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关键词:结构设计 方法 问题
一、结构设计中要遵循的基本原则
结构设计的目的是使建筑物安全并能够适应使用的要求,因此我们在结构设计中要保证和遵循这样四个基本原则:①抓大放小。②多道防线。③刚柔相济。④打通关节。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态,当力量不能畅通时,构件与构件之间的静态平衡被破坏,结构就会发生变化。可见设计者是协调者,其任务是让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态(也就是使其保持常态),或者是处在相对的静态之中。
2.1 结构平面图在绘制结构平面布置图时,是否要输入结构软件进行建模呢?当建筑地处抗震设防烈度为6 度区时,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算的,但必须符合有关的抗震措施要求。因此对于砌体结构来说可以不用在软件中建模,直接设计即可,但设计中需要注意受压和局部受压的问题。当然,如果时间允许的情况下还是输入建模较好,有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算,何乐而不为呢?需要注意的是,当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时,是必须要输入软件建模计算的。
2.2 屋顶(面)结构图当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有梁板式及折板式两种。梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。折板式适用于相反的条件。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120 厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法,通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法,这样更便于施工人员正确理解图纸。正确绘图和设计的关键是设计人员真正的心知肚明,结构设计者必须要具备一定的空间概念,正确理解建筑图纸和意图。设计的图纸方能让施工人员明白。由于屋面的起坡会造成阁楼层的部分墙体超高,要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
2.3 大样详图在建筑详图的准确无误的基础上,大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制,也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
2.4 楼梯楼梯梯板要注意挠度的控制,梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求,梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。注意梁下的净空要求,并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题,必要时应设梯梁。
2.5 基础基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求。(通常情况下可采用C25)基础的配筋应满足最小配筋率的要求(施工图审查中心重点审查部位)。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用,应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度。基础图中的构造柱,当定位不明确时应给予准确定位。
