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【关键词】建筑工程;房屋结构,设计优化
中图分类号:TU198 文献标识码:A 文章编号:
随着人们物质生活的不断丰富,物质享受质量标准的不断提高,对于房屋质量及结构设计的要求也越来越高。这就导致房屋建筑工程作业难度不断加大,同时也对房屋结构设计工作提出了更高的要求,因而为了确保房屋结构设计满足人们的要求,作为新时期背景下的房建设计企业必须加强对房屋结构设计进行不断优化,从而实现企业追求经济效益最大化的目标,达到提高企业市场适应力与竞争力的目的。基于此,本文正式结合这一背景和自身工作实践提出了的以下几点看法。
1.房屋结构设计的优化重要性
现阶段,我国社会经济急速发展,人们的物质生活不断丰富,物质享受质量标准也在不断提高,对于房屋质量及结构设计的要求也越来越高。对房屋结构设计进行不断优化,能让房屋结构更美观、适用、经济以及安全,这已经成为当前改善人们房屋居住条件的重要手段。房屋结构设计优化主要就是根据工程实际情况,通过将工程成本的合理计划作为重点进行结构优化设计,主要就是利用建筑结构与系统的结构方案及系统结构维护方案等阶段,以此做出工程相关的结构优化设计模型,而后通过对各种不同变量参数及各种不同影响因素的综合考虑,从而确定出最佳房屋结构设计优化方案[1]。
房屋结构设计的优化重要性主要体现在以下几方面:第一,增强了建筑经济性,有利于抗震,节省装修成本,增强了荷载能力,提高了企业经济性能。第二,降低了工程总开发成本,节约了占地面积,根据相关数据表明,进行房屋结构设计优化能有效降低工程总开发成本的四分之一左右,还能更加合理利用建筑施工材料,能让建筑内部结构及不同建筑单元之间更协调,极大增强建筑结构设计的经济性。
2.房屋结构设计的优化的内涵
房屋结构设计的优化的内涵就是通过对结构设计的调整让其与建筑美观相互协调配合,从而建造出赏心悦目的建筑。当前人们对建筑结构设计的要求就是美观、适用、经济以及安全,而进行建筑结构设计优化就能很好的满足这一要求,让建筑更形态更美观、造型更优美、结构更安全、合理、经济,创造出最符合人们心中居住的房屋。房屋建筑结构设计优化主要包括房屋分部结构设计优化和房屋结构总体设计优化两方面。其中房屋分部结构设计优化又主要有:基础结构设计方案的优化、结构细部设计的优化、屋盖系统设计方案的优化、围护结构设计方案的优化。在实际进行房屋结构设计优化时,必须做到实事求是,结合房屋自身具有的特点及建筑工程实际情况,对其整体利益进行全面综合的考虑,从而制定出最佳结构设计方案。房建设计人员进行房屋结构设计时,应选择最优设计方案,以此满足设计目标,并且确保设计的房屋平面布局是合理的、规则的,以便降低刚度与质量之间的差异,从而最大程度降低房屋的水平荷载。与此同时,在进行房屋结构设计时。必须尽可能避免房屋纵向空间中出现转换层,从而有效确保房屋的应力不会集合在一起[2]。
2.1结构设计优化模型
结构设计优化就是利用建筑结构与系统的结构方案及系统结构维护方案等阶段,通过对各种不同变量参数及各种不同影响因素的综合考虑,选择主要参数,以此建立工程相关的结构优化设计模型,最后采用有效的方法确定最优结构设计方案。进行结构总体设计优化时的大致流程有:第一,合理选择设计变量。一般情况下设计变量的选择,主要是选择对设计要求产生极大影响的参数,而后把涉及参数根据具体作用进行针对性地区分,对设计变量影响较低的参数一般作为预定参数,采取该方法能有效降低计算编程工作量。第二,科学确定目标函数。通过对函数的应用找出符合条件的最佳结构设计优化方案。第三,正确确定约束条件。设计时,必须确保确定的约束条件均达到相应的规范要求。
2.2结构优化计算方案
结构设计优化受较多因素影响和限制,所以计算方法也具有特殊性。这种特殊性使得设计人员在计算时,常常将其限制因素转变成无限制因素。一般情况下,主要采用符合型算法、乘子算法、Powell优化算法等计算方法。采用这些计算方法不仅方便而且精准性高,只需利用计算机对这些计算方法进行编程,就能得到最科学合理的最佳结论[3]。
3.房屋结构设计优化技术应用
3.1概念设计在房屋结构设计优化的应用
当下的建筑设计中,能充分展示设计思想的重要因素就是概念设计,因而作为设计人员,在一个特定的空间内,利用整体概念进行总体设计方案的确定是设计工作中最为重要、关键的事情,并正确处理建筑中结构与构件、结构与结构间的关系。设计人员开展概念设计工作时,必须具备丰富的建筑经验基础,且经验越丰富,设计作品就会更成功,这样才能为概念设计工作的顺利开展与完成奠定坚实的基础。由于建筑结构组成的复杂性,即使在一样的设计方案中,其结构组成设计也会具有较多变化,就算是已通过内部结构设计确定的建筑,其不同的分析方法也会出现不同的结果。且上述问题无法利用计算机进行解决、完成,这就对相关工作人员提出了更高要求,要求其自行进行判断及处理。但是工作人员作出的判断及处理必须基于遵循相关的规律为前提,而后结合自身工作实践经验及工程实际,得出最后的结果,这就是所谓的概念设计。
3.2概念设计的重要性
设计勘察是工程的核心,质量的根源。只有优秀的设计,才会有优质的工程。专业的结构设计人员必须具备丰富的工作实践经验和专业的设计理论,以便在进行概念设计工作时,能更为迅速、有效的选择与确定结构体系,同时还应与建筑工程人员相互交流、配合,共同确定建筑总体结构体系,以便使设计方案概念更清晰、定性更正确,以从而为设计方案的最优化及工程施工的顺利进行奠定坚实的基础。
概念设计能帮助建筑结构降低受自然和人为因素的影响程度。为了实现这一目标概念设计将面临极多的问题,因此,设计人员就必须充分考虑外力因素的影响,并将其纳入设计内容。外力因素中,地震是较为常见的,地震发生没有规律,且破坏性极强,因而在设计时必须充分考虑地震的破坏性带来的影响,并将其纳入设计内容中,从而采取针对性地抗震措施,并尽可能清除对抗震措施的实施带来的不利因素[4]。
4.结语
总之,本文通过提出的几点看法对房屋结构设计的优化进行了分析与探讨,具有非常重要的意义。优化房屋结构设计是当前房建设计企业实现经济效益最大化,提高企业市场竞争力的有效手段,因此,作为新时期背景下的房建设计人员必须努力提高自身的综合能力与素质涵养,以便为房屋结构设计优化工作的顺利进行奠定坚实的基础,从而促进企业升级和转型,促进建筑行业的可持续发展,
【参考文献】
[1]郑智垚,乐肖军.结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品,2011,04:98.
