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序论:在您撰写常见的结构设计时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
关键词:厂房钢结构 结构设计 问题分析
1、厂房结构体系的选型问题
在进行厂房结构的方案选择时,主要从以下几个方面综合考虑确定,如技术经济分析、结构设计分析、建筑节能设计以及满足工艺流程等。其中,格构式钢框架也可选择,它由析架以及钢缀条柱构成平面框架,并使用双层保温压型钢板来为墙体以及屋盖进行围护。当然,柱一网架结构方案也是必不可少的方案之一。它的特点就是:承重结构主要采用钢筋混凝土柱或轻钢,上设双层保温压型钢板屋盖,并以钢网架为屋盖承重。墙体则以保温压型钢板或砌体作保温围护。
现行方案具有经济性好、结构轻盈、造价较低、无论外形还是内部都较为美观、安装和制造周期短等优点,并且能够符合建设单位的要求,从而得以顺利实施。但是,已建结构也存在着结构刚度差、耐久性差等其固有的问题。尤其是一些高寒地区,由于存在长期积雪的可能,刚度问题以及围护结构的耐久性问题就会表现出来。
2、门式刚架柱网尺寸的选择及结构体系的布置问题
门式钢架柱网在进行布置时,应首先满足厂房工艺使用的要求,门式钢架间距一般是6~9m,不论是否具有吊车,门式钢架的合理柱距,建议采用8~9m。工程中构件数量的多少,将直接影响施工进度、安装的工程量、工程的造价以及加工的工程量。若工程中采用9m的柱距,此时的吊车梁、攘条、钢架等构件的数量,比起6m柱距大约会减少30%。虽然如此情况会导致截面增大,但是这样会降低工程造价并缩短施工周期。门式钢架的较经济跨度一般可以在21~24m范围内采用,其合理的最大跨度一般不应大于36m。
其次,结构体系的选择方面。墙梁和攘条不仅仅是承受水平以及竖向荷载的构件,也是钢架之间的连系构件。每个温度区段,在厂房的第二柱间或端部柱间应设置屋盖的横向支撑,其纵向水平力一般应由支撑体系承受,为使整个厂房形成一个稳定的空间结构,需要在厂房其余的位置,锤隔大约 40m 就设置一道横向的支撑。门式刚架轻型结构房屋的横向温度区段一般小于或等于150m,而纵向温度区段则一般不大于300m。
3、檩条、墙梁及拉条应注意的问题
经济高效的实腹式带卷边C形和Z形冷弯薄壁型钢,能够足以发挥材料的性能,整体刚度好,惯性矩及其截面回转半径相对较大,因此,一般情况下为门式刚架轻型钢结构厂房的墙梁及檩条所用。但是,其同样具有一些缺点,比如对荷载的偏心比较敏感,截面抗扭刚度较小。因而,在进行数据的计算过程中,应该考虑到可能产生的约束翘曲应力以及扭转变形。对檩条、墙梁及拉条等围护构件进行设计时,需要注意几个方面:一是在施工过程中,为了防止施工不便情况的出现,一般不应采用双层拉条;二是风吸力组合作用下的檩条下翼缘受压时,应该使用稳定计算加以解决;三是檩条的糙定性在风吸力作用下,可以使用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》以及《钢结构设计规范》中的公式进行验算。使用连续构件是为了节省墙梁及檩条,但是不少单位没有进行试验确定其塔接长度,因而导致塔接长度及连接无法满足连接梁的条件。因此,在对其进行设计时,如果使用连续的墙梁及檩条,要对其塔接长度进行试验确定,同时,还需要对其在支座不均匀沉降及温度变化情况下可能出现的隐患加以注意。
4、门式轻钢钢架常见设计质量问题
(1)有的工程无论门式刚架跨度设计的有多大,选用柱脚螺栓时都按照最小直径M20进行,因而造成了工程事故。针对此种情况,在考虑到与柱脚的刚度相称及相关的不利因素影响的情况下,对锚栓的计算应该按照最不利的情况进行。建议按本措施:一般当刚架跨度不大于18m时,应选用2个M24;不大于27m时,应选用4个M24;不小于30m时,应选用4个M30。
(2)有的工程在设计过程中按刚接计算设计斜梁及钢柱,但在实际施工中则省掉钢柱,用钢筋混凝土柱或砖柱支承斜梁,因而造成了工程事故。针对此类事件,在设计过程中需要表达清楚节点的构造,并使之与计算相符。梁、柱拼接点大都按照刚接点进行计算,而因为端部封板较薄,使得其与计算出入较大,因此,为保证短板刚度足够,应该严格控制封板厚度。
(3)有的工程在对门式刚架斜梁进行拼接时,把腹板与翼缘的拼接接头放在一个截面上,这样很易造成工程隐患。在对拼接接头进行设计时,腹板接头与翼缘接头必须错开。也有
单位在设计檩条时,并没有提及镀锌方法以及镀锌量,而只是简单的要求镀锌,因此,施工单位采用电镀,导致施工尚未完成,檩条就已经生锈。故而在设计时就应该提出需使用热镀锌带钢压制而成的翼缘,并且对镀锌量加以要求。
(4)保证整体稳定的重要措施是檩条或墙梁、拉条及隅撑位置的设置,而有的工程设计却取消了它们的设置,这样就很有可能造成工程隐患。在特殊情况下若无法设置隅撑,为保证梁柱翼缘不出现屈曲,应采取可靠有效地保障措施。门式刚架斜梁及钢柱的腹板或者翼缘板的厚度可变,但是,有的单位翼缘板由 20mm 骤然变成 8mm,相邻板的突变对整体受力非常不利,因此,在进行设计时,需逐步变薄,应以2~4mm的级差变化为佳。
(5)有的工程,可能会建筑在八度地震区域,但是它的柱间支撑仍旧采用直径较小的圆钢,这就可能导致工程隐患的发生。因此,在八度地震区域的建筑工程,应对柱间支撑进行严格的计算,并且应该选用角钢断面。
5、结论
在现代建筑中,钢结构具有工业化生产程度高、安装设计时间短、用钢量少等优点,在仓库以及厂房等大跨度结构中得以广泛应用。随着社会经济的发展,钢结构设计技术也在不断地进步,钢结构现代建筑中也会越来越受到欢迎,相信在不久的将来,钢结构设计技术会取得进一步的突破。
参考文献:
[1]吕汉标.浅议厂房结构设计常见问题[J].中国新技术新产品,2012(7):67-68.
