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摘 要:由于目前我国建筑业发展迅速,建筑结构设计中经常遇到各种问题,需要我们设计人员积累经验,利用正确概念进行设计,和建筑施工相结合,完成保质保量的建筑工程。
键词: 结构设计;建筑施工;规范要求
建筑结构设计,是建筑设计的重要组成部分,它是以建筑设计的要求为基础,根据建筑工程的实际情况,确定建筑物的结构类型和结构体系,同时进行结构分析和评估,然后以分析结果和相关结构设计的规范为依据,进行施工图设计。
施工图是工程师的语言,工程师的设计意图主要是通过施工图纸来表达,施工图纸是施工人员进行施工的主要依据,关系到施工的质量和效率,也关系到工程的质量和使用功能的发挥。因此,在绘制施工图纸时,必须保证图纸的表达正确、规范、简明和美观,以便施工人员通过图纸正确的理解设计意图,保证施工工作与设计工作相联系,保证施工的顺利进行。
一、水平作用是设计的主要因素任何建筑结构都要抵抗竖向荷载和水平荷载,在低层和多层结构设计中,往往是以重力为代表的竖向荷载起控制作用,对于高层结构的设计,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要作用,但起控制作用的是水平荷载。之所以如此,其根本原因在于侧移和内力随高度的增加而迅速增长,例如一根悬臂杆件,在竖向荷载作用下,产生的轴力仅与高度成线性比例,但在水平荷载作用下,其弯矩与高增加。因此,在高层建筑结构设计中,抗侧力的设计是关键,水平荷载是决定因素。对于一定高度的建筑物,作为其水平荷载的风荷载和地震作用将随结构动力特性的不同而有显著的变化。
二、从结构计算上满足建筑施工规范要求
(一)避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、荷载折减不当、建筑物用料与实际不符,基础底板上多算或少算土重。
(二)底框砌体结构验算时就应注意:底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响, 通常对底层地震剪力乘以1.2~1.5 的增大系数;底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力, 框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时,框架不折减,搞震墙折减到弹性刚度的20%-30%;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。
(三)以电算结果的正确性不以作出合理评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算, 如何对计算结果进行分析、评价,是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断,根据其正确与否,决定能否作为施工图设计的依据。
三、从构造设计上采取措施
(一)注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性, 又必须满足最小配筋的要求。
(二)严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。
(三)为了防止屋面温度力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风融热措施。
(四)按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通, 上至女儿墙压顶,下至浅于500mm 基础圈梁,或伸入室外地面以下500mm,构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
四、从结构设计上预防构件开裂破坏的危害
预防或减少不均匀沉降的危害, 可以从建筑措施、结构措施、地基和基础方面加以控制。诸如: 避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面形体变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。
应该引起重视的是:对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度, 从经济的角度考虑, 基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式,此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形成应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时, 应使用不着同建筑结构下的桩端位于同一土层中, 并应考虑可能产生的液化影响。
而对多层建筑而言, 从经济的角度考虑, 一般不愿意采用长桩的方案,但当地软土层厚度较大时,一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标, 以及各种处理方面的适用性, 同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验, 进行多方案比较, 最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后, 還必须满足规范所规定的强度和变形要求。
五、对于多层住宅的设计要求
(一)对一般多层砌住宅结构,应按建筑搞震设计规范要求做到: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和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
(二)对钢筋砼多层结构住宅,力求做到:结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割成各各规则的结构单元,可以设置防震缝,把它分割成各自规则的结构单元, 结构布置以少设缝为宜,一量设缝,则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;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;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、屋盖的整体性及其于抗震墙的可靠连接。
(三)承重柱截面高度设计过小
这种情况多发生于六度抗震设防区。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。
在框架结构设计中,只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架的设计。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。
键词: 结构设计;建筑施工;规范要求
建筑结构设计,是建筑设计的重要组成部分,它是以建筑设计的要求为基础,根据建筑工程的实际情况,确定建筑物的结构类型和结构体系,同时进行结构分析和评估,然后以分析结果和相关结构设计的规范为依据,进行施工图设计。
施工图是工程师的语言,工程师的设计意图主要是通过施工图纸来表达,施工图纸是施工人员进行施工的主要依据,关系到施工的质量和效率,也关系到工程的质量和使用功能的发挥。因此,在绘制施工图纸时,必须保证图纸的表达正确、规范、简明和美观,以便施工人员通过图纸正确的理解设计意图,保证施工工作与设计工作相联系,保证施工的顺利进行。
一、水平作用是设计的主要因素任何建筑结构都要抵抗竖向荷载和水平荷载,在低层和多层结构设计中,往往是以重力为代表的竖向荷载起控制作用,对于高层结构的设计,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要作用,但起控制作用的是水平荷载。之所以如此,其根本原因在于侧移和内力随高度的增加而迅速增长,例如一根悬臂杆件,在竖向荷载作用下,产生的轴力仅与高度成线性比例,但在水平荷载作用下,其弯矩与高增加。因此,在高层建筑结构设计中,抗侧力的设计是关键,水平荷载是决定因素。对于一定高度的建筑物,作为其水平荷载的风荷载和地震作用将随结构动力特性的不同而有显著的变化。
二、从结构计算上满足建筑施工规范要求
(一)避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、荷载折减不当、建筑物用料与实际不符,基础底板上多算或少算土重。
(二)底框砌体结构验算时就应注意:底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响, 通常对底层地震剪力乘以1.2~1.5 的增大系数;底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力, 框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时,框架不折减,搞震墙折减到弹性刚度的20%-30%;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。
(三)以电算结果的正确性不以作出合理评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算, 如何对计算结果进行分析、评价,是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断,根据其正确与否,决定能否作为施工图设计的依据。
三、从构造设计上采取措施
(一)注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性, 又必须满足最小配筋的要求。
(二)严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。
(三)为了防止屋面温度力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风融热措施。
(四)按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通, 上至女儿墙压顶,下至浅于500mm 基础圈梁,或伸入室外地面以下500mm,构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
四、从结构设计上预防构件开裂破坏的危害
预防或减少不均匀沉降的危害, 可以从建筑措施、结构措施、地基和基础方面加以控制。诸如: 避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面形体变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。
应该引起重视的是:对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度, 从经济的角度考虑, 基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式,此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形成应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时, 应使用不着同建筑结构下的桩端位于同一土层中, 并应考虑可能产生的液化影响。
而对多层建筑而言, 从经济的角度考虑, 一般不愿意采用长桩的方案,但当地软土层厚度较大时,一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标, 以及各种处理方面的适用性, 同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验, 进行多方案比较, 最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后, 還必须满足规范所规定的强度和变形要求。
五、对于多层住宅的设计要求
(一)对一般多层砌住宅结构,应按建筑搞震设计规范要求做到: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和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
(二)对钢筋砼多层结构住宅,力求做到:结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割成各各规则的结构单元,可以设置防震缝,把它分割成各自规则的结构单元, 结构布置以少设缝为宜,一量设缝,则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;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;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、屋盖的整体性及其于抗震墙的可靠连接。
(三)承重柱截面高度设计过小
这种情况多发生于六度抗震设防区。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。
在框架结构设计中,只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架的设计。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。