[2]张文朝,孔露露.房屋结构设计中结构设计优化技术的应用[J].中国城市经济,2011,14:179.
关键词:房屋结构 建筑结构 设计优化
1 引言
目前,随着科学的发展房屋结构设计技术不断发展,而房屋结构中建筑结构的设计市场越来越庞大。对建筑结构设计优化后,能加强房屋的使用性,更有利于人民的居住,改善居住的环境。因此,要想在庞大的设计市场中脱颖而出,就需要在建筑结构设计优化的时候,就需要引进先进的设计技术,创新设计理念,根据房屋所处的实际地理环境,选择合适的设计优化方案,争取采用最低的造价来换取最大的经济效果。同时,房屋结构建筑的设计优化还能提高使用者的居住环境和水平。因此,对于房屋结构设计中的建筑结构设计优化是目前建筑的最重要的目标。
2 目前的房屋建筑结构设计优化
目前的房屋结构设计优化还存在很多的缺陷,其中在优化过程中,只重视建筑尺寸的优化,在给予指定材料等建筑方面的要求后,优化只在建筑的表面进行,完全忽略了整体设计的优化。而这种仅仅满足尺寸方面的优化对于整个建筑来说没有任何意义。很多设计人员表明,建筑结构的优化需要的是合理的方案和布局,其中,表面的尺寸完全可以依靠计算机计算精密的数据,在实际的构建中符合数据就可以满足了。而且还有另一个关键的缺陷,就是在目前的建筑结构中,它的目标还不能满足建筑结构优化的需要。在设计优化的时候计算出来的结果只是一种理想主义数据,实际在实际的情况中,由于限制因素和变量效果等的影响,很难将这些数据应用到实际的建筑结构优化中。很多时候,建筑的设计方案和布局结构还是很不错的,但是就因为计算方面的不足,导致没有达到理想中的建筑结构目标。
3 建筑结构的设计优化理念
在对房屋结构设计中的建筑结构设计优化的长期探讨中,建筑结构的设计优化也有自己的理念。其中优化设计理念包含四个方面。第一个方面是房屋建筑具有安全性能,建筑能够反映人类的进步文明程度,能够保障人们各种工作的顺利进行,因此,对于建筑的安全性能有很高的要求。建筑结构的设计无论优化到什么程度,都是需要建立在安全性能的前提之下,一旦一个建筑优化的连安全性都保证不了,那么这个建筑就失去了存在的意义,甚至带来很大的灾难。第二个方面是可用性,建筑在表现美观的同时,设计优化的主打理念还是建筑的可用性,功能要满足使用者的要求,带来舒适的感觉。第三个方面是建筑结构的优化需要保护环境,我国在长期的发展中,人们对于保护环境的意识不高,造成我国目前环境的严重污染,因此,在建筑结构的设计优化的时候,设计合理,采用环保的建筑材料,排水等具有污染性的系统要做好环保的防护工作。第四个方面是可用价值性,在建筑结构的设计优化中,不能只顾眼前的利益,为了节约成本,而偷工减料,降低建筑的实际可用价值。建筑结构的设计优化理念的真正目标是用最少的钱却能打造出最有价值性的建筑。
4 房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法
做任何事情有了目标和理念之后,在实际操作中都要讲究方法。因此,对于建筑结构如此重要的事情也需要一套详细的方案。
4.1 建筑结构的整体优化方法
房屋结构设计中的建筑结构设计优化主要表现在房屋建筑的整体结构上和房屋建筑的部分结构俩部分的设计优化。其中对于建筑的部分优化有很多方面,例如屋顶的优化,围护的优化等几个方面。这些方面不仅仅需要建筑设计者运用自己所学的精心设计,还得考虑到适用性能和造价等问题。在优化设计的时候,还必须进行实地的考察,结合实际情况对建筑进行设计优化。对于建筑的整体性优化来说,优化好的建筑要确保整体牢固,如果发生突发状况,能够把损失降到最低或者没有,这样优化出来的建筑是最好的。因此,在设计优化整体的时候,需要能够考虑各种可能出现的状况。例如,地震是最容易出现的自然灾害,在构建的时候就应该提前在建筑中加入一些避免降低地震的措施。在房屋结构的构建材料钢筋是降低地震破坏力的主要材料,因此对于钢筋与钢筋的接头距离应该严格按照有关部门的规定构建,这样才能够整体对建筑进行设计优化。
4.2 建筑设计优化的细节方案
当建筑的整体优化方案确定以后,需要细致的对建筑的细节问题进行研究。在建筑结构的不同部位对于负载的要求不同,就算负载要求相同,但是因为在同一部位的材料数据等各种参数也不相同,因此,就造成了对建筑细节的优化设计方法不同。而且在这些细节的问题中,很多实际的数据是不能通过计算机等机器计算的,完全需要的是人工计算,这就为细节的优化设计带来了很多的难度。这就需要建筑设计优化的工作人员能够根据自己多年的经验和积累的知识,快速准确的计算细节优化的各种数据,学习国外的先进方法,结合我国本身自己具备的设计理念,设计出我国自己的建筑优化方法。而且,在材料使用具体来说也属于细节,在构建之前应该对材料的使用有一个大概的了解,不用的材料也要根据情况回收利用,节约建筑设计优化的成本费用。设计人员的自身素质也要提高,目前我国的建筑水平还处于落后的阶段,需要我们的设计人员多向国外学习,引进他们的先进水平和经验,取其精华,取其糟粕。在建筑的结构设计上要注重均衡,无论是横向还是纵向都需要俩边平衡,具有美感。
5 总结
很多人都认为建筑是固体艺术,建筑师的设计优化方法能够赋予这个建筑物灵魂。因此,我们的设计师应该对未知失误勇于探索,积极创新,以自己最大的热情投入到实际的建筑构造中去。对建筑的优化要根据实际情况作出探究,经济价格适用,建筑结构的优化能够符合使用者的要求。而且,设计师不论再怎么对设计方案进行创新和设计,都要在保证建筑安全性的前提之下。
参考文献
[1]李飞.钢筋混凝土建筑结构设计优化探讨.《城市建设理论研究(电子版)》.2013年6期
