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序论:在您撰写民用建筑结构论文时,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。
为了保证建筑的使用空间,使建筑物具有相对的稳定性,满足人们对建筑物的要求,就需要对民用建筑进行合理设计,保证建筑结构的稳定。
(一)砖混结构砖混结构是建筑物的主要竖向受力构件,为砖墙或其他类砌体,横向承重的梁、楼面、屋面为钢筋混凝土结构。适合房间面积小、开间进深不大的低层和多层建筑。在进行结构设计时,墙体做为主要受力构件,要保证墙体的厚度和抗震性,保证建筑物整体的稳定性。同时在设计时,还要注意施工过程的方便快捷,节省工期。
(二)框架结构框架结构是建筑物中由钢筋混凝土柱和梁共同组成框架来承担竖向荷载和侧向水平力荷载的结构体系。框架结构具有较好的抗震性能和抗弯能力,平面布置比较灵活,有利于布置较大空间,可以满足多功能的使用要求。由于构件截面尺寸的影响,框架结构的房层高度受到限制。
(三)剪力墙结构剪力墙结构是钢筋混凝土墙共同承担竖向荷载和侧向水平力荷载的结构体系。钢筋混凝土墙不仅承受荷载,而且对空间起分割作用。由于主要受力构件均为钢筋混凝土结构墙,所以该结构具有刚度大、抗震性能好、整体性强的特点,适用范围较大,可建造较高的建筑。但受剪力墙间距的影响,开间距太大,对大空间建筑该结构的灵活性就比较差。
(四)筒体结构在现代的高层建筑中筒体结构被广泛地应用,最主要的特点是该结构刚度好、防震能力强。筒体结构主要由核心筒和框筒结构组成。建筑布置灵活、抗侧刚度大、整体性好,能够提供较大的使用空间。筒体结构能有效地抵抗水平荷载,因此比较适用建筑高层及超高层的建筑。在民用建筑设计中还有其他建筑结构设计形式,对这些建筑结构进行设计时不仅要考虑结构的选型、适用条件,还要考虑建筑物的功能和使用年限等多方面因素,才能使民用建筑结构设计更加符合需要,更加科学合理。
二、民用建筑结构设计存在的问题
现阶段,民用建筑结构设计存在着许多不合理设计现象,许多建筑结构设计为了追求较大的使用空间没有设计抗震墙,使建筑物存在着很大的安全隐患。与此同时,施工与设计方案不一致,擅自更改设计方案,使得建筑施工不合理,设计粗糙简单,也使得建筑存在着安全隐患。在一些设计图纸中,存在着许多漏洞,没有对建筑结构的消防、耐火等级、安全等级进行详细标注,使得建筑结构不符合工程施工要求,达不到居住标准。
三、民用建筑结构设计的新要求
在新时期,各种新情况不断出现,土地、原材料、施工设备的成本不断上涨,因此必须在设计时考虑到施工成本,在保证结构安全和施工质量的同时还要做到经济适用。在建筑结构设计时要根据相关知识、工程经验以及建筑功能,根据建筑的实际情况对建筑结构进行合理设计,这样才能使设计更加合理。与此同时,业主对建筑物的审美追求更加强烈,在业主选择户型时不仅仅考虑建筑质量,还注重建筑的个性化。因此在民用建筑结构设计时,要充分考虑到当前市场的需求,建筑结构设计要具有灵活性,方便业主在装修时能够根据自身的需求进行改造,所以必须对墙体结构、门窗位置、梁柱结构、楼梯间等进行合理设计,方便业主改造。随着城市化进程不断加快,人们环保意识的增强,人们对民用建筑的环保要求也越来越高,因此在进行民用建筑结构设计时要保证建筑物的采光、通风符合环保要求,尽量利用自然能源,提高建筑能源的利用效率,使建筑更加符合环保要求。随着时代的发展,社会和市场对民用建筑的要求还会越来越多、越来越高,在对民用建筑结构设计时要符合这些要求,这样才能使民用建筑的市场更加广泛,保证民用建筑的质量和使用寿命。
四、民用建筑结构优化措施
为了保证民用建筑结构设计的合理性,就必须对建筑结构设计进行合理优化,保证民用建筑结构设计质量,使其达到工程要求。
(一)提升民用建筑结构设计质量针对民用建筑结构设计中存在标注不全、设计粗糙和违反规范条文等问题,应在出施工力之前予以解决,这就要求建筑结构设计人员具有一定的专业知识和职业素养。定期对设计人员进行专业培训学习,不断提升设计人员的业务水平和责任心,端正设计人员的态度,提升建筑结构设计的水平和质量。在选择设计方时,要对设计方的相关证书和资质进行审查,保证民用建筑结构的设计质量,从源头上提升建筑结构设计的安全性和整个建筑工程的质量。
(二)优化民用建筑结构模型民用建筑涉及国计民生,是与人民群众利益联系最紧密的建筑工程,因此在设计前必须对民用建筑结构模型进行合理优化设计,对房屋的结构体系、围护结构、房屋的各个细节结构进行合理优化设计,保证建筑结构的承重、受力符合相关规范和要求。在进行建筑结构设计时还要充分考虑经济原则,保证建筑结构安全的同时还要尽可能降低建筑结构的成本,实现经济效益的最大化。
(三)提高民用建筑结构设计的安全性现阶段的民用设计普遍存在着抗震设计不足,结构设计不合理等现象。因此,为了保证建筑结构的安全性和使用寿命,必须对民用建筑结构进行合理设计。在民用建筑结构设计时,要尽可能选择合理的结构类型。比如现阶段运用广泛钢结构,钢结构与传统的钢筋混凝土结构相比,具有强度高、质量轻、工期短等特点,适应现阶段民用建筑结构的设计要求。与此同时,钢结构的大空间布置,能更好地保证了民用建筑空间设置的灵活性,为施工和业主的装修设计提供了便利。此外,使用钢结构进行设计施工时能有限地减少水泥、砂石等建筑原料的使用,能大大减少施工成本,降低工程造价。同时还能降低环境污染,实现建筑的可持续发展,提高民用建筑的社会效益。为了更好地保障民用建筑的安全性,建筑物地基基础部分的设计不容忽视,在进行民用建筑结构设计时,要充分考虑场地条件及地基承载力特征值,根据建筑本身的结构特点选择合适的基础结构形式,保证地基基础部分受力均匀,满足整个建筑的设计要求。当施工过程中出现问题时能够及时与设计人员沟通,共同商议处理方法,保证施工进度和施工质量,使地基基础部分符合建筑设计的要求。
五、结语
关键字:民用建筑裂缝修补
裂缝修补主要以恢复结构材料的防水性及耐久性为目的,也有从维护人身安全及注重美观的角度而进行修补的。在满足修补的前提下,必须考虑经济性来决定修补的范围及修补的规模等。
一、修补设计
修补设计原则上应根据第四章是否需要修补及补强加固的判定结果,进行恢复己开裂结构件的机能及耐久性的设计,更重要的是要选择适当的修补材料、修补工法以及在选择修补时间的基础上进行修补设计。
