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摘要:房屋工程的结构设计工作不仅直接关系到建设单位的经济效益,同时也密切的关系到广大人民群众的切身利益,完整细致的设计工作不仅能给施工单位提供实际的经济效益,更能给建设单位创造良好的品牌优势,因此在设计过程中,应对建筑物重点区域的结构设计加以详细的注意,已达到设计工作的质量要求。本文首先介绍了房屋结构设计中的基本方法,并对房屋结构设计存在的问题及对策进行了分析。
关键词:房屋建筑;结构设计;注意问题
Abstract: The structure design of the housing project not only directly related to the economic benefits of construction unit, but also closely related to the immediate interests of the masses, the complete detailed design work can not only give the construction units to provide practical benefits, but also create a good brand advantage to the construction unit, so in the design process structural design of buildings, should be detailed attention to key areas, the quality has reached the requirements of design work. This paper introduces the basic method of building structure design, and the existing building structure design problems and countermeasures are analyzed.
Keywords: Housing construction; structural design; pay attention to the problem
中图分类号:TU2 文献标识码:文章编号
一、房屋建筑结构设计的基本方法
1.1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。所以在进行砌体结构设计时可以不采用在软件中建模,设计人员可以直接进行设计,但是在设计的过程中要注意房屋建筑结构的受压以及局部受压的问题。理论上讲,在时间充裕的情况下输入建模比直接设计的效果好,因此如果有一个便利的软件来帮助进行房屋结构的荷载导算,能够使设计人员设计出来的结构是实际受力情況更加精确。设计人员在设计前,应该对房屋地处进行考察,如果房屋地处抗震设防烈度7度或者7度以上时,设计人员在设计时必须要输入软件建模计算的。
1.2屋顶结构图。当房屋是坡屋面时,坡屋面的结构的处理方式有梁板式和折板式。梁板方式适合用于房屋平面不规则,房屋板跨度较大,屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面。而折板方式适合用于相反的条件。这两种方式的房屋板都是偏心受拉构件。房屋板在配筋时应该有部分或者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。另外,房屋梁板折角处的钢筋的布置应该有具体示意图。关于坡屋面板的平面画法,设计人员通常采用剖面示意图和大样详图的表示方法相结合,这种方法使施工人员更加准确理解图纸。正确的绘图和设计的关键是设计人员对设计知识的掌握程度和设计时的原则,所以结构设计者首先要具备一定的空间概念和正确理解建筑图纸以及示意图。这样的设计的图纸才能让施工人员准确的理解。因为屋面的起坡会使阁楼层的部分墙体比较高,所以设计人员要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
1.3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。
1.4楼梯。设计人员在设计楼梯梯板时要注意楼梯挠度的控制,梯梁的高度要和房屋要求的一致,并且位置也要和上下楼层相统一。如果梯梁的局部和房屋不合适可以使用折板楼梯,折板楼梯中的钢筋在房屋内折角处必须断开并且分别锚固意面局部的应力集中。
1.5基础。房屋基础的混泥土标号选择应该符合房屋的结构耐久性的要求。另外,基础的配筋也要选用最小配筋率,在进行条基交接部位的钢筋设置时,设计人员应该画出详图或者是选用标准图,便于施工人员理解。需要注意的是,条基交叉处的基底面积不能反复的利用,并需要注意调整基础的宽度。当房屋局部墙体中有较大荷载时也需要调整基础的宽度。在设计基础图中的构造柱时,应当给予准确定位。
1.6合理的设计结构计算和构造。在进行底框砌体结构的验算时需要注意:a.底部剪力法只适合用在钢度较匀称的多层结构,而对那些有薄弱层的混合结构,就应先考虑其塑性变形集中的影响。b.设计者在计算底层框架混合结构的剪力分配时不能仅仅按框架抗震墙的方法计算。由于底框架结构中只有底层框架抗震墙,所以应采用双保险的方法,由抗震墙来承担全部剪力,框架按钢度比例来承担剪力。在进行钢度计算时,框架承担剪力不折减,抗震墙折承担剪力减到弹性钢度的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。尽量避免楼板计算中使用不正确的方法。a.连续板剪力的计算不能用单向板计算的方法来代替。b.在进行双向板查表计算时,设计人员不能忽略材料泊松比带来的影响,否则,跨中弯矩没有进行调整,将使比值计算值比实际的要小。
1.7从抗震要求出发,进行合理的结构设计。对一般多砌体住宅结构,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;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。对钢筋砼多、高层结构住宅,力求做到:a.框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力。b.框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