关键词:房屋结构;安全;结构抗震;设计要点
随着时代的发展,人们的生活水平得到了显著的提高。人们对房屋建筑的设计要求提出了新的要求。各种新型房屋设计被人们使用,但也间接的降低了房屋的整体可靠性。为了使房屋达到美观与质量并重,需要设计师们不断对设计进行创新充实。本文着重对房屋结构设计中的设计要点进行探析,提出浅薄的见解。
1地基与基础的设计分析
往往在建设多层房屋时,没有地质详勘报告,常根据相关建设单位口头或参照周边建筑物的基础设计资料,进而进行施工图设计。实际上地基与基础的设计应保证准确合理,安全适用,设计人员应严格结合地质勘察资料,将多方面的因素进行考察制定基础类型与上部结构的设计,仅参照局限的数据是不全面的,也不能保证安全,不能盲目通过降低耐力容许值而满足设计需要。对软弱地基应进行换土垫层的方式进行处理,而目前多数的房屋设计未进行换土垫层设计,仅凭借经验进行处理。一些设计者对于地基是否软弱的危害认识较低,根据以往经验对地基进行垫砂,提高地基的承载力,没有合理的进行垫层的宽度与厚度的计算,使房屋结构设计既不安全也不经济。民用的建筑中柱梁以及基础的负荷没有正确的按照规范乘以折减系数。在进行民用多层建筑的设计时,一些设计人员进行梁、柱及基础负荷的计算,未能严格按照现行的规范荷载乘以折减系数,其计算出了荷载值准确度较低。
2砖混结构房屋采用构造柱进行承重
砖混结构运用在房屋设计中,不仅能够有效的将墙体的抗震能力进行提高,也能使构造桩与圄梁有效联接在一起,形成对砌体的约束,这样有利于限制墙体裂缝,提高竖向承载力,对结构的整体抗震性的提高有重要作用。在当前建筑业中的结构设计中,构造柱被用于承载柱使用,而这种做法带来了以下几点问题:一是将构造柱作为承重柱后,将使其提前受力,
这对构造柱对拉结力和约束力具有较大的影响,若房屋结构受到地震作用,将在构造柱处形成集中应力,首先出现损坏。这样使构造柱不仅失去了本身应有的作用,也成为了房屋建筑中较为薄弱的部位。二是构造柱通常源于地圈梁中,没有设置其他基础,将构造柱兼作承重柱后,使柱底基础的抗冲切、抗弯部的承压强度不能达到规范要求。柱底基础若出现冲切或局部承压出现破损,将使房屋结构整体的可靠性降低。笔者建议承重大梁下的柱子,应结合承重柱进行科学的设计。若梁上荷载及跨度不大时,可将构造柱置于梁下,但此时必须按不考虑构造柱作用来验算下墙体的局部承压和抗弯强度对墙体的局部承压及抗弯强度进行验算。在验算无误后,再将构造柱正式置于梁下[1]。
3承重柱截面高度设计不合理
这种问题往往出现在六度抗震设防区。一些设计师对于六度设防存在误解,认为就是不设防,为了使受力分析方便快捷,他们故意将柱子的截面高度设计偏小,将梁柱的线刚度比增大。将梁简化成铰支梁,将柱根据轴心受压进行计算。这类做法虽然将结构受力分析进行了简化,但大大增加了房屋结构的安全隐患。这类做法将梁柱间的刚结作用忽略了,且柱截面的配筋较小,在结构受力后,柱顶的抗弯强度较低,进而导致柱子从梁底周围出现水平裂缝。这样直接降低了房屋的耐久度,也将引起用户的恐慌。这样的结构在地震作用下将极易倒塌。违背了当前的强柱弱梁的设计规范。
4框架结构设计时忽略纵向框架的设计
在当前的房屋抗震设计规范中,要求水平地震作用应采取两个方向分别计算,不同方面的地震作用应结合该方向的抗侧力构件进行承担。在相关规定中,框架结构设计应将纵向框架与横向框架同等重视。而在实际工作中,一些结构设计者将纵向框架按照普通的连续梁进行设计,导致梁柱的节点及框架中的纵筋、箍筋的配置不能符合框架构造的设计要求。由于没有将地震的纵向作用考虑到设计中。在实际设计时,往往出现梁的支座负筋、跨中纵筋及箍筋等不满足相关要求[2]。
5悬挑梁的梁高选择不合理
设计者在进行房屋结构设计时,往往对梁手挠度的验算颇为轻视,而片面的重视对梁的强充及倾覆进行验算。梁高选择过低,将使梁截面的受压区应力过大,在正常的情况下,梁截面受压区将呈非线性的徐变。梁挠度也将随时间的推移而变大。挑梁一旦出现变形将使梁板产生裂缝,裂缝宽度将随着挑梁变形的回大而加宽,严重影响的房屋的正常使用。根据笔者经验,这种挑梁的变形在后期将使梁支座截面上部的受拉区出现较大的竖向裂缝,受支座周围受拉区也将出现竖向裂缝。受到支座周围剪弯作用的影响,竖向裂缝会逐渐发展成斜裂缝,此时梁几乎被完全损坏。在为托墙挑梁时,梁过强的挠度将使梁上境况体在梁支座周围出现裂缝。裂缝在梁支座处不断斜向发展,越靠上裂缝越宽。挑梁的截面过小将降低整体抗震性能。悬挑结构对竖向地震极为敏感。梁高小时截面相对受压区高度较高,降低了梁的延性,以致在竖向地震的作用下极易发生脆性破坏,使结构失去承载力。
6连续梁按照单梁进行设计
这种设计常用于阳台边梁的设计。由于边梁上荷重较低,设计师往往对其不重视,为了使受力分析方便,往往将应设计为连续梁的梁按照单简支梁进行设计,以致梁在支座处上部负筋设置量较少。这样极易导致梁在支座周围上方受拉区产生竖向裂缝,进而引起梁上部栏板出现竖向裂缝。在环境温度产生变化时,梁端柱或挑梁将约束梁的伸缩,梁内出现收缩应力,该收缩应力又将作用于已生成的梁上裂缝中,导致梁的支座周边沿着梁截面产生更多裂缝,使梁的承载力不能满足安全,使房屋的使用安全性遭到破坏。
7楼板设计中常见问题分析