2.6从结构计算和构造上进行合理设计①底框砌体结构验算时应注意:a.底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响。b.底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时,框架不折减,抗震墙折减到弹性刚度的20%~30%。c.应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。②避免楼板计算中不正确方法。a.连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替。b.双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则,由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。③避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重。
三、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 承重砖基础采用多孔砖砌筑根据多孔砖墙体结构构造,地面以下或室内防潮层以下的基础不得采用多孔砖砌筑。
3.4 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%)。
3.5 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。由于缺乏规范依据及相应的设计规定,加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解,有些设计人员往往对结构规则性把握不准确,导致工程中出现了规则性较差、对结构抗震十分不利的建筑。
3.6 异形柱结构设计中存在的问题近年来,在我国的住宅建设中,特别是高层或小高层住宅,有些采用了异形柱结构。目前在异形柱结构设计中存在的问题很多,也比较突出,主要表现在异形柱结构房屋的高度超高、体型不规则、结构布置不合理、抗震构造措施不当等方面。应当说,目前国内对异形柱的受剪承载力、节点承载力和结构延性等方面的试验研究还不多,对异形柱结构抗震性能的认识还不够充分。在这种情况下,设计异形柱结构时,对房屋高度、结构规则性及抗震措施等方面宜从严掌握。
3.7 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。
关键词:房屋建筑结构;设计;优化技术
1房屋建筑结构设计中的优化技术概述
房屋建筑结构设计中的优化技术主要是指在保证房屋建筑质量的条件下,在尽量降低成本的条件下,通过优化设计方案,完成房屋建筑的结构设计。对房屋建筑结构进行优化设计,一般分为主体结构的优化和子结构的优化。从部分结构设计优化方面来分,又分为上部屋顶结构设计、中部主体结构设计和下部基础结构设计。此外还包括建筑结构选型、建筑结构受力设计、建筑结构的布置设计等内容。总之,要以房屋建筑的主体性结构为主,在保证设计满足房屋建筑质量与安全的基础上进行优化。同时,要注重工程造价,这对建筑企业的经济效益具有重要作用。不能盲目追求结构设计的优化,要在合理的资金投入范围内,既满足房屋建筑的实际居住需求,又兼顾房屋的美观程度。在优化过程中,要对房屋建筑结构进行科学分析,有针对性地进行。
2房屋建筑结构设计中优化技术的意义
在房屋建筑工程结构设计中,保证建筑工程的质量是关键。在保证安全与质量的基础上,对建筑结构进行整体分析、考量,对相关数据信息进行综合评价,找出结构设计上的不合理之处,或者在结构设计上寻求创新,采取有效、有针对性的优化措施,不仅能够使房屋建筑的结构更加科学、合理,在一定程度上还会降低施工成本,降低了整个工程的造价,有利于提高建筑企业的经济效益,促进建筑工程的不断发展。
3房屋建筑结构设计中的优化技术应用具体分析
3.1房屋建筑基础结构的优化设计
在房屋建筑结构优化设计中,首先就是地基的优化设计。地基结构设计是整个结构设计的基础,这是保证建筑工程顺利进行设计与施工的关键。特别是在建筑行业发展迅速的背景下,市场竞争越来越激烈,相关政策制度对地基结构设计的要求也越来越高,为了保证建筑工程的性能,满足人们的实际需求,需要相关设计人员认真考察建筑区域的实际情况,同时结合建筑物的实际情况,科学、合理地制定地基结构设计方法,对此进行优化设计,力求选择造价最低、性能最好、结构设计最优的方案进行施工。
3.2案例分析
