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摘要:建筑物的质量好坏与其结构设计具有密不可分的关系。汶川地震中很多房屋倒塌,除了与其施工质量有关外,还与其结构设计质量有关。本文通过系统的阐述,希望能对结构设计者提高建筑结构设计质量有所帮助。
关键词:概念设计 结构设计 措施
建筑结构设计质量对建筑物的质量是很重要的,特别是对高层建筑来说尤其如此。建筑的结构设计在很大程度上影响着建设工程的安全可靠、美观实用、施工难度、工程造价等诸多品质,提高建 筑结构设计质量自古以来,都是结构工程师最为关注的话题之一。同时,项目的特殊要求、施工环境的变化以及结构设计人员水平上的差异等诸多因素都与结构设计的图纸质量密切相关。目前,由于我国建筑业领域的法律法规不够完善,我们更需要提高建筑结构设计质量,从而有效地保证人民群众的生命和财产安全。
1 建筑结构设计的基本概念
(1)结构设计的具体程序是需要严格遵守的。建筑物的设计工作实际上存在诸多分支,这些分支具体涵盖了结构设计、电气设计、建筑设计、暖气通风设计、给排水设计等。每个分支的具体设计过程都必须围绕四个根本目标:审美要求、功能要求、环保要求以及经济要求。建筑的结构是建筑物发挥其使用功能的基本条件,因而,结构设计也是建筑物设计过程中极为重要的组成部分之一,结构设计细分为以下四个步骤:设计结构方案、结构分析、设计构件、绘制施工图纸。
(2)建筑结构的类型这一概念相对而言范围广、内容丰富。根据不同建筑物在具体功能要求上的差异,随着科学技术的发展,逐渐产生了诸多结构类型与结构的分类方法。从建筑物具体用途的角度,可以划分为民用建筑与工业建筑。如果依据建筑物的层数来分类,则可以分为超高层、高层、多层、单层建筑。建筑物使用的结构材料是有所区别的,从结构类型的角度来分类,大体上有:混合结构、砌体结构、木结构、钢结构、钢筋混凝土结构等。此外,建筑物的结构构件组成方式也存在较大的区别,从这个角度,可以划分为框筒结构、剪力墙结构、框架结构、筒中筒结构、筒体结构等。由此可见,建筑结构类型的划分方法颇多,内容也相对复杂,下图为框筒结构的示意图:
框筒結构
(3)建筑结构设计中还有一个很重要的名词:概念设计。概念设计的具体含义指的是通过清晰、明确的概念结构,在不进行数值计算的情况下,根据分系统与整体结构系统间的结构破坏机理、力学关系、实验现象、震害以及工程经验所获得的原始设计思想与基本设计原则,对结构的计算结果做出合理、准确的分析,同时将计算假设与结构的实际受力状况间的差异也考虑在内,对结构或构造进行设计,尽可能使建筑物的受力更安全、更合理、更协调。
2 提高建筑结构设计质量的措施
1.重视概念设计概念是人们通过实践从理性认识上升到感性认识的结果,它反映了物体的本质特征。概念设计是一个结构工程师必备的一项基本素质。正确的概念设计可以指引设计者一个正确的方向,也是确保结构设计的合理性、安全性、经济性的前提,应该将概念设计贯穿于整个设计过程。概念设计必须依赖于深厚的理论知识基础以及对结构原理和力学性质的深入了解,只有具备了高质量的概念设计,才能完成高质量的结构设计任务。
2.加强与其他相关专业人员的沟通 建筑结构设计是一项庞大而又复杂的系统性工程,涉及的专业多,工程量巨大。在进行结构设计时,应该与相关专业的人员进行沟通商量,不得孤立独行。要想高质量的完成结构设计,不但要求具备扎实专业技能,还必须对相关专业有一定的了解,并取得其他专业人员的支持配合。当牵涉到其他专业的技术问题时,应该积极组织技术协调会,充分了解其它专业的需要,以便达成一致意见,确定设计原则,避免在出图后因各专业不协调而导致变更或返工。
3.正确运用计算机辅助设计现代计算机技术已经普遍被应用于建筑结构辅助设计中,通常是利用计算机辅助完成结构分析,大部分的图纸设计,因此,正确的采用设计软件及对计算程序的充分了解也是确保结构设计质量的关键。现在,市场上的设计软件种类较多,采用不同的设计软件得到的结果也不一样。因此,要求对结果进行认真的分析复核。另外,所有的设计软件都是根据当时国家的规范要求、结合结构体系的特点进行模拟简化而得,因此,都有一定的使用范围和使用期限。随着建筑业的发展,建筑规模越来越大,结构形式也越来越复杂,这就使得建筑结构设计的难度越来越大,计算越来越复杂,因此,结构工程师必须采用合理的设计软件,准确的设置各项技术参数,确保计算结果的准确,从而提高结构设计的质量及效率。
4.综合考虑优化设计