板在房屋建筑中是主要的承载构件,板将楼面及屋面的荷载转移给周边的墙或梁。科学的楼板设计应考虑到梁、墙、柱等构件的安全问题。若整体设计考虑不周,将导致设计不合理,甚至还将导致严重的质量隐患。楼板设计中常见的问题有以下几点:一是设计师为了计算方便或对于板的受力状态缺少认识,将双向板按照单向板进行计算。使计算结果与实际的受力相差甚大,以致于板一边的配筋过大,另一边的根据构造配筋,使配筋严重不足不合理,最后导致板上出现裂缝。二是板承受线荷载时的弯矩计算问题。在民用房屋中,往往在楼板上设计一些非承载隔墙,需要在楼板设计中将该部分的线荷载转化为等效的均布荷载,进而进行配筋计算。而一些设计师错误的将隔墙的总荷载加在板的总面积之上,导致错误的计算。三是双向板的有效高度取值较大。双向板将在两个方向产生弯矩,因此双向板跨中应纵横叠放弯矩钢筋,并对两个方向的各自有效高度进行分别计算。而一些设计师将两个方向的有效高度进行一致配筋计算,导致有效高度取值不合理,配筋降低,使房屋结构出现质量隐患[3]。
8结束语
综上所述,房屋结构的设计应结合多方面的因素,认真的对每一个房屋结构进行设计,相关设计师应严格按照规范标准严格进行设计,结合上文所述观点,将重视房屋设计中的设计要点,严格约束自身,提高专业水平,不忽视设计细节,进而使房屋结构设计的质量得到保证。
参考文献:
[1]张树林.房屋结构设计中设计要点分析[J].科技创新导报,2011,18:32.
关键词:房屋建筑;结构设计;问题措施
中图分类号:TU318文献标识码: A
一、房屋结构设计的作用
对于房屋结构的设计,首先一点我们要知道,无论是一个民房还是一座高楼的最初的蓝图都是从一张画稿开始的,这张图稿不仅仅关乎的房子的好与坏,更关系到今后住户的生活质量。我们暂且不提自然灾害在当今的重要性,单纯从我们的住房质量上讲,我们就能不断的发现,有些房子是值得买的有些房子住着也不放心。当一个房子的地基设计的不牢固时那么就完全会影响整个房子的质量,只要有一点点的小地震就会致使房屋严重摇晃、有的甚至倒塌。房屋结构设计当然还包括房屋的各个环节的设计,有的设计师将楼梯设计的非常不合理就会导致人们上下楼梯的时候非常累。打个比方说同样是三层的楼,有的楼梯上的时候就不会太累,而有些就会累的人气喘吁吁。对于房屋设计中除了地基还有另一大方面,那就是房屋框架。近些年来我国的楼房都采用的是框架式盖房,然而框架与框架之间还是有本质区别的。面对楼房的越来越高层,就会使设计师们都过分的关注房屋框架的纵向设计而忽略了房屋框架的横向设计。再次提起房屋的防震功能,房屋框架的横向设计就可以增加房屋防震的功能。因此在面对地球情况不稳定的今天设计师们是否应对这方面对多加考虑呢?房屋的建设初期是都需要对施工地点进行勘探的,这样的勘探就是对房屋结构设计在设计师头脑中的一个空间的设计。这样的设计基本上就能够决定以后房屋设计出的成品的模样了,因此房屋结构设计师在对于施工地进行勘探的时候一定要进行周密的计划,不能将头脑中原有的想法强加于该地的设计中。然而当设计师在勘探的过程中发现这个地方是绝对不可以进行施工的时候一定要马上与房地产商协调并提出一些有建设性的问题,只有这样的工作才是对人们负责人的房屋结构设计工作者,也只有这样才能够将房屋结构真的设计成一个结实耐用的、对人们生命与财产负责认的楼房。注重外观新颖并不是错误的想法,然而太过分的注重外表而不注重实际也必然是一个失败的设计。从当前的社会情况来看,想要成为一个优秀的设计师并不是一个难事而这个社会也并不缺少一个专业的房屋结构设计师,然而为什么在如今的社会中我国房屋的安全还是不能够得到保证呢?首先从我国对房屋设计师的培训说起,我国房屋设计师应接受一个整体的具有系统的培训才能够上岗,如今我国应届设计学院毕业生非常的多,这也就导致一些公司为了节省一些雇佣费而雇佣一些没有任何设计经验的新手,然而并不是不让企业录用新人,而是企业应对全社会负责任,对于刚接手新案子的新人来讲他们首先应该度过一个严格培训的适应期,只有他们具备了丰富的社会经验后才能够采用上岗。
二、建筑结构设计中的常见问题及解决措施
(一)地基基础设计中的问题及解决措施
(1)桩基选择不合理
对桩基施工的可行性、成桩质量的可靠性及桩基施工对周围环境的影响等方面考虑不够充分,如一些高层建筑设计采用大直径钻孔灌注桩,桩尖需穿越6~8m的卵石层进入中风化岩1倍桩径。
对于这一问题,我们按照房屋建筑项目的实际施工条件,桩尖穿越较厚的卵石层十分困难,成孔质量也较难保证,根据附近相似地质条件的工程经验,以卵石层为持力层(无软弱下卧层),并在桩端进入卵石层一定深度后进行桩底注浆,同样能达到提高单桩承载力、减小桩基沉降的目的。
(2)单桩承载力计算有偏差
因成桩工艺不同,地基土对不同桩型的支承能力是不同的,即按规范经验公式计算单桩竖向承载力时,对于不同的桩型,各土层的极限侧阻力和极限端阻力是不同的。有的工程地质勘察报告仅提供了计算打入式预制桩的单桩承载力设计参数,而设计采用钻孔灌注桩,并直接引用地质报告中的设计参数,使计算的单桩承载力出现偏差。
为了解决这一问题,我们应考虑到:桩基设计时不能直接按经验公式计算单桩承载力或直接采用试桩提供的承载力数值,必须考虑上部未固结(或欠固结)土层在固结沉降过程中可能引起的桩侧负摩阻力的影响。因而在验算桩身承载力时,必须考虑施工工艺系数ψc。或桩身压曲的影响;对抗拔桩,不能仅计算桩身承载力,还必须进行桩身抗裂验算。
(三)框架柱配筋问题
房屋建筑结构设计中框架柱的配筋率一般都较低,而设计过程中电算结果所显示的又时常是构造配筋,在实际设计工作中参考意义不大。在地震作用下,地震框架柱均会受到一定的危害,其中又以角柱所受的扭转剪力最大,此外,角柱所受的双向弯矩作用较大,而横梁在工作状态中又多为双向偏心受力状态,能够发挥的约束作用有限,就造成角柱受震害威胁较大。