对于地基基础结构的优化设计,首先,要科学地选择合理的设计方案,如果是桩基础,桩基类型要根据施工场地的具体地质条件来选择,在保证设计质量的同时,尽量降低造价。对于桩端持力层进行仔细分析、比较,最后确定最佳的方案。3.2.1案例1某工程位于福州市晋安区鼓山镇化工路北侧、东山路西侧,方位示意见图1,根据相邻地块已施工完基础项目的判断,采用管桩的造价比冲孔桩的造价高。因此,前期慎重桩基选型极为重要,可以从以下几方面综合考虑。1)根据地质提供的资料初步计算,判断管桩和冲孔桩的经济性。地质土层分别为:①杂填土,厚度1.5~3.60m;②粉质黏土,厚度0.60~6.50m;③淤泥,厚度4.50~10.20m;④含碎石粉质黏土,厚度0.80~5.10m;⑤粉质黏土,厚度1.20~14.40m;⑥淤泥质土,厚度2.20~7.80m;⑦卵石,厚度0.90~6.10m;⑧全风化花岗岩,厚度1.30~8.30m;⑨砂土状强风化花岗岩,厚度1.90~29.60m;⑩以下为碎块状强风化岩及中风化岩。2)采用PHC500-125AB管桩(承载力特征值2400),根据项目部提供的造价大概为145元/m,由于存在卵石层,管桩无法穿透,后期补桩30根,而且淤泥层厚度超8m,违反省标规定,因此,必须采用水泥土搅拌桩固化土层。见表1。2)采用800灌注桩(施工方式不讨论),持力层为中风化层,并使用后注浆工艺,且参考其他项目承载力特征值取5000,见表2~3。4)由于现场地面有较多的杂填土,地面上存在较厚的淤泥,管桩走机需采用地面处理,按工程部提供的数据,现场换土的平均深度为2.5m,挖方的价格为70元/m3,砖碴回填为40元/m3,以5#的施工范围(1500m2)计算,总费用为42万元。5)从工期考虑,管桩施工日期为8月17日~11月12日,将近90天,灌注桩按照平均3天一根,5台机,大概需要70天,时间也相近。综上所述,152-65-27.4-42=17.6万元,虽然管桩比灌注桩便宜,但是管桩在施工前,需要对场地进行处理,施工工期反而比灌注桩长了,考虑整个工程的贷款利息,采用灌注桩反而节约成本。3.2.2案例2天津市某项目对于高层地库顶板结构方案问题进行了优化处理,减少地库土建投资约15元/m2,造价经济,施工方便,效果美观。1)天津地区一般做法。目前地下车库设计中一般选用两种楼盖形式:梁板楼盖和无梁楼盖。梁板楼盖体系简单,计算软件模拟度高,天津地区建筑结构楼面采用梁板结构较多。2)本项目结构优化做法。地下车库一般顶板荷载较大,抗侧力要求较低,设备管道较多,无梁楼盖较之传统的梁板结构体系具有建筑效果好、有效降低地下室层高、方便设备安装等优点,非常适合采用无梁楼盖作为地下车库顶板。本项目施工图开始前,选取标准5跨8.1×8.1(m)网格进行计算,我们对采用两种结构方案的地库顶板结构做了详尽对比,见表4。3)成果。通过以上对比可以看出,若采用无梁楼盖方案,则采用350mm板厚+700mm柱帽的无梁楼盖结构最为经济。在有消防车荷载作用下,梁板结构较无梁楼盖结构节省10元/m2,在无消防车荷载作用下,梁板结构较无梁楼盖结构造价高出10元/m2。但有消防车荷载的地库所占面积比例较小,且采用无梁楼盖方案,地库层高可由3700减至3500,可减少土方开挖、降低竖向构件等成本,根据以往的经验数据分析,如果地库层高减少200mm,则可减少地库土建投资约15元/m2。天津地区由于地下车库内采暖与通风排烟管道较多,且因严寒天气给水、中水及采暖管路均需做保温,管路较多及保温厚度等因素对车库的层高影响较大,通常天津地区地下车库层高在3600mm以上,本项目无梁楼盖方案层高为3500mm,在天津地区已达到较高水平。采用350mm板厚+350mm柱帽的无梁楼盖方案,造价上较经济,施工也较方便。施工完工后建筑效果较为美观。
4结论
综上所述,房屋建筑结构设计中应用优化技术,是我国建筑行业快速发展的实际需要与具体要求。建筑设计人员要不断提升自身的专业设计能力,根据建筑工程的实际情况,有针对性地采用合理的优化技术,对建筑结构进行优化设计,不断提高设计水平,促进建筑行业健康、稳定发展。
参考文献
[1]徐凌云.探讨房屋建筑结构设计中优化技术的应用[J].中国房地产业,2016,31(15):91-92.
关键词:结构设计优化;房屋建筑;原理;作用
1引言
经济的前进发展,促使精神物质需求逐步提升,对建筑的标准也超过了实用性和安全性,并对建筑外观提出全新的标准。为此,设计师将设计是否有利于施工操作、是否属于提升房屋结构、是否包含美学价值等划入考量范围,促使房屋水平有所提高。
2结构设计优化的基本原理
结构设计优化的基本原理为着手项目结构设计活动时,除应思量建筑安全系数和实用功能,也应强化美学价值。换而言之,即借助可行、合理的设计,打造完美、理想型设计作品。对于房屋工程而言,结构整体与分部结构优化设计为结构设计优化最为重要的两个应用层面,而结构设计优化具体涵盖围护结构方案、细部设计与屋盖系统方案。若要进一步细化,则可划分为造价分析、选型和受力分析等。在具体的实施过程务必要依据实际情况来确定,尽可能达到建筑整体价值最高。在舒适安全的基础上,建筑师应主动顺应时代潮流,主动实施结构改进和创新。待设计结构时,应在总体上满足设计师提出的设计理念,基于这一基础,保证平面布置对称与合理,全面缩减刚度中心和质量中心的差别;尽可能保证不让建筑物基于水平压力出现骤然扭转现象。同时,纵向布置需在迎合功能标准的基础上,尽可能把纵向承重构件展现出上下贯通这一状态;为降低设计和结构剖析难度,最好不要应用转换层。