综合考虑各个方面的影响因素,对结构设计不断进行优化,最终在确保结构安全性的前提下,采用最为经济、最为合理的结构方案。应该将各个构件的受力状况全面考虑,确保结构的承载力满足要求。合理设置剪力墙的间距,确保楼板的刚度满足整体工作的要求。水平承重构件也应该布置合理,做到结构简单、传力明确。基础设计时应该结合实际情况,对可能出现的问题进行考虑、分析,确定最合理的方案。计算时,应该遵循“强柱弱粱、强剪弱弯、强压弱拉”的原则,不得随意的增大配筋率。为增强结构的延性,可在相对薄弱的部位适当增强配筋。对于钢筋的锚固长度尤其是直线段锚固长度,要注意温度应力的影响。平面和立面的布置,要按照均匀、对称和规整原则进行,考虑多道防线,力争避免出现薄弱层。结构的选型和布置及计算的整个设计过程,要综合考虑各方面因素,并进行极限状态的验算,以保证结构设计的方案安全合理。
5.加强抗震设计
我国是一个地震发生较多的地区,因此,要求建筑结构有很高的抗震性能,减少地震给人们带来的损失。我国的《建筑设计抗震规范》也经历了多次的修正与完善,最新的抗震设计规范是2010年版的,因此,结构工程师在进行建筑结构设计时必须严格按照现行的规范要求进行抗震设计。只有提高建筑结构的抗震性能,才能有效的降低地震灾害给人们带来的伤害。发生在中国的汶川大地震、青海玉树地震造成了相当大的损失,大量的砌体结构房屋倒塌,其原因在于结构不合理、传力不明确、抗震构造不规范。而发生在智利的8.8级地震以及最近发生在日本的9.0级大地震,死亡人员的数量却较少,倒塌的建筑物较少,其原因也就是智利及日本的民用住宅建筑的抗震性能都很强。
3结语:
提高建筑结构设计质量是一项系统性工程,需要各方面统筹规划,特别是要重视概念设计,它在一定程度上反映了一个结构工程师的设计水平,它是一种综合设计能力的体现。另外,我们在提高建筑结构设计质量的同时,也要提高建筑的施工质量,真正做到建筑物的安全舒适,为老百姓构造一个安全舒适的生活工作环境。
参考文献:
[1]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)[S]北京:中国建筑工业出版社,2001
[2]宿宗英,赵丽艳.在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].科技资讯,2010(20).
[3]闵小双,概念设计在建筑结构设计中的意义[J].科技资讯,2006(34):213
关键词:概念设计 结构设计 措施
建筑结构设计质量对建筑物的质量是很重要的,特别是对高层建筑来说尤其如此。建筑的结构设计在很大程度上影响着建设工程的安全可靠、美观实用、施工难度、工程造价等诸多品质,提高建 筑结构设计质量自古以来,都是结构工程师最为关注的话题之一。同时,项目的特殊要求、施工环境的变化以及结构设计人员水平上的差异等诸多因素都与结构设计的图纸质量密切相关。目前,由于我国建筑业领域的法律法规不够完善,我们更需要提高建筑结构设计质量,从而有效地保证人民群众的生命和财产安全。
1 建筑结构设计的基本概念
(1)结构设计的具体程序是需要严格遵守的。建筑物的设计工作实际上存在诸多分支,这些分支具体涵盖了结构设计、电气设计、建筑设计、暖气通风设计、给排水设计等。每个分支的具体设计过程都必须围绕四个根本目标:审美要求、功能要求、环保要求以及经济要求。建筑的结构是建筑物发挥其使用功能的基本条件,因而,结构设计也是建筑物设计过程中极为重要的组成部分之一,结构设计细分为以下四个步骤:设计结构方案、结构分析、设计构件、绘制施工图纸。
(2)建筑结构的类型这一概念相对而言范围广、内容丰富。根据不同建筑物在具体功能要求上的差异,随着科学技术的发展,逐渐产生了诸多结构类型与结构的分类方法。从建筑物具体用途的角度,可以划分为民用建筑与工业建筑。如果依据建筑物的层数来分类,则可以分为超高层、高层、多层、单层建筑。建筑物使用的结构材料是有所区别的,从结构类型的角度来分类,大体上有:混合结构、砌体结构、木结构、钢结构、钢筋混凝土结构等。此外,建筑物的结构构件组成方式也存在较大的区别,从这个角度,可以划分为框筒结构、剪力墙结构、框架结构、筒中筒结构、筒体结构等。由此可见,建筑结构类型的划分方法颇多,内容也相对复杂,下图为框筒结构的示意图:
框筒結构
(3)建筑结构设计中还有一个很重要的名词:概念设计。概念设计的具体含义指的是通过清晰、明确的概念结构,在不进行数值计算的情况下,根据分系统与整体结构系统间的结构破坏机理、力学关系、实验现象、震害以及工程经验所获得的原始设计思想与基本设计原则,对结构的计算结果做出合理、准确的分析,同时将计算假设与结构的实际受力状况间的差异也考虑在内,对结构或构造进行设计,尽可能使建筑物的受力更安全、更合理、更协调。
