前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的房屋結構建筑設計主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關鍵詞:房屋建筑;結構設計;解決措施
1房屋建筑結構設計在我國的發(fā)展趨勢
根據(jù)目前我國房屋建筑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,城市化進程不斷加快,房屋內(nèi)部設計問題不斷增多,建筑質量出現(xiàn)波動等現(xiàn)象,房屋建筑行業(yè)在未來要發(fā)展為環(huán)保節(jié)能型建筑,保證在建筑市場形成環(huán)境友好型的建筑設計。在這種發(fā)展形勢下,不僅能實現(xiàn)資源的合理配置,提升建筑結構的設計水平,還要設計出適合現(xiàn)代社會發(fā)展的、具有高質量設計水平的房屋建筑設計,從而保證我國房屋在未來經(jīng)濟發(fā)展與社會發(fā)展都能滿足時代的發(fā)展需要。
2房屋建筑結構設計中常見的問題
2.1對房屋設計重視度不足
房屋設計是建筑施工過程的主要部分,也是施工的根本依據(jù),因為房屋設計質量的好壞決定了房屋建筑質量高低。但我國目前在建筑行業(yè)發(fā)展中,建筑企業(yè)并沒有形成對房屋建筑的設計認識,反而以經(jīng)驗型理念進行施工,利用之前建筑中總結的施工經(jīng)驗實施策劃、施工[1]。在傳統(tǒng)的施工形式下,不僅不能設計出獨特的建筑風格,在房屋建筑施工過程中也會面臨較大安全風險。而且,雖然有些建筑企業(yè)已經(jīng)設計了施工圖紙,但在實際建設期間,并沒有根據(jù)圖紙嚴格施工,圖紙的設計只是施工建設的一種形式。一般情況下,建筑企業(yè)設計圖紙只是將圖紙當作政府檢查的相關依據(jù),在施工過程中,并沒有按照圖紙信息施工。
2.2圖紙結構設計不合理
只是利用施工圖紙還不能完全實現(xiàn)建筑的規(guī)范施工,房屋建設的圖紙設計并不是隨意設計的,房屋圖紙不僅僅體現(xiàn)了整個建筑的房屋設計理念,還是房屋建筑在外部、內(nèi)部結構設計的整體搭配以及合理規(guī)劃。但目前我國很多房屋建筑設計中,對圖紙的設計并不科學,設計者只是將房屋建筑的外部美觀理念作為重點,忽視了房屋建筑的內(nèi)部結構;還有在建筑設計中,擴大了實際的占用面積,減少了建筑存在的內(nèi)設問題。
2.3結構縫設置不合理
結構縫的設置無論在房屋建筑設計環(huán)節(jié),還是在房屋施工環(huán)節(jié)都是重要的技術難題。由于不同地區(qū)形成的自然條件、氣候變化對建筑形成的影響程度不同。因此,在對房屋建筑進行設計與施工過程中,就要對房屋結構縫問題進行綜合分析,但我國建筑行業(yè)在實際設計與施工過程中,并沒有對結構縫問題進行嚴格考慮,很多建筑企業(yè)在完成施工后,只是利用灌澆方法解決結構縫,在這種施工條件下,不僅影響了建筑的設計美觀、降低建筑的使用年限,在以后房屋維護過程中也會帶來較多困難。
3解決房屋建筑結構設計的措施
3.1嚴密設計房屋結構
在設計過程中,不僅要對建筑區(qū)域的自然環(huán)境、氣候變化、地理位置等要素進行調(diào)查、分析,還要了解當?shù)厝菀装l(fā)生的自然災害、地質災害等因素,并利用相關措施嚴加防范,根據(jù)對這些因素的調(diào)查、分析,將相關要點設計在建筑圖紙上。房屋建筑在設計期間,一定要保證設計圖紙的嚴密性、精確性以及完整性,根據(jù)設計圖紙中的相關內(nèi)容才能構建合理的房屋結構,并完成有效的房屋建筑施工。因為確定房屋建筑圖紙是房屋建設施工的根本條件,為了體現(xiàn)房屋建筑的有序實施,構建一份質量高、無誤的房屋建筑圖紙不僅能夠保障施工建設的有利實施,還能為建筑施工提供指導性意見與保障措施。
3.2合理遵循房屋圖紙
建筑企業(yè)在房屋設計過程中,要改變傳統(tǒng)的“經(jīng)驗型”設計理念,保證房屋建設中的每個環(huán)節(jié)、每個步驟都能按照已經(jīng)設計好的圖紙嚴格實施,并在根本上降低房屋施工中出現(xiàn)的誤差。如果在實際建筑施工過程中沒有按照設計的圖紙嚴格施工,只是根據(jù)自己的經(jīng)驗理念實施房屋建設,將會造成嚴重后果。因為房屋在建設期間利用圖紙嚴格施工,不僅會明確建筑在各個方面的數(shù)據(jù)精確性以及規(guī)范執(zhí)行,還能體現(xiàn)出我國建筑行業(yè)中各個技術指標與執(zhí)行要求的合理界定。因此,如果不利用設計的圖紙嚴格施工,不僅會導致已經(jīng)完成的房屋建筑與預期的房屋標準不符,還會引發(fā)施工期間出現(xiàn)一些安全問題。所以說,在房屋建筑施工過程中,要嚴格按照設計好的圖紙規(guī)范施工,不僅要以房屋建筑的設計圖紙作為施工依據(jù),還要在實際施工過程中加強監(jiān)督與管理,并保證設計圖紙應用期間產(chǎn)生最大效果。
3.3重視結構縫設計
結構縫設計是整個建筑施工的重要問題,由于施工人員在建筑設計以及施工環(huán)節(jié)忽視結構縫問題,并沒有對該問題及時處理,導致房屋在建設完成后出現(xiàn)整體偏移、倒塌等現(xiàn)象。因此,在施工設計結構時,還要重視施工縫問題[2]。對房屋建筑進行設計期間,設計人員首先應對建筑施工地的自然條件、地理條件以及氣候等條件進行合理判斷,特別是對建設地區(qū)四季變換的溫度、水溫以及太陽輻射條件進行調(diào)查、了解,然后各專業(yè)設計人員相互探討,根據(jù)不同的建筑地區(qū)提出不同的設計方案,以保證建筑項目的有利實施。一般情況下,如果對結構縫設計不合理,房屋就會出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象,因為結構縫位于施工接茬處,若處理不好,很容易發(fā)生施工縫現(xiàn)象,而且,由于我國受經(jīng)濟條件制約,在各種處理問題上都容易產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)象,施工縫常規(guī)留置方法,主要在混凝土強度較低、剪力與彎曲最大處產(chǎn)生的滲漏水現(xiàn)象。
4結束語
房屋建筑是人們生活、社會發(fā)展的一部分,隨著新興建筑的不斷優(yōu)化,為了提高房屋建筑的設計質量與安全,避免房屋建筑在施工期間存在的安全隱患,就需要在設計階段,優(yōu)化技術手段、實施規(guī)范標準,同時不斷推動建筑改革,做到精確建設,以保證房屋建筑設計的完整性。
參考文獻:
[1]李能能,董斌.房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術應用探討[J].建筑設計管理,2013,(12):73-75.