3结构设计优化的主要作用
3.1降低建筑成本
将结构优化技术和传统结构设计对比发现,前者不仅在成本方面取得显著改善,还在质量层面获得显著效果。对于高楼层和多层楼层,在实际建设过程,其中楼层越高,则层数也越多,且楼层面积越大所对应的占地面积却不太大,显著缩减了工程成本,但所面临的难度下述较高,除应权衡楼层距离,也应思量房屋承重。而多楼层用户无需考量这一问题,占地面积相对偏广。同时,建筑成本的提升表明建筑面积出现了不必要的浪费。从这两者进行考量,建筑商一般价位倾向高楼层方案,既节约成本还提高利益,进而对房屋结构提出了全新的要求。
3.2结构设计优化的呈现
着手房屋结构设计活动时,除应思量房屋的主要作用和基本安全,也应保证房屋外观理想和美观。在房屋设计优化中,最主要的问题便在这里,借助最直观方案美化房屋,且安全可靠。而这对房屋设计师也提出较高的要求,在确保建筑可靠的基础上,从视觉上呈现出一种美感,为此,在具体的设计工作中,设计师需积极创新,依托平面设计图融入一些新颖的想法,让平面尽可能做到整齐与可靠性,全面缩小质量中心和刚度中心之间的差异,以此来让建筑基于高承压作用也不会出现扭曲变形,另外在竖向布置中保证承重构件可上下贯通,最好不要应用转换层,规避结构和设计麻烦。
4结构设计优化的实际应用
4.1前期准备
4.1.1构建安全监管体系
当前,建筑项目监管即便有所改善,但在建筑项目中所投入的监管力度不足,极有可能出现安全事故。其中房建结构设计开展方案施工时需加大在房屋建筑项目中的监管力度,保证施工安全和建筑质量,规避重大事故。为此,应强化安全监管,提升监管力度,合理运用,有针对性勘察,构建监管范围宽广、理想的监管,确保结构设计优化可全面发挥自身的作用,让结构设计能够稳步进行。
4.1.2强化日常监管
专业水平提升与专业化强化,让质量安全监管除应关注施工现场,也应重视工程整体,其中监管程序的完整性影响各每一个环节的监管工作,可将质量安全事故降低到最低程度。强化质量监管,优化施工行为,针对各个环节实施严密的安全监管,参照规范化程序稳步建设,让建筑工程每一个单位均具备安全意识,肩负质量安全责任,认真行事,全面遵守各项法规,确保结构化设计能够顺利实施;
4.1.3编制适宜的结构设计方案
结构设计方案挑选与房屋建筑工程的开展情况密切相关。设计人员面向房屋建筑开展结构设计活动时,应全面思量结构的科学性与有效性。围绕房屋建筑进行综合性调查,参照建筑物的结果科学设计,让结构设计优化能够最大限度地发挥自身的效果,最终达到预期效果。
4.2实践应用
4.2.1与工程成本之间的联系
结构设计优化落实可控制房屋建筑自身的过程成本。由于房屋建筑整体面积扩大,对应高度增加,其土地占用面积并不大。结构设计优化所用技术全面运用材料性能,有机整合内部结构的每一个单元间,除保障适用性与美观性外,还节约了施工成本,增强了结构性能;
4.2.2与土地用地之间的联系
建筑工程的落实,离不开所占土地面积数,总建筑面积即各屋建筑面积相加的总和,但楼层层数增加可能会缩减房屋所占面积,扩大房屋建筑高度和房屋这两者的间距,为此,土地用地一般不依房屋建筑高度的提升而递减,不呈现出反比例关系。但结构设计优化却能够依托房屋实际,改善结构设计,有效拓展房屋空间,增加实用性,提升整体协调性,迎合结构需求;
4.2.3概念设计辅以细部结构设计优化
把概念设计应用到不存在可靠数据的设计活动中,利用数值充当参考,发挥辅作用,同时,在设计过程有效应用优化技术,强调细部优化和地基设计,改善建筑结构。把概念设计和细部结构设计加以整合,让房屋结构设计稳定、安全和舒适,进而获取可观的经济效益。
5结语
对房屋建筑而言,结构设计优化尤为重要,可大幅缩减房屋工程造价,有效运用施工材料,统一协调内部结构,全面迎合人们的基本需求,还可提高经济效益。为此,我们应明确结构设计优化的基本原理,重视实践应用,并灵活利用。
作者:殷利 单位:浙江翰城建筑设计有限公司
参考文献:
[1]韩飞.结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用[J].山东工业技术,2016,(5):90~90.
[2]胡天水.房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].中华民居,2015,(12):45~46.