[2]闫素美,伊震.石油化工钢结构设计常见问题及对策[J].当代化工,2013(3):89.
[3]高志勇.门式刚架轻钢结构设计常见问题[J].价值工程,2010(8):74-75.
关键词:建筑结构;设计;问题分析
随着我国经济的不断发展,人民生活水平的不断提高,为了完善城市功能、满足人们的生活需要,基础设施和居住设施等一系列的设施建设迫在眉睫。建筑,也就成了时展必须关注的对象。本文就对建筑结构设计中常见问题的分析,总结设计经验,以达到保证建筑的安全、延长其使用寿命的目的。
一、建筑结构设计的基本方法
(一)关于平面结图的构设计
在进行平面结构图的绘制时,要考虑到要不要运用结构设计软件进行建模。当建筑地点位于6度抗震设防烈度区的时候,根据相关建筑抗震的设计规范,可以不使用建模软件进行建模,但是一定要符合相关抗震措施的基本要求。
(二)关于屋顶结构图的设计方法
当建筑是坡面的时候,结构设计的两种方法――梁板式和折板式。梁板式一般被用于建筑面不是十分规整,板跨度比较的坡屋面;折板式则通常被与梁板式相反的建筑结构当中。梁板式和折板式的板都是偏心受拉构件。板的厚度一般不能小于120毫米。除此之外,梁板折角钢筋的设置需要绘制有大样示意图。绘图和设计的最为重要的是设计人员要将建筑结构烂熟于心,这就要求结构的设计人员一定要具有必要的空间感,以能够正确的理解建筑图纸。唯有如此设计图纸才能够使施工人员无误执行。
(三)大样详图的设计
在保证建筑详图的绘制准确的基础之上,大样详图的绘制工作既可以在其基础上直接进行,也可以在对已经完成的详图的修改的基础之上来绘制。这个过程需要注意的是,必须在保证建筑外形的前提之下尽量使结构的受力合理化、建设施工简单方便。在标志高度和建筑外形的规格上必须与建筑专业彼此一致。
(四)基础的设计方法
基础在设计时应当注意所选择的混凝土标号要与结构耐久性相符合。基础所配内筋要适合最小配筋率。条基交接处的钢筋布置应该配有详图或者标准图。条基交叉部位的基底面积不能够重复使用,应该注意不断调整基础的宽度。除此之外,当基础图中绘制的构造柱定位不明确的时候要给予准确的定位。
二、建筑结构设计的常见问题
(一)基础拉梁的设计不够合理
当多层框架房屋基础的埋深值比较大的时候,为了减小底层柱的计算长度和底层的位移, 可以在适当的位置架设基础拉梁, 但是不适合按照构造要求设置的,可以按照框架梁设计,并且按照相关规定更加钢筋加密区。但是根据抗震这方面来说,采取短柱的方案是比较合理的。通常情况下,在独立基础埋置浅,或运用短柱基础时,因为地基不牢固或者柱子荷载差距比较大,或者存在抗震的要求,针对这种情况就可以沿着两个主轴方向设置基础拉梁。
(二)独立基础的结构设计荷载的取值不合理
钢筋混凝土结构的多层框架房屋通常采用柱下的独立基础,当在地基的主要受力范围之内没有粘性土层的时候,高度在25m之下的建筑物不需要对地基和基础进行抗震承载力的验算。这就意味着,在8度地震区,许多钢筋混凝土框架的房屋可以不需要对地基和基础进行抗震承载力验算。但是这些特定地区的建筑物在进行基础设计的时候应该考虑到风荷载力的影响。在进行设计独立基础的时候,在基础顶部发生作用的外荷载只选择轴力设计值及弯矩设计值,没有剪力设计值,有的甚至仅仅选取轴力设计值。上面的两种情况都会导致基础设计的尺寸偏小,配筋数量偏少,以致影响到基础本向以及上部结构安全。
(三)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,甚至个别建筑高度对于房屋高度、高宽和高宽比均超出规定限值。在结构设计过程中,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其最等因素有关,当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时,大适用高度应适当降低(一般降低20%)。
(四)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,直至承载由于引起结构不规则的因素太多,特力分布等诸多因素的综合要求。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,导对结构抗震十分不利的建筑。
(五)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体型不规则、结构布置不合理、抗震构造措施不当房屋的高度超高、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。
(六)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
(七)悬挑梁的梁高度选用过小
一部分建筑结构设计者经常忽略对梁挠度的计算。梁高选用大都比较小,造成梁截面的受压区的应力过高,在正常的使用状态之下,梁截面的受压区产生非线性徐变。
伴随着时间的推移,梁挠度逐渐加大。挑梁的变形导致梁板出现裂缝,由于挑梁变形的不断扩大,裂缝的宽度也随之不断加宽,这样就影响了建筑物的正常使用。
(八)盲目的追求低含钢率
最近一段时间内,建筑商的工程数量剧增,建筑商盲目追求建筑材料的低含钢率,一些建筑商甚至把含钢率标示设计合同上,这样就给结构设计者造成了很大压力。因此设计者必须想尽办法在结构设计过程中降低含钢率。有些甚至在工程计算书上大做文章,影响了建筑结构在地震时安全性。就建筑结构的含钢率而言,应当在不影响质量的前提下尽可能地做到经济。结合不同的建筑结构、不同的建筑地区确定符合实际的含钢率。
