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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇房屋建筑结构设计论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
一、抗震设计的重要性
从我们现在的经济发展状况来讲,城市人口越来越密集,房屋建筑也越来越多,若突然发生大的地震灾难就会造成难以估量的损失。房屋建筑根本性质就是为了给人们提供一个安全舒适的住宿,为人们的一个防护所,避免人们经受风吹日晒以及其他极端天气。地震则是我们目前所知的自然灾害中最严重的一个灾害,它所给人们造成极大的影响,地震不仅是简单的震动,也会引起一系列海啸、泥石流等自然灾害,其破坏性不可小觑。由此可见,当一个破坏性极大的灾难发生在人们最需要安全的避难所时,我们就不得不重视对于这一灾难的防护。再加上我们目前生活水平的提高,我们目前对于房屋建筑的要求应该是更为舒适,使用寿命更强,这就进一步要求我们对于房屋建筑的整体抗震性有更加完善的技术从而更好地保证我们生活的舒适性。
二、房屋建筑结构抗震设计规定
在我国,房屋建筑结构抗震设计的标准一般分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类等四个类别,简称甲、乙、丙、丁。在甲乙类建筑体系设计中应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施,9度时应按比9度更高要求采取抗震措施。而丙类建筑应按本地区抗震设防确定其抗震措施。在丁类建筑中地震作用应按本地抗震设防烈度确定,但抗震措施(6度除外)允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低。在多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型中,当平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构出现时,适用最大高度应适当减少。在钢筋混凝土房屋抗震等级的要求中,它的抗震设计一般要满足,如果是框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%的话,那么它的框架抗震等级应按框架结构来定。另外当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层一下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分,抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。对于那些筒体房屋结构抗震的设计要求来说,筒体部分与框架部分楼板一般采用梁板体系。在施工程序及连接构造上我们采取减小结构竖向温度变形及轴向压缩对加强层影响措施来解决。当低于9度采用加强层时,加强层的大梁或桁架与周边框架柱的连接宜采用铰接或半刚性连接。需要注意的是如果是9度的情况出现时就不要采用加强层了。
三、抗震设计在房屋建筑结构设计中的运用
抗震的设计在整个建筑中可以说是十分关键的一环,我们可以从一下几个方面进行理解,从而体会抗震设计时如何在房屋建筑结构设计中进行运用,进而理解抗震设计在房屋建筑中的重要性。(1)提高房屋建筑结构的抗震力。抗震设计,顾名思义,就是保障房屋建筑能够在地震时将其破坏程度保障到最小范围。所以在进行房屋建筑结构的设计师,首先就要保障有一个稳固的地基。地基是整个建筑的基础,其抗震性能也就在一定程度上决定着整个建筑的抗震能力。其次,房屋的整体结构上要建造抗震能力强的结构。比如我们知道的一些几何图形具有稳定的效能,我们就可以将其运用在房屋的结构当中。