为了解决这一问题,我们在设计过程中应选择最不利的情况进行框架计算,在具体设计过程中计算配筋时应注意以下几个问题:1)由于角柱和边柱会在地震作用下产生偏心受拉,因而在实际设计中,柱内纵筋的纵截面面积应较电算结果大25%左右;2)框架柱的配筋应相对于计算结果适当扩大一些,框架柱、角柱、边柱和中柱一般相计算值分别放大1.2到1.6,1.4、1.3、1.2倍左右;3)为了提升框架柱的箍筋对混凝土的约束能力,应采取井字形或者菱形的箍筋形式;4)当柱的纵向钢筋总配筋高于3%时一般采用直径大于28mm,并焊接固定;5)由于房屋结构设计中,配筋率电算过程通常未将地基的沉降和温度应力对配筋产生的影响考虑在内,因而实际设计时,应考虑到这些因素并适当放大框架柱配筋。
(四)楼板刚度不够
在一些建筑结构设计中由于在建筑基本的机构布置或者是结构观念缺乏相关措施的时候,就需要进行楼板变形计算程序,虽然楼板变形计算程序从数学力学模型方面来讲是成立的,而且在计算中的准确度也是很高的,但是在实际的应用中计算楼板变形程度还是有一定的困难,这样就造成在楼板变形计算中的计算结果缺乏准确性。
在建筑结构设计中为了楼板变形计算结构与实际的受力情况相一致,在设计中要将楼层设计为刚性楼面。所以在楼面设计方案的阶段就要避免采用一些楼层大开洞、外伸翼块太长等楼面出现变形的平面。在刚性楼面的设计中要选择合适的结构布置,同时要保证楼面结构中的配筋数量要合适。在楼面刚度设计的过程中需要注意,如果建筑本身的原因的影响,导致楼面的不符合刚性楼板的要求,在设计的过程中可以通过提高联系梁板或者是采用斜向配筋等方法使楼面平面满足刚性楼板的假定,这样才能保持楼板变形程序计算结果与建筑结构的真实受压情况相一致。
(五)房屋结构设计中悬挑梁的梁高不足
在建筑挑梁的设计中,往往设计者只重视对梁的倾覆和强度进行计算,但是对梁挠度的计算往往没有足够的重视,一般比较常见的是对梁高的选用过小,这样就会引起梁截面受压区的应力较大,在使用中梁截面就会产生变化,梁挠度也会不断加大,导致梁板中裂缝的出现,而且梁高过小也会使得梁的延性减小,在受到竖向的地震时就容易遭受破坏。
在常规的建筑结构设计中可以按照相关手册上的计算方法进行梁板的跨度计算,但是在一些特殊的结构设计中要根据实际的需要进行跨度计算,在扁梁结构中,如果梁高与板厚差不多的时候,应该将跨度计算长度取到梁中心,选取梁厚和梁中心的弯矩,取最大配筋值,这样的建筑结构设计中跨度计算结果才是比较准确的。
(六)房屋结构设计中应注意的其它问题
随着多层建筑的增加,现代房屋结构设计中,采用框架结构的项目越来越多,除了上文中所提到的常见设计问题外,框架结构设计中还应注意以下几个问题:
首先,在框架结构设计过程中,高低跨之间不应采用主楼设牛腿、地层屋面和阁楼梯梁搁在牛腿上的做法,也尽量避免用牛腿托梁的方式作为防震缝。这是由于在建筑物各个单元之间,尤其是高层和地层之间的受震害情况各有不同,如果采取以上设计方法很容易造成连接处拉断、压碎,严重威胁房屋建筑的稳定性和安全性。因而,凡是房屋建筑设计中需要设缝,就应确保缝分的彻底,而不需要设缝的情况下,就应使其紧密连接,要绝对避免分的不彻底或连接不紧密的情况,否则很容易受震害破坏。
其次,由于一些房屋建筑结构稳定性或动能上的需要,有时需要框架梁外挑,
且梁下需设置钢筋混凝土柱,这种设计中需要对混凝土柱的内力和配筋进行计算。而计算过程中许多设计人员对这种混凝土柱的了解不够成分,将其作为构造柱进行设计和配筋计算,同时也为按合理的方式对悬臂梁的配筋进行计算,这样一来极容易造成悬梁臂和混凝土柱的荷载力和承载力不足,严重威胁房屋建筑的结构安全。对此,在房屋框架架构整体计算中,应将这种混凝土柱视为受压构件,将其作为竖向构件进行整体分析,将柱与梁端交接部位视为框架梁、柱节点,并将悬梁臂两端的协调变形纳入设计考虑范围内。
结语
建筑结构设计就是建筑结构设计人员对所要施工的建筑的表达,本文针对建筑结构设计中需要注意的问题进行探讨,希望对结构设计者在进行具体建筑设计中,能够具备扎实的理论知识,再加上灵活创新的思维和严肃、认真、负责的工作态度,保证设计工作高质量的完成,为房屋建筑质量提供保障。
参考文献
[1]齐宝才,苑朋伟.谈装饰装修房屋结构拆改带来的危害[J].科技资讯.2006(27)
中图分类号:TU758.1 文献标识码:A
关键词:结构设计;常见通病;控制
现代社会发展速度不断加快,大量的工业建筑与民用建筑项目不断的投入,使得房屋建筑的质量问题受到了广泛的关注。与此同时,人们生活水平的提高,对于自身居住环境提出了更多的要求,建筑设计中的创新与多元性得到实现,就必须依赖与良好的房屋结构设计。在进行房屋结构设计中,必须要提高重视,设计人员要对于其中常见的问题进行认真的分析与审视,从而为工程质量提供保证。如果在设计过程中,忽视房屋结构设计的重要性,难以保证房屋结构的合理、规范,未通过科学的计算就采用不同的设计方案,都可能会造成难以估量的损失。
1房屋结构设计中的常见通病
第一,房屋结构设计过程中,设计人员对于相关设计规范的理解存在偏差,难以满足实际设计规范,不能达到有关的技术要求。房屋结构设计中,如果设计者不能正确的认识到自身设计工作的重要性,对于结构方案的选择存在疏漏,没有对于设计方案进行严格的可行性分析,都会对于房屋结构设计造成一定的问题。另外,如果设计人员不能将设计与实际施工情况进行结合,也会造成设计意图难以实现、工程进展受阻等问题的发生。房屋结构设计编制中也存在一定的问题,对于工程通病也是重要的诱发因素之一。房屋设计的相关说明不够清晰完善,对于施工质量的控制等级、结构合理性、混凝土耐久年限等没有进行明确的说明。相关的设计说明缺乏良好的针对性,对于施工中的重要环节没有明确的文件进行说明,例如如果于保护层的厚度没有明确的标明,施工人员在施工中就会自行的进行判断,从而造成对施工质量的影响。另外,设计过程中,对于相关规范的了解不够明确,部分关键结构的设计上,依然采用过时的规范,难以适应新的施工需求。