关键词:房屋结构;设计工作;常见问题
中图分类号:TU758.1 文献标识码:A
房屋结构设计工作是房屋施工的基础性工程,对于施工工作的进行以及房屋功能的发挥有着十分重要的作用,很多房屋设计部门都能够严格按照相应的设计理念以及设计要求兼顾设计过程中的各个细节,但是,受到利益因素的影响,部分设计部门会选择错误的设计方案,有关部门要对不同的设计方案进行引导,并做好相应的管理工作,才能进一步提升房屋结构设计水平。本文主要从地基基础设计、楼板设计以及其他环节设计工作中存在的问题进行阐述。
一、地基基础设计过程中存在的问题
房屋结构设计过程中要重视地基基础的作用,在软弱深厚淤泥土层施工环境下,进行柱下桩基础计算时,要能够兼顾桩承台水平位移可能对上部结构产生的影响,还要对桩基水平推力作用下水平承载力进行考虑,保证相关因素都能够满足实际施工需求。在选择桩基持力层时,要满足非液化、稳定、承载力高一级压缩性小的土层。粉质粘土以及粘土都可以选择作为摩擦桩的持力层,也可以选择岩层或者砂土层作为端承桩的实际持力层。[1]房屋地下室的单桩竖向承载力相关特征值若选取通过静载荷试验所确定的相关特征值,必然会导致房屋承载力与实际设计工作相比,稍微偏大,从而会给房屋结构设计工作埋下一定的隐患。静载荷试验所设置的桩顶一般都是设置在自然地坪环境中,地下室桩基的单桩竖向承载力实际特征值要根据试验结构来对地下室深度范围内部的桩侧阻力进行扣除,也就是试桩加长部分所具有的桩侧摩阻力。
二、楼板设计存在的问题
楼板作为房屋结构设计过程中的基础性承重构件,它能够将屋面以及楼面的荷载传递到周围其他梁面或者承重墙上,所以,楼板的设计对于梁、柱以及墙等构件的安全会产生直接的影响,在实际设计以及施工过程中若不能对有关因素进行充分考虑,必然会导致其出现较大的质量问题,给房屋设计工作带来安全隐患。楼板设计过程中常见的问题主要表现在以下几个方面。
在进行楼板设计时,由于不能够对版面的受力状态进行科学认识或者为了能够达到方便计算的目的,设计工作人员会将双向板的作用按照单向板来计算,从而导致计算假定与房屋楼板的受力状态存在较大出入,楼板一方配筋相对较大,另一方则可能单纯的按照构造来进行配筋,导致配筋数量达不到相应要求,从而引起楼板出现裂缝等。
在民用建筑设计过程中,一般会在楼板上方布置非承重的隔墙装置,所以,大楼板设计工作中会把具体的部分线荷载转换成同等效应的均布荷载,并对楼板的配筋进行计算。部分设计工作人员会将隔墙的总荷载量附加在总楼板面积上,在进行隔墙顶部设计以及处理时采用立砖来进行斜砌,从而导致上部楼板的中间支承点得以增加,将其转变成连续板。[4]对于支承点上方可能出现的负弯矩,在楼板设计工作中难以对其进行考虑,从而会导致楼板顶端可能出现裂缝。
三、房屋结构其他设计环节存在的问题
(一)房屋的高度以及高宽比超过规程以及规范范围
目前房屋结构设计工作中的规范以及规程所给出的房屋适用高度以及高宽比限值是保证房屋结构设计顺利进行的基础。但是,很多高层建筑房屋的高度以及高宽比值都超过了实际的规定限制,从而让设计工作缺乏可靠科学的依据。多于抗震坊社区的房屋结构设计工作也不能够采取相对科学的抗震设计,从而导致房屋结构缺乏稳定性。
(二)房屋体系不规范、结构设计不合理
房屋建筑结构布置合理能够保证房屋结构达到“规范”的相关要求,这也是房屋抗震设计结构中的基础性环节。这种规则设计包括房屋的抗侧力构件布置以及平立面外形尺寸等,还要综合考虑房屋的承载力分布等一系列因素。在实际设计过程中,能够导致房屋机构设计不规则的因素相对较多,尤其是针对一些较为复杂的房屋体型,很难通过相对简化的定量指标来对划分前期规定的限制范围以及不规则程度。[2]目前结构设计过程中所用的高层房屋钢筋混凝土建筑结构设计以及建筑抗震设计工作只对施工规程以及建筑结构只对房屋结构的实际准则进行规定,并没有对设计工作的规则以及不规则进行明确规定,设计工作人员缺乏对结构抗震概念的设计了解,也很难把握房屋设计机构的相关规则性,只一味的考虑建筑师或者业主的要求,因此,在实际设计过程中很容易出现结构抗震性能较差以及规则性较差的高层建筑。
(三)配筋构造不符合规定、不合理
房屋结构设计工作中对于配筋构造的设计很难结合相关规定来进行,屋面梁配筋数量也难以满足实际施工需求,在对房屋结构进行建模时,设计工作人员为了方便,往往直接对下层梁的具体尺寸进行拷贝。建筑房屋屋面的梁荷载相对较小,计算结果缺乏配筋,从而导致屋面梁在混凝土收缩、温度变化以及受力等相关作用下,因为其较低的配筋率很容易导致房屋裂缝有着较大的宽度。[3]对于平常的屋梁,在进行结构设计时,为了能够保证钥筋骨架的实际刚度满足相关要求,并且让其能够承受收缩应力以及温度的影响,避免在其腹部位产生较大的裂缝。
结语:
房屋结构缝设计工作作为一项系统的工程,要对相关影响因素进行综合考虑,除了上文中所提到的设计环节之外,还要对房屋结构缝设置以及房屋结构的抗震等级进行综合考虑。房屋结构设计工作人员只有具备系统的理论设计知识、创新的思维态度、认真严肃负责的工作态度,才能够保证房屋设计工作的质量不断提升,提升房屋建筑的经济价值以及社会价值,保证区域内居民的生命以及财产安全。[5]提升房屋结构设计的工作水平能够为我国建筑施工事业的发展贡献一定的力量,早日达到世界先进房屋建筑设计以及施工水平。
参考文献:
[1]李春阳.房屋结构设计常见问题与对策研究[J].城市建设理论研究(电子版) ,2013(19)
[2]王建成.房屋结构设计常见问题[J].中华民居,2014(18)