规则、对称的建筑结构也能有利于保障房屋的稳定性,从而减少地震对于房屋建筑变形的影响。在房屋建筑中的一些小细节上注意到对于抗震的作用。(2)我们完善了房屋的抗震设计之后,可以再从地震一方面来思考如何降低地震作用对房屋建筑的影响。我们目前所采取的办法就是在建筑物的基础与主体之间加一个隔震层,也有人提出在建筑物的顶端部分设立一个“反摆”。这样的设计首先能够有效避免发生地震时建筑物之间互相碰撞,并且能够有效缓解在地震来临时房屋的震动幅度,从而保障房屋内部物品的安全。这样的设想我们目前已经有所应用,在一些实际的经验中我们也发现了这一方法的可行性。(3)保证建筑的刚度,建筑结构上的防护以及外部的防护之后,还有保障房屋建筑自身的坚硬程度。首先,就需要考虑到在进行建筑时,使用钢筋混凝土材料,保障房屋的稳固。其次,就是在我们已有的建筑结构上对整个建筑进行进一步的加固。这一方面我们目前已经有相关的规定,明确告诉我们如何对于不同建筑类型进行不同的外层加固。目前,我们也仍需对于房屋建筑的使用材料进行进一步的探究,努力寻找优化建筑材料的办法,能够帮我们在建造房屋时一方面减少不必要的材料浪费,另一方面就是将优质的材料的性能充分地体现在房屋建筑整体的抗震性能上。
四、房屋建筑结构抗震设计措施
1.房屋建筑位置的选择,房屋建筑位置的选择在一定意义上来说决定着房屋质量的好坏,一般地地震可以导致房屋建筑周围地表变化,这样就会造成地基的开裂,导致房屋出现问题。因此在地理位置的选择上,设计人员要对房屋建筑进行合理化选择:如选择开阔的坚硬场地,考虑场地土的刚度大小和场地覆盖层的厚度等。2.房屋建筑材料的选择,抗震性房屋建筑材料要选择那些质量优等的材料。要综合考虑保暖、防火等多种因素的存在,比如良好的钢、铝合金结构、木质结构及轻型复合材料等建筑材料作为主体材料。3.选择合适的建筑结构体系,结构体系要满足稳定性,要与建筑结构相配套。此外要注意建筑物传力途径的明确性,以及受力计算的明确性,保障在建筑体系中不使用转换层,这样就会保障有地震发生时候避免建筑倾斜或局部受损等现象的发生。4.做好底层框架抗震墙设计,鉴于我国的地震灾害多数发生在底层,一般突出表现为“上轻下重”的这样一个现象,所以在设计时候要突出底层的墙体比框架柱重,框架柱又要比梁重。这样的设计就会在发生地震时底层破坏的程度比房屋的底层轻得多。5.钢筋混凝土框架抗震内力设计。我们尽可能做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构,为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性,对梁端的剪力适当调整,使斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力,做到“强剪弱弯”。在实际运用中如不采取这个措施,柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋,使塑性铰首先出现在梁端,抗震性能较好。
五、结语
地震是人类生活面临的重要的自然灾害,危及着人民的生命与财产安全。在我国,目前人们对于房屋建筑无论是安全性还是舒适性的要求越来越高,房屋建筑行业不断改善自己的设计和技术,不断为人们提供更好更优质的服务。在建筑结构设计的时候,必须充分考虑抗震设计,并有采取适当的抗震措施,尽最大可能确保房屋质量,才能减少地震的危害。我们要进行不断地探索,对于抗灾设计有所重视,不断改善我们的技术,建造更优质的建筑。
1.房屋建筑在地基和基础方面的设计
设计前,建设单位都会请地质勘察单位做周详的地质勘察工作,而住宅单体少或是独栋住宅都会给工程设计提供比较精确的勘察技术资料,但成片住宅或是多层住宅通常会因地勘费用存在问题而无法提供较为准确的勘察技术资料。由于地勘单位做探点时未按规定进行布置,成片住宅区仅参考同一个探点,导致地勘得出报告和实际地质情况存在较大差异。设计人员只有凭借精确、周详的地质勘察资料,才能保证地基设计和基础设计的安全、可靠、适用与合理。在设计混凝土条形基础、独立基础和阀板基础的结构与节点时,无法明确所要运用的技术参数,例如搭接长度与锚固长度就无法确定是应该使用抗震性能的还是使用非抗震性能的,导致实际操作阶段出现扯皮情况。