进行修补设计时,应考虑如下事项:
(1)根据是否需要修补的判断结果,设定修补范围及规模,还应
按需要再度调查现场。
(2)掌握开裂原因、开裂状况(裂缝宽度、深度及型式等),建筑物的重要性及环境条件(一般环境、工厂地区、盐类环境、温泉地带、寒冷地带及特殊用途)。
(3)为了明确规定修补目的及恢复目标,考虑(2)中的环境条件,选定最适于修补的修补材料、修补工法及修补时间。选择修补工法,可按开裂现场及开裂原因参照表6.1所示内容决定。另外,当构筑物处于盐类等苛刻环境时,应选择比普通环境条件高一个等级的材料及工法。如有可能,裂缝最好在稳定后再作修补;对随环境条件变化的温度裂缝,则宜在裂缝最宽时处理。
混凝土建筑物及构件的修补恢复目标将视竣工时的初期性能、建筑物的耐用年限、开裂原因、劣化程度及劣化范围等而异,另外,保修年限也不尽相同。
通常,可将修补恢复目标分成如下三个阶段:
①恢复到与健全构件同等性能。因水泥的水化热、碳化、千缩而产生的裂缝等,是作为搞清开裂原因而进行修补的对象。希望保修年限定为10-15年。
②恢复到不妨碍使用的程度。当由钢筋腐蚀、碱性骨料而导致的裂缝及由此产生的劣化度比较明显时,或者开裂原因是多方面的,又不能将所有原因都搞清楚时,年限定为5-10年。
③恢复到能够确保人身安全的程度。一般针对以确保人身安全而进行的应急修补工程。
(4)必须充分研究修补作业所必要的机械材料、脚手架及工程现场对周围人群的安全保障。
二、修补工法及特点
2.1表面修补法
常用的方法为涂覆法,增加整体面层,压抹环氧胶泥,环氧浆液粘玻璃丝布,表面缝合等。
(1)涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时,采用手工或机械喷涂方法,将修补材料涂覆于混凝土表面,起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间,厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化,介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等,例如,要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料,聚氨酷涂料,聚氨酷沥青涂料等刚性涂料,不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体,橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。
(2)增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多,分布面较广时,常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下,整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时,宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。
(3)压抹环氧胶泥:对于数量不多,又不集中,缝宽>0.lmm的裂缝可采用此法处理。
(4)环氧浆液粘贴玻璃丝布:一般采用环氧树脂胶料或环氧焦油胶料,粘贴1~2层玻璃丝布。
(5)表面缝合:在裂缝两边钻孔或凿槽,将u形钢筋或金属板放入孔或槽中,用环氧树脂砂浆等无收缩型砂浆灌入孔或槽中锚固,以达到缝合裂缝的目的。
2.2局部修复法
常用的方法有充填法,部分凿除重新浇筑混凝土、预应力法等。
(1)充填法
用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大,最终凿成V形或梯形槽,分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭裂缝。其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。
(2)预应力法
用钻机在构件上钻孔,注意避开钢筋,然后穿入螺栓(预应力钢筋),施加预应力拧紧螺帽,使裂缝减小或闭合。如条件许可时,成孔的方向应与裂缝方向垂直,见图2.2(a)钻孔方向不与裂缝垂直时,宜采用双向施加预应力,见图2.2(b)。
(3)部分凿除重新浇筑混凝土
对于钢筋混凝土预制梁等构件,由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土,清洗、充分湿润后,浇筑强度高一等级的混凝土,养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外,修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真,否则新老混凝土结合不良将导致失败。
2.3灌浆法
将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内,使其扩散,固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度,与混凝土能较好地粘结,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到堵漏防锈补强的目的。
用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙,使之不透水并增加强度。
虽然民用建筑混凝土结构裂缝修补工法多种多样,但我们不能只知其一、只用其一,而应牢牢掌握每一种方法,以一变应万变,做到根据不同情况采取不同方法,尽量实现修补最优。
参考文献:
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制.北京:中国建筑工业出版社,2000
[2]建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300-2001),2001
[3]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施.建筑结构,2002,(8)