第二,基础设计通病。房屋基础设计存在的问题,是房屋设计中的问题,也是造成房屋通病的重要原因。在设计时,如果不能保证基础设计的数值准确并且合理,就会造成基础地基出现质量通病。一般来说,钢筋混凝土结构的房屋主要采用独立基础或者桩基础的地基模式,如果地基的受力范围内缺乏软弱粘土层,就会造成抗震承载力出现偏差。在房屋结构设计时,基础设计必须要考虑外界因素的影响,并且保证基础拉梁设计的合理性。如果基础拉梁计算不合理,就会造成承重柱设计缺陷、构造柱设计缺陷、构造柱等相关问题的出现。基础设计是实现房屋设计意图的重要基础,必须要对于地基预埋、跨度值、拉梁、用钢量等多方面进行细致准确的设计,从而保证整体工程的设计意图得到良好的实现。在基础设计中,也存在着地质勘查报告不完善,施工图设计过程缺乏全面的考虑的问题。基础设计关系到整体建筑的地基系统,是建筑安全的重要保证。在进行软弱地基处理处理时,如果不能应用正确的施工方式,并且对于软弱地基认识不足,就会造成建筑承载力不足,工程出现质量问题。
第三,框架结构设计通病。在框架结构的设计上,要尽量避免采用单跨框架的设计方式,并且控制好相邻二层的刚度。在框架设计中,如果应用楼电梯小井筒,就会造成框架地震承载力的降低。与此同时,如果进行框架爱设计时,忽视填充墙的设计,就会造成整体结构安全性下降。在进行房屋抗震能力的设计时,目前相关抗震规范针对于房屋框架的纵轴与横轴两个方向提出了有关的设计要求,并且保证了对于地震作用力的有效承担。在进行房屋框架设计时,要充分考虑纵横框架的结构设计。但是,部分设计者在进行抗震设计中,忽视纵向框架的设计,导致在设计过程中纵筋配置不足。另外,框架结构设计不合理,也是造成建筑物梁板出现裂缝、连续梁设计缺陷、砌块砌体施工质量不合格等通病的重要原因。
2房屋结构设计中常见通病的控制措施
2.1提高设计者自身素质
房屋结构设计工作者要不断提高自身的责任心,并且对于有关设计规范与标准进行深入的研究。目前,很多工程中的质量通病,都是由于设计阶段,设计人员考虑不周全,并且对于有关规范认识不深刻所造成的。设计者在进行房屋结构设计的过程中,要对于施工现场进行熟悉与了解,提高设计方案的可行性,减少由于对实际施工环境了解不足,而造成设计方案难以实现的问题。设计人员自身要不断的提高设计能力,积极参与各方面的培训工作,并且积极的将新的设计理念与施工工艺融入到设计当中。设计者要深入到施工现场,对于设计中存在的不足进行及时的解决,并且为日后设计方案的合理性、经济性进行提高,并且保证施工效率。
2.2加强基础设计通病的控制
提高基础设计水平,是保证房屋设计方案的高效、经济、安全的重要措施。目前,城市中房屋形式越来越多,不断增长的设计需求,使得基础设计面临了一定的调整,需要不断的进行自身的提高与调整。在进行基础设计时,需要保证经济性的基础上,实现房屋设计的安全与适用。设计者需要综合考虑多方面的因素,进行基础结构的设计,并且对于整体建筑的荷载水平进行准确的计算与分析,将施工中的不同因素对于房屋结构的影响进行综合性的分析。在进行地耐力的设计时,要严格按照国家相关的规范与标准,结合实际地质情况进行设计。不同区域的土质的承载力有所不同,并且地基预埋的深度等因素,都会对基础结构的承载力造成影响。如果基础设计不能保证合理性,就会造成建筑结构的强度下降,产生一系列的安全隐患,出现房屋质量通病的发生。在设计完成后,还要进行静荷试验,通过模型的计算,结合实际施工的经验,对于设计中的各项数据进行校准,降低设计误差,满足基础设计的有关要求,为控制常见质量通病做出保障。
2.3加强框架设计通病的控制
在进行房屋结构的框架设计中,需要严格遵守相关规范,保证框架设计的科学性。首先,在进行填充墙的设计时,要考虑井筒墙壁厚度,分析其厚度对于整体框架结构的影响,并且配备合理的钢筋排列方式,最大限度的减小井筒。其次,在进行框架结构参数设计中,要考虑楼层的侧向刚度比、电算的自振周期、振型参与质量系数的呢过不同的指标,最终得出合理的计算结构。在进行结构配筋时,要保证配筋率,并且对于房屋结构的抗震能力进行保证,保证钢筋连接部位的可延伸性,保证钢筋的强度与质量,提高整体框架的强度。
【关键词】房屋,结构设计,工程
房屋设计是工程建设的首要环节,是整个工程建设的灵魂。设计成果不仅要美观、适用、安全,还要经济。施工图是工程师的语言,是设计者设计意图的体现,也是施工、监理、经济核算的重要依据。合理的结构设计不仅对建设项目节省投资、缩短工期、提高经济效益起着方向盘的作用,同时也为设计者本身提高了信誉、积累了财富。因此,设计图纸质量的优劣直接影响到工程建设,这就要求我们在工作中认真再认真、仔细再仔细。以下为自己学习规范、规程,总结了房屋结构设计中容易被忽视但应引起注意的几个问题,在此与同仁共勉,不足之处请多多批评指正。
1 领悟结构平面图的重要性
一般情况下,房屋中间梁的中心线与轴线相重合,而边梁、楼梯间横向梁和卫生间隔墙下梁等由于考虑建筑造型和使用功能的需要,都会有意将梁外皮与墙(或柱)外皮取平,则会出现偏梁问题。结构平面图或梁配筋大样图中往往未标明其偏移的定位尺寸或轴线号,有些施工人员不能完全领会设计意图,到主体结构完工时,才发现存在失误,造成损失或纠纷,我们设计应引以为戒。