2.构造柱当作承重柱使用
房屋建筑属于砖混结构时,构造柱不仅可以提升墙体抗剪强度,还可以使构造柱连接圈梁形成一种对砌体的限制,这对抑制墙体裂缝发展,确保墙体完整,强化结构抗震性能来说有着极为重要的作用。现阶段在设计房屋结构时经常把构造柱当作是承重柱使用,该情况会造成以下几点问题的产生。
(1)因砖砌体与混凝土在材质方面具有互不相同的弹性模量,所以在变形相同时构造柱会承载较大的压力,相对的砖砌体所承载压力就会逐渐减小,若突发地震状况,构造柱就会受到破坏,导致整个房屋结构受到严重威胁,甚至会发生坍塌现象。
(2)构造柱通常设置在地圈梁中,并未另做基础,主要是为了能够与墙柱互相配合工作。把构造柱作为承重柱运用时,必定无法满足柱底基础对局部承压强度、抗冲切以及抗弯等要求。由于柱底基础极易因局部承压或是冲切而产生裂缝,所以一般建议按照承重柱来设计处于承重大梁下的各种柱子,依据承重柱做基础验算设计以及受力计算设计。
3.房屋建筑在设计承重柱的截面高度上过小
对房屋承重柱的截面高度进行设计时往往会发生过小情况,这一现象大多出现在六度抗震设防地区。部分结构设计会把六度设防错误地理解成不设防,设计时故意将承重柱的具体截面高度变成比有关规定还要小的高度,加大了梁柱的相应线刚度比,方便分析实际受力情况。将梁慢慢简化成简支梁,承重柱则根据轴心受压情况进行计算,该做法虽然便于分析实际结构受力,但也给房屋建筑结构带来了极大的安全隐患。该做法的施行疏忽了梁柱节点固有的刚结作用,加上柱截面具体配筋比较小,所以结构在受力后,承重柱必定无法满足其顶端零件所需的抗弯强度,致使柱子在梁底周围就产生一条或是多条的水平裂缝,形成塑性铰。这不仅会直接影响到房屋的使用寿命,还会使居民产生恐惧心理,如果发生地震灾害,那么塑性铰就会受到毁坏,最终导致房屋坍塌。
4.房屋悬挑梁的实际梁高采用过小
设计者一般只注重验算悬挑梁的抗倾覆与强度,并不重视验算梁端的具体挠度。悬挑梁的实际梁高采用过小,极易增加梁截面在对应受压区域的应力,使梁截面相应受压区域出现非线性徐变,那么梁挠度就会随着时间的不断推移而逐渐增大。因挑梁变形而导致梁板产生裂缝,即挑梁变形越大,裂缝宽度就越宽,对房屋使用造成了一定的影响。而挑梁变形逐步发展至后期,就会使梁支座周围上部受拉地区发生竖向裂缝,然后在四周弯剪相互作用的影响下,该竖向裂缝会逐渐向下延伸形成斜裂缝,提示梁与毁坏已相距不远。
5.房屋连续梁根据单梁实施设计
在设计房屋连续梁时往往会依照单梁实行设计,该现象大多发生于阳台主梁与边梁两者之间的墙体连梁设计中。因为边梁不具备较大的荷载,所以设计者不会对该部分予以高度重视,为了方便分析实际受力情况,设计者在设计连续梁时会按照单梁实施设计,导致梁位于支座上部就已不断减少负筋配置量,使得梁在支座周围上部受拉地区产生竖向裂缝,通过一段时间的发展变化,最终致使梁上部墙体和拦板等诸多围护结构发生竖向裂缝。若该边梁具有较长的长度,那么将会逐渐加大支座处的具体负弯矩,使得问题变得越来越严重。
6.房屋楼板的设计
在房屋建筑工程中,板属于最重要的承重构件之一,其可以把屋面与楼面存在的荷载转移到与之相应的梁与墙上,如果楼板设计存在问题,那么就一定会影响到梁、柱、墙等主要构件的可靠性及安全性。一旦没有全方位考虑好整个楼板的设计,极易产生不同程度的设计质量问题,严重的甚至会形成质量安全隐患。设计楼板时常会出现以下几个方面的问题。
(1)在实施设计过程中,为了便于计算,加上没有充分认识到板的实际受力状态,设计者一般只是很简单地把双向板依照单向板实施计算,并没有了解到长向与短向会受荷载影响而产生的变形配合问题,以至于计算假定结果和实际受力情况出现较大的差异,致使长方向发生过大配筋,而短方向却只依据结构配筋,形成配筋严重欠缺,最终导致板产生裂缝。