关键词:高层民用建筑;结构设计;问题;措施
中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:
0引言
建筑工程质量的好坏和群众生命财产安全息息相关,而其中建筑设计又是一项繁重、责任大的工作,对建筑物的整体安全、经济合理性以及适用都会造成严重的影响。 实际设计过程中,结构设计概念与方法上总是存在着一定的差错,之所以存在差错,主要有以下几方面的原因:第一,由于设计人员对于高层建筑设计没有过多的重视,只盲目的按照或者一味的照搬其他设计结果进行;第二,设计人员对于相关设计规范及方法缺乏一定的了解;第三,设计人员没有清晰的力学概念,难以构建起科学合理的计算模式,在判断结构验算结果时,经验不足。
1.高层民用建筑结构设计过程中存在的问题
1.1天然地基承载力与基础埋深的确定问题
首先是地基承载力的确定存在误差 ;在对地基承载力进行确定时,不仅要对其性质加以充分的考虑,而且,还要充分的考虑基础的埋置深度以及宽度,地基承载力会随着基础埋置深度的加深以及基础宽度的加大而逐渐的提高。但是,如果属于软弱基地,那么,将会使得地耐力取值进一步提高,存在安全隐患。其次,基础埋深,通常从室外地面标高开始算起;填方区域应在填土后才可进行挖槽,可从填土面开始算起,填土主要是在上部结构而完成的,从天然地面标高开始算起。如果地下室采用的是箱形基础,那么,基础埋深应从室外地面标高开始算起;比如,分离式的基础的地下室,也就是说内墙与内柱基础,具体埋置深度应从室内地面开始算起;而地下室外墙基础应采取室内与室外计算埋置深度的平均值。不过,实际设计过程中,通常没有考虑天然地面室外设计地面标高间存在的不同和填土的规范施工顺序,只一味的按照设计室内地面标高算起。这样一来,就会使得基础计算埋深值进一步增大,最终导致按照深度调整后的地基承载力也较大,安全系数低。
1.2结构计算存在的问题
建筑物结构计算存在的问题是荷载取值不够合理、验算底框砌体结构方面的问题以及结构周期折减系数的确定。如,高层民用框架的建筑一般在采取独立的基础上以及其地基受力部位不具备软弱粘性土层的情况下,那么,就非常有必要对地基的抗震承载力加以验算,在对其基础进行设计时,应充分的考虑风荷载的作用。因此,必须将风荷载输入到高层民用建筑中。只有具有均匀的刚度时方可采用底部剪力法,假如其结构中存在薄弱层,应充分考虑其因塑性变形集中所带来的影响;此外,由于框架结构等都有填充墙,因此,它的实际刚度要高于计算时的刚度,但其实际周期比计算周期小,因此,最终所计算出的地震剪力通常较小,使得结构潜在了安全隐患,唯一的解决办法就是折减计算周期。
2.加强高层民用建筑结构设计措施
2.1对地基承载力宽度与深度修正
在对地基承载力宽度与深度进行修正时,应结合工程具体情况,根据《建筑地基基础设计规范》中的规定、基本原理以及理论,明确基础埋置深度的取值,特别对于部分特殊情况,应充分的分析,合理的进行取舍。在施工中要求基础完成时还要在上部结构施工前回填完成,回填土应进行分层夯实。实际上,地基承载力就是地基同时满足强度以及变形这两个条件时,单位面积所能承受的最大荷载。一般情况下,上部结构体型较为简单,整体刚度较大,如果,地基不均匀沉降有着极强的适应性,那么,地基承载力就可取高值;如果基础宽度大,埋置深度深,那么,地基承载力就会有所提高;高层建筑为了使得地基具有较好的稳定性,避免建筑物滑动与倾覆,通常都会要求基础整体刚度要大,埋置深度深,可采用箱形基础。另外,基础埋深对于地基土体及上部结构所组成的相互作用体系的动力特性与动力反应有着一定的影响;各个学者在对这一问题进行研究后,所得出的结论存在着一定的差异,主要是因为上部结构刚度条件具有差异性。应对上部结构各种刚度条件加以全面的考虑,并进行大量的数值计算,从而获取到基础埋深对土体与结构共同作用体系的动力特性与反应影响的规律。
2.2结构计算参数的选择
具体有以下三方面:首先,选择合理的地震力振型组合数;其对于高层建筑,在没有采取扭转耦联计算方式时,应取3,如果振型系数已经超出了3,那么,应取3的倍数,不过决不能比房屋层数高,在《建筑抗震设计规范》中有明确的规定,一个合理的振型个数通常能够取振型参与质量达到总质量的百分之九十所需的振型数。目前,中国建筑科学研究院已经具备了这一功能,能够及时的将这种参与质量的比值全面的输出。同时,通过耦合计算的地震剪力要比非耦合计算小,只有其结构发生极为明显的扭转时,才可以采用耦合计算的方式进行,必要时应采用非耦合计算加以补充。其次,框架结构或荷载最不利布置与组合;如果活荷载较大,那么,是否对活荷载进行最不利布置、组合,会严重的影响到计算全面的反映出来,很有可能导致结构不安全。并且在PKPM中难以将荷载规范表4.1.1中的第1(1)与第1(2)~12项进行明确的区分,无法满足荷载规范区分不同荷载类型采用各种楼面荷载折减系数的具体要求。所以,在对结构计算过程中,应对各种构件进行区分,然后进行分布计算,并且当荷载输入时,应进一步折减楼面活荷载。
3.结论
综上所述可知,本文论述了高层民用建筑结构设计过程中存在的问题,并针对问题制定了有效的措施,以确保结构设计具有较高的准确度、安全性以及较好的经济合理性。由于笔者能力有限,本文的论述不是很全面,以期相关人员提出宝贵的意见。
参考文献:
[1] 倪荣荣.高层建筑结构设计若干问题探讨[J].才智,2011年23期.
[2] 陈娟,王晓霞,李谦.高层建筑结构的若干关键设计分析[J].科技致富向导,2011年20期.
[3] 卜永庆.高层建筑结构分析与设计[J].中国新技术新产品,2011年14期.
Abstract: The quality of civil quality factors in addition to effect and site construction, another important factor is the structural design. This paper discusses some key problems in the design of civil building structure, and the study and analysis of the key points for simple.