2 承重柱截面高度设计与抗震问题
一些结构设计者误认为六度设防就是不设防,图受力分析方便,他们故意把柱子的截面高度设计得过小,使梁柱的线刚度比加大,把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算。这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却给房屋结构埋下了隐患。因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱的约束弯矩,加之以柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而使柱子与梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性铰。这样在正常使用情况下,柱子已开始带铰工作。这不但影响了房屋的耐久性,而且也常常引起用户的恐惧心理。更为严重的是,这样的结构一但遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。
3 构造柱的问题
砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用在砖混结构中,构造柱不但能够提高墙体的抗震能力,而且构造柱与圈梁联结在一起,形成对砌体的约束,这对于限制墙体裂缝,维持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用。在当前结构设计中,构造柱经常被作为承重柱使用,这种做法将引起以下几个问题。构造柱作为承重柱使用后,使得构造柱提前受力,这不但会降低构造柱对墙体的拉结和约束作用,而且结构一旦遭遇地震作用时,在构造柱位置必然形成应力集中,首先破坏。这样构造柱不但起不到其应有的作用,反而成为房屋结构中的一个薄弱的部位。构造柱一般生根于地圈梁中,没有另设基础,构造柱兼作承重柱使用后,柱底基础的抗冲切、抗弯强度及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压将出现裂缝。建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。若梁上荷载和跨度都比较小时,构造柱也可布置于梁上,但此时必须按不考虑构造柱作用来验算墙体的局部承压和抗弯强度。经验算合格,方可在梁上布置构造柱。
4 悬挑梁结构问题
1、在平常施工过程中,普通梁箍筋的接口位置一般都在梁上部两角交替绑扎,对于悬挑梁箍筋的接口位置,规范和相关构造图集并没有明确规定,仅要求悬挑梁箍筋一般都通长加密、弯钩不小于135°、弯钩平直段长度不小于10d。箍筋约束纵筋通过和混凝土相互之间的粘结、摩阻、咬合等形式共同联合抵抗外力。箍筋的接口是一个封闭箍筋的薄弱部位,它主要是混凝土本身提供的抗剪强度不足时,才增设的帮助抵抗剪力的横向钢筋。
2、由于使用功能的要求或地形限制等原因,悬挑梁结构形式很常见。一般梁内承受的荷载通常大于梁外挑部分,所以梁内与外挑梁截面尺寸会有差异,设计人员常将梁内的上层主筋向挑梁延伸了事,殊不知两侧的主筋根本无法伸进挑梁内。等到钢筋工绑扎钢筋时才暴露出问题,这时许多钢筋已截断成型,不仅影响了施工,还造成了经济损失。
5 在框架结构设计中,横向框架的设计与纵向框架的设计
现行建筑抗震设计规范要求,水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,各方面的地震作用应由该方向的抗侧力构件来承担。就是说,在框架结构设计中,纵向框架与横向框架有同等的重要性。一些结构设计者对以上非抗震设计,只按纵向的普通的连续梁进行设计,梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置无法满足框架的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
6 楼板设计问题
楼板设计常见问题楼板是建筑工程中的主要承重构件,是它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题。设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作为单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成配筋严重不足,致使板出现裂缝。板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙,故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌顶紧上部分的楼板、屋面板,这样会给上部的板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板顶出现裂缝。
7 结论
总之,我们设计工作者应不断提高自己的专业知识和专业技能,按相应规范的构造要求严格执行,这样才能从根本上消除设计质量的隐患,这样才能保障社会的稳定发展,才能加快祖国发展的步伐。
参考文献
[1]王宝儒.浅谈房屋结构设计中应注意的几个问题[J].山西建筑,2010,(01):96-97
[2]丰敏.浅谈房屋建筑结构设计细节[J].民营科技,2010,(03):237
关键词:房屋;结构设计;通病;分析
