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摘要:随着我国国民经济的快速持续发展,建筑水平的不断提高,我国现代建筑事业也取得了一日千尺的发展。建筑业作为我国重要的支柱产业,在最近几年的结构设计中, 建筑行业普遍采用的是具有较好的抗震性和抗侧刚度大等特点的剪力墙结构。本文对建筑结构设计在建筑工程中的应用进行了全面分析,为建筑结构设计在建筑工程中的正确使用提供了技术保障。
关键词:概念设计;建筑结构;优化设计
中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号:
1前言
伴随我国国民经济的不断发展的房屋建筑行业也随之蒸蒸日上。特别是在我国的城市化进程中。我国的建筑行业日益旺盛。在城市化的建筑工程中,施工设计、工程设计以及施工建筑原材料的整体规划在整个的建筑施工中占有重要的因素。整个施工建筑的实用性、安全性以及经济性取决于建筑结构的合理性、美观性。凭借自身专业知识以及丰富社会实践经验,工程设计人员提出了工程建筑结构设计的方案。因此通过建筑结构设计出的建筑物,会与周边的环境以及整个社会文化内涵显得更加融合。
2 建筑设计的重要性
展现先进设计思想的关键之一是建筑设计,一个优异的结构工程师的主要任务就是在特定的一个建筑空间中,采用建筑整体的概念来完成建筑结构总体性的设计,并能有意识地处理好构件与结构、结构与结构之间的相互的关系。
之所以强调建筑设计的重要,还因为现在广泛使用的计算理论与结构设计理论存在众多的缺陷或者是程序的不可计算性,比如在进行混凝土结构设计时,内力的计算方法是基于弹性理论,而截面设计的方案却是在塑性理论的极限状态进行设计的,由于这一现实存在的矛盾,使结构的实际受力状态与计算结果相差甚远,为了尽最大限度地弥补这类计算理论的缺陷,都需要更加优秀的建筑设计与强有力的结构措施,用以满足结构设计的目的。同时由于计算机结果的高精度,这种结果往往会对结构工作性能的产生误解,只有加强对结构概念的培养,结构工程师才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。建筑设计之所以重要,最重要的原因是在方案设计阶段,在初步设计的过程中,是不可能借助于计算机来实现这一过程的。这一局限性就要求结构工程师充分综合运用掌握的结构概念,比较选择效果最好、造价最低的结构方案。但是在建筑设计中仍然存在著许多的问题
(1)屋面梁配筋数量不足。在进行结构建模的过程中,有些设计人员为了图方便或是追赶设计的进度,简单得将屋面梁直接照搬了下层梁的尺寸,这样的设计就是错误的认为屋面梁的荷载不大,同时屋面梁配筋的数量也不需要多,这样在以后的施工过程中或者是使用的时侯,一旦出现混凝土收缩、受力不均匀时,因为配筋数量的不足的原因,屋面梁就会出现裂缝宽度过大的安全问题。
(2)在进行框架结构设计时,设计师往往忽视了纵向框架的设计,只是简单地注意了横向框架的设计。在现阶段,我国的最新建筑结构抗震设计规范中,明确要求了水平地震产生的作用应按照两个主轴的方向进行计算,那么该方向的抗侧力构建就应承担各方面地震的作用力。
(3)存在计算楼板变形程度的问题。很多建筑设计在进行结构布置时,并没有采取足够的措施或是设计人员在设计时缺乏基本的结构概念,都采用基本的楼层变形的计算程序。这些程序的编程在数学上的力学模型上是绝对成立的,但是在实际中应用到计算楼板的变形程度却并不是准确无误的。
3解决建筑结构设计问题的改善对策