關鍵詞:房屋建筑結構;設計;方法
當前我國城鄉(xiāng)居民收入的提高,滿足物質生活需求的基礎上對房屋建筑的需求量日益上漲,促進建筑業(yè)的興起與發(fā)展。在進行房屋建筑結構設計時可遵循剛柔并濟、低碳環(huán)保、多層建筑關注人文環(huán)境等原則,設計人員嚴謹工作態(tài)度,在設計時需依據(jù)相關規(guī)章制度,結合建筑要求及功能作用,對建筑的地理位置、抗震防裂、類別及高度等方面作出相關研究分析,以便展開設計工作。
一、房屋建筑結構設計的標準
改革開放政策的有效落實,使我國經(jīng)濟發(fā)展取得一定的成果,建筑行業(yè)的發(fā)展較為快速。而其中的房屋建筑結構設計環(huán)節(jié)在建筑公司發(fā)展過程中起著重要作用,并直接影響住戶的人身財產(chǎn)安全。因而在進行房屋建筑設計時需設計人員遵循一定的設計標準,確保設計的房屋建筑安全穩(wěn)定,滿足住戶要求。一般而言,房屋建筑設計的標準主要內(nèi)容是:在進行設計工作時需依據(jù)現(xiàn)有的建設結構,不能對其產(chǎn)生破壞,以設計的建筑為主體,合乎常理、科學性的進行結構設計工作,避免超出設計能力范圍,給施工者帶來麻煩。在判斷房屋建筑結構設計的合理性時,可從建筑的安全性、效益性、美觀性、實用性、易于施工性等方面進行綜合評價工作。當這些方面均滿足相關要求時,將表明此建筑結構設計較為合理,反之表明該設計方案存在缺陷,需改進或者重新制定新的設計方案。
二、房屋建筑結構設計方法
(一)建筑結構相關部分的設計方法
在對房屋建筑結構進行設計時需注意結構平面圖、屋頂結構圖、大樣詳圖的設計繪制,以及建筑樓梯、基礎的設計方法。繪制建筑結構平面圖需考慮相關的抗震影響因素,可減少計算機軟件建模環(huán)節(jié),設計人員可直接進行建筑結構設計;若通過計算機相關軟件進行建模,則需全面考慮建筑結構的受壓和局部受壓情況,合理使用計算機編程計算出房屋結構荷載值,確保設計出的建筑結構方案貼近結構實際受力情況。繪制屋頂結構圖可采取折板方式和梁板方式。前者可應用在跨度較小的房屋建筑結構,后者則可在不規(guī)則房屋平面以及跨度較大的房屋建筑結構使用,結構圖中還應標明房屋梁板折角鋼筋的位置。結構相對較為抽象,為讓施工人員能更好的理解圖紙意思,設計人員可將一定的空間概念融匯其中,并增強建筑圖紙和示意圖的理解能力。大樣詳圖的繪制可以建筑詳圖為基礎,并可對原有詳圖進行局部修改操作,以便在保持建筑外形時實現(xiàn)結構受力和易于施工的目的,并保證建筑結構標高和外形尺寸與建筑專業(yè)的一致性,以便能規(guī)避施工過程中出現(xiàn)的風險隱患。
建筑樓梯的設計時需側重其撓度,規(guī)范梯梁的梁下凈高度,上下樓層的梯梁位置需保持一樣,若出現(xiàn)異常情況,可采用折板樓梯進行彌補。折板樓梯鋼筋需考慮結構局部應力情況,可自相關折角處將其斷開錨固。梯梁的梁下凈空需求以及梁板寬度需依據(jù)相應的結構標準進行合理的設計,以確保其符合要求。在第一段梯板設計時需考慮其基礎沉降是否滿足相關要求,進而考慮是否加筑梯梁。設計建筑基礎需慎重考慮,因其質量水平對上層整體建筑質量有重要影響。進行基礎混凝土澆筑時需考慮混凝土配料、程序等問題,并在基礎配筋比上需嚴格按照圖紙標記進行配置,以便實現(xiàn)最小配筋比率;對建筑基礎圖紙上還應標明構造柱的位置。設計整個建筑結構時應考慮建筑結構抗震能力,以便增強建筑結構的堅固程度。
(二)結構設計成果檢測
在對結構設計成果進行檢測驗算時需不同結構分別采用不同方法進行驗算。多層結構建筑的砌底可應用底部剪力法,混合結構建筑則注意塑性變形集中化造成的不利情況。在雙向板查表驗算時可結合材料泊松比的意義進行驗算活動,在進行結構驗算時必須依照相關規(guī)范標準開展,嚴格核對相關數(shù)據(jù),以保障工程施工質量。當前住宅建筑大多采用多層建筑結構設計方法,對此在進行結構設計時避免樓梯間出現(xiàn)在房屋尾部與轉角處,進行縱橫墻設計時需采取對稱處理??蚣芎涂拐饓蛇M行雙向布置,并注意控制屋頂?shù)谋壤翱拐饓偠?,以確保房屋整體的安全穩(wěn)定。
三、房屋建筑結構設計應注意的問題
(一)房屋建筑地下室外墻設計需注意的問題
在對房屋建筑地下室外墻設計時需綜合考慮影響因素,確定外墻混凝土等級以及外墻厚度。普遍看來,地下室需采取防水措施,外墻抗?jié)B等級以及鋼筋配比均需采取相關對策進行管理控制。在進行房屋建筑結構設計時需以實際情況為基礎,全面考慮分析影響因素。
(二)建筑基礎底板設計需注意的問題
進行建筑基礎底板設計時需注意鋼筋攤鋪的均勻度,防止鋼筋重疊現(xiàn)象,有效利用天然地基優(yōu)勢。設計人員在進行基礎底板設計前可實地搜集相關數(shù)據(jù),充實設計資料,進而完善建筑結構設計方案。在處理軟弱地基狀況時可采取換土墊層的設計,設計者只憑借經(jīng)驗進行處理將會造成建筑危害,不能達到安全、經(jīng)濟的目的。在磚混結構房屋設計中需考慮墻體的坑剪能力,有效防止墻體出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象,并能增強建筑結構的抗震性。
結束語
綜上所述,房屋建筑結構設計方法需多方面考慮,設計人員可實地考察,搜集確切數(shù)據(jù),以防止設計過程中出現(xiàn)失誤,造成損失。以建筑質量為落腳點,重視設計細節(jié),設計人員需提高技術水平、充實專業(yè)知識、積極積累實踐經(jīng)驗,以便進一步完善房屋建筑結構的設計方法。
參考文獻:
[1]彭延標.探究房屋建筑結構設計的原則與方法[J].山西建筑,2012,29:71-72.
關鍵詞:房屋建筑;結構設計;優(yōu)化措施
在建筑結構設計階段,必須秉持設計優(yōu)化的理念,才能確保工作的順利進行,既可以確保房屋具備高質量,還能切實提升房屋安全性與美觀度。為了優(yōu)化結構設計階段,達到提升建筑結構質量水平的目的,必須切實分析設計狀況,采取安全、先進的技術,為優(yōu)化升級設計工作提供幫助。
1房屋建筑結構設計優(yōu)化的含義及重要性
房屋建筑結構設計優(yōu)化工作內(nèi)容較多,較為繁雜,影響因素多,需要綜合考慮。為實現(xiàn)優(yōu)化結構設計的目的,既要綜合考慮施工材料的價格、性能、安全性,還必須站在宏觀的角度考慮建筑空間如何安排,確保設計的空間既美觀又具有功能性,綜合上述內(nèi)容及建筑結構的優(yōu)勢,結合具體設計要求開展設計工作。此外,房建結構設計優(yōu)化還必須制定目標,明確結構的具體功能和使用目的,細分設計工作的內(nèi)容,循序漸進地開展優(yōu)化工作,保障最后得出的優(yōu)化方案切實可行、性價比高,設計出的結構安全、美觀。房建結構設計優(yōu)化工作的優(yōu)勢:(1)房建結構設計工作內(nèi)容繁雜,與建筑行業(yè)的許多知識相關,其優(yōu)化工作也與許多學科存在聯(lián)系,具有較強的關聯(lián)性。(2)優(yōu)化后的房屋結構設計方案相較于優(yōu)化前,在美觀性、安全性、功能性等方面都具有較大優(yōu)勢,經(jīng)過優(yōu)化的房屋建筑的質量大幅度提升,實用性更強。(3)經(jīng)過優(yōu)化的結構設計方案具有便于管理和便于施工的特點,規(guī)范的施工以及系統(tǒng)化的現(xiàn)場管理可以大幅度提升施工安全性和工程質量,還可以加快施工進度,有效減少施工成本。(4)新穎的結構設計方案可以推動建筑行業(yè)走向多元化,滿足人們的居住需求,提升人們的居住質量。
2房屋建筑結構設計中的優(yōu)化措施
2.1優(yōu)化主體結構
設計師開展設計工作時,應將重點放在提升結構安全性和實用性上,通過持續(xù)優(yōu)化設計達到提升結構承載能力的目的,還可以在一定程度上提升建筑質量。在環(huán)境條件欠佳的情況下,依然能夠確保安全,盡可能降低建筑結構受外界不良條件影響的程度,防止沉降、傾斜、坍塌破損等情況發(fā)生。剪力墻結構建筑穩(wěn)定程度與建筑剪力墻布置存在關聯(lián),設計師可以由此入手,開展針對剪力墻的優(yōu)化設計工作,促使建筑剛性中心與質心重合。減少剪力墻數(shù)量、增大剪力墻長度是常用的剪力墻優(yōu)化措施,該措施通過對剪力墻的優(yōu)化,提升了建筑結構的安全性與穩(wěn)定性。通常情況下,在優(yōu)化剪力墻設計時會加大鋼材的使用量,在一定程度上提升了建筑成本。因此,未來一段時間建筑結構的優(yōu)化方向應為在確保建筑結構穩(wěn)定性和安全性的同時,適當降低材料成本造價、節(jié)約用料。
2.2優(yōu)化上部結構