Keywords: Chinese civil building structure; problem; analysis of the key points
中图分类号:TU318 文献标识码: 文章编号:
一、高层民用建筑结构的设计原则
1.结构坚固、耐久。除按荷载大小及结构要求确定构件的基本断而尺寸外,对阳台、楼梯栏杆、顶棚、门窗与墙体的连结等构造设计,都必须保证建筑物构、配件在使用时的安全。 2.应用先进技术。在进行建筑构造设计时、应大力改进传统的建筑方式,从材料、结构、施工等方面引入先进技术、并注意因地制宜。
3.合理降低造价。各种构造设计,均要注重整体建筑物的经济、社会和环境的三个效益,即综合效益。在经济上注意节约建筑造价,降低材料的能源消耗,又要有利于降低经常运行、维修和管理的费用。还须保证工程质量,不能单纯追求效益而偷工减料,降低质量标准,应做到合理降低造价。 4.注意美观大方。建筑物的形象除了取决于建筑设计中的体型组合和立面处理外,一些建筑细部的构造设计对整体美观也有很大影响。例如栏杆的型式、阳台的凸凹、室内外的细部装修,各种转角、收头、交接处的接头设计.都应合理处理.并相互协调,注意美观大方。
二、影响高层民用建筑结构设计的主要因素
1.外力作用的影响 作用在建筑物上的各种外力统称为荷载。荷载可分为恒荷载(如结构自重)和活荷载(如人群、家具、风雪及地震荷载)两类。荷载的大小是建筑结构设计的主要依据。也是结构选型及构造设计的重要基础,起着决定构件尺度、用料多少的重要作用。风载是高层建筑水平荷载的主要因素,风力随着地面的不同高度而变化,在沿江沿海地区,风力影响更大,设计时必须遵照有关设计规范执行。 地震荷载也是主要荷载。地基土的纵波使建筑物产生上下颤动;横波使建筑物产生前后或左右的水平方向的晃动。但这三个方向的运动并不同时产生,其中横波的振动往往超过风力的作用,所以地震力产生的横波是建筑物的主要侧向荷载。地震的大小用震级表示,震级的高低是根据地震时释放能量的多少来划分的,释放能量愈多,地震越大,震级也愈高。故震级是地震的大小指标。在进行建筑物抗震设计时,是以该地区所定地震烈度为依据,地震烈度是指在地震过程中,地表及建筑物受到影响和破坏的程度。
2.气候条件的影响 我国各地区地理位置及环境不同,从炎热的南方到寒冷的北方,气候条件有许多差异。太阳的辐射热、自然界的风、雨、雷、霜、地下水等构成了影响建筑物的多种因素。有的构、配件因热胀冷缩而开裂;有的部位出现渗漏水现象;有的因室内过冷或过热而妨碍工作等等.放在进行构造设计时,应该针对建筑物所受影响的性质与程度,对各有关构、配件及部位采取必要的防范措施.如防潮、防水、保温、隔热、设伸缩缝、设隔蒸汽层等等。以防患于未然。
3.各种人为因素的影响 人们在生产和生活活动中,往往遇到火灾、爆炸、机械振动、化学腐蚀、噪声等人为因素的影响。故在进行建筑构造设计时,必须针对这些影响因素,采取相应的防火、防爆、防振、防腐、隔声等构造措施,以防止建筑物遭受不应有的损失。
三、高层民用建筑结构设计过程中存在的问题
1.天然地基承载力与基础埋深的确定问题 首先是地基承载力的确定存在误差 ;在对地基承载力进行确定时不仅要对其性质加以充分的考虑,而且还要充分的考虑基础的埋置深度以及宽度,地基承载力会随着基础埋置深度的加深以及基础宽度的加大而逐渐的提高。但是如果属于软弱基地,那么将会使得地耐力取值进一步提高存在安全隐患。其次基础埋深通常从室外地面标高开始算起;填方区域应在填土后才可进行挖槽,可从填土面开始算起,填土主要是在上部结构而完成的,从天然地面标高开始算起。如果地下室采用的是箱形基础,那么基础埋深应从室外地面标高开始算起;比如分离式的基础的地下室也就是说内墙与内柱基础,具体埋置深度应从室内地面开始算起;而地下室外墙基础应采取室内与室外计算埋置深度的平均值。不过实际设计过程中通常没有考虑天然地面室外设计地面标高间存在的不同和填土的规范施工顺序,只一味的按照设计室内地面标高算起。这样一来就会使得基础计算埋深值进一步增大,最终导致按照深度调整后的地基承载力也较大,安全系数低。
2.结构计算存在的问题 建筑物结构计算存在的问题是荷载取值不够合理、验算底框砌体结构方面的问题以及结构周期折减系数的确定。如高层民用框架的建筑一般在采取独立的基础上以及其地基受力部位不具备软弱粘性土层的情况下,那么就非常有必要对地基的抗震承载力加以验算,在对其基础进行设计时,应充分的考虑风荷载的作用。因此必须将风荷载输入到高层民用建筑中。只有具有均匀的刚度时方可采用底部剪力法,假如其结构中存在薄弱层应充分考虑其因塑性变形集中所带来的影响;此外由于框架结构等都有填充墙,因此它的实际刚度要高于计算时的刚度,但其实际周期比计算周期小,因此最终所计算出的地震剪力通常较小,使得结构潜在了安全隐患,唯一的解决办法就是折减计算周期。
四、加强高层民用建筑结构设计措施
