地采用合理的優化技術,對建筑結構進行優化設計,不斷提高設計水平,促進建筑行業健康、穩定發展。
參考文獻
[1]徐凌云.探討房屋建筑結構設計中優化技術的應用[J].中國房地產業,2016,31(15):91-92.
關鍵詞:結構設計優化;房屋建筑;原理;作用
1引言
經濟的前進發展,促使精神物質需求逐步提升,對建筑的標準也超過了實用性和安全性,并對建筑外觀提出全新的標準。為此,設計師將設計是否有利于施工操作、是否屬于提升房屋結構、是否包含美學價值等劃入考量范圍,促使房屋水平有所提高。
2結構設計優化的基本原理
結構設計優化的基本原理為著手項目結構設計活動時,除應思量建筑安全系數和實用功能,也應強化美學價值。換而言之,即借助可行、合理的設計,打造完美、理想型設計作品。對于房屋工程而言,結構整體與分部結構優化設計為結構設計優化最為重要的兩個應用層面,而結構設計優化具體涵蓋圍護結構方案、細部設計與屋蓋系統方案。若要進一步細化,則可劃分為造價分析、選型和受力分析等。在具體的實施過程務必要依據實際情況來確定,盡可能達到建筑整體價值最高。在舒適安全的基礎上,建筑師應主動順應時代潮流,主動實施結構改進和創新。待設計結構時,應在總體上滿足設計師提出的設計理念,基于這一基礎,保證平面布置對稱與合理,全面縮減剛度中心和質量中心的差別;盡可能保證不讓建筑物基于水平壓力出現驟然扭轉現象。同時,縱向布置需在迎合功能標準的基礎上,盡可能把縱向承重構件展現出上下貫通這一狀態;為降低設計和結構剖析難度,最好不要應用轉換層。
3結構設計優化的主要作用
3.1降低建筑成本
將結構優化技術和傳統結構設計對比發現,前者不僅在成本方面取得顯著改善,還在質量層面獲得顯著效果。對于高樓層和多層樓層,在實際建設過程,其中樓層越高,則層數也越多,且樓層面積越大所對應的占地面積卻不太大,顯著縮減了工程成本,但所面臨的難度下述較高,除應權衡樓層距離,也應思量房屋承重。而多樓層用戶無需考量這一問題,占地面積相對偏廣。同時,建筑成本的提升表明建筑面積出現了不必要的浪費。從這兩者進行考量,建筑商一般價位傾向高樓層方案,既節約成本還提高利益,進而對房屋結構提出了全新的要求。
3.2結構設計優化的呈現
著手房屋結構設計活動時,除應思量房屋的主要作用和基本安全,也應保證房屋外觀理想和美觀。在房屋設計優化中,最主要的問題便在這里,借助最直觀方案美化房屋,且安全可靠。而這對房屋設計師也提出較高的要求,在確保建筑可靠的基礎上,從視覺上呈現出一種美感,為此,在具體的設計工作中,設計師需積極創新,依托平面設計圖融入一些新穎的想法,讓平面盡可能做到整齊與可靠性,全面縮小質量中心和剛度中心之間的差異,以此來讓建筑基于高承壓作用也不會出現扭曲變形,另外在豎向布置中保證承重構件可上下貫通,最好不要應用轉換層,規避結構和設計麻煩。
4結構設計優化的實際應用
4.1前期準備
4.1.1構建安全監管體系
當前,建筑項目監管即便有所改善,但在建筑項目中所投入的監管力度不足,極有可能出現安全事故。其中房建結構設計開展方案施工時需加大在房屋建筑項目中的監管力度,保證施工安全和建筑質量,規避重大事故。為此,應強化安全監管,提升監管力度,合理運用,有針對性勘察,構建監管范圍寬廣、理想的監管,確保結構設計優化可全面發揮自身的作用,讓結構設計能夠穩步進行。
4.1.2強化日常監管
專業水平提升與專業化強化,讓質量安全監管除應關注施工現場,也應重視工程整體,其中監管程序的完整性影響各每一個環節的監管工作,可將質量安全事故降低到最低程度。強化質量監管,優化施工行為,針對各個環節實施嚴密的安全監管,參照規范化程序穩步建設,讓建筑工程每一個單位均具備安全意識,肩負質量安全責任,認真行事,全面遵守各項法規,確保結構化設計能夠順利實施;
4.1.3編制適宜的結構設計方案