相關學者經(jīng)過研究得出,建筑的上部結構較比其他部分結構更易受到剪切力的干擾,穩(wěn)定性大幅度下降。優(yōu)化設計必須提出科學性更強的設計方案,盡可能使上部結構的幾何中心位于正上方的中心位置,確保建筑安全[1]。剪力墻的具體設計需要結合房屋建筑實際情況開展,在確保滿足設計需求的同時,科學地設計剪力墻數(shù)量、尺寸等各項數(shù)據(jù),充分利用建筑原料,加大墻肢長度,減少墻肢數(shù)量。另外,建筑物周邊環(huán)境也會影響其質量與穩(wěn)定性,所以進行設計前,相關人員應去往施工地點進行實地考察,避免方案與現(xiàn)實情況不符,不能投入實際應用。
2.3優(yōu)化地下室結構
地下室是高層建筑的重要組成部分,從資金支出的角度分析,地下室結構成本占結構總成本的比重較大,如果能夠提出有效措施優(yōu)化地下室結構設計,對于控制項目成本支出具有促進作用。(1)設計師應在滿足設計需要的前提下,合理減小地下室層高,節(jié)約材料,達到控制成本支出的目的,還能夠減小施工階段土方的開挖量,節(jié)約施工時間,降低維護成本。(2)在地下水源豐沛的地段建設時,必須考慮浮力對建筑建設的影響,如果可以降低地下室的層高,則可以減少抗拔樁數(shù)量,減少底板配筋的使用量。(3)在開展地下室結構設計工作時,應注意地下水的浮力、土壤重力轉化的壓力都會對結構建造產(chǎn)生一定影響,底板與側墻所承受的壓力遠高于地面,因此鋼筋等材料的用量多于地上部分的用量,設計階段應細致分析結構每個部分的受力情況,根據(jù)操作流程完成用料計算,受力較少的結構部分可以選取通用鋼筋建造,受力較大的結構部分可以采用局部附加的措施進行建造。
2.4優(yōu)化結構與排水的關系
在房屋建筑給排水系統(tǒng)施工時需要用到許多設備,也需要大型機械的參與,在施工時應確保設備有足夠的能力承擔高強荷載,所以應當把水泵放置在地下室。排水系統(tǒng)設備的荷載能力強、荷載強度大,房屋結構與功能越復雜,需要建造的排水系統(tǒng)就越復雜。給排水系統(tǒng)管道具有粗細程度不一致、長度多樣等特點,要求設計師應在宏觀的角度進行設計,精確計算每個位置所需鋪設管道的尺寸和長度。除此之外,為確保結構的穩(wěn)定性,應盡可能防止管線從梁柱之間穿過的現(xiàn)象發(fā)生,若管道必須穿過承重墻,應結合實際情況開展對承重墻的加固計算,保證墻體的穩(wěn)定性。
3房建結構優(yōu)化在結構設計中的應用
3.1工程簡述
某建筑工程占地面積約55000m2,為多層多功能建筑。房屋建筑結構采用鋼筋混凝土框架結構,樓蓋梁為井字梁。該房建工程占地面積廣,建筑使用情況較為復雜,房建結構設計優(yōu)化的工作難度較大,為了確保優(yōu)化工作順利開展,設計師應結合當?shù)厥┕に?,綜合考慮用戶需求,開展設計方案的優(yōu)化工作,確保建筑安全、美觀。
3.2提升建筑結構設計的合理性
在優(yōu)化建筑結構設計時,設計師應當選擇合適的建筑結構,以其為基礎構建科學的優(yōu)化模型,再具體分析模型特點,開展對原有設計方案的改進優(yōu)化工作。例如,該房建工程中,結構設計人員必須根據(jù)實際情況確定相關參數(shù)值與約束數(shù)值,確保建造的結構足夠穩(wěn)定堅固,避免安全事故的發(fā)生。針對變化性較弱的局部因素,設計師可以使用預定參數(shù)的辦法,降低施工成本[2-3]。另外,結構設計人員還應合理建立優(yōu)化目標函數(shù),結合建筑使用需求,利用電子設備準確計算各原料的使用量,節(jié)約結構成本,提升設計方案優(yōu)化效果。為提高施工效率、更好地落實房屋建筑結構的施工方案,設計師必須了解該建筑的結構體系約束因素,并開展約束因素的比較與研究工作,確保各約束因素與房建工程設計優(yōu)化相適宜。通過建立科學的建筑結構優(yōu)化模型,可以在極大程度上幫助設計人員了解與掌握房屋結構特性,幫助其揚長避短,確保經(jīng)過優(yōu)化的方案更具可行性。該房建工程的占地面積較大,施工內(nèi)容繁雜,工期長且成本高,在某種程度上對結構設計方案優(yōu)化產(chǎn)生了一定影響。因此,設計師需要持續(xù)更新設計理念,汲取先進設計知識,與時俱進,充分了解房建結構優(yōu)化模型的特點,獲得最佳的設計方案優(yōu)化效果[4-5]。房建結構優(yōu)化模型如圖1所示。
3.3優(yōu)化建筑結構平面布置
建筑結構平面布置是設計工作的重要內(nèi)容之一,設計時應根據(jù)實際建設情況對結構平面布置開展相應的優(yōu)化工作,借助計算機等設備準確計算該建筑結構的剛重比。經(jīng)反復調(diào)整計算可知,該房建工程X方向的剛重比為3.15%,縱向剛重比為2.88%,橫向剪重比為2.68%,縱向剪重比為2.58%,橫向的質量系數(shù)為98.3%,縱向的質量系數(shù)為99.73%。
4結語
綜上所述,通過建設科學的結構優(yōu)化模型,優(yōu)化房建結構平面布置,可以達到提升設計合理性和建筑實用性的目的,有效節(jié)約建筑材料,降低建設成本。要求設計師必須不斷學習具有創(chuàng)新性和先進性的相關知識,提升自身專業(yè)水平和技能熟練度,優(yōu)化方案設計,提升建筑質量和效率,推動建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。
參考文獻
[1]朱粟郁.高層建筑結構設計存在的問題及優(yōu)化措施分析[J].工程建設與設計,2020(22):22-23.
[2]劉俊杰.民用建筑結構設計的要點探究[J].工程建設與設計,2020(21):15-16,19.
[3]申曉寶.房屋結構設計中建筑結構設計優(yōu)化方法的應用[J].工程建設與設計,2020(19):29-30,33.
[4]張凱月.建筑結構優(yōu)化設計方法在房屋結構設計中的應用[J].工程建設與設計,2020(16):37-38.
關鍵詞:房屋建筑;結構設計;優(yōu)化技術
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
隨著我國城鎮(zhèn)化建設腳步日益加快,21 世紀建筑行業(yè)成為了我國的經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一, 結構設計在建筑行業(yè)中占有無可替代的地位,房屋建筑結構設計質量的優(yōu)劣,關系到建筑物整體功能的發(fā)揮,直接影響到建筑物的實用性和經(jīng)濟性。改革建筑結構設計理念, 優(yōu)化建筑結構方案設計,不但能夠幫助節(jié)約建筑成本,方便施工,還能滿足人們對房屋使用功能的需求。
一、房無建筑設計的主要概念
1房屋建筑結構設計的優(yōu)化設計內(nèi)容主要包含對建筑結構的布置方式、 選型、 受力情況進行詳細的分析, 在滿足建筑物滿足使用功能的前提下,在設計過程中更好的規(guī)避建筑風險并且最大程度上優(yōu)化房屋建筑結構。這是一項技術含量很高的專業(yè)活動,設計人員在進行具體房屋結構的設計時,應當兼顧建筑物的各種性能指標,包括使用價值指標以及美學價值指標等房屋建筑結構設計優(yōu)化一般分為兩個層次: 根據(jù)建筑結構的整體性能出發(fā), 進行整體上的優(yōu)化設計和分析以及根據(jù)建筑內(nèi)部結構各個組成部分進行部分結構設計優(yōu)化。在這兩個部分中,建筑物整體結構的優(yōu)化顯得更加總要一些,因為整體是各個部分的綜合。具體來說,建筑物整體結構的優(yōu)化包括房屋頂部設計的優(yōu)化、房屋設計的優(yōu)化,以及房屋細節(jié)結構設計的優(yōu)化。在實際設計中,設計者應該緊密結合建筑工程的真實情況,讓房屋建造的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益實現(xiàn)最大化。在保證房屋結構性能穩(wěn)定的基礎下,大膽創(chuàng)新,敢于探索新型的結構優(yōu)化設計,平衡房屋建造者和使用者之間的利益,充分考慮房屋建筑工作者的一件,以尋求新式的房屋結構布局方法。而目前,從我國目經(jīng)濟體制來看, 高層建筑住房將成為日后主要的房屋建筑物類型, 這就給開發(fā)商、 施工單位、 運營商帶來了技術上的難題和經(jīng)濟上的負擔。因此,實現(xiàn)房屋建筑的結構優(yōu)化,滿足房屋安全性能和建筑成本最合理的兩個基本條件,就需要專業(yè)設計人員具備較高的設計能力。
二、房屋結構構造中的問題
1、框架結構設計問題
房屋建筑的主要承受能力來自于垂直于水平兩個方向的合力,是由各個部分共同承擔,但有很多房屋結構工程設計師,在進行框架結構設計的時,只注重對橫向框架的設計,或多或少的忽略了對縱向框架的考量,最終可能導致建筑物梁柱承載能力偏弱,整體安全性較差的問題。