[3]邬丹.浅谈房屋结构设计常见问题与解决对策[J].大观周刊,2012(25)
【关键词】房屋结构;设计;常见问题;解决措施
前言
随着我国经济的快速发展,社会的进步,人民生活水平的提高,对房屋建筑结构提出了更高的要求,已经由过去只注重质量过渡到不但对质量提出更高的要求,而且对房屋建筑的外型、结构也提出了很多要求。近些年来,虽然我国的房屋建筑有所发展,有所提高,但同发达国家相比,还存在很多不足之处,在房屋设计中还存在一些问题,亟待解决。因此,本文主要对房屋建筑结构设计中常见的问题进行探讨。
一、房屋结构设计的基本方法
房屋结构设计的基本方法指的是设计图,如何设计房屋的图纸,对于房屋建筑是十分重要的,不可马虎。首先是结构平面图的绘制,需要考虑的是是否输入结构软件进行建模是由建筑地处抗震设防的烈度决定的,当建筑地处抗震设防的烈度为6度区时,可以输入也可以不输入,这是因为依据建筑抗震设计规范,只要符合有关的抗震措施,并在设计中注意受压和局部受压的问题,是完全可以不用在软件中建模的。但是需要知道的是,如果时间允许,相对来说,输入建模是较好的,它能够用来进行荷载导算。当建筑地处抗震设防的烈度为7度及以上时,这就没有考虑的必要了,必须要输入软件建模计算的。
其次,是屋顶结构图的绘制,绘制这部分的图纸时,需要设计人员具备一定的空间概念,并且能够正确理解建筑图纸和意图,这样有助于加强施工人员对图纸的理解。当建筑是坡屋面时,结构的处理方式分为梁板式(主要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)和折板式(主要用于建筑平面规整,板跨度较小,屋面坡度及屋脊线转折相对简单的坡屋面)两种。两种形式的板都是偏心受拉构件。其中,梁板的折角处钢筋的布置还需要大样示意图,而坡屋面板的平面画法,则需要剖面示意图和大样示意图两种表示方法。
最后,是楼梯示意图的绘制,对于楼梯的绘制需要注意的细节较多,一是梯梁的梁下高度要尽量符合建筑物的要求。二是梯梁的位置,要确保上下楼层的位置是统一的。三是折板楼梯,不可以使局部的应力过于集中,要将钢筋在内折角处断开,并分别锚固。四是梯板基础的沉降,这是需要注意的,不可以突然进行,如果需要应该设梯梁。
二、房屋结构设计中常见的问题及解决措施
1. 房屋建筑的地质勘测较少
对于房屋机构设计中存在的一个问题是,多层房屋建筑的地质勘测较少,更谈不上是详细。设计人员往往依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料来进行施工图的设计,而且有时仅凭地耐力这一数据作为参考依据,并私自认为将地耐力的容许值取得小一些就可以达到要求。由此可见,设计缺少详细的资料,适用程度较低。
解决措施:对于地基与基础的设计必须要做到合理,设计人员在进行图纸的设计前,必须要依据详细的地质勘察资料,并且要进行统一考察,将应该考虑的因素进行全方面的考虑,在一切准备妥当之后,才可以进行基础类型和上部结构的设计。
2. 承重柱截面高度设计过小
承重柱截面高度设计过小多发生在六度抗震设防区。一些结构设计者仅仅考虑受力分析的方便,而错误地认为六度设防不是设防,从而按照这种理念设计出的柱子的截面高度过小,梁柱的线刚度比加大。这种做法对于房屋结构是非常不利的,因为它不但忽略了梁柱间的刚结作用,而且也未曾考虑这种做法后所带来的安全隐患。柱对消化酶的约束弯矩被忽略,再加上柱截面的配筋都较小,如果受力较大,就会造成柱子附近出现裂缝。这不仅仅会影响房屋的耐久性,也会使房屋的使用寿命降低,严重时甚至会出现倒塌现象。
解决措施:首先,设计者要遵循抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。其次,要重新考虑六度抗震设防的概念,不能只为了分析方便,而设计出一些违背设计原则的建筑结构。在设计时,设计者应该将能考虑的因素进行全面的考虑,从而提高房屋结构设计的安全性与实用性。
3. 结构布置不合理
房屋的结构主要包含建筑的平立面外形尺寸、质量分布、抗侧力构件布置以及直至承载力分布等多方面因素,但是由于多种因素造成以上这些方面出现问题。一是设计人员对结构抗震概念设计的了解甚少,但在设计之前,并没有进行自主学习,加强对结构抗震概念的理解,而是一意孤行,继续设计,结果可想而知,为房屋结构设计埋下安全隐患。
二是设计人员对结构规则性把握不准确。三是在设计时,缺乏规范依据及相应的设计规定。由于这些原因,造成房屋结构规则性较差,结构抗震能力十分弱等问题。
解决措施:结构布置是结构设计中十分重要的环节,并且容易出现问题,这就需要设计人员对结构抗震概念有一个全面的了解,从而加强他们对结构规则性的把握。同时设计人员在设计时,需要有规范的依据和相应的设计规定,不可以按照自己的理解随心所欲的进行错误的设计。如:对于超长结构的设计时,由于这些超长结构不能或不便设置温度伸缩缝,因此不能只进行留设施工后浇带这一项措施,还要增加一些辅助措施。就像可以加强顶层屋面的保温隔热措施;而对于受温度变化影响较大的部位:一是可以考虑适当的配置间距较密、直径较小的温度筋。二是可以通过采用预应力混凝土结构来达到自己的目的。
三、结束语:
综上所述,房屋建筑结构设计之所以会出现一系列的问题,主要是由于设计者的设计出现问题所引起的,这就需要结构设计者,具有扎实的理论知识功底,灵活的、创新的思维以及认真严肃的工作态度。如果在设计中出现问题,设计人员要进行研究与辨识,在不断总结与探索中提高自己的设计能力与水平。而且建筑人员在建筑时发现问题,要及时与设计人员沟通,并及时的想出切实可行的方法加以解决。相信通过这样的方法,我国的房屋结构设计的问题会逐渐减少,房屋建筑的质量也会有更大的提高。