2 提高建筑结构设计质量的措施
1.重视概念设计概念是人们通过实践从理性认识上升到感性认识的结果,它反映了物体的本质特征。概念设计是一个结构工程师必备的一项基本素质。正确的概念设计可以指引设计者一个正确的方向,也是确保结构设计的合理性、安全性、经济性的前提,应该将概念设计贯穿于整个设计过程。概念设计必须依赖于深厚的理论知识基础以及对结构原理和力学性质的深入了解,只有具备了高质量的概念设计,才能完成高质量的结构设计任务。
2.加强与其他相关专业人员的沟通 建筑结构设计是一项庞大而又复杂的系统性工程,涉及的专业多,工程量巨大。在进行结构设计时,应该与相关专业的人员进行沟通商量,不得孤立独行。要想高质量的完成结构设计,不但要求具备扎实专业技能,还必须对相关专业有一定的了解,并取得其他专业人员的支持配合。当牵涉到其他专业的技术问题时,应该积极组织技术协调会,充分了解其它专业的需要,以便达成一致意见,确定设计原则,避免在出图后因各专业不协调而导致变更或返工。
3.正确运用计算机辅助设计现代计算机技术已经普遍被应用于建筑结构辅助设计中,通常是利用计算机辅助完成结构分析,大部分的图纸设计,因此,正确的采用设计软件及对计算程序的充分了解也是确保结构设计质量的关键。现在,市场上的设计软件种类较多,采用不同的设计软件得到的结果也不一样。因此,要求对结果进行认真的分析复核。另外,所有的设计软件都是根据当时国家的规范要求、结合结构体系的特点进行模拟简化而得,因此,都有一定的使用范围和使用期限。随着建筑业的发展,建筑规模越来越大,结构形式也越来越复杂,这就使得建筑结构设计的难度越来越大,计算越来越复杂,因此,结构工程师必须采用合理的设计软件,准确的设置各项技术参数,确保计算结果的准确,从而提高结构设计的质量及效率。
4.综合考虑优化设计
综合考虑各个方面的影响因素,对结构设计不断进行优化,最终在确保结构安全性的前提下,采用最为经济、最为合理的结构方案。应该将各个构件的受力状况全面考虑,确保结构的承载力满足要求。合理设置剪力墙的间距,确保楼板的刚度满足整体工作的要求。水平承重构件也应该布置合理,做到结构简单、传力明确。基础设计时应该结合实际情况,对可能出现的问题进行考虑、分析,确定最合理的方案。计算时,应该遵循“强柱弱粱、强剪弱弯、强压弱拉”的原则,不得随意的增大配筋率。为增强结构的延性,可在相对薄弱的部位适当增强配筋。对于钢筋的锚固长度尤其是直线段锚固长度,要注意温度应力的影响。平面和立面的布置,要按照均匀、对称和规整原则进行,考虑多道防线,力争避免出现薄弱层。结构的选型和布置及计算的整个设计过程,要综合考虑各方面因素,并进行极限状态的验算,以保证结构设计的方案安全合理。
5.加强抗震设计
我国是一个地震发生较多的地区,因此,要求建筑结构有很高的抗震性能,减少地震给人们带来的损失。我国的《建筑设计抗震规范》也经历了多次的修正与完善,最新的抗震设计规范是2010年版的,因此,结构工程师在进行建筑结构设计时必须严格按照现行的规范要求进行抗震设计。只有提高建筑结构的抗震性能,才能有效的降低地震灾害给人们带来的伤害。发生在中国的汶川大地震、青海玉树地震造成了相当大的损失,大量的砌体结构房屋倒塌,其原因在于结构不合理、传力不明确、抗震构造不规范。而发生在智利的8.8级地震以及最近发生在日本的9.0级大地震,死亡人员的数量却较少,倒塌的建筑物较少,其原因也就是智利及日本的民用住宅建筑的抗震性能都很强。
3结语:
提高建筑结构设计质量是一项系统性工程,需要各方面统筹规划,特别是要重视概念设计,它在一定程度上反映了一个结构工程师的设计水平,它是一种综合设计能力的体现。另外,我们在提高建筑结构设计质量的同时,也要提高建筑的施工质量,真正做到建筑物的安全舒适,为老百姓构造一个安全舒适的生活工作环境。
参考文献:
[1]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)[S]北京:中国建筑工业出版社,2001
[2]宿宗英,赵丽艳.在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].科技资讯,2010(20).
[3]闵小双,概念设计在建筑结构设计中的意义[J].科技资讯,2006(34):213