結構設計方案挑選與房屋建筑工程的開展情況密切相關。設計人員面向房屋建筑開展結構設計活動時,應全面思量結構的科學性與有效性。圍繞房屋建筑進行綜合性調查,參照建筑物的結果科學設計,讓結構設計優化能夠最大限度地發揮自身的效果,最終達到預期效果。
4.2實踐應用
4.2.1與工程成本之間的聯系
結構設計優化落實可控制房屋建筑自身的過程成本。由于房屋建筑整體面積擴大,對應高度增加,其土地占用面積并不大。結構設計優化所用技術全面運用材料性能,有機整合內部結構的每一個單元間,除保障適用性與美觀性外,還節約了施工成本,增強了結構性能;
4.2.2與土地用地之間的聯系
建筑工程的落實,離不開所占土地面積數,總建筑面積即各屋建筑面積相加的總和,但樓層層數增加可能會縮減房屋所占面積,擴大房屋建筑高度和房屋這兩者的間距,為此,土地用地一般不依房屋建筑高度的提升而遞減,不呈現出反比例關系。但結構設計優化卻能夠依托房屋實際,改善結構設計,有效拓展房屋空間,增加實用性,提升整體協調性,迎合結構需求;
4.2.3概念設計輔以細部結構設計優化
把概念設計應用到不存在可靠數據的設計活動中,利用數值充當參考,發揮輔作用,同時,在設計過程有效應用優化技術,強調細部優化和地基設計,改善建筑結構。把概念設計和細部結構設計加以整合,讓房屋結構設計穩定、安全和舒適,進而獲取可觀的經濟效益。
5結語
對房屋建筑而言,結構設計優化尤為重要,可大幅縮減房屋工程造價,有效運用施工材料,統一協調內部結構,全面迎合人們的基本需求,還可提高經濟效益。為此,我們應明確結構設計優化的基本原理,重視實踐應用,并靈活利用。
作者:殷利 單位:浙江翰城建筑設計有限公司
參考文獻:
[1]韓飛.結構設計優化在房屋建筑結構設計中的應用[J].山東工業技術,2016,(5):90~90.
[2]胡天水.房屋結構設計中的建筑結構設計優化[J].中華民居,2015,(12):45~46.
我國經濟在近些年來獲得了跨越式的發展,這也使得人們的生活水平得到了廣泛的提升。與此同時,也在一定程度上提高了人們對建筑質量的要求。為了能夠有效地滿足人們日益提升的要求,獲得企業的良好發展,建筑企業就必須要在房建結構設計的過程中合理地運用優化技術,以期可以全面提升結構設計水平,為人們建設出更加舒適、更能滿足人們需求的建筑,以此來在激烈的競爭中謀求企業的發展。本文主要探討了優化技術在房建結構設計當中的應用策略,僅供參考。
關鍵詞:
優化技術;房屋建筑;結構設計;應用
最近一些年來,我國經濟呈現出突飛猛進的發展,而這也使得房屋建筑行業的競爭越來越激烈化。對于建筑企業而言,而且如何有效地應對日益激烈的市場競爭,如何在嚴峻的競爭形勢下獲得良好的生存與發展,也成為其必須要給予充分重視與關注的問題。為了可以提高企業的核心競爭力,那么建筑企業就必須要有效地保障房屋建筑質量,這就需要在房屋結構設計的過程中合理地應用優化技術,只有這樣才能有效提升建筑質量,為企業贏得更好的口碑,樹立良好的企業形象,進而在日益激烈的競爭中取得良好的發展。
1房建結構設計優化技術的應用價值
1.1有效降低工程造價
在設計房建結構的過程中,設計者往往會充分重視房建筑質量,然后在此前提下有效地降低工程的總體造價。根據相關的研究結果表明,在實現優化結構以后,而且還可以使得工程的整體性能得到充分的保障,這樣就有效地節約了經濟支出,確保了工程質量,為企業獲得更多的經濟效益[1]。
1.2確保建筑結構的可靠性
在完成房建設計工作的過程中,合理地應用優化技術可以有效確保建筑結構的安全性與可靠性。在實際工作的過程中,設計者要基于原設計圖紙,然后再全面、合理地應用更多更先進的技術,使得建筑結構的整體參數得到有效的完善與優化,在此狀況下就可以有效地提升建筑結構的安全性與可靠性。
2優化技術在房建結構設計應用中的注意事項
2.1做好工程項目的前期參與工作