1.对地基承载力宽度与深度修正 在对地基承载力宽度与深度进行修正时,应结合工程具体情况,根据《建筑地基基础设计规范》中的规定、基本原理以及理论,明确基础埋置深度的取值,特别对于部分特殊情况,应充分的分析,合理的进行取舍。在施工中要求基础完成时还要在上部结构施工前回填完成,回填土应进行分层夯实。实际上地基承载力就是地基同时满足强度以及变形这两个条件时,单位面积所能承受的最大荷载。一般情况下上部结构体型较为简单,整体刚度较大,如果地基不均匀沉降有着极强的适应性,那么地基承载力就可取高值;如果基础宽度大,埋置深度深,那么地基承载力就会有所提高;高层建筑为了使得地基具有较好的稳定性,避免建筑物滑动与倾覆,通常都会要求基础整体刚度要大,埋置深度深,可采用箱形基础。另外基础埋深对于地基土体及上部结构所组成的相互作用体系的动力特性与动力反应有着一定的影响;各个学者在对这一问题进行研究后,所得出的结论存在着一定的差异,主要是因为上部结构刚度条件具有差异性。应对上部结构各种刚度条件加以全面的考虑,并进行大量的数值计算,从而获取到基础埋深对土体与结构共同作用体系的动力特性与反应影响的规律。
2.结构计算参数的选择 具体有以下三方面:首先选择合理的地震力振型组合数;其对于高层建筑,在没有采取扭转耦联计算方式时,应取3,如果振型系数已经超出了3,那么应取3的倍数,不过决不能比房屋层数高,在《建筑抗震设计规范》中有明确的规定,一个合理的振型个数通常能够取振型参与质量达到总质量的百分之九十所需的振型数。目前中国建筑科学研究院已经具备了这一功能,能够及时的将这种参与质量的比值全面的输出。同时通过耦合计算的地震剪力要比非耦合计算小,只有其结构发生极为明显的扭转时,才可以采用耦合计算的方式进行,必要时应采用非耦合计算加以补充。其次框架结构或荷载最不利布置与组合;如果活荷载较大,那么是否对活荷载进行最不利布置、组合,会严重的影响到计算全面的反映出来,很有可能导致结构不安全。在对结构计算过程中,应对各种构件进行区分,然后进行分布计算,并且当荷载输入时,应进一步折减楼面活荷载。
五、结束语
民用建筑的结构设计是一个复杂的系统,其中存在的问题涉及到方方面面,要解决好这些问题就需要丰富的经验和先进的理论知识,在此前提下,建筑结构设计师通过综合考虑各方面设计因子,并与各种规范进行多重整合,运用科学的设计理念,做到建筑设计与结构设计的紧密结合,选择合理的结构体系,这样才能设计出真正满意的建筑。
参考文献:
关键词:工民建;高层建筑;结构选型;影响因素
Abstract: As a comprehensive and strong systematic content, the selection decision-making of high-rise building structures in civil engineering project occupies an extremely important position. This paper will combine with many years of practical experience; provide a simple exposition of civil engineering in high-rise buildings for selection of structural factors, for reference.Key words: civil engineering; high-rise buildings; structure selection;influencing factors
中图分类号:TU3文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)06-0020-02
高层建筑以其占地面积较小,高层空间利用率较高的优势,有效的缓解了目前城市土地资源紧张与城市人口压力逐年加大之间的矛盾,使其迅速成为现今建筑工程设计与施工建造的首选类型。就我国目前而言,高层建筑主要用于住宅、宾馆、办公写字楼、以及综合性商业设施等用途中,由于其对高层建筑的使用功能性的要求不同,使其在对于建筑物的内部结构选型中存在着一定的差异性。在高层住宅的建筑工程项目中,由于其对于功能具有空间较小、分隔墙体较多、各层布局基本相同的特殊要求,在结构的选择时就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构,此外除了应考虑各组成部分各自适用的结构体系以外,选型中还要考虑两种体系组合的效果是否最佳因为当建筑物包括不止一个主要结构时,它们之间必然存在一定的横向联系,分别对每一结构优化所拼凑而成的整个建筑结构不一定最优,故结构选型应从整个工程系统,即主要结构的集合出发进行全局优化决策根据工程的具体情况和条件正确解决结构体系的选型问题。
1工民建筑物的基本要求
1.1美观功能要求
结构是构成建筑艺术形象的重要因素通常人们比较强调结构型式适应建筑造型上的美观性要求,而易于忽视另一方面,即结构本身的美学效应。结构自身也富有美学表现力,为了达到安全与坚固的目的,各种结构体系都是由构件按一定的规律组成的,这种规律性的东西本身就具有装饰效果,结构选型的参与者、建筑师们必须注意发挥这种表现力和利用这种装饰结果自然地显示结构,结构型式与建筑的空间艺术形象融合起来使两者成为统一体。
1.2结构受力合理性
因为各种结构体系有各自的受力特征,比如在抗风能力、抗震能力整体刚度等各方面各不相同,而选型必须保证结构体系的受力合理,所以要根据力学上的要求认真比较各种结构体系优缺点,挑选出能入围的几个结构体系,然后再结合其它影响因素作分析,做筛选结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理破坏机制合理等等。它受环境条件诸如基本风压、设防烈度等影响,而基本风压、设防烈度又因场地条件不同而不同。