0引言
在整个建筑工程中设计人员肩负着重大的责任,设计者在设计方法的运用和设计概念的理解上的差错,都有可能影响工程质量,甚至导致安全事故的发生。具体来说表现在三个方面:盲目参照或套用其他住宅的设计结果,没有对其设计给予重视;设计人员对设计规范缺乏应有的学习和理解,不能灵活地运用设计方法和理念;设计人员力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,缺乏对结构电算结果进行判断的经验,缺乏对整个建筑工程的把握能力。为了避免和减少设计人员的差错,保证住宅质量,探讨房屋结构设计通病有一定的现实意义。
1常见问题之一――设计人员的职业素养
有些设计人员对房屋结构的设计重视程度不够,对规则的学习和理解不够深刻,对工程设计涉及到的问题考虑不全面,经常漏掉重要的信息。有些设计人员没有对实地情况进行充分比较分析,盲目参照或套用其他的设计结果,认为设计的少许偏差对工程质量无足轻重。有些设计人员对新规范缺乏应有的学习和理解,墨守成规,结果设计质量达不到应有的水平。
2常见问题之二――框架的结构设计
现代建筑抗震设计要从多个方面对建筑设计进行考虑,其中最重要的两个方面是建筑设计的抗侧力构件结构,主要从横向框架和纵向框架考虑。横向框架与纵向框架在框架设计中承担着同等重要的角色,对于设计者来说,两方面同样不可忽视。若是对于非抗性设计中,只注意房屋横向设计而忽略纵向设计的话,则建筑中会出现工程构件的配置不均与偏差等现象。结构设计中出现的问题主要有两类,一是基础设计和计算不合理,即基础设计荷载取值不准确,这类问题可在房屋基础设计时应考虑荷载的影响;另一个方面是独立基础设计的取值不当,其中造成不当的主要原因是基础拉梁的设计与计算不合理。这些问题应在设计方案上进行实际分析,从而找出问题,优化设计方案。混凝土框架示意图如图1所示:
图1混凝土框架示意图
3常见问题之三――悬挑梁的梁高选用过小
悬挑梁的梁高选择问题关系到建筑物的今后的质量以及抗震能力的高低,然而当代建筑设计者往往忽略了这方面问题的考虑,更多的是关注对梁的强度和倾覆能力的计算。这样的倾向导致了两方面的问题,一方面当为托墙挑梁时,用过度大的挑梁会引起梁上墙体出现裂缝等问题,而且这个裂缝会随着梁支座处沿着垂直方向向上延展,到达一定高度时,这个裂缝会越来越宽大。这时候选择较小的悬挑梁对结构的稳定性非常不利,当遇突发性地震时,该建筑物的稳定性能非常差。而且悬挑结构对竖向地震的作用也极其敏感,与梁高的大小密切相关。另一方面梁高选用过小,会使受压区压力过高,从而导致梁截面受压区发生变形,这种形变也会随着时间的流逝而加大。而挑梁的变形也会带来严重的影响,会导致梁上板出现裂缝,影响房屋的正常使用,桥梁变形发展到后期会使受拉区出现严重的竖向裂缝,进而演变为斜裂缝,此时梁已接近破坏。
4常见问题之四――楼板设计问题
板将楼面、屋面施加在工程结构上或构件上各种效应的直接作用传给其周围的墙或梁上,是建筑工程中的主要承重构件,若对楼板的整体设计考虑不全面,就可能影响建筑工程的质量,造成严重的安全隐患。因此在对楼板进行设计时,要结合实际需要充分考虑柱、墙、梁等构件的安全。楼板设计中常见的问题如下:
(1)设计时未能对板的受力情况进行充分分析或为了方便计算,简单地按单向板进行计算。使计算假定偏离建筑工程中承重构件的受力情况,导致一方向配筋过大,承重能力强,而另一个方向按单向板配筋,配筋严重不足,承受能力不一而出现裂隙。
(2)板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑物楼板上常常会布置一些用来隔断或其他用途的非承重隔墙,在进行板的配筋计算时,要将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载,而不是简单地将隔墙的总荷载除以板的总面积。同时,在板的设计中没考虑板上隔墙顶部处理带来的问题。如在采用立砖斜砌顶紧上部分的楼、屋面板时,上部的板会增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部也会出现负弯矩。
(3)双向板有效高度取值偏大。双向板跨中正弯矩钢筋是交叉“井”子叠放的,长跨方向的跨中钢筋应放在上面,短跨方向的跨中钢筋置于长跨钢筋的下面,向上下两个方向产生弯矩,计算双向板有效高度时应采用两个方向的各自的实际值,一般短向的有效高度比长向的有效高度大d(d为短向钢筋的直径)。部分设计人员对板的受力情况认识不足,简单地按照两个方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,影响建筑工程的质量,造成严重的安全隐患,甚至出现裂缝的现象。
5结束语
房屋的结构设计是一项系统而且全面的工作,作为设计人员,必须要具备扎实的理论知识,灵活的思维和认真的工作态度。加深对其中经常出现问题的认识与研究,在实际的工作经验中不断提高自己的工作能力和水平。所以,要避免因为自己的水平不够或者马虎大意而造成的一些不必要的错误。文章详细的介绍了几个常见的问题,希望设计人员能减少这些通病的发生,提高我国工业和民用建筑的质量,为人员的安全提供可靠保障。总之,设计者应按照有关规定严格执行,才能从根本上消除设计质量的潜在隐患。
参考文献
[1]王宝儒.浅谈房屋结构设计中应注意的几个问题[J].山西建筑.2010(01):25-27
[2]邱俊强.对高层建筑结构设计中存在问题的分析[J].建材与装饰(中旬刊).2011(05):30-33