参考文献:
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[3]于桂萍.关于多层建筑结构设计中的主要问题分析[J].中国高新技术企业,2008(22).
[4]纪荣洋,王文可,潘可明.建筑结构设计经验探讨[J].低温建筑技术,2008(5).
【关键词】结构设计;常见问题;探讨
discuss several common problems in structural design
guo wei-wei
(architectural design institute of shanxi jincheng jincheng shanxi 048000)
【abstract】there are many elements of design, specification does not make specific provisions, or provisions of clauses is not comprehensive, so that structural designers is easy to overlook.
【key words】structural design; common problems; discuss
结构设计中有许多内容,规范未作具体的规定,或规定的条文不全面,使结构设计人员很容易忽视。以下为本人在工作过程中所遇到的一些问题,供同行们做结构设计时参考。
1.不上人屋面活载取值问题
平时会经常遇到不上人屋面因落水管堵塞而积满水,又没人疏通,这积水何载也不能忽视。如不上人屋面女儿墙高700mm,若积满水,荷载为0.7x10=7kn/m2。而按《建筑结构荷载规范》第4.3.1条中规定不上人屋面活载取值仅为0.5 kn/m2。可见实际产生的荷载与设计规定的荷载相差较大。结构设计若按7 kn/m2考虑,那又给业主带来很大的浪费。为此,本人建议建筑设计人员在不上人屋面女儿墙根部50mm处增设泄水管,万一落水管堵塞,能及时排除屋面的积水。若能采取上述措施,按荷载规范要求,不上人屋面活载仍按0.5 kn/m2设计。对上翻边雨篷也可采取上述措施以确保结构设计不考虑积水荷载。
2.卫生间荷载取值问题
在图纸审查中有人提出,对于有分隔蹲厕的卫生间活载应按《全国民用建筑工程设计技术措施结构》中规定的8 kn/m2值进行设计,本人认为不妥。如今的卫生间隔板在建筑设计中都是采用木质板、塑料板或复合板,而非以前的预制水磨石板或砖砌体,因而只考虑蹲坑的重量就可以了。蹲坑一般抬高150mm,采用1:6水泥焦渣垫层(容重为14 kn/m3),垫层荷载为0.15x14=2.1 kn/m2,该荷载为局部荷载,又非全开间荷载,且应按恒载考虑。结构设计时可按原楼面恒载加上该部分抬高所增加的荷载就可以了,活载仍旧按《建筑结构荷载规范》第4.1.1条中规定的2.0 kn/m2计取,这样比较合理。
3.后浇带问题
《混凝土结构设计规范》第9.1.1条中规定现浇钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55m,而9.1.3条则规定当采取后浇带分段施工、专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施,伸缩缝间距可适当增大。这两条使我们在实际设计过程中较难把握。采取后浇带分段施工后究竟应控制房屋长度多少而不至于产生裂缝等不良现象呢?本人认为这取决于各地区的温差和施工条件以及采取的措施等等因素。按照温州地区的经验,在55m~70m以内时,采取设置施工后浇带及相应的构造加强措施而不设置伸缩缝,这在本人长期的工程实践中证明是切实可行的,多个工程均未产生较大的裂缝。当然,具体过程还应通过有效的分析或计算,慎重考虑多种不利因素,确定合理的伸缩缝间距。在结构设计中必须对梁柱配筋进行概念上的调整,规范也规定当增大伸缩缝间距时尚应考虑温度变化及混凝土收缩对结构的影响。首先是长向板钢筋应双层设置,并适当加强中部区域的梁板配筋,中部区域温度应力显然是比较大的。当框架结构超过70m时,本人认为必须采取特殊的措施才能不设置伸缩缝,譬如说采用预加应力,掺入抗裂外加剂等等。如果对超长结构,不能有效的分析清楚受力情况,本人建议还是应按规范要求设置伸缩缝,毕竟建筑上设缝只要处理得当还是不影响美观的。
4.板面设置温度应力筋问题
《混凝土结构设计规范》第10.1.9条规定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,并应在板的未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%。什么区域属于温度收缩应力较大的区域?本人认为对于规则较短的建筑物我们可以在各楼面边跨及屋面层设置相应的温度应力钢筋,而对于超长结构,则建议在超长结构的长向均应设置双层钢筋。其余部位则可因人而异,功能重要的区域设置。
5.钢筋砼水池保护层问题