1.3综合考虑不同结构方案对建筑物造价的影响
某些结构材料单价较高但可能给建筑物整体造价带来好处,结构材料对选型的影响下文将展开论述。例如某市三多里高层住宅地面以上15层、局部16层,层高2.7m建筑。总高度44.2m为板-柱框架剪力墙体系,采用陶粒混凝土。预制大楼板内外填充墙分别采用100mm及200mm厚的加气混凝土彻块,每层平均重量仅为8.31kN/平方米而一般框架-剪力墙体系的高层住宅每层平均重量约为12~13kN/平方米,因此该高层建筑采用天然地基箱形基础,而同期建造的另一幢15层高层住宅,为内浇外挂剪力墙体系,采用柱箱复合基础15层高层住宅采用天然地基,在某市是仅有的一幢,是一个成功的工程实践。
1.4结构全寿命期费用
在进行结构方案的经济分析时,通常考虑的是一次性投资费用,这是不够全面的。一幢建筑物在其整个使用寿命期内,一般为50年,还会发生其它费用,如结构的一般维护维修费用、灾后的重建费用等等,而这些费用的数额往往也是不容忽视的。在进行结构选型决策时也应予以考虑。例如对于一幢高层建筑如果结构方案采用钢结构,则由于钢材易于锈蚀在整个建筑物投入使用后,必须对钢结构构件进行定期的防锈蚀处理和维护,从建筑的整个使用寿命期来看这一笔维护费用的数额是巨大的但如果结构方案采用钢筋混凝土结构则基本上不需要对结构构件进行维护。从建筑的整个使用寿命期来看,就基本上不存在发生于结构构件的维护费用,当对类似的高层建筑进行结构方案的选择时就要综合考虑权衡各方面利弊从结构的全寿命期,来进行综合经济分析才能得出令人满意的决策结论。
2施工水平对高层建筑结构选型的影响建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构型式有很大影响。正是大型起重机械及各种建筑机械例如混凝土泵,相继问世才使高层建筑的各种结构型式成为现实,施工水平对建筑结构型式的影响表现在以下两个方面:
一方面,施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力,将给工程建设带来困难。例如选择装配式框架结构方案时需要认真考虑施工单位焊工技术力量,否则将给工程质量带来严重影响。如果决策人员在结构选型时考虑不周也将会给施工单位带来不必要的困难。因此选型时有关设计人员应多与施工单位人员沟通,共同磋商解决选型中出现的矛盾。
另一方面,选择结构型式时要结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件,同一种结构型式可以对应不同的施工工艺,而不同的施工工艺不仅影响材料消耗,劳动力工期施工工期的影响已经在经济因素中分析及造价等技术经济指标,而且会影响到结构的受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施。所以,在高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑。
3建筑结构材料对高层建筑结构选型的影响
随着科学技术的发展,新的结构材料如高强砼、轻骨料砼、复合材料中的钢管砼、钢纤维砼等等不断诞生,新的结构材料促使传统结构型式发生变革,新的结构型式产生,从而不可避免地给结构选型问题带来深刻影响。众所周知在传统的建筑材料中,钢材符合轻质又高强的条件,在国外高层建筑中很多采用钢结构体系,鉴于我国国情和条件,绝大部分高层建筑都采用钢筋砼结构体系,且一般都采用普通钢筋砼、混凝土及钢材的强度等级不高,建筑物的自重一般平均在12~17kN/平方米。据统计,在我国已建成的高层建筑中,自重小于12kN/平方米的只占22%。而大于14kN/平方米的占46%,总的来说,自重偏大给设计、施工、材料运输、结构抗震性能及结构技术经济指标带来较多不利影响因此在考虑了材料的供应状况的前提条件下,优先选用能减轻建筑物自重的结构材料是很有必要的。减轻建筑物自重给整个高层建筑带来的效益有:
3.1有利于减小结构截面节约建筑材料尤其对于高层建筑下部楼层的柱子影响更大。
3.2有利于减小基础投资据统计在软土地基地区基础的造价约占土建总投资的25%左右。例如:某市桩箱型基础约占28%,随着目前地下室越来越深,这个比例有加大的趋势,所以减轻高层建筑自重对减少软土地基地区高层建筑基础投资有重大意义。
4结语
综上所述,在实际工作中,结构设计人员往往由于未能深入了解结构选型的各个影响因素及其相互关系,从而造成结构选型决策的种种失误影响结构选型决策的因素主要体现在建筑物的功能要求,结构受力合理性经济因素的制约等多个方面,所有的这些确定性的和非确定性的因素都或多或少对结构选型产生影响,在某些情况,不为人们重视甚至被忽略的一些因素往往起着决定性的作用。因此,在结构选型决策工作中应该综合考虑各种决策影响因素的作用特点和对决策结果的影响度,并将它们综合协调统一起来,这就涉及到高层建筑选型决策方法的合理选择问题。
参考文献
[1]李国强.我国高层建筑钢结构发展的主要问题[J].建筑结构学报,2008.08.