我国经济在近些年来获得了跨越式的发展,这也使得人们的生活水平得到了广泛的提升。与此同时,也在一定程度上提高了人们对建筑质量的要求。为了能够有效地满足人们日益提升的要求,获得企业的良好发展,建筑企业就必须要在房建结构设计的过程中合理地运用优化技术,以期可以全面提升结构设计水平,为人们建设出更加舒适、更能满足人们需求的建筑,以此来在激烈的竞争中谋求企业的发展。本文主要探讨了优化技术在房建结构设计当中的应用策略,仅供参考。
关键词:
优化技术;房屋建筑;结构设计;应用
最近一些年来,我国经济呈现出突飞猛进的发展,而这也使得房屋建筑行业的竞争越来越激烈化。对于建筑企业而言,而且如何有效地应对日益激烈的市场竞争,如何在严峻的竞争形势下获得良好的生存与发展,也成为其必须要给予充分重视与关注的问题。为了可以提高企业的核心竞争力,那么建筑企业就必须要有效地保障房屋建筑质量,这就需要在房屋结构设计的过程中合理地应用优化技术,只有这样才能有效提升建筑质量,为企业赢得更好的口碑,树立良好的企业形象,进而在日益激烈的竞争中取得良好的发展。
1房建结构设计优化技术的应用价值
1.1有效降低工程造价
在设计房建结构的过程中,设计者往往会充分重视房建筑质量,然后在此前提下有效地降低工程的总体造价。根据相关的研究结果表明,在实现优化结构以后,而且还可以使得工程的整体性能得到充分的保障,这样就有效地节约了经济支出,确保了工程质量,为企业获得更多的经济效益[1]。
1.2确保建筑结构的可靠性
在完成房建设计工作的过程中,合理地应用优化技术可以有效确保建筑结构的安全性与可靠性。在实际工作的过程中,设计者要基于原设计图纸,然后再全面、合理地应用更多更先进的技术,使得建筑结构的整体参数得到有效的完善与优化,在此状况下就可以有效地提升建筑结构的安全性与可靠性。
2优化技术在房建结构设计应用中的注意事项
2.1做好工程项目的前期参与工作
实际上,设计这一环节是房建项目的核心所在。而设计水平与设计质量会直接关系到建筑的施工质量、工期、成本与使用性能等[2]。所以,在实际应用优化技术的时候,必须要在结构的设计阶段充分做好工程项目的前期参与工作,而且要针对设计结果对技术进行一定的优化与完善。在此状况下,就能够确保在项目的初期达到建筑结构的优化效果。
2.2做好内部结构的优化设计工作
为了可以有效地保障建筑结构的合理性与完善性,确保建筑质量,那么就必须要充分做好结构的内部设计工作,要在开展结构内部设计的工作中合理地渗透技术优化思想。以现浇板设计为例,设计人员要对现浇板的受力状况进行深入的研究与分析,然后再充分运用优化技术理念,针对具体的情况来提出许多种不同的解决方案,并且找到其中最优的解决方案,以此来有效地防止建筑工程后期拐角裂缝情况的发生。
2.3做好与新型技术的有机融合
随着信息化时代的到来,信息技术已经逐渐融入到人们的生活与工作中。而在房屋建设结构设计中也要充分实现计算机技术、信息技术以及优化技术的有机融合,这样才可以更好地完成工程的建模以及数据分析等工作,从而帮助相关的技术人员更好地掌握相关的工程参数[3],并且在此基础上掌握工程结构的稳定性与安全性,进而实现对建筑结构的安全性进行有效的控制。
3房建结构设计中运用优化技术的策略
3.1建筑结构设计的优化
具体而言,在房建结构设计的过程中运用优化技术主要体现在以下三个方面:一是选择变量。在一般状况下,对于那些可以决定设计方案的比较关键的参考数据,都能够将其视为变量,然后供给设计人员对其进行选择。例如,工程的约束以及控制参数主要会包含能够充分反映房屋架构可靠性与安全性的参数等等。一旦设计人员把一些不会涉及到过多因素或者是变化幅度较小的参数当成是设计的参考指标时,则也会在一定程度上削减建筑结构设计以及计算相关工作的难度,于是也能够帮助设计人员更加准确地获得与优化设计相关的参考数据,进而有效促进建筑结构设计工作的顺利开展,并且提升结构设计水平。二是确定函数。建筑工程的设计人员要充分利用原先设定的钢筋尺寸以及横截面尺寸面积的函数,然后在许多类似的参考函数中,做出合理的选择,并且对此数据函数的性质进行深入的探讨与分析,以尽可能地节省建造成本,节省企业的支出[4]。三是衡量条件。为了可以有效地确保房屋结构的耐用性、安全性以及稳定性,那么所设定的房屋设计约束指标就必须要包含变形限度、房屋的尺寸以及架构刚性等等各项指标。在具体开展设计工作时,设计人员也要充分根据工程的实际状况,深入地比较并且分析目标确定以及实际施工中的约束性条件,使得所有条件都能够和建筑的相关规定与标准相符,只有这样才能够达到优化设计的根本目标。