(1)板和梁的跨度计算。通常情况下,在我们现行的教材中所讲到的计算跨度,如净跨度的1.05倍等,一些概念和规定通常都只适用在常规的结构设计,在宽扁梁中往往是不适用的。板梁结构简单说就是将一个刚性的支座设在梁和板的中心线上,从而消除了单一的梁的概念,而是将梁和板综合统一成了一个变截面板。在扁梁结构中,当板厚和梁高厚度相当时,计算梁的长度就应取到梁的中心处,选择梁边弯矩和板厚,以及梁中心处的弯矩和梁厚进行配筋,并且要取两者的大值。实际的设计过程中,柱子也可以看成一个超大的截面梁,因此在对梁配筋时应选择柱边弯矩,削峰是比较正常的,存在问题时往往都是不削峰的。
(2)当主梁含有次梁时,要添加附加筋。在这种情况下,设计人员应当首先考虑添加箍筋,附加的箍筋实际上就是指,在次梁的界面范围,当没有箍筋时,就应该及时在次梁的两侧补上箍筋。在通常情况下,为了建筑物的安全使用,都是要附加筋的。并且在设计规范中也有明确的说明,在梁的界面高度范围内的或是梁下部的集中荷载,其都是由附加筋来承担的,所以在梁上后做的次梁或是梁上的集中荷载就是不需要添加附加筋的。总之添加附加筋的原则是:当次梁存在开裂的问题时,如果次梁的受压区的截面高度的混凝土添加了箍筋,并且确保能够承受次梁产生的剪力,那么主梁就不需添加附加筋。梁上的集中力与产生的剪力在整个梁的范围内都是一样的,那么只要抗剪满足,集中力就也是满足的。
(3)箱、筏基础底板的挑板。从结构设计的角度来讲,最为经济的种方式是能出挑板并且能够调匀边跨底板钢筋,尤其是当底板的钢筋采用了通长的布置方式时,整个底板的通长筋也不会因为边跨钢筋而增大。当出了挑板时,基底的附加应力就会得到降低,当基础形式的位置是在天然地基和人工地基的坎上时,那么加挑板时最好选择天然地基,从而有效的降低整体的沉降。而一旦荷载出现了偏心的情况,在某个特殊的位置设置挑板时,就能够调整沉降差并且防止整体倾斜的现象出现。窗井是一个较为特殊的部位,它可以看作是挑板上砌墙,因此就不用再出长挑板了,这个问题并不是绝对的,应灵活变通,如某建筑有地下室,窗井的横隔墙就会很紧密并且内部墙体与横隔墙是相互连通的,这时就应该灵活的设置。
(4)沉降计算。在基坑开挖的过程中,摩擦角范围内的基底土在受到一定约束的时候,它是不反弹的.但坑中心位置处的地基土就是要反弹的,而回弹的部分就需要人工进行清理,浪费了大量的人力物力。当基础比较大时,其受到了约束力就相对比较小,箱基就是属于这种类型,在对其进行沉降的计算时,就要按照基底的压力进行计算,被坑边土所约束的那一部分就可以看作是用于安全储备的,这也是计算出来的沉降值是要大于实际施工中的沉降值的主要原因。当基础很小时,那么其受到了约束就是很大的,这时就可以忽略回弹的那一部分,所以在计算沉降的时侯,应按照附加力进行计算。
(5)设计刚性楼面。设计人员将楼层设计成刚性的楼面,目的是为了确保程序计算的结构,能真实的反映出建筑结构的实际受力情况。将楼层设计成刚性的楼面的步骤:首先设计人员设计时有变形的平面不应作为楼面采用;同时设计人员应当充分得保证配筋的构造。但是如果有些建筑结构确实无法完全的满足刚性楼面的假定时,并且本身建筑结构的设计效果又是十分优秀的,那么设计人员在设计时就应通过采取采用斜向配筋、提高边梁暗梁的配筋数量、增加梁系梁板、采用双层的配筋形式以及洞口边加设边梁和暗梁等办法。
4结论
通过以上的论述,我们对建筑结构设计中的存在的几个常见问题和如何进行建筑结构设计存在问题的改善进行了详细的分析和探讨。作为建筑工程项目的重要组成部分的建筑结构设计工作,也是项目能否顺利竣工并且安全的投入使用的基础工作。所以,设计人员应当在设计时,就应从最基础的构件开始计算,并能深刻理解、熟练的掌握我国各类设计规范和设计标准,设计当中,还要紧密的结合相关的专业,应认真分析和思考存在的各种问题,认证总结以前的设计工作中的经验教训,找到解决问题的有效对策,从而保证建筑工程项目的质量。
参考文献