實際上,設計這一環節是房建項目的核心所在。而設計水平與設計質量會直接關系到建筑的施工質量、工期、成本與使用性能等[2]。所以,在實際應用優化技術的時候,必須要在結構的設計階段充分做好工程項目的前期參與工作,而且要針對設計結果對技術進行一定的優化與完善。在此狀況下,就能夠確保在項目的初期達到建筑結構的優化效果。
2.2做好內部結構的優化設計工作
為了可以有效地保障建筑結構的合理性與完善性,確保建筑質量,那么就必須要充分做好結構的內部設計工作,要在開展結構內部設計的工作中合理地滲透技術優化思想。以現澆板設計為例,設計人員要對現澆板的受力狀況進行深入的研究與分析,然后再充分運用優化技術理念,針對具體的情況來提出許多種不同的解決方案,并且找到其中最優的解決方案,以此來有效地防止建筑工程后期拐角裂縫情況的發生。
2.3做好與新型技術的有機融合
隨著信息化時代的到來,信息技術已經逐漸融入到人們的生活與工作中。而在房屋建設結構設計中也要充分實現計算機技術、信息技術以及優化技術的有機融合,這樣才可以更好地完成工程的建模以及數據分析等工作,從而幫助相關的技術人員更好地掌握相關的工程參數[3],并且在此基礎上掌握工程結構的穩定性與安全性,進而實現對建筑結構的安全性進行有效的控制。
3房建結構設計中運用優化技術的策略
3.1建筑結構設計的優化
具體而言,在房建結構設計的過程中運用優化技術主要體現在以下三個方面:一是選擇變量。在一般狀況下,對于那些可以決定設計方案的比較關鍵的參考數據,都能夠將其視為變量,然后供給設計人員對其進行選擇。例如,工程的約束以及控制參數主要會包含能夠充分反映房屋架構可靠性與安全性的參數等等。一旦設計人員把一些不會涉及到過多因素或者是變化幅度較小的參數當成是設計的參考指標時,則也會在一定程度上削減建筑結構設計以及計算相關工作的難度,于是也能夠幫助設計人員更加準確地獲得與優化設計相關的參考數據,進而有效促進建筑結構設計工作的順利開展,并且提升結構設計水平。二是確定函數。建筑工程的設計人員要充分利用原先設定的鋼筋尺寸以及橫截面尺寸面積的函數,然后在許多類似的參考函數中,做出合理的選擇,并且對此數據函數的性質進行深入的探討與分析,以盡可能地節省建造成本,節省企業的支出[4]。三是衡量條件。為了可以有效地確保房屋結構的耐用性、安全性以及穩定性,那么所設定的房屋設計約束指標就必須要包含變形限度、房屋的尺寸以及架構剛性等等各項指標。在具體開展設計工作時,設計人員也要充分根據工程的實際狀況,深入地比較并且分析目標確定以及實際施工中的約束性條件,使得所有條件都能夠和建筑的相關規定與標準相符,只有這樣才能夠達到優化設計的根本目標。
3.2優化技術在鋼結構中的應用
為了能夠有效確保房屋建筑工程質量,那么就必須要充分重視房屋的鋼結構設計工作,并且還要在具體設計工作中合理地運用優化技術。具體而言,可以從以下方面入手:一是要充分考慮在此工程項目當中,鋼結構有哪些應用優勢是獨有的,是其他施工技術無法比擬的;二是要思考在具體的工程項目當中,鋼結構主要的應用內容是什么?其中會使用到哪些比較重要的技術;三是在具體的工程項目當中,鋼結構會涉及到哪些具體的施工內容,其中可能會包含哪些可以優化的項目[5];四是設計人員要針對其中可能會存在的可優化項目,然后確定出具體的優化方案,做出完善的結構設計,并且分析與探討設計措施的有效性與可行性;五是要利用一些現代化的手段與技術,例如計算機技術等,對技術的可行性進行深入的分析。而且在此基礎上再建設出相應的模型;六是要對做出的模型進行深入的分析,然后判定技術的標準及其會在施工過程中所獲得的應用效果;七是要制定鋼結構的優化報告,并且在此基礎上提出行之有效的優化技術方法。
4結語
總之,當前,在人們生活水平不斷提升的狀況下,也使得人們對建筑的要求不僅僅只是局限在實用性的層面上,而且人們還對建筑的安全性與舒適性提出了更高的要求。因此,建筑企業也要加強對建筑結構的設計,在具體的設計過程中合理地運用優化技術,進而使得建筑結構設計能夠更加科學、合理,以更好地滿足人們的對建筑的使用需求,為人們創造出更加溫馨的安全、舒適的居住環境,從而使得建筑企業獲得人們的廣泛好評認可,以有效推動企業的更好發展。