《混凝土结构设计规范》第9.2.1条规定,板、墙在二a类环境的混凝土保护层厚度为20mm,《给水排水工程构筑物结构设计规范》第6.1.3条规定与水、土接触或高湿度保护层厚度为30mm,与污水接触位35 mm,《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》第7.1.2条规定与此相同,而《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定防水混凝土结构迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。本人以为钢筋砼水池砼保护层应按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》进行设计,而地下室等重要的建筑物则要按《地下工程防水技术规范》设计。
以上是本人在结构设计中经常出现的几个问题的理解,难免有片面性。在今后的设计过程中,应以规范为依据,以概念设计为补充,不断总结,使我们的设计更经济合理。
参考文献
[1] 《建筑结构荷载规范》(gb 50009-2001).
[2] 《全国民用建筑工程设计技术措施结构》.
[3] 《混凝土结构设计规范》(gb 50010-2002).
[4] 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(gb 50069-2002).
【关键词】:框架结构;存在问题;对策;
【 abstract 】:with the development of economy, urban construction with each passing day. At the same time, in the building structure design, and especially The frame structure of the building is to the requirements of the design more and more is also high. This paper is the author of frame structure design and produce The treating measures related problems are explained and analyzed.
【 key words 】:frame structure; Existing problems; countermeasures;
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
0引言
框架结构是指由梁和柱以刚接连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重,仅起到围护和分隔作用。因此框架结构具有结构空间布置灵活,建筑物自重小,有较好的抗震能力和结构的整体性、刚度较好等特点。框架结构在我国已经成为了一种很常见建筑结构形式,普遍运用在各种工业与民用建筑当中。
本文分析了当前框架结构设计中应存在的一些问题和对策,方便结构设计者在遵循各种规范的前提下快速把握框架结构设计原则和一些容易忽略的问题,以提高建筑框架结构设计水平。
1 框架结构设计原则
1) 合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太柔虽然可以很好的消耗地震力,但容易造成变形过大而无法使用甚至整体倾覆:结构太刚变形能力就差,在高设防烈度地区,承受的地震力较大,容易造成局部受损最后全部毁坏。结构是刚一点好,还是柔一点好,这个问题结构专家历来有争论,现行的的规范也只是给出了限值。
2)多道防线。安全的结构体系是层层设防的, ,如果把结构的安全全部寄托在某个单一的构件上,是非常非常危险的。如土建结构中多肢墙比单片墙好,框架剪力墙比纯框架好等等,就是体现了多道防线的设计思路。框架结构中填充墙的存在增加了框架结构的整体刚度,在遭遇地震时,填充墙率先破坏,填充墙充当了整个框架结构的第一道抗震防线。但同时填充墙对框架结构的承载力、刚度、变形都有影响,因此结构设计时要考虑其对结构的影响、
3)框架结构结构体系应满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯,强节点强锚固的基本设计原则。
基于以上原则在进行框架结构设计时,把握好结构方案,满足承载力、变形、裂缝、挠度等要求是结构设计人基本的设计步骤。此处就不再赘述。
2 框架结构设计常见的问题及对策
1)为了满足柱轴压比的要求,同时又要满足控制柱截面的要求,柱子采用较高强度等级的混凝土。而对于以受弯为主的楼层梁板混凝土强度等级却不必过高。在实际工程设计中合适的楼盖混凝土强度等级通常采用 C20~C35。由此可见,高层建筑混凝土框架结构的柱混凝土设计强度高于梁板的设计强度必然存在,而且随着建筑物高度的增大,两者的设计强度差距会越大。 目前混凝土的浇筑施工一般都是用商品混凝土泵送工艺,各施工单位通常将竖向构件与水平构件分批集中浇筑。如果要求对其中的梁柱节点进行单独浇筑,那么将导致供应量及浇筑时间不易控制和节点区与梁板之间的分隔难度大。 针对这个问题在结构设计中应做的对高层建筑混凝土结构的竖向和水平构件的混凝土强度要进行合理取值;整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不应过多,且与竖向构件截面的变化要错层同步;水平构件的混凝土强度等级取值要符合规范要求,尽可能与竖向构件相匹配,使实际施工简单化,尽量减少梁柱节点单独浇筑混凝土。