[1]董春玲.《浅谈建筑结构设计中的几个常见问题》.城市建设理论研究,2012
[2]黄彦计.《建筑结构设计的常见问题及对策》.中国房地产业,2011
[3]黄顺河.《高层建筑结构设计中的一个实例》.建筑设计管理,2010
关键词:概念设计;建筑结构;优化设计
中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号:
1前言
伴随我国国民经济的不断发展的房屋建筑行业也随之蒸蒸日上。特别是在我国的城市化进程中。我国的建筑行业日益旺盛。在城市化的建筑工程中,施工设计、工程设计以及施工建筑原材料的整体规划在整个的建筑施工中占有重要的因素。整个施工建筑的实用性、安全性以及经济性取决于建筑结构的合理性、美观性。凭借自身专业知识以及丰富社会实践经验,工程设计人员提出了工程建筑结构设计的方案。因此通过建筑结构设计出的建筑物,会与周边的环境以及整个社会文化内涵显得更加融合。
2 建筑设计的重要性
展现先进设计思想的关键之一是建筑设计,一个优异的结构工程师的主要任务就是在特定的一个建筑空间中,采用建筑整体的概念来完成建筑结构总体性的设计,并能有意识地处理好构件与结构、结构与结构之间的相互的关系。
之所以强调建筑设计的重要,还因为现在广泛使用的计算理论与结构设计理论存在众多的缺陷或者是程序的不可计算性,比如在进行混凝土结构设计时,内力的计算方法是基于弹性理论,而截面设计的方案却是在塑性理论的极限状态进行设计的,由于这一现实存在的矛盾,使结构的实际受力状态与计算结果相差甚远,为了尽最大限度地弥补这类计算理论的缺陷,都需要更加优秀的建筑设计与强有力的结构措施,用以满足结构设计的目的。同时由于计算机结果的高精度,这种结果往往会对结构工作性能的产生误解,只有加强对结构概念的培养,结构工程师才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。建筑设计之所以重要,最重要的原因是在方案设计阶段,在初步设计的过程中,是不可能借助于计算机来实现这一过程的。这一局限性就要求结构工程师充分综合运用掌握的结构概念,比较选择效果最好、造价最低的结构方案。但是在建筑设计中仍然存在著许多的问题
(1)屋面梁配筋数量不足。在进行结构建模的过程中,有些设计人员为了图方便或是追赶设计的进度,简单得将屋面梁直接照搬了下层梁的尺寸,这样的设计就是错误的认为屋面梁的荷载不大,同时屋面梁配筋的数量也不需要多,这样在以后的施工过程中或者是使用的时侯,一旦出现混凝土收缩、受力不均匀时,因为配筋数量的不足的原因,屋面梁就会出现裂缝宽度过大的安全问题。
(2)在进行框架结构设计时,设计师往往忽视了纵向框架的设计,只是简单地注意了横向框架的设计。在现阶段,我国的最新建筑结构抗震设计规范中,明确要求了水平地震产生的作用应按照两个主轴的方向进行计算,那么该方向的抗侧力构建就应承担各方面地震的作用力。
(3)存在计算楼板变形程度的问题。很多建筑设计在进行结构布置时,并没有采取足够的措施或是设计人员在设计时缺乏基本的结构概念,都采用基本的楼层变形的计算程序。这些程序的编程在数学上的力学模型上是绝对成立的,但是在实际中应用到计算楼板的变形程度却并不是准确无误的。
3解决建筑结构设计问题的改善对策
(1)板和梁的跨度计算。通常情况下,在我们现行的教材中所讲到的计算跨度,如净跨度的1.05倍等,一些概念和规定通常都只适用在常规的结构设计,在宽扁梁中往往是不适用的。板梁结构简单说就是将一个刚性的支座设在梁和板的中心线上,从而消除了单一的梁的概念,而是将梁和板综合统一成了一个变截面板。在扁梁结构中,当板厚和梁高厚度相当时,计算梁的长度就应取到梁的中心处,选择梁边弯矩和板厚,以及梁中心处的弯矩和梁厚进行配筋,并且要取两者的大值。实际的设计过程中,柱子也可以看成一个超大的截面梁,因此在对梁配筋时应选择柱边弯矩,削峰是比较正常的,存在问题时往往都是不削峰的。