3.2优化技术在钢结构中的应用
为了能够有效确保房屋建筑工程质量,那么就必须要充分重视房屋的钢结构设计工作,并且还要在具体设计工作中合理地运用优化技术。具体而言,可以从以下方面入手:一是要充分考虑在此工程项目当中,钢结构有哪些应用优势是独有的,是其他施工技术无法比拟的;二是要思考在具体的工程项目当中,钢结构主要的应用内容是什么?其中会使用到哪些比较重要的技术;三是在具体的工程项目当中,钢结构会涉及到哪些具体的施工内容,其中可能会包含哪些可以优化的项目[5];四是设计人员要针对其中可能会存在的可优化项目,然后确定出具体的优化方案,做出完善的结构设计,并且分析与探讨设计措施的有效性与可行性;五是要利用一些现代化的手段与技术,例如计算机技术等,对技术的可行性进行深入的分析。而且在此基础上再建设出相应的模型;六是要对做出的模型进行深入的分析,然后判定技术的标准及其会在施工过程中所获得的应用效果;七是要制定钢结构的优化报告,并且在此基础上提出行之有效的优化技术方法。
4结语
总之,当前,在人们生活水平不断提升的状况下,也使得人们对建筑的要求不仅仅只是局限在实用性的层面上,而且人们还对建筑的安全性与舒适性提出了更高的要求。因此,建筑企业也要加强对建筑结构的设计,在具体的设计过程中合理地运用优化技术,进而使得建筑结构设计能够更加科学、合理,以更好地满足人们的对建筑的使用需求,为人们创造出更加温馨的安全、舒适的居住环境,从而使得建筑企业获得人们的广泛好评认可,以有效推动企业的更好发展。
参考文献:
[1]陶小林,杨杨.浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].科技创新与应用,2013,04(16):264.
[2]周世光,李琼.浅析房屋建筑结构设计中应用优化技术[J].建筑工程技术与设计,2015(04):65-68.
关键词:房屋建筑;结构设计
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
1、建筑结构设计的原则
1.1顾全大局。“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点,弱构件”等是建筑结构设计中非常重要的概念,虽然整个结构体系是由各种构件协同组成一体的,但各个构件在结构中担任的角色不尽相同。“强柱弱梁”就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,而柱子破坏将危及整个结构的安全,甚至可能会整体倒塌,后果严重!所以我们要保证柱子更“相对”安全。 “弯曲破坏”是延性破坏,是有预兆的,如开裂或下挠等。而“剪切破坏”是一种脆性的破坏,没有预兆的瞬时发生,没有防范,所以我们要避免发生剪切破坏!“强节点,弱构件”是指节点的承载力应高于连接构件,因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效。
1.2多道防线。例如,多肢墙与单片墙、框架剪力墙与纯框架相比,前者比后者的抵抗能力要强。安全的结构体系是采取多道防线来设计的,当发生灾难时,如果把生存的希望全都寄托在某单一构件上是非常危险的。因此,在设计中应该尽可能增设多道抗震防线,利用赘余杆件的屈服和弹塑性变形来消耗尽可能多的地震输入能量;利用赘余杆件的破坏和退出工作,使结构从一种稳定体系过度到仍然稳定的另一种体系,实现周期的加大,从而减少地震力。
1.3刚柔相济。合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来时,需要承受的力很大,容易造成局部受损最后全部毁坏;而太柔的结构虽然可以很好的消减外力,但容易造成变形过大而无法使用甚至整体倾覆。结构是刚多一点好,还是柔多一点好?这些问题历来都是专家们争论的焦点,现今的规范给出的也只是一些控制性的指标,但无法提供“放之四海皆准”的精确答案。最后,专家们达成难以准确言传的共识;刚柔相济乃是设计者的追求。
2、建筑结构设计要点分析
2.1概念设计
所谓概念设计一般是指不经数值计算,尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中,依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法,可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的的经济可靠性能。同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