2)混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀,并保证钢筋的粘结锚固性能,从而直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能,但由于设计人员的不重视,常会出现以下问题:在梁或柱中,只会注意到主筋的保护层厚度,然而却忽略了箍筋的保护层厚度,造成箍筋外露或保护层厚度不足;主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不到位,造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失。这些问题直接影响到构件的安全性,设计人员针对保护层的问题应重视。
正确处理构件内各类钢筋的相互关系,按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度,并进行构件的截面设计。根据规范要求确定梁柱内箍筋的保护层厚度,然后确定箍筋的正确位置,主筋的保护层厚度可采用a+d1(a为箍筋保护层最小厚度,d为箍筋直径),并大于规范规定的最小厚度,以此确定主筋的正确位置;根据各种钢筋的正确位置,确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算,在施工图中标出相关构件中钢筋的位置。
②地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同,根据规范要求,应采取不同的保护层厚度。地下部分的柱子可将其断面加大,满足其保护层厚度的要求,同时保证柱子钢筋上下位置的一致性,满足钢筋受力要求。
3)钢筋混凝土框架结构时,由于钢筋混凝土的自重较大,作为建筑的底层柱,其所承担的轴向压力会随着建筑高度的增加而不断增加,在层高一定的情况下,为了提高抗震规范对构件的延性要求,就要将轴压比控制在一定范围之内不能过大,这就必然导致柱截面的增大,从而形成短柱、甚至形成剪跨比小于1.5的超短柱。对于大跨度柱网的框架结构,框架柱在楼梯间处与楼梯平台梁相连,使得楼梯间处的柱可能成为短柱,这时就应对柱箍筋全长加密。这一点,在设计中容易被忽视,新抗规明确规定框架结构楼梯间须整体建模,这个问题以后应该会被重视。当框架结构的外立面为条形窗时。因设置连续的窗过梁,使外框架柱可能成为短柱,应注意加强柱的构造措施。
4)对于框架结构长度略超过规范限值。建筑功能需要不允许留缝,结构设计经常会遇到这种问题。为减少有害裂缝(规范规定裂缝宽度小于0.3),可采用细而密的双向配筋,构造间距宜小于150,建议采用补偿混凝土浇筑。对屋面宜设置后浇带。后浇带处按构造措施宜适当加强。
4)挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,施工不方便。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时,注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋,除非受剪承载力不足。对于大挑梁,梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。
5)根据《建筑抗震设计规范》第3[注明标准号].7.1 条规定,非结构构件,包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备、自身及其与结构主体的连接,应进行抗震设计。比如框架结构中女儿墙构造柱的设置,尤其注意女儿墙高度大于1.0 m 时,应注意采取结构构造措施,保证女儿墙的稳定。
3 结语
总之,本文提出的都是些框架结构设计中容易出现的疏忽的问题。如果处理不好或计算过程中未加考虑不但会导致结构不合理,甚至结构不安全。从事设计的人员在精于结构电算分析的同时,更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题,使施工图的设计更完善,保证结构的安全、经济、耐久、适应。
参考文献
【1】方部华.高层建筑结构设计【M】.北京:中国建工出版社.2003。
关键词:混凝土;结构设计;常见问题
一、前言
随着经济与科学技术的全面发展,混凝土在各行各业中的应用日益广泛,混凝土结构以其整体性能良好、可塑性较好、使用寿命较长以及投资造价相对较低等等优势,得到了广大工程建设者的广泛青睐,在各行各业中被广泛的应用。由于经济在突飞猛进的发展,很多新型的混凝土材料得到了进一步的发展,混凝土的结构设计水平也有了显著地提高。但与此同时,混凝土结构设计的复杂性及多样性又使得混凝土结构的设计存在很多的问题及缺点,本文就混凝土结构设计的常见问题进行分析,并找出其引起这些问题的原因,对混凝土结构设计进行分析与探讨,得出相应的解决策略,使得混凝土结构设计在各个方面得到进一步的完善。
混凝土的结构设计在各项工程施工中都占有非常重要的位置,混凝土结构设计的质量将直接影响着建筑施工的全局,更关系到人民生命财产的安全,混凝土结构设计在工程施工中的责任是非常艰巨的。另外,混凝土结构设计是一个非常复杂的过程,对专业设计的要求也非常的严格,设计难度也非常的大,因此,混凝土结构设计也需要有一个专业的设计团队,在设计过程中应该主动寻找新的设计理念,且不断对混凝土结构设计进行完善,找出其存在的问题,并采取相应的措施对其加以解决。
二、地基与基础设计过程中存在的问题