參考文獻:
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[2]周世光,李瓊.淺析房屋建筑結構設計中應用優化技術[J].建筑工程技術與設計,2015(04):65-68.
關鍵詞:房屋建筑;結構設計
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
1、建筑結構設計的原則
1.1顧全大局。“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點,弱構件”等是建筑結構設計中非常重要的概念,雖然整個結構體系是由各種構件協同組成一體的,但各個構件在結構中擔任的角色不盡相同。“強柱弱梁”就是柱子不先于梁破壞,因為梁破壞屬于構件破壞,是局部性的,而柱子破壞將危及整個結構的安全,甚至可能會整體倒塌,后果嚴重!所以我們要保證柱子更“相對”安全。 “彎曲破壞”是延性破壞,是有預兆的,如開裂或下撓等。而“剪切破壞”是一種脆性的破壞,沒有預兆的瞬時發生,沒有防范,所以我們要避免發生剪切破壞!“強節點,弱構件”是指節點的承載力應高于連接構件,因節點失效意味著與之相連的梁與柱都失效。
1.2多道防線。例如,多肢墻與單片墻、框架剪力墻與純框架相比,前者比后者的抵抗能力要強。安全的結構體系是采取多道防線來設計的,當發生災難時,如果把生存的希望全都寄托在某單一構件上是非常危險的。因此,在設計中應該盡可能增設多道抗震防線,利用贅余桿件的屈服和彈塑性變形來消耗盡可能多的地震輸入能量;利用贅余桿件的破壞和退出工作,使結構從一種穩定體系過度到仍然穩定的另一種體系,實現周期的加大,從而減少地震力。
1.3剛柔相濟。合理的建筑結構體系應該是剛柔相濟的。結構太剛則變形能力差,強大的破壞力瞬間襲來時,需要承受的力很大,容易造成局部受損最后全部毀壞;而太柔的結構雖然可以很好的消減外力,但容易造成變形過大而無法使用甚至整體傾覆。結構是剛多一點好,還是柔多一點好?這些問題歷來都是專家們爭論的焦點,現今的規范給出的也只是一些控制性的指標,但無法提供“放之四海皆準”的精確答案。最后,專家們達成難以準確言傳的共識;剛柔相濟乃是設計者的追求。
2、建筑結構設計要點分析
2.1概念設計
所謂概念設計一般是指不經數值計算,尤其在一些難以作出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中,依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想,從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法,可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確,避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算,具有較好的的經濟可靠性能。同時,也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
2.2 地基基礎方面的設計要點
地基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。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提供的多層房屋建筑地質詳勘報告,特別注意不能僅以建設單位提供的籠統的附近建筑物基礎設計資料為依據。此外,應避免單純憑經驗處理的方法來對軟弱地基進行換土墊層設計,必須采取安全高效的方法處理軟弱地基的換土墊層。例如,若憑借經驗處理,僅僅采用砂墊層加強承載力,而沒有計算墊層寬度和厚度,那必然會給建筑物的安全性帶來了極深的隱患。