2、承重柱和構造柱問題房屋結構設計中,承重柱的作用是分擔來自房屋主體建筑的重力,而構造柱的主要作用是維持豎向承載力,和屋面梁聯(lián)系在一起,限制墻體開裂,提高房屋抗震性能,它是不能夠完全代替承重柱的功能和作用的。但在實際中,許多設計工程師將構造柱肩負雙職,同時擔負著房屋的承重功能和抗震功能, 最終可能會引發(fā)構造柱出現(xiàn)裂縫, 房屋變形倒塌等問題。
3、承重構件問題樓板的是將樓面、屋面的荷載負重都轉移到墻體和梁柱上面,保證重力的合理分布,直接關系著墻、柱、梁三體的安全。目前,某些設計工程師使用單向板來代替雙向板,來提高設計的便捷性, 而實際上單向板很難承受較大的外界部壓力, 就很容易導致墻、柱、梁三體失去受力平衡, 影響房屋質量的現(xiàn)象。同時還存在一些設計師忽視了建筑內(nèi)部結構各部分的受力情況。對雙向板的有效高度取值存在片面性,取值相對較大,使得建筑的鋼筋跨度大,產(chǎn)生裂縫。
三、房屋結構設計中的建筑結構設計優(yōu)化措施
建筑物結構設計優(yōu)化可以分為三個階段:第一階段是變量的選擇。一般情況下,那些對設計人員決定最終設計方案起到重要參考作用的數(shù)值,都可以作為變量供設計師進行抉擇。比如:工程的目標參數(shù)包括預期產(chǎn)生的損失參數(shù)和房屋價格參數(shù);工程的約束與控制參數(shù)包括表示房屋架構可靠性能的參數(shù)等。如果設計師能夠將考慮因素較少或者變化幅度較小的參數(shù)作為參考指標,那與建筑結構設計、編程相關的工作難度將會隨之降低,設計師也能更快找到符合設計目標的那組數(shù)據(jù);第二階段是函數(shù)的確定。設計者要在多組相似的函數(shù)中,選取最符合事先設定的房屋橫截面尺寸和鋼筋尺寸面積的那一組函數(shù),分析這組函數(shù)的各種性質,從而最大限度地降低房屋建造的成本費用;第三階段就是條件的衡量。為了增強房屋結構耐用性和穩(wěn)定性,房屋設計的約束指標應該包含房屋尺寸、架構剛性、架構穩(wěn)定性、變形限度和受力限度、架構體系規(guī)格、單元組件規(guī)格、結構可塑程度、墻體裂隙限度、結構確定程度等。在實際的設計中,設計師應當結合房屋建造工程的實際情況,比較分析目標確定的約束性條件和施工實際中的約束性條件,保障各種條件都符合相關規(guī)定,實現(xiàn)設計結果的最優(yōu)化。
1、選擇計算方法。
優(yōu)化建筑結構設計的過程,就是一個復雜的計算過程。設計師在對各種數(shù)據(jù)進行演算時,要學習將附加約束條件的問題轉換為不附帶約束條件的問題,這樣就可更容易求得計算結果。
2、決定最優(yōu)程序
在設計了房屋結構模型,并選擇了適當?shù)挠嬎惴椒ㄖ螅托枰M入決定最優(yōu)程序的環(huán)節(jié)了。最優(yōu)的設計程序應該具備運轉高效、功能完整、用途齊全等特點。這種程序一般是由很多小程序組合而成,并在結構設計上發(fā)揮重要作用的綜合程序。
3、 分析統(tǒng)計結論
設計師在統(tǒng)計了各個數(shù)據(jù)的計算結果之后,就要認真分析統(tǒng)計數(shù)據(jù),找出各種設計方案之間的不同點和相似點,來確定最佳方案。。由于,房屋建造是一項成本較高的建設工程,涉及到各方當事人的利益;只有站在宏觀的高度平衡這些利益關系,才能節(jié)約建設資金、優(yōu)化建設方案。因此,在分析結論時,設計者要注意從多個角度思考問題,不能遺漏細節(jié)問題,妥善處理工程技術含量與經(jīng)濟效益之間的關系,不能只顧節(jié)約成本,而忽視技術的改進。
四、 房屋建筑結構優(yōu)化技術的應用需注意的問題
1、前期的參與
房屋建筑前期的設計方案直接影響到建筑項目的成本,但目前結構優(yōu)化設計技術并沒有在前期方案中體現(xiàn),以致相關的設計人員在進行房屋建筑結構設計時,常常忽略建筑結構的可行性和合理性,這樣不但使得設計成本增加,同時增大了機構設計的難度。因此,設計人員在前期設計時要充分的融入優(yōu)化設計方案,實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的最優(yōu)化。
2、細部優(yōu)化
除了注重整體設計,還要加強對結構基本構建的精細設計。同時隨著計算機技術和優(yōu)化設計理論的相互結合,優(yōu)化設計已經(jīng)逐漸從工程實踐問題向數(shù)學問題過渡,所以,設計人員還要加強自身計算機技術的優(yōu)化設計分析水平,使設計更加合理科學。
結束語
建筑物的性能指標包括很多。一棟合格的建筑物,應該具備質量優(yōu)良、外形美觀、結構完整的特點。房屋結構設計質量的好壞,關系到建筑物整體功能的發(fā)揮。房屋建筑的優(yōu)化設計不僅可以提高建筑的功能性、安全性和耐久性,而且還可以在滿足人們對各種功能要求的基礎上,提升建筑物的美觀性和經(jīng)濟性,同時希望通過優(yōu)化過程合理的降低工程造價, 實現(xiàn)社會價值與經(jīng)濟價值的雙向發(fā)展。
參考文獻
[1] 張英迪. 試析結構設計優(yōu)化技術在房屋結構設計中的應用[J]. 科技與企業(yè),2012(22).
[2] 陳俊. 淺談結構設計優(yōu)化設計技術與其在房屋結構設計中的應用[J].科技致富向導,2013(02)
[3]劉慶貴. 試論房屋建筑結構設計中應用優(yōu)化技術[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2013.
【關鍵詞】建筑結構;設計;梁柱;節(jié)點;鋼筋
一、結構設計的基本方法分析研究
建筑結構的設計是建造的基礎環(huán)節(jié),優(yōu)質的建筑設計,是優(yōu)質建筑形成的第一步。對工程的質量、成本、使用壽命都有很大的影響。建筑設計費用雖然很少,但是可以影響建筑成本的75%。設計人員在房屋結構設計中,首先是要保證圖紙規(guī)范、合理。一般結構設計的基本方法大致上有:繪制結構平面圖,對于有抗震設防要求的地區(qū),需要輸入結構軟件進行建模,計算建筑所在地抗震設防烈度的大小值;繪制屋頂結構圖,現(xiàn)代建筑形式各異,建筑物形態(tài)不同,結構的處理方式也不同,屋頂?shù)脑O計更是日新月異。結構設計者除具有相當?shù)脑O計知識外,還應該具備一定的空間概念,正確繪制出屋頂設計圖紙的意圖;繪制大樣詳圖,這一步可以在建筑詳圖確定的基礎上,也可以直接繪出,這是比較完整的設計圖紙,也是一個設計師技術水平的高度體現(xiàn)。
二、關于結構中梁柱設計的理解
結構設計中對梁進行優(yōu)化,是提高設計質量及建筑效率的有效方法。設計者可以運用本構與重構概念和手法,進行結構中的梁柱設計??茖W分析梁原型的“元”秩序的構成情況,認真研究材料與力流在梁構件內(nèi)或梁構件體系之間的自身調(diào)整,然后經(jīng)過計算和分析,從而提高結構的設計質量。設計者需要確定和構建生成邏輯清晰、具有表現(xiàn)力的結構形態(tài)方法與框架。結構中的梁可以采用多種材料形成,適合做梁的材料形成的梁構呈現(xiàn)不同的形式和特質。如混凝土梁的形成,其塑性可使梁外形堅實有力,梁的承受力改變與延展的一體化設計,能夠使結構中的梁呈現(xiàn)完美的造型;鋼材的精準使用,可以使梁形體細致、美觀、不影響使用效果。結構設計中梁構件受力的優(yōu)化與重構,是設計師必須認真考慮的因素,設計措施可以有多種手段,不管采用什么方法,其目的都是傳遞梁內(nèi)力,保證建筑質量。設計方案的精細化,復合化,是保證材料發(fā)揮最大效率的手段。使梁的內(nèi)力向軸力方向調(diào)整和重構。這種重構和調(diào)整可以從梁的原型開始延伸,將構件分解為截面和跨向支撐等單元,在這樣的分解過程中。通過力的傳遞過程,使結構內(nèi)力的傳遞邏輯更加明晰。設計師就是要在這期間,重新進行構建的新秩序。在對斷面設計、組合、復合構件后,再生成最后受力合理、形態(tài)優(yōu)美的結構框架體系。
三、梁柱節(jié)點區(qū)的抗震設計問題分析研究
建筑的抗震設計是結構設計中的一項重要內(nèi)容,梁柱節(jié)點區(qū)的設計,是防震的關鍵,無箍筋或少箍筋的情況下,受剪壓作用,建筑物的混凝土易出現(xiàn)斜裂縫,甚至造成縱向鋼筋壓屈成燈籠狀的嚴重后果。因此,設計中要注意在節(jié)點區(qū)配置足夠的箍筋。而且對施工混凝土的等級也應有明確的認證,從而實現(xiàn)強節(jié)點強錨固,緩解節(jié)點區(qū)的復雜應力。
四、梁柱交接設計中問題分析研究