1、柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中,地下室底板设计中,容易忽视因建筑物沉降所引起的附加应力的影响。因为实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下,将会一起发生沉降变形,共同受力,如未考虑因此产生的附加应力,对底板而言是偏于不安全的,有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂。尤其对于采用天然地基的情况时,其影响则更为显著。对于总沉降量较小的工程,可考虑在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施,当然,是否采用,还要综合考虑其他因素。另外,对于地下水位季节性变化较大的地区,应考虑高低两种不同水位对地下室底板的不同影响,求出包络图,再做配筋设计。
2、对于有地下室的建筑,当地下水位较高时,在室外地坪之下的结构部分,外轮廓形状应尽量简洁,这样有利于建筑防水的施工。尤其对于柱下承台的形式,更为明显。此时,由于柱下承台的影响,基槽地模形状很复杂,有很多的阴阳角和放坡,即加大了防水施工的难度,有加长了施工时间,都不利于保证质量,并且还增加工程造价。对于这种情况下,我建议大家考虑反承台法,即统一地下室底板和承台的下皮标高相同,承台需要加厚部分向上作,然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。这种做法的优点是,基槽地模形状很简单,方便施工,利于施工质量得保证,同时也缩短了施工时间。并且,内部的覆土重量也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力,减小配筋,这种自相平衡的思路最科学。同时也提高了建筑物的抗倾覆能力。
3、地下室底板和外墙配筋计算时,往往假设条件与实际情况不符。例如地下室外墙配筋计算:有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理分析,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议:除了垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱)之间外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。
4、天然地基锥体独立基础设计问题,有的基础设计锥体斜面坡度大于1:3,该锥体部分砼很难振捣密实,现场施工往往是砼自然堆上,采用铲子或抹灰刀拍捣成形,其锥体部分的砼很难达到设计强度要求。因此建议优先采用阶梯形独立基础,利于施工,才能更好地保证施工质量。
5、柱下独立基础之间的拉梁,如同时又是首层维护墙的承重梁的时候,不应该再简单地按拉梁进行设计。而且在考虑荷载时,要考虑梁上皮以上土扩散角之内的土重。
三、上部结构设计过程中存在的问题
上部结构设计在建筑物上部混凝土结构设计中,使用最多的是框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构以及框支剪力墙结构。由于这些结构中构建量大面广,所以容易出现配筋不足、超配筋等情况,违反了相关条文的规定。
1、框架柱
角柱是指两个方向与框架梁相连的框架住,在计算时要进行自行定义。若忽视这一流程而实际的配筋率又满足计算结果的现象,则会造成配筋率无法满足最小配筋率要求的情况。[3]短柱是指剪跨比不大于2,以及因填充墙设置或楼梯平台梁、雨篷梁的设置形成柱净高与其界面高度之不大于4的框架柱。对于短柱而言,箍筋的间距应小于等于100mm,箍筋体积的配筋率大于1.2%。9度时不应小于1.5%。对于剪跨比不大于2的框架柱,程序能自行判定,要注意不能直接进行强代换,不同强度级别的箍筋均应满足计算结果。超短柱是指剪跨比小于1.5或柱净高与柱截面高度之比小于3的框架柱。设计人员在建筑混土结构设计中,要避免超短柱的出现。若无法避免,则要采取控制轴压比、添加芯柱等措施。
2、框架梁
由于绘图时没有按计算结果将配筋分别原位标注在支座两侧以及跨中配筋与支座配筋之比小于0.3或0.5等原因,很容易造成实际配筋比大于计算结果的情况,从而违反了相关标准,设计人员在设计混凝土结构时,要特别注意避免出现此类情况。
3、连梁
连梁,就是连接两片剪力墙,当遇到中震或大震时,它会首先开裂,起到耗能作用,从而使建筑物保持一定延性的梁,连梁在框架结构设计中尤为重要。在实际设计中,由于重视不够或认识不足等原因,很容易违反标准的情况,导致钢筋配筋率无法满足规定的要求。设计人员在设计时要注意不要盲目地增大它抗弯的能力和连梁上不许搭框架梁,以确保连梁的延性而在地震中不被首先破坏。
4、框支剪力墙
由于转换层在整个框支剪力墙中属于薄弱楼层,所以要按照规定将其地震剪力乘以增大系数。在框支剪力墙的设计中,框支梁、框支柱纵筋的各项系数都应满足有关规定的要求,并且要确保布置均匀,避免出现单肢钢度过大的剪力墙,以至于应力集中,一旦破坏,则会造成严重后果。
结束语:
随着国家的经济发展,人们对住宅建筑也有了更高层次的要求。不但要求质量过关及宽敞明亮符合人类的生存对舒适的要求,更要求审美,绿化,节能,有文化含量等。这迫使加工工艺也变得越来越高科技化,不断创新,不断向着更高级的方向发展,这不仅需要设计人员不断加深对文化内涵的理解并且积累大量丰富的经验,创造出新鲜,愉悦更多人,吸引更多消费者的建筑理念,更要在实际操作中能够过关,质量过硬。
参考文献:
[1]马晓辉.钢筋混凝土结构设计中应注意的几点问题[j].科协论坛(下半月),2007,(10)