二、房屋结构设计中存在的问题
2.1结构设计与工艺设计不相协调。房屋结构设计首先要满足工艺设计要求。工艺人员在进行工艺布置时,常与结构设计发生冲突矛盾。例如,需开洞的位置结构本应是框架梁,设备应沿梁布置,却安排在了跨中,这就与工艺设计发生了冲突,既不符合设计要求,也不利工业生产进行,同时也存在安全隐患。另外,荷载分配也不合理。建议在设计方案阶段,结构施工设计结合工艺布置要求来进行,以求结构设计合理、经济,并符合安全指标。
2.2防火设计问题比较突出。一些设计人员对防火规范、规定不熟悉,对建筑物分类有错误,导致在设计中对防火标准执行有误,消防处理不当,存在许多安全隐患;一些重要场所的安全疏散出口、疏散门开启方向不正确,影响安全疏散;有些设计中的防火分区面积过大,防火间距过长,设计存在随意性;有些消防设施设计不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防设施将不能有效发挥作用。
2.3部分结构设计不合理。如《建筑抗震设计规范》第7.1.8条(强制性条文)规定“底部框架-抗震墙结构,上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间,抗震墙很少,上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐,造成结构体系不合理,传力不明确;有些设计中抗震分类、场地类别选用错误,导致整个结构设计错误。一些混凝土构件,特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都达不到;有些设计中荷载取值没有按规范要求来确定,存在漏算错算现象;有些结构设计与提供的计算书不一致,结构强度远远低于计算结果,设计存在严重安全隐患。
2.4设计深度达不到规定要求。由于设计人員没有对一般房屋尤其是多层房屋设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;或是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解.因此在设计人员制作图纸中存在“偷工减料”,设计粗糙,过于简单。
三、关于结构设计不足的相关对策
4.1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。
4.2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。
4.3采用组合结构可建造比混凝土结构更高的建筑,不但具有优异的静、动力工作性能,而且能大量节约钢材、降低工程造价和加快施工进度。在不同的情况下,可以取代钢筋混凝土结构和钢结构,科技含量也较高,对环境污染也较少,已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门的建筑中,并以迅猛的势头进入了桥梁工程和高层与超高层建筑中。
总之,我们设计工作者应按规范相应的构造要求严格执行,才能从根本上消除设计质量的隐患。
关键词:房屋建筑;结构设计;注意问题
Abstract: The structure design of the housing project not only directly related to the economic benefits of construction unit, but also closely related to the immediate interests of the masses, the complete detailed design work can not only give the construction units to provide practical benefits, but also create a good brand advantage to the construction unit, so in the design process structural design of buildings, should be detailed attention to key areas, the quality has reached the requirements of design work. This paper introduces the basic method of building structure design, and the existing building structure design problems and countermeasures are analyzed.
Keywords: Housing construction; structural design; pay attention to the problem
中图分类号:TU2 文献标识码:文章编号
一、房屋建筑结构设计的基本方法
1.1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。所以在进行砌体结构设计时可以不采用在软件中建模,设计人员可以直接进行设计,但是在设计的过程中要注意房屋建筑结构的受压以及局部受压的问题。理论上讲,在时间充裕的情况下输入建模比直接设计的效果好,因此如果有一个便利的软件来帮助进行房屋结构的荷载导算,能够使设计人员设计出来的结构是实际受力情況更加精确。设计人员在设计前,应该对房屋地处进行考察,如果房屋地处抗震设防烈度7度或者7度以上时,设计人员在设计时必须要输入软件建模计算的。