【关键词】 民用建筑;结构节能;原理;措施
中图分类号: TE08 文献标识码: A
0 引言
随着我国经济及社会的发展,能源消耗消耗量急剧增加,能源危机迫在眉睫。我们亟需要开拓一条节能减排的绿色化道路,而民用建筑作为一种主要的建筑类型,其节能潜力巨大。基于此,笔者结合自己学习及工作的经历和经验,在相关理论的支撑下,对我国民用建筑结构节能原理及措施进行了较为系统的研究。
1 建筑节能概述
建筑节能是指通过建筑材料的合理选择、施工过程的有效控制、建筑使用过程中的资源消耗的整体控制,达到提高建筑性能及能源利用率的目标。一般来说,建筑节能主要通过建筑采暖、空调、照明、热水供应等方面的优化设计来达到节能的目的[1]。由此可以看出建筑节能所涉及的范围及内容比较广泛,几乎涵盖了从建筑设计开始,到建筑施工、使用的整个过程。所以说建筑节能是一项系统的工程。同时,建筑节能工程对于技术的要求很高。几乎所有的节能目标的实现都要用技术做支撑。比如围护结构的保温隔热技术、太阳能与建筑一体化技术、建筑遮阳技术等都是建筑节能的重要技术,另外还包括一些近年来比较受关注的照明节能技术、新型供冷供热技术等。这些技术决定着建筑节能的效果,因此在建筑规划设计之前,就要将建筑的节能与建筑本身的规划、设计、施工、监理等过程的管理紧密的联系起来,使之成为一个不可分割的整体。只有从系统的角度,站在战略的高度上,才能有效地实现建筑节能工程。
2 民用建筑结构节能的相关原理
对于民用建筑节能工程来说涉及到的相关原理,最重要的就是与节能技术相关的一些原理。一般来说,建筑物的能耗是由建筑本身的围护结构决定的,围护结构的冷风渗透和热传导共同造成了建筑物的能耗,所以要节能的话,也应该从这两方面着手。对于民用建筑来说,其围护结构主要是指墙体、屋面、窗户(玻璃幕墙)、外遮阳设施等[2]。这些结构最为主要的功能及作用就是防热御寒,保证建筑空间内不暴露在外部环境中,这样建筑在受到一定遮护的情况下,可以减少外部环境对室内环境的影响,可以形成一个相对舒适的空间。虽然,屋内温度及环境受到外部的影响,而且冬季与夏季的屋内外的热流方向截然相反。但是,都要求房屋的护结构具有一定的绝热性能,这样才能保证流出或流入的热量相对减少。由此可以看出建筑的护结构直接影响民用建筑的能耗。因此,对于民用建筑物来说,节能的主要途径包括墙、门、窗、顶等围护结构的节能。通过对围护结构的优化设计,减少建筑的能量损耗及消散,使房屋整体达到保温、隔热、透光、通风等要求,以满足节能的需求,达到最佳的节能效果。
3 民用建筑结构节能的相关措施
通过上面的分析可以看出,民用建筑的结构节能对于实现我国可持续发展战略及节能减排措施具有一定的促进作用。具体来说,笔者结合我国的发展实际,对我国民用建筑结构节能,提出几下几条改进措施。第一,建筑墙体的节能措施。可以在建筑的外墙部分建筑一个保温层,以增强外墙的保温效果。值得强调的是这种保温层,一定要经受得起撞击,如果受不起撞击的话,不仅保温效果会受到很大的影响,而且会增加使用的风险性,影响整个建筑的美观。同时,要尽量做好保温层与墙体之间的固定[3]。一般来说,实际建设的过程中,主要通过贴保温板、粉刷石膏、聚苯颗粒胶粉等方法,实现墙体的保温。第二,建筑门窗的节能措施。门窗是建筑与外界环境融为一体的主要连接。所以,门窗的节能设计对于整个建筑来说,影响也是非常大的。比如说,门窗的位置与方向、窗户的设计、玻璃的选择等,都是影响门窗获得太阳能的主要因素。另外,影响门窗热损失的因素还包括辐射、对流、空气渗漏等。所以,在选择门窗设计及安装的时候,要合理选用原片玻璃及隔热性能好的窗框材料。第三,建筑屋顶的节能措施。建筑屋顶的取材是决定其节能性能的关键因素。一般来说,要根据当地的环境气候及地理条件来综合确定。一般来说,屋顶的保温层不应该选用一些导热系数较高的保温材料,因为这种材料,虽然能够有效地防止热量的传递,但是吸水性能比较好。所以,会严重地影响材料本身的保温性能。所以,屋面应该铺设绝热材料或者采用倒置式屋面做法,也可以采采用植被屋面。第四,建筑楼板及遮阳设施的节能措施。一般来说,与外部环境接触的楼板主要包括挑板、过街楼等,如果不进行保温的话,会照成冷桥。至于遮阳设施,主要是窗、玻璃幕墙的配套设施,这些实施虽然表面上对建筑保温效果的提高,效果不明显。但是,对于调节日照、节省能源具有十分重要的作用。
4 结语
通过论文的研究可以看出,民用建筑结构节能不仅能够达到建筑节能的目的,还可以增加建筑整体的美观效果。所以,在民用建筑设计、建设与使用的过程中,要从建筑结构的角度,增强建筑的节能效果。最后,希望论文的研究为相关的工作者及研究人员提供一定的借鉴与参考价值,也为我国民用建筑结构节能的设计及运用做出一定的贡献。
【参考文献】
[1] 褚良银,陈文梅,李晓钟,刘培坤. 水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅴ.流场结构与能量耗损[J]. 化工机械,2009,06:8-12.
[2] 汪慧,张立亚,马桐年. 解读《天津市民用建筑围护结构节能检测技术规程》[J]. 天津建设科技,2011,03:11-12.