1、配筋方面的因素。結構設計中,提高建筑安全性的主要方式就是利用鋼筋來支撐,各個關鍵部位均需要鋼筋來實現(xiàn)設計者鞏固建筑質量的目標。梁柱交接點的鋼筋構造是建筑強度和安全性的重要環(huán)節(jié)。比如這中間節(jié)點區(qū)箍筋的設置和梁柱鋼筋在節(jié)點處的錨固等設計,都是影響施工及使用的重要因素。箍筋對關鍵部分的混凝土具的約束作用是建筑的強度形成過程,這個強度可以緩解節(jié)點剪力。建筑中箍筋的間距越小,那么對混凝土形成的約束能力就越強,進而使抗剪能力增強,有效保證建筑的抗震性。設計時,關鍵部位要加密鋼筋的配置,但是設計過程中,出現(xiàn)更多的是只對梁柱的末端進行加密,忽視了交界點的處理和說明,從而影響建筑的施工質量。梁柱的交接處十分復雜,這里有橫梁、縱梁和柱三方面的鋼筋交叉集結。如果鋼筋密度過大,往往影響箍筋的配置。建筑規(guī)范中對結構框架結構交接點核心區(qū)中的箍筋數(shù)量有明確的規(guī)定,箍筋的數(shù)量不少于柱端加密區(qū)的實際配箍量。符合規(guī)范的設計,能夠有效提高梁柱的承受剪力的能力。實際中某些設計和施工人員忽視加密節(jié)點鋼箍的設置,對節(jié)點所要承受的內(nèi)力考慮不周,而且在節(jié)點的核心區(qū)域也沒做過必要的和明顯的標記,這些都是影響建筑施工質量的重要因素。
2、混凝土方面的處理問題。在建筑施工過程中,沒有對梁柱交接點處所需的混凝土進行等級標注。加之施工單位圖省事、圖降低成本,在節(jié)點區(qū)域和梁板同時施工中使用強度等級相同的混凝土,這種錯誤的做法,對建筑的質量危害極大,大大降低了梁柱的堅固性。所以設計時,應該按照規(guī)范要求,對節(jié)點區(qū)的混凝土等級做好明確標注。明確梁柱的交接點,采用柱強梁弱的原則,而且保證和柱使用的混凝土等級一致。
3、做好節(jié)點的箍筋處理。鋼筋在施工中是一個難題,一些施工人員的責任感也不強,往往使箍筋配置的比設計要求的少。所以施工中可以采用將節(jié)點處的箍筋做成籠狀,然后把縱向鋼筋用這個燈籠框套住,綁扎焊接堅固后放入梁的鋼筋。擺放梁的底筋和箍筋。這樣處理后,堅固性得到提高。
4、做好梁柱交接點箍筋加密。這個過程的箍筋制作須按梁柱的高度進行科學準確的計算。充分考慮好各方面的因素,在對節(jié)點進行澆筑混凝土的施工中,對于縫的操作應該在安裝接點模板之前及時處理好,使施工面潔凈無塵。澆筑前,需要先澆筑一層水泥,以便保證新舊界面的連接。注意澆筑的質量也是提高梁柱節(jié)點堅固性的一項重要措施。在混凝土施工時要嚴格控制其等級質量,充分振搗,不出現(xiàn)蜂窩狀結構。提高人員的責任和質量意識,支好模板,尺寸精確。避免和柱交匯的橫梁和縱梁的高度不一致情況的出現(xiàn)。梁柱的設計是建筑結構的重要組成部分,是建筑的骨架,一旦出現(xiàn)意外時,建筑的安全性就靠梁柱來支撐,而且梁柱的節(jié)點就是出現(xiàn)問題的關鍵部位。所以設計和施工中保證梁柱交接處的質量,是使建筑質量符合施工規(guī)范的要求必要條件。
五、結語
隨著城鄉(xiāng)一體化建設步伐的不斷加快,工民建事業(yè)不斷發(fā)展,人們生活水平的提高,在這種情況下,人們對于居住環(huán)境的要求也越來越高,房屋結構設計越來越復雜。為了滿足廣大消費者的需求,建筑設計部門以及房地產(chǎn)商等,也對住房的結構設計不斷提出新的要求,目的是滿足人們不斷提高的物質追求。因此,設計師不斷更新設計理念,由歷史上的單層、低層向多層、高層發(fā)展,采用先進的設計理論和技術,提高住宅設計質量,使房屋建筑結構設計更科學、更以人為本、更安全可靠、更環(huán)保和經(jīng)濟,這也是建筑結構設計未來的發(fā)展方向。
參考文獻:
[1]張重陽.高層鋼管混凝土結構梁柱節(jié)點設計方法研究[D].東南大學,2004.
Abstract: This paper analyzes the conventional structures design nowadays, at the same time, proposes opinions combined with the characteristics and requirements of the times.
關鍵詞: 建筑結構;設計;時代特色;見解
Key words: building structure;design;characteristics of the times;opinion
中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)35-0128-02
0 引言
現(xiàn)代房屋建筑結構設計發(fā)展至今天,除了必須要滿足的安全性,適用性,耐久性以外,隨著時代的發(fā)展,作為房屋擁有者的業(yè)主的個性化需求越來越被作為設計主要的因素,成為設計者必須考慮的重要因素。而要讓建筑工程能夠順利開工并按時按質竣工,房屋建筑結構設計就必須滿足如下幾個重要的建筑因素。
1 房屋建筑的地基考量
建筑地基的地質勘探必須真實詳細,而不能任憑建設單位單方面的說明,或者僅以附近的建筑物參考,不做實地勘探,僅借用地質類似的建筑物基礎資料為參考而進行的施工設計圖。在這樣的施工設計圖之上做出任何設計都是不嚴謹,不規(guī)范的。房屋建筑的地基考量與設計必須得一步一步按照技術規(guī)程及操作規(guī)范,按程序進行,將安全保質永遠放在第一位,而這樣資料必須得建立在現(xiàn)場實地的地質勘察之上,然后再以些為基礎將基礎類型以及上部結構等重要加入進去進行系統(tǒng),綜合的考量,而且不能想當然地依靠地耐力來完成這些考量,也不能將地耐力容許值人為地進行降低,這樣的做法都是違反操作規(guī)程,嚴重時會給工程質量帶來不可預計的安全隱患。
在地基勘探后,對于地基地質較弱的,在設計時要采用換土墊層法進行處理,對于地質軟弱的地基如果處理不當,其造成的影響將是災難性的。因此在處理軟弱地基地時,不能僅僅依靠砂墊層的方式來加強承載力,從而忽略了對墊層的寬度及厚度進行科學計量,因為忽略這兩項重要參數(shù),帶來的不僅是安全隱患,同時也造成了資源浪費增加了建筑工程的成本。
2 房屋建筑中構造柱的設計
房屋建筑中的構造柱是結構設計中的比較重要的部分,構造柱的運用不但能夠提高建筑墻體的抗剪能力,還能夠與圈梁聯(lián)合運用,能夠有效地對建筑中的砌體形成良好的約束作用。通過這樣的結構運用,可以有效地限制墻體發(fā)生裂痕現(xiàn)象,或者即使因為不可抗原因發(fā)生裂痕后,也能夠有效地控制裂痕,使之不繼續(xù)擴大,從而很好地維持豎向承載力,達到增強整體結構抗震水平的作用。另外,在設計構造柱時,應該嚴格地將構造柱與承重柱區(qū)別開來,而不要因為節(jié)約成本的目的,將構造柱設計用作承重柱,因為這樣的設計將導致構造柱提前受力,從而極大地影響了其對建筑物內(nèi)砌體的約束作用,在建筑物遭遇自然災害,比如地震一類的災害作用時,其破壞力將集中受力于構造柱,這樣構造柱就難以承受住地震強大的破壞力,從而最先遭到破壞,這樣的設計使得構造柱根本起不到原有的承力作用,而成為結構設計中的無用設計。
3 房屋建筑中承重柱的設計
承重柱在房屋建筑中起到的是承重及抗震的作用。因此在對承重柱進行結構設計時,要特別注重承重柱的受力分析設計,不能將承重柱的截面高度設計得太小,因為這樣的設計會使得柱體的線剛度比過大,在結構受力時,由于柱頂抗彎強度達不到技術要求,通常就會使承重柱在梁底周圍產(chǎn)生裂縫,這樣的裂縫會讓使用中的業(yè)主難以接受。并且裂縫在遭遇地震時,原來的安全隱患極有可能形成災難性的倒塌。因此在設計承重柱時,特別應該注意避免不符合抗震規(guī)程的設計,堅決杜絕出現(xiàn)抗震性差的承重柱設計。
4 房屋建筑中框架結構設計
在磚混結構逐漸淡出行業(yè)視線的今天,框架結構成為了時代的新寵兒,目前新修建的房屋建筑中框架結構自然而然地成為了主體。而時下的框架結構設計中,首要考慮的就是其要符合最新的抗震設計規(guī)范,依據(jù)抗震規(guī)范,將框架結構中的各個抗側力構件,需要同時應對來自各個方向的地震作用,通過這樣的設計能夠極大地增強建筑物的抗震效果。而要達到這一目的,就需要同時注重縱向框架結構與橫向框架相互結合。此外,在設計時必須要注意不應該將縱向框梁作為普通梁來進行設計,因為普通梁的節(jié)點,縱筋等的配置都達不到框架結構的構造要求,因此在進行設計應特別注意將其區(qū)分開來。
5 房屋建筑中梁的結構設計