1.2屋顶结构图。当房屋是坡屋面时,坡屋面的结构的处理方式有梁板式和折板式。梁板方式适合用于房屋平面不规则,房屋板跨度较大,屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面。而折板方式适合用于相反的条件。这两种方式的房屋板都是偏心受拉构件。房屋板在配筋时应该有部分或者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。另外,房屋梁板折角处的钢筋的布置应该有具体示意图。关于坡屋面板的平面画法,设计人员通常采用剖面示意图和大样详图的表示方法相结合,这种方法使施工人员更加准确理解图纸。正确的绘图和设计的关键是设计人员对设计知识的掌握程度和设计时的原则,所以结构设计者首先要具备一定的空间概念和正确理解建筑图纸以及示意图。这样的设计的图纸才能让施工人员准确的理解。因为屋面的起坡会使阁楼层的部分墙体比较高,所以设计人员要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
1.3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。
1.4楼梯。设计人员在设计楼梯梯板时要注意楼梯挠度的控制,梯梁的高度要和房屋要求的一致,并且位置也要和上下楼层相统一。如果梯梁的局部和房屋不合适可以使用折板楼梯,折板楼梯中的钢筋在房屋内折角处必须断开并且分别锚固意面局部的应力集中。
1.5基础。房屋基础的混泥土标号选择应该符合房屋的结构耐久性的要求。另外,基础的配筋也要选用最小配筋率,在进行条基交接部位的钢筋设置时,设计人员应该画出详图或者是选用标准图,便于施工人员理解。需要注意的是,条基交叉处的基底面积不能反复的利用,并需要注意调整基础的宽度。当房屋局部墙体中有较大荷载时也需要调整基础的宽度。在设计基础图中的构造柱时,应当给予准确定位。
1.6合理的设计结构计算和构造。在进行底框砌体结构的验算时需要注意:a.底部剪力法只适合用在钢度较匀称的多层结构,而对那些有薄弱层的混合结构,就应先考虑其塑性变形集中的影响。b.设计者在计算底层框架混合结构的剪力分配时不能仅仅按框架抗震墙的方法计算。由于底框架结构中只有底层框架抗震墙,所以应采用双保险的方法,由抗震墙来承担全部剪力,框架按钢度比例来承担剪力。在进行钢度计算时,框架承担剪力不折减,抗震墙折承担剪力减到弹性钢度的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。尽量避免楼板计算中使用不正确的方法。a.连续板剪力的计算不能用单向板计算的方法来代替。b.在进行双向板查表计算时,设计人员不能忽略材料泊松比带来的影响,否则,跨中弯矩没有进行调整,将使比值计算值比实际的要小。
1.7从抗震要求出发,进行合理的结构设计。对一般多砌体住宅结构,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;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。对钢筋砼多、高层结构住宅,力求做到:a.框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力。b.框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
二、房屋结构设计中存在的问题
2.1结构设计与工艺设计不相协调。房屋结构设计首先要满足工艺设计要求。工艺人员在进行工艺布置时,常与结构设计发生冲突矛盾。例如,需开洞的位置结构本应是框架梁,设备应沿梁布置,却安排在了跨中,这就与工艺设计发生了冲突,既不符合设计要求,也不利工业生产进行,同时也存在安全隐患。另外,荷载分配也不合理。建议在设计方案阶段,结构施工设计结合工艺布置要求来进行,以求结构设计合理、经济,并符合安全指标。
2.2防火设计问题比较突出。一些设计人员对防火规范、规定不熟悉,对建筑物分类有错误,导致在设计中对防火标准执行有误,消防处理不当,存在许多安全隐患;一些重要场所的安全疏散出口、疏散门开启方向不正确,影响安全疏散;有些设计中的防火分区面积过大,防火间距过长,设计存在随意性;有些消防设施设计不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防设施将不能有效发挥作用。
2.3部分结构设计不合理。如《建筑抗震设计规范》第7.1.8条(强制性条文)规定“底部框架-抗震墙结构,上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间,抗震墙很少,上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐,造成结构体系不合理,传力不明确;有些设计中抗震分类、场地类别选用错误,导致整个结构设计错误。一些混凝土构件,特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都达不到;有些设计中荷载取值没有按规范要求来确定,存在漏算错算现象;有些结构设计与提供的计算书不一致,结构强度远远低于计算结果,设计存在严重安全隐患。
2.4设计深度达不到规定要求。由于设计人員没有对一般房屋尤其是多层房屋设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;或是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解.因此在设计人员制作图纸中存在“偷工减料”,设计粗糙,过于简单。
三、关于结构设计不足的相关对策
4.1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。
4.2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。
4.3采用组合结构可建造比混凝土结构更高的建筑,不但具有优异的静、动力工作性能,而且能大量节约钢材、降低工程造价和加快施工进度。在不同的情况下,可以取代钢筋混凝土结构和钢结构,科技含量也较高,对环境污染也较少,已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门的建筑中,并以迅猛的势头进入了桥梁工程和高层与超高层建筑中。
总之,我们设计工作者应按规范相应的构造要求严格执行,才能从根本上消除设计质量的隐患。