2.3 構造柱的設計要點
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,則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,柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓破壞,就會出現裂縫。這種情況在結構遭遇地震時表現得尤為明顯,此時應力會集中到構造柱位置,導政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。
2.4 框架結構的設計要點
在建筑結構設計過程中,極易出現為受力分析簡單而將梁簡化為鉸支梁的設計方法,即在建筑物中忽略了柱對梁的約束彎矩,忽略了梁柱間的剛結作用,結構一旦受力,柱頂抗彎強度不足,承重柱在梁底附近將會出現水平裂縫,形成塑性鉸。這樣的設計方法不僅嚴重的損害了房屋的耐久性,而且這樣的結構一旦遭遇地震作用就會出現倒塌事故造成人員傷亡,對國家和人民的財產安全早成了重大威脅。同時,現行的建筑抗震設計規范中有如下要求:水平地震的作用應按兩個主軸方向分別加以計算,各方面的地震應力應由該方向的抗側力構件來承擔。這就要求結構設計人員在框架結構設計中,不僅要對橫向框架進行設計,還也應對縱向框架進行設計。在現代建筑結構設計中,縱向框架與橫向框架應被結構設計人員加以同等重要的考慮。避免出現對縱向框架按普通的連續梁進行設計的發生;避免出現節點和框架中的縱筋等的配置不符合框架的構造要求的情況發生。
3、建筑結構設計中幾個問題的思考
3.1 關于超長鋼筋混凝土結構
目前,越來越多的建筑采用超長混凝土結構,但考慮到建筑功能和外觀上的需要,這些建筑往往不設或少設伸縮縫,致使結構不設縫的長度遠遠超出了我國規范規定的限值,通常把這種結構稱為超長混凝土結構。鋼筋混凝土結構存在抗裂性差這一缺點,混凝土建筑物的裂縫問題是混凝土工程中帶有一定普遍性的問題。混凝土結構體表面或內部產生的裂縫將對結構承載力、防水性以及抗凍性、抗鋼筋銹蝕性、抗化學侵蝕性等耐久性能產生嚴重的危害。裂縫的出現,不但影響美觀,而且還嚴重影響建筑物的使用壽命。采用后澆帶和膨脹加強帶補償混凝土結構收縮的無縫技術,就可以很好地解決這個問題。
3.2 防止由于地基沉降或不均勻沉降引起的構件開裂或破壞
預防或減少地基不均勻沉降造成的危害,可以從建筑措施,結構措施,地基或基礎措施方面加以控制。例如:避免采用建筑平面形狀復雜,陰角多的平面布置;避免采用立面體型變化過快的建筑。設計中應將體型復雜,荷載和高低差異較大的建筑物分成若干個單元,并加強上部結構和基礎的剛度。同一建筑物應盡量采用同一種基礎形式且基礎應埋置于同一土層中。
3.3 板面設置溫度應力筋
在《混凝土結構設計規范》中,規定了在溫度收縮應力較大的現澆板區域內,鋼筋間距宜取為150~200mm,并應在板的末配筋表面布置溫度收縮鋼筋,板的上下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。但在實際設計過程中,設計人員對怎樣來判斷溫度收縮應力較大的區域會產生誤區。
3.4 從構造角度看應注意的問題
在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。因此應特別注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。要保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強度要求。為了防止屋面溫度應力引起的墻體開裂,必須采取有效的通風散熱措施,構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。