在房屋建筑結構設計中梁的強度與抗傾覆是所有設計者都必須要注重兩項重要指標,隨著結構科學不斷發(fā)展與進步,除了上述兩項最為重要的指標外,梁撓度這一平時不受設計師注意的結構參數(shù)逐漸進入到人們的視線中。在建筑結構如果梁的截面調(diào)試過小,通常會引起梁截面的受壓區(qū)應力超出預定設計值,嚴重時會使梁產(chǎn)生非線性徐變,隨著時間的推移,梁撓度不斷增大,挑梁由于長期不堪重負而逐漸變形,而梁板也會隨之出現(xiàn)裂縫,而隨著挑梁形變的加重,梁的各個層面都將出現(xiàn)不同程度的裂縫,這時如果再遇上地震一類的自然災害,梁在內(nèi)在與外因共同作用下很容易就失去原有的抗震作用,而出現(xiàn)崩裂,倒塌的現(xiàn)象。因此在現(xiàn)代房屋建筑梁的結構設計中,梁撓度成為繼梁強度,抗傾覆之后第三項重要指標。
6 房屋建筑中樓板的結構設計
樓板作為建筑結構中最基本的承重構件,同時也是建筑完工后用戶主要的活動場所,這兩項因素使樓板的設計成為了整個房屋建筑結構設計中,對其他構件影響最大的設計。樓板的主要功能就是將樓面的荷載整體轉送到四周的墻體,構造梁上,因此樓板的設計同時影響到梁,墻體,柱的設計,可謂牽一發(fā)而動全身。所以在設計樓板的受力狀態(tài)時,應該根據(jù)實際情況該設計成為雙向板的時候,不能將其簡化為單向板,因為這樣的簡化設計將會使得設計受力值與實際受力狀態(tài)出現(xiàn)偏差,在實際施工時就會引起構造配筋的混亂,致使配筋分布不均,而使樓板出現(xiàn)裂縫。而對于在房屋建筑中常常出現(xiàn)的非承重隔墻而言,通常應該將這些非承重墻的線荷載折算成等效的均布荷載,再進行合理樓板配筋計算,而不應該貪圖簡單,就將其總荷載附以板的總面積,這樣的方法看似簡便,實則很容易得出錯誤的結論,常常會給建筑物留下些難以預計的安全隱患。另外,在進行雙向板的設計時,應該注意到雙向板會在兩個不同的方向產(chǎn)生彎矩,因而應將鋼筋縱橫疊放,將短跨方向的鋼筋放置于最下面,而長跨方向的鋼筋則應該放置于短跨鋼筋的上面,在進行設計計算時,應該充分考慮兩個不同方向的各自有效高度,在配筋計算時將其分開計算,這樣就不會出現(xiàn)配筋不合理,既避免結構不合理的質量隱患,同時也節(jié)約了建筑成本,提高了工程質量。
7 結束語
房屋建筑結構設計是一項系統(tǒng)復雜且又比較全面的工作,在進行設計工作時,不僅僅需要深厚的理論功底,還要求設計人員思維要靈活,能夠突破舊有設計思路,而又不能偏離基本的技術規(guī)范及設計規(guī)程,工作態(tài)度更是要求以嚴謹認真。特別在這個科學技術全面發(fā)展,日新月異的新時代,如何站在時代的前沿,將行業(yè)內(nèi)最新的發(fā)展動態(tài),設計新思路,合理地結合到建筑結構設計中,用以不斷提升設計水平,及自身的業(yè)務素養(yǎng),并最終達到突破自我,勇于創(chuàng)新,從而達到超越以往普通結構設計的目的。
參考文獻:
[1]黃棠,王效通主編.結構設計原理[M].中國鐵道出版社,1999.
[2]邵全,韋敏才.土力學與基礎工程[M].重慶大學出版社,1997.
[3]李國強.建筑結構抗震設計[M].中國建筑工業(yè)出版社,2002.
[4]黃雙華主編.房屋結構設計[M].重慶大學出版社,2001.
[5]中華人民共和國建設部GB 50011-2001.建筑抗震設計規(guī)范2002.
[6]中華人民共和國建設部GB 50023-1995.建筑抗震鑒定標準1996.
[7]中華人民共和國建設部GB 50003-2001.砌體結構設計規(guī)范2002.
[8]中國地震局GB/T19428-2003.地震災害預測及其信息管理系統(tǒng)規(guī)范2004.
[9]郭繼武.建筑抗震設計,2002.
關鍵詞:結構設計;設計優(yōu)化;探討;應用
1 房屋建筑結構優(yōu)化設計的重要性
如今,隨著城市化進程的不斷加快,城市建筑土地資源越來越緊缺,因此高層或超高層住房將成為城市住宅的發(fā)展方向,相較于傳統(tǒng)的建筑模式,高層建筑等新型建筑的建設具有更大的難度,這就要求相關的施工建設人員應該重視房屋結構優(yōu)化問題,在減少資金投入的同時,進行細致的建筑設計方案規(guī)劃,運用新技術和新理念,建設出既安全又經(jīng)濟的建筑。根據(jù)相關數(shù)據(jù)可以看出合理的房屋結構設計可以減少建設資金投入,與沒有進行設計優(yōu)化的建筑相比采用優(yōu)化法進行優(yōu)化后的建筑能夠節(jié)省10%~20%的建設費用。不過,在實際的施工建設過程中,優(yōu)化設計的實施往往不是一帆風順的,可能因為多方面的限制而難以進行。首先,很多施工單位都會因為趕工程進度,而不顧施工質量,對于房屋設計的缺陷不予及時的優(yōu)化處理,而對最后的建筑質量造成影響。其次,還有一些施工建設人員自身經(jīng)驗不足、專業(yè)素質不高,無法進行建筑設計優(yōu)化。最后,還因為一些施工建設人員和設計人員只注重建筑的部分建設,而忽視建筑的整體設計,不能準確的制定工程預案,影響建筑整體的造價。對建筑的結構進行設計優(yōu)化能夠合理的規(guī)劃建筑設計,減少工程資金投入,房屋結構各個方面整合起來,能夠保證建筑質量,為人們提供經(jīng)濟安全的住房。
2 建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用
2.1 分階段優(yōu)化與壽命優(yōu)化。在限定時間內(nèi),每一個項目工程都有使用的期限,而且在每一個環(huán)節(jié)中,都可以設計出多種方案以供參考與挑選。也就是說,在每個階段,都可以對方案進行優(yōu)化。因此,房屋建筑結構的設計人員可在確定優(yōu)化方法的時候,可以將各個階段的性質作為依據(jù),從而優(yōu)化整體工程的壽命,并對建筑的施工質量予以保障,使得企業(yè)的經(jīng)濟收益能夠有所增加。
2.2 局部優(yōu)化與整體優(yōu)化。復雜性與層次性是任何一個項目建筑設計都具備的兩大特點。從復雜性方面來看,其主要包括零部件的選取、建筑原材料的選取以及結構類型的選取等內(nèi)容。從層次性方面來看,其主要包括建筑的結構體系、設計體系以及安裝設計體系等,而在每一個體系之內(nèi)又包括了很多個下屬體系。在設計房屋建筑的時候,設計人員應該優(yōu)化各個下屬的系統(tǒng),沖破各個布局間的橫向關聯(lián),對工程進行疊加。因此,在建筑任何房屋的時候,優(yōu)化的著眼點都應該是整體而非局部。只有這樣,才能達到真正設計優(yōu)化的目的。
2.3 優(yōu)化上部結構。要想模型建立與優(yōu)化房屋建筑的上部結構,首先就要對剪力墻進行合理的布設,對剪力墻的質量均勻予以有效保證。這樣,樓層的結構重心便能同樓層的平面剛度中心點實現(xiàn)重合,從而有效地削減了風力以及地震等外部荷載作用的扭轉影響。如果房屋的類型允許的話,那么可以盡量使用大開間的剪力墻構造,并對剪力墻的墻肢長進行增加。這樣做,不僅可以有效地對墻肢的數(shù)量進行縮減,還可以確保剛度能夠與相關標準相符合,并以此作為前提與基礎,有效地降低混凝土的使用數(shù)量。
3 房屋建筑結構設計優(yōu)化的具體措施
3.1 地基是建筑結構的基礎。對建筑物的穩(wěn)定性起著決定性的作用。在進行建筑結構的地基設計時,要因地制宜,具體情況具體分析。進行建筑結構地基的設計優(yōu)化首先是要選擇合理的優(yōu)化方案,如果是基礎較深,那么就需要對擬建工程施工現(xiàn)場的地質情況進行全面仔細的勘察,然后再綜合其他現(xiàn)場場地的各種因素進行基礎選型及埋深等設計。
3.2 砌體結構的設計優(yōu)化。磚砌體在房屋建筑結構中主要擔負著抵抗側向位移和承重的作用,它的布置方式較為多變,但是在躍層結構或表現(xiàn)出過大的受力結構中卻并不適宜。通常應該對其進行以下方面的優(yōu)化,優(yōu)化平立面結構,保證建筑形體的規(guī)則性,抗側力構件平面布置宜規(guī)則對稱,側向剛度沿豎向宜均勻變化??v向抗震墻體在建筑整體中,必須保證有三條以上,合理規(guī)劃門窗的開口規(guī)格,一般要將寬度控制在2m或2m以下,這樣的設計有利于增加建筑結構的穩(wěn)固性。
3.3 建筑底部剪力墻的設計優(yōu)化。處于房屋建筑底部位置的框架剪力墻因為具有豎直方向抵抗側力部件的不連續(xù)性,所以就增加了受力出現(xiàn)不平衡狀況的因素。也就因此而增加了對建筑平面的要求。在設計中,應該盡最大可能將承重墻放置于框架梁之上,如果受到具體條件限制而只能放置于次梁時,就必須要將主梁與框架梁的鋼筋配置適度增大,使放置承重墻的樓板厚度增加。