(2)当主梁含有次梁时,要添加附加筋。在这种情况下,设计人员应当首先考虑添加箍筋,附加的箍筋实际上就是指,在次梁的界面范围,当没有箍筋时,就应该及时在次梁的两侧补上箍筋。在通常情况下,为了建筑物的安全使用,都是要附加筋的。并且在设计规范中也有明确的说明,在梁的界面高度范围内的或是梁下部的集中荷载,其都是由附加筋来承担的,所以在梁上后做的次梁或是梁上的集中荷载就是不需要添加附加筋的。总之添加附加筋的原则是:当次梁存在开裂的问题时,如果次梁的受压区的截面高度的混凝土添加了箍筋,并且确保能够承受次梁产生的剪力,那么主梁就不需添加附加筋。梁上的集中力与产生的剪力在整个梁的范围内都是一样的,那么只要抗剪满足,集中力就也是满足的。
(3)箱、筏基础底板的挑板。从结构设计的角度来讲,最为经济的种方式是能出挑板并且能够调匀边跨底板钢筋,尤其是当底板的钢筋采用了通长的布置方式时,整个底板的通长筋也不会因为边跨钢筋而增大。当出了挑板时,基底的附加应力就会得到降低,当基础形式的位置是在天然地基和人工地基的坎上时,那么加挑板时最好选择天然地基,从而有效的降低整体的沉降。而一旦荷载出现了偏心的情况,在某个特殊的位置设置挑板时,就能够调整沉降差并且防止整体倾斜的现象出现。窗井是一个较为特殊的部位,它可以看作是挑板上砌墙,因此就不用再出长挑板了,这个问题并不是绝对的,应灵活变通,如某建筑有地下室,窗井的横隔墙就会很紧密并且内部墙体与横隔墙是相互连通的,这时就应该灵活的设置。
(4)沉降计算。在基坑开挖的过程中,摩擦角范围内的基底土在受到一定约束的时候,它是不反弹的.但坑中心位置处的地基土就是要反弹的,而回弹的部分就需要人工进行清理,浪费了大量的人力物力。当基础比较大时,其受到了约束力就相对比较小,箱基就是属于这种类型,在对其进行沉降的计算时,就要按照基底的压力进行计算,被坑边土所约束的那一部分就可以看作是用于安全储备的,这也是计算出来的沉降值是要大于实际施工中的沉降值的主要原因。当基础很小时,那么其受到了约束就是很大的,这时就可以忽略回弹的那一部分,所以在计算沉降的时侯,应按照附加力进行计算。
(5)设计刚性楼面。设计人员将楼层设计成刚性的楼面,目的是为了确保程序计算的结构,能真实的反映出建筑结构的实际受力情况。将楼层设计成刚性的楼面的步骤:首先设计人员设计时有变形的平面不应作为楼面采用;同时设计人员应当充分得保证配筋的构造。但是如果有些建筑结构确实无法完全的满足刚性楼面的假定时,并且本身建筑结构的设计效果又是十分优秀的,那么设计人员在设计时就应通过采取采用斜向配筋、提高边梁暗梁的配筋数量、增加梁系梁板、采用双层的配筋形式以及洞口边加设边梁和暗梁等办法。
4结论
通过以上的论述,我们对建筑结构设计中的存在的几个常见问题和如何进行建筑结构设计存在问题的改善进行了详细的分析和探讨。作为建筑工程项目的重要组成部分的建筑结构设计工作,也是项目能否顺利竣工并且安全的投入使用的基础工作。所以,设计人员应当在设计时,就应从最基础的构件开始计算,并能深刻理解、熟练的掌握我国各类设计规范和设计标准,设计当中,还要紧密的结合相关的专业,应认真分析和思考存在的各种问题,认证总结以前的设计工作中的经验教训,找到解决问题的有效对策,从而保证建筑工程项目的质量。
参考文献
[1]董春玲.《浅谈建筑结构设计中的几个常见问题》.城市建设理论研究,2012
[2]黄彦计.《建筑结构设计的常见问题及对策》.中国房地产业,2011
[3]黄顺河.《高层建筑结构设计中的一个实例》.建筑设计管理,2010