【关键词】民用建筑;安全鉴定;工程应用
房屋安全鉴定定义对房屋安全鉴定机构以国家相关法规和相关工程技术作为标准,以查勘以及检测和验算作为手段,实现对既有房屋结构当前的完损以及使用状况和抗震能力与危险程度等方面做出科学鉴别和评定的技术性管理工作。房屋安全对人民群众生命和财产安全产生了直接影响,与我国国计民生和社会和谐发生了直接关系。最近几年房屋安全方面的问题层出不穷,使人们的财产遭受到了巨大损失,所以说房屋安全鉴定工作迫在眉睫。
一、民用建筑安全鉴定的重要意义
房屋安全鉴定工作在房屋进行安全管理方面、房产价值评估方面、安全排查方面、以及房屋灾后加固、房屋装修改造纠纷界定等方面发挥着不可替代的作用。正确评价既有民用建筑物的安全性,对保证已有房屋继续安全使用和挖潜利用房屋资源有重大的经济效益和社会效益[ ]。
二、民用建筑安全鉴定的类型
已有民用建筑结构的检测鉴定工作主要包含偶然作用类、施工质量类、合同纠纷类等几类工程问题。
1、偶然作用类
①火灾作用后的民用建筑检测鉴定
火灾作用后的建筑进行的主要是表面损伤检测和材料强度检测,并且对预应力结构以及对预应力构件进行荷载试验以评价其承载力。
②爆炸作用后的民用建筑检测鉴定
由于人们使用电器种类的增多以及天然气、煤气的不正确使用,爆炸在民居中频繁发生,因此爆炸后的房屋的损伤检测工作尤为重要。经受爆炸作用后的民用建筑结构检测包含现场检测、墙体等构件垂直度检测[ ]。
③地震作用后的民用建筑检测鉴定
对于震级较高的地震,在地震之后的民用建筑在经过可靠的技术鉴定后才能够决定其是否能继续使用或加固后继续使用。
2、施工质量类
我国建筑市场由于建设人员水平参差不齐,监管力度不足,导致建筑质量存在较多问题。常见的施工质量类问题包含材料质量不达标、偷工减料、施工初始损伤等。如果新建的房屋建筑存在质量问题,需要进行安全质量鉴定方可进行使用。
3、合同纠纷类
如今因房屋建造所引发的民事纠纷不断,房屋安全鉴定能够对房屋的破损程度和原因进行鉴定,可以为司法的裁定提供事实依据,维护了司法的公正。
三、既有民用建筑安全鉴定方法
1、直接经验法
直接经验法是在房屋安全鉴定人员对被鉴定房屋的建造情况调查、现场查勘,在图纸完备的情况下,通过对原设计图纸对房屋的各个部位构件的校核,然后技术人员根据自己的专业知识以及经验和验算对房屋进行安全等级评定,是一种比较粗糙的鉴定方法。这种方法主要凭借鉴定人员的知识和经验对房屋结构的可靠性进行整体分析,具有方法简单、费用低、鉴定速度快的特点,但由于其与鉴定人员个人水平密切相关,缺少现代检测技术的必要保证和科学评定程序,鉴定结果带有一定的主观性和随机性,因而鉴定结果有效性低。
2、实用鉴定法
实用鉴定法以传统的经验法作为基础,依据的是鉴定人员的全面分析鉴定,并且列出房屋的损坏原因,列出明确的鉴定、检测项目,鉴定人员利用现代检测技术和测试手段对被鉴定房屋的损坏原因进行全面分析,对房屋结构的使用材料、材料强度等方面用仪器进行实地检测,然后再对检测值按有关规范进行分析和计算,结合结构计算和实验结果,对每一个项目进行综合性的评定,得出较准确的鉴定结论。实用鉴定法一般要完成:①初步调查建筑物的原始概况,包括调阅图纸及规划、勘探、环境等技术资料。②对建筑物的各组成部位进行检测和查看,包括建筑物的地基基础、建筑材料和建筑结构。③在实验室进行构件试验以及通过相关软件对检测结果进行模型和结构验算分析[ ]。
3、概率法
概率法是以概率以及数理统计原理作为基础的,采用的是非定值统计规律进行的结构可靠性的鉴定。概率法是依据结构可靠性理论,用结构失效概率来衡量结构的可靠程度。概率法指的是在结构抗力以及作用效应之间进行一定数量关系的建立,只要计算出失效概率,也就能得出建筑物的可靠度。
四、既有建筑安全鉴定在工程中的应用
以位于 X市环翠区海港路73号的某一项目为例,该项目建于1981年。该建筑采用的是4层砌体结构,每一层的高度为4米,建筑物的总高度为1.45米,该项建筑的总建筑面积为921.6m2。
鉴定过程:
1、工程现状初步调查
对X项目进行初步调查,主要包括房屋概况、建筑设计情况、地基基础、上部结构、图纸资料等。
经过对X项目工程现状的初步勘察,我们可以得知X项目的建筑结构形式、建筑的平(立)面尺寸以及建筑的做法和构造处理都符合施工图纸的要求;在建筑结构的体系以及结构布置方面也基本合理,建筑结构以及构件之间的链接很可靠,墙体采用的砌筑方式也很正确;X项目的建筑地基也很稳定没有发现不均匀的沉降以及墙体裂缝等一些不良现象;X项目建筑的楼板以及楼面也很平整,没有发现明显的扭曲变形现象,此外X项目建筑房屋的防水性能也很好,也没有发现有任何积水的迹象以及墙体发霉的现象。
2、地基基础
X项目建筑的地基很稳定,没有发现不均匀的沉降引起的建筑倾斜以及散水等现象。
3、上部承重结构检测
从对X项目建筑现场的检测来看,X项目建筑在建筑结构布局方面基本合理,设计的传力路径以及结构的选型都很正确,圈梁的尺寸以及配筋和材料的强度都符合设计规范,在检测时发现X项目建筑在支撑大梁的窗间强没有出现竖向裂缝,在建筑的纵横墙的交接处也没有出现明显的裂缝,并且通过对承重墙体的检查发现没有倾斜、裂缝以及酥松现象,墙体的连接以及砌筑方式也是正确的[ ]。
4、抗震设施检测
通过X项目建筑的现场检测可以发现,在该建筑中没有设置构造柱,并且在建筑的内横墙上也没有设置圈梁,设置的构造柱以及圈梁也不满足设计规范要求。
5、围护系统
对X项目建筑的检测过程中没有发现楼板以及屋盖出现明显的变形、裂缝现象,X项目建筑的屋面防水以及排水等方面的性能良好,没有出现老化、渗漏以及排水不良的现象,门窗的封闭良好可以自如地开启,X项目建筑墙体也没有出现也没有出现明显的变形以及裂缝。
【总结】
通过上文分析我们清楚了对既有民用建筑进行安全鉴定的必要性,了解了既有记住安全鉴定的内容,并且了分析了对既有民用建筑进行安全鉴定的方法以及在实际工程中对安全鉴定方法的应用。现阶段有关既有建筑房屋安全鉴定方面的研究成果还很少,本文的分析能够为既有建筑房屋安全的鉴定提供一定的借鉴和指导。
【参考文献】
[1]陈铭建.既有民用建筑安全鉴定方法及工程应用[D].广西大学硕士学位论文,
2007.
[2]李兵.建设工程质量检测行业现状及发展对策[J].黑龙江科技信息,2009(24):351.
[3]王子英.既有民用建筑可靠性鉴定及程序设计[D].天津大学硕士学位论文,2005.