3.4 剪力墻的設計優(yōu)化。對剪力墻進行優(yōu)化設計,其中連梁是最為重要的環(huán)節(jié)。如果將連梁的剮度增加,就一會產(chǎn)生增加建筑結構地震作用的情況,同時也就造成了連梁與墻肢的內(nèi)部受力分配大幅度增加,這樣就應該將此處構件的鋼筋配置適度增加,從而使建筑材料受到不必要的浪費。所以,在進行房屋建筑結構的設計時,不應該選擇將大剛度窗下墻當做連梁的設計。應該選擇的設計方式應該是把連梁設計成剛度與截面較小的弱連梁,并且在達到結構的剛度與變形程度要求的條件下,進行經(jīng)濟與變形能力等多方面思考,對構件進行合理的布置。一般來說,剪力墻設計越多,建筑結構也就具有更大的抗側力,從而減少建筑結構的位移,卻導致了地震力的增大?;谝陨系目紤],進行剪力墻的設計時必須要掌握對稱和分散與均勻的基本理念,以水平位移限度為準控制剪力墻的數(shù)目。
3.5 房屋建筑結構細部設計優(yōu)化。進行建筑結構的設計優(yōu)化,不但要關注整體設計,也應該對各個細部結構部件的設計給予重視,比如進行現(xiàn)澆板的設計時,為了達到去除拐角裂縫與結構受力均勻的目的就需要將異形板劃分為矩形板。對于建筑結構底部的框架抗震墻的鋼筋配置通常較大,如果在材料選用上使用冷軋帶肋鋼筋則能夠適當減少鋼筋配置,從而更加便于施工和達到控制工程造價的目的。在有關設計技術優(yōu)化方面,也可以增加對現(xiàn)代化高科技的利用。
4 結語
總而言之,利用對建筑的結構進行設計優(yōu)化,可以保證建筑自身的功能,并且對工程資金投入進行控制。另外,建筑企業(yè)及開發(fā)商不應過于重視結構設計優(yōu)化的經(jīng)濟效益,利用縮減建材、降低質量標準、削弱技術性能等方法來追求利益,并且也不可以一味的關注技術而忽視經(jīng)濟效益。房屋結構的設計優(yōu)化其最終的目的在于保證建筑的功能、提高建筑的質量、提升環(huán)保性能,增加企業(yè)收益。為了完成這一任務,設計人員應不斷提高自身水平,緊跟時代步伐,勇于開拓創(chuàng)新,為人民的居住及生活提供安全保障。因此,對建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用進行談論是值得相關工作人員深入思考的事情。
參考文獻
【關鍵詞】房屋建筑;設計目的;設計原則
一、房屋住宅結構設計的目的
1. 安全性:指結構應能承受正常使用時可能出現(xiàn)的各種荷載和變形等作用,在偶然事件(如地震、強風)發(fā)生時及發(fā)生后結構仍能保持必需的整體穩(wěn)定性,即結構僅產(chǎn)生局部損壞而不致發(fā)生倒塌。
2. 適用性:指結構在正常使用過程中,應具有良好的工作性能。
3. 耐久性:指結構在正常使用和正常維護條件下應具有足夠的耐久性能,能夠正常使用到預定的設計使用期限結構的功能要求概括起來為結構的可靠性,即在規(guī)定的時間內(nèi)(設計使用年限),在規(guī)定的條件下(正常設計、正常施工、正常使用和維護),結構完成預定功能(安全性、適用性、耐久性)的能力。
二、房屋住宅建筑設計的基本原則
(1)抓大放小的原則。房屋建筑結構雖然是由各種構件而組成一個整體,但各個構件的作用都是不一樣的,根據(jù)它起到作用的重要性有主次之分,這樣可以有效地應對外界的侵襲。
(2)設置多道防線的原則。房屋結構只有層層設置,當收到外力破壞時,它都會合力合作。
(3)剛柔并濟的原則。如果單憑結構的剛性它的變形能力就比較差,而如果結構太柔卻會造成變形太大而無法使用,造成整體傾斜,因此要遵循剛柔并濟的原則。
(4)打通關節(jié)的原則。打通關節(jié)維持平衡可以永遠保持靜止狀態(tài),如果遇到力量不能通暢,各個構件之間的靜態(tài)平衡遭到破壞,那么它的結構就會發(fā)生變化。
三、房屋住宅建筑結構設計的主要方法
1.在結構平面圖上的設計方法
如果建筑的地域的防震烈度為六度區(qū)的時候,按照我國的防震設計要求,可以不必采用截面抗震驗算,但結構的設計也一定要達到抗震的標準。所以對于砌體結構的建筑,軟件建模可以省略,在進行設計的時候只要注意受壓和局部受壓的問題,就可以直接設計。如果條件和時間允許,要做建模也無可厚非,因為它可以利用建模來荷載導算。但是,如果建筑的地域防震烈度為七級時,就必須采用建模來進行計算。
2.屋面結構圖的設計方法
如果建筑的屋面是坡面式的,可以采用梁板式和折板式兩種的結構處理方式。其中,梁板式可以用在建筑平面不整齊,板的跨度比較大,而且,一般屋面坡度和屋脊線轉折比較復雜的坡屋面也都采用這種結構。而折板式則和梁板式的適用條件則相反。這兩種結構處理方式的板都是偏心受拉的構件。在板配筋的時候必須有板負筋拉通,這樣可以抵抗拉力。板厚基的厚度不能小于一百二十厚。另外,梁板的折角處對鋼筋的配置必須有大樣的示意圖。在設計坡屋面板的平面設計圖時,可以采用剖面示意圖的方法進行表示,因為這樣施工人員可以簡單地從圖紙上了解施工方案。設計人員在設計結構時一定要有空間概念,設計出來的圖紙要簡單明了,讓施工人員能夠看明白。因為坡面的房屋會導致有些樓層的墻體比較高,所以設計人員要和門窗頂設置圈梁互相結合這樣可以降低墻體的高度。
3.大樣詳圖的設計方法
建筑詳圖如果沒有發(fā)生錯誤,在這基礎上可以進行繪制大樣詳圖,還可以在曾經(jīng)做過的詳圖基礎上進行部分的改進。只要讓建筑的整體外形不改變,考慮到結構的受力能力和施工起來比較方便即可。但在外形尺度和標高上必須和建筑專業(yè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)。
4.樓梯的設計方法
在設計樓梯時,對樓梯的梯板要控制好它的撓度,梯梁的梁下凈高度要符合建筑標準,梯梁的位置要使上下樓層的位置一致。如果遇到有些不合適的地方可以運用折板樓梯,折板樓梯的鋼筋在里面的折角處要把它斷開分別進行錨固,這樣可以預防局部應力集中在一處。對于梁下的凈空要求和梯板寬度的問題都要注意。第一段梯板的基礎要注意它的基礎沉降問題,如有必要應該設置梯梁。
5.根據(jù)抗震要求,對房屋建筑進行合理的結構設計
對于普通的多層砌體結構的建筑,可以采用橫墻承重或者縱橫墻一起承重的結構體系。對于縱橫墻的布置要力求對稱均衡,在平面內(nèi)要對整齊,豎向要上下連接好;不能采用沒有錨固的鋼筋的砼預制挑檐;樓梯間不能設置在房屋的轉角處和近端。而對于有比較多鋼筋砼住宅又比較高的建筑結構,盡量要做到:對于抗測力結構如框架和抗震墻要進行雙向布置,這樣可以各自承擔地震力;框架體系的各個抗震力的結構要統(tǒng)一形成空間工作狀態(tài),不僅要對抗震墻之間的樓和屋蓋的長寬度比以及對抗震墻的剛度進行控制以外,還要保證樓、屋蓋的統(tǒng)一性和抗震墻的連接也要可靠;對于建筑結構的布置力求采用規(guī)則結構,如果碰到比較復雜的結構,可采用防震縫。
6.對于建筑的結構計算和構造設計都要求合理
首先,對建筑底框砌體結構進行驗算的時候應該注意以下幾點:底部剪力方法僅對于剛度較均衡的多層結構,而比較薄弱的底層混合結構,還要把塑性變形集中的影響考慮進去;底層框架的混合結構不可以采用簡易的防震墻方法,應該采用雙保險的措施,抗震墻承擔了所有的剪力,而框架可以根據(jù)剛度的比例對剪力進行承擔。在對剛度進行計算時,框架不能折減,抗震墻的折減則可以減到剛度的百分之二十到三十之間。另外,在對樓板進行計算時,方法要準確,應該注意以下幾點:在對雙向板進行查表計算時,對材料泊松比的影響在計算時不可以忽視,不然會導致它的計算值偏?。辉谟嬎氵B續(xù)板時不可以用單向板進行簡單地計算。最后,荷載計算不能發(fā)生錯誤。
四、現(xiàn)代房屋建筑結構設計的發(fā)展趨勢
隨著社會的需求,計算理論的發(fā)展,計算機的應用,新型建材的研究與應用,今后建筑結構設計的會有如下的發(fā)展趨勢:
1. 概念設計將發(fā)揮越來越大的作用
概念設計是根據(jù)抗震設計的復雜性,難以精確計算而提出來的一種從宏觀上實現(xiàn)合理抗震,避免無必要的繁瑣計算,同時為抗震計算創(chuàng)造有利條件,使計算分析結果更能反映地震時結構反應的實際情況的設計方法。
2. 采用先進的計算理論
空間受力分析、非彈性變形分析、塑性內(nèi)力分析、時程分析、最優(yōu)化設計、方案優(yōu)化等先進科學的設計方法、設計理論將得到越來越多的應用。
3. 使用具有高強、輕質、環(huán)保等特點的新型建材
建筑物的自重在結構計算中占很大的比重,使用輕質、高強的建材,將使建筑結構設計發(fā)生革命性的變化。
綜上所述,房屋建筑結構設計是個系統(tǒng)、全面的工作。作為結構設計人員,需要扎實的理論知識功底,靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度,加深對房屋建筑結構設計中常見問題的認識與研究,以不斷提高自身的結構設計水平,使設計的作品比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準、更合理和更經(jīng)濟的結構形式。
參考文獻:
[1]徐國華.建筑結構設計的基本方法及注意事項[J].科技咨詢導報.2007(11).