2.2 地基基础方面的设计要点
地基基础设计必须以安全为最主要的设计原则,在进行设计时必须依据地质勘察资料,综合考察地质、土壤以及地下水等多方面因素,充分完善基础类型和上部结构的设计方案,不能片面地追求耐力容许值,认为耐力容许值小即为安全标准。通常来讲,在进行施工图设计前,设计部门应查看由相关部门提供的多层房屋建筑地质详勘报告,特别注意不能仅以建设单位提供的笼统的附近建筑物基础设计资料为依据。此外,应避免单纯凭经验处理的方法来对软弱地基进行换土垫层设计,必须采取安全高效的方法处理软弱地基的换土垫层。例如,若凭借经验处理,仅仅采用砂垫层加强承载力,而没有计算垫层宽度和厚度,那必然会给建筑物的安全性带来了极深的隐患。
2.3 构造柱的设计要点
构造柱一般生根于地梁中,没有另设基础,如果将构造柱作为承重柱使用,则会造成构造柱提前受力,降低了构造柱对墙体的约束作用,柱底基础的局部承压强度必然不能满足整体设计要求,柱底基础一旦发生冲切或局部承压破坏,就会出现裂缝。这种情况在结构遭遇地震时表现得尤为明显,此时应力会集中到构造柱位置,导政构造柱首先遭到破坏,这样一来,构造柱不但起不到应有的作用,反而会成为房屋结构中的薄弱部位。
2.4 框架结构的设计要点
在建筑结构设计过程中,极易出现为受力分析简单而将梁简化为铰支梁的设计方法,即在建筑物中忽略了柱对梁的约束弯矩,忽略了梁柱间的刚结作用,结构一旦受力,柱顶抗弯强度不足,承重柱在梁底附近将会出现水平裂缝,形成塑性铰。这样的设计方法不仅严重的损害了房屋的耐久性,而且这样的结构一旦遭遇地震作用就会出现倒塌事故造成人员伤亡,对国家和人民的财产安全早成了重大威胁。同时,现行的建筑抗震设计规范中有如下要求:水平地震的作用应按两个主轴方向分别加以计算,各方面的地震应力应由该方向的抗侧力构件来承担。这就要求结构设计人员在框架结构设计中,不仅要对横向框架进行设计,还也应对纵向框架进行设计。在现代建筑结构设计中,纵向框架与横向框架应被结构设计人员加以同等重要的考虑。避免出现对纵向框架按普通的连续梁进行设计的发生;避免出现节点和框架中的纵筋等的配置不符合框架的构造要求的情况发生。
3、建筑结构设计中几个问题的思考
3.1 关于超长钢筋混凝土结构
目前,越来越多的建筑采用超长混凝土结构,但考虑到建筑功能和外观上的需要,这些建筑往往不设或少设伸缩缝,致使结构不设缝的长度远远超出了我国规范规定的限值,通常把这种结构称为超长混凝土结构。钢筋混凝土结构存在抗裂性差这一缺点,混凝土建筑物的裂缝问题是混凝土工程中带有一定普遍性的问题。混凝土结构体表面或内部产生的裂缝将对结构承载力、防水性以及抗冻性、抗钢筋锈蚀性、抗化学侵蚀性等耐久性能产生严重的危害。裂缝的出现,不但影响美观,而且还严重影响建筑物的使用寿命。采用后浇带和膨胀加强带补偿混凝土结构收缩的无缝技术,就可以很好地解决这个问题。
3.2 防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏
预防或减少地基不均匀沉降造成的危害,可以从建筑措施,结构措施,地基或基础措施方面加以控制。例如:避免采用建筑平面形状复杂,阴角多的平面布置;避免采用立面体型变化过快的建筑。设计中应将体型复杂,荷载和高低差异较大的建筑物分成若干个单元,并加强上部结构和基础的刚度。同一建筑物应尽量采用同一种基础形式且基础应埋置于同一土层中。
3.3 板面设置温度应力筋
在《混凝土结构设计规范》中,规定了在温度收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取为150~200mm,并应在板的末配筋表面布置温度收缩钢筋,板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。但在实际设计过程中,设计人员对怎样来判断温度收缩应力较大的区域会产生误区。
3.4 从构造角度看应注意的问题
在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求。因此应特别注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。要保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风散热措施,构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。