摘要:隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展,我國建筑業(yè)也得到了快速發(fā)展,取得了巨大的成就,但同時也存在一些問題。實際設計工作中,常常發(fā)生住宅結構設計的種種概念和方法上的差錯,這些差錯的產(chǎn)生,有的是由于設計人員沒有對一般住宅尤其是多層住宅設計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設計的結果;有的則是由于設計對設計規(guī)范和設計方法缺乏理解;還有的是由于設計者的力學概念模糊,不能建立正確的計算模式,對結構電算結果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗。通過對房屋建筑結構設計進行分析,淺述了目前房屋結構設計中存在的問題,提出了相關的評述和建議。
關鍵詞:高層建筑 基礎設計 問題
1、房屋建筑結構基礎設計應注意的問題
1.1承重柱截面高度設計過小
這種情況多發(fā)生于六度抗震設防區(qū)。一些結構設計者誤認為六度設防就是不設防,為圖受力分析方便,他們故意把柱子的截面高度設計得過小,使梁柱的線剛度比加大,把梁簡化為鉸支梁,柱按軸心受壓計算。這種做法雖然易于進行結構受力分析,但卻給房屋結構埋下了隱患。因為這樣做忽略了梁柱問的剛結作用,即忽略了柱對梁的約束彎矩,加之柱截面和配筋都較小,結構一旦受力后,柱頂抗彎強度必然不足,從而柱子及梁底附近將會出現(xiàn)一條或多條水平裂縫,形成塑性鉸。這樣,在正常使用情況下,柱子已開始帶鉸工作。這不但影響了房屋的耐久性,而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴重的是,這樣的結構一旦遭遇地震作用時,將會倒塌,這違背了現(xiàn)行抗震規(guī)范中“強柱弱梁”的設計原則。
1.2磚混結構中房屋構造柱與承重柱混淆不清
在磚混結構中,構造柱不但能夠提高墻體的抗剪能力,而且構造柱與圄梁聯(lián)結在一起,形成對砌體的約束,這對于限制墻體裂縫的開展,維持豎向承載力,提高結構的抗震性能有著重要的作用。在當前結構設計中,構造柱經(jīng)常被作為承重柱使用,這種作法將引起以下幾個問題:
1.2.1構造柱作為承重柱使用后,使得構造柱提前受力,這不但會降低構造柱對砌體的拉結和約束作用,而且結構一旦遭遇地震作用時,在構造柱位置必然形成應力集中,首先破壞。這樣,構造柱不但起不到其應有的作用,反而成為房屋結構中的一個薄弱的部位。
1.2.2構造柱一般生根于地圈梁中,沒有另設基礎,構造柱兼作承重柱使用后,柱底基礎的抗沖切、抗彎及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發(fā)生沖切或局部承壓破壞,將導致構造柱下沉,引起其周圍的墻體出現(xiàn)裂縫。建議承重大梁下的柱子應按承重柱設計。若梁上荷載和跨度都比較小時,構造柱也可布置于梁下,但此時必須按不考慮構造柱作用來驗算梁下墻體的局部承壓和抗彎強度。經(jīng)驗算滿足后,方可在梁下布置構造柱。
1.2.3懸挑梁的梁高選用過小
設計者往往只注意了對梁的強度和傾覆進行驗算,而忽略了對梁手撓度的驗算。梁高選用過小,引起梁截面的受壓區(qū)應力過高,在正常使用狀態(tài)下,梁截面受壓區(qū)產(chǎn)生非線性徐變,梁撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁上板出現(xiàn)裂縫,裂縫寬度隨著挑梁變形的加大而加寬,影響了房屋的正常使用。據(jù)觀察,這種挑梁的變形發(fā)展到后期,梁支座截面上部受拉區(qū)常常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。受支座附近上部受拉區(qū)常常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響,豎向裂縫向下延伸發(fā)展為斜裂縫,此時梁已接近破壞。當為托墻挑梁時,梁過大的撓度會引起梁上墻體在梁支座附近出現(xiàn)裂縫。裂縫在梁支座處沿豎直方向向上發(fā)展,當?shù)揭欢ǜ叨葧r沿斜向延伸,縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對結構的抗震也很不利。懸挑結構對豎向地震的作用最為敏感。梁高小時,截面的相對受壓區(qū)高度較大,梁的延性減小,在豎向地震作用下易發(fā)生脆性破壞,失去承載力。
1.2.4連續(xù)梁按單梁進行設計存在潛在危險
這種情況多發(fā)生在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷重一般較小,沒有引起設計者的重視,為圖受力分析方便,設計者把實際應為連續(xù)梁的梁按單簡支梁進行設計,致使梁在支座處上部負筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫,進而引起梁上部攔板出現(xiàn)豎向裂縫。如果該邊梁長度較長時,問題將會變得更加嚴重。因為該梁一般直接暴露在室外,受環(huán)境溫度影響較大。當環(huán)境溫度變化時,梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束,在梁內(nèi)產(chǎn)生收縮應力,該收縮應力作用于原已產(chǎn)生的梁上裂縫處,引起梁在支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通,梁承載力降低,直接影響了使用安全。在實際工作中,多次發(fā)現(xiàn)類似情況出現(xiàn),因此應引起設計者的重視。
2、對房屋建筑結構基礎設計的評述及建議
目前可行的方法考慮地基、基礎、上部結構的相互作用。然而這種考慮上部結構與地基基礎共同作用的分析方法也不是完美無缺的。它同樣需要采用種種假定,也不能避免各種地基模型的固有誤差,并且上部結構的剛度形成存在滯后,因為上部結構的剛度在建造過程中是逐層形成的,在考慮上部結構邊界剛度對基礎的影響時,這一滯后過程能否被真實模擬也會對分析結果的準確性產(chǎn)生影響。
對于一般的基礎設計而言,采用的仍然是基于經(jīng)典結構力學和彈性力學的常規(guī)設計方法。這種方法簡便快捷,對于單層排架結構一類的上部柔性結構以及地基較好的獨立基礎,能夠得到較滿意的結果。對于高層剪力墻結構下箱形基礎置于一般上質天然地基這種情況,簡化計算結果也能滿足要求。但是,對于鋼筋混凝土框架這類對地基沉降較敏感的結構,計算結果與實際不同,對于軟弱地基上的條形基礎,按這種方法計算與實際差別也較大。對于高層建筑框架結構,隨著層數(shù)的增加,作用在基礎上的柱荷載也將增大。在豎向荷載作用下,基礎產(chǎn)生碟形沉降,由于上部結構具有一定剛度,邊柱沉降小,與基礎緊密接觸而加載,內(nèi)柱沉降大,受到拉伸而卸載。各樓層柱尤其是底層柱內(nèi)力重分配的結果勢必將引起上部結構和基礎內(nèi)力的變化,這一現(xiàn)象只有在共同作用分析中才能被適當考慮。在高層框架結構基礎設計時,基礎宜柔不宜剛,若地基土為高縮性,則基礎宜當采用樁基時,可考慮采用變剛度布樁的方式,如改變基礎中部樁徑或樁徑加密中部布樁以調(diào)整地基或樁基的豎向支承剛度,使差異沉降減到最小,從而減小基礎或承臺的內(nèi)力。