(2)现浇混凝土楼板通常属于非抗震构件,在没有地震影响时会出现弯矩,所以板处于支座周围上部的钢筋锚固时要应用没有抗震性能的锚固长度,而下部钢筋则根据剪压区域的锚固系数进行取值,但如今大多数房屋建筑在设计过程中不会着重强调该点,只是粗略地概括提出,在实际建设过程中并没有做好该项工作。因此,设计者要在制图与技术交底时着重提出,使之能够做到贯彻落实。
(3)双向板对高度进行取值时过大。处于两个方面的双向板均会出现弯矩情况,也就是说双向板在跨中正弯矩钢筋时属于纵横叠放,那么处于短跨方向中跨中钢筋要置于下方,处于长跨方向中的跨中钢筋高放置在短跨钢筋的上方,实施计算过程中要运用两个方向的单独高度。部分设计者为了便于计算,加上没有充分认识到板的实际受力状态,通常取值时会取相同高度做配筋计算,导致长跨的高度取值和具体受力情况存在较大的差异,以至于结构构件产生严重的质量安全隐患问题,甚至出现裂缝情况。
7.结束语
房屋建筑的结构设计是一项全面而又系统的工作,作为房屋建筑结构的设计者,应具备专业性理论知识、创新精神、灵活逻辑思维以及良好的工作态度。设计者应在全方位了解和掌握规范的前提下,仔细做好相应的细节工作,将所学的理论知识充分体现在设计过程中,并深入探讨在设计方面存在的问题,以加强自身的设计能力,使建筑设计实现合理、安全、经济、适用的结构形式。
Abstract: This paper combine with the new portal frame light house steel technical regulations discussed portal frame design in a number of issues.Key words: building construction; portal frame structure; design
中图分类号:TU209 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
门式刚架轻型房屋自重轻,用钢省,造价低;抗震性能好,在抗震设防烈度为7度及以下地区不考虑抗震设计;可跨越较大跨度;制作简单,施工周期短且不需要大型施工机具;形式美观有现代感,能充分满足使用要求。广泛应用于具有轻型屋盖和轻型外墙;刚架跨度不大于36米,檐口高度不大于15米;无吊车或起重量不大于20吨的A1~A5工作级别吊车的单层房屋钢结构。
1. 门式刚架结构平面布置
1.1门式刚架轻型房屋结构的温度区段长度:纵向温度区段不大于300米;横向温度区段不大于150米。
当需要设置横向伸缩缝时,可用两种做法:一种简单但比较昂贵的处理办法是在伸缩缝处采用双刚架,刚架的间距以保证柱脚底板不相碰为依据。以双刚架为界,结构两边各自具有独立的檩条、支撑和维护板系统,其中屋面板和墙面板使用可伸缩的连接件相连。在纵向伸缩缝处需要设置防火墙的情况下,这种处理方法是必须的。
另一种方法较为经济,具体办法是:在伸缩缝处只设置一榀刚架,而在伸缩缝处的檩条上,设置椭圆长孔来吸收该点的热位移。
1.2单层门式刚架的跨度,一般情况下以跨度为21~30米时比较经济。
1.3刚架的合理间距
刚架的用钢量一般来说随其间距额度增大而减小,但吊车梁,檩条,墙梁的用钢量则随刚架间距的增大而增大。对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋,刚架间距以6~9米为宜;通常,大跨度刚架宜采用大间距,跨度与间距的比一般以3.5~5为宜。对于有10吨以上吊车或较大的悬挂荷载的单层门式刚架轻型房屋,刚架间距以6米为宜。
2.门式刚架轻型房屋钢结构形式
2.1在门式刚架轻型房屋钢结构体系中,屋盖宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条,主刚架可采用变截面实腹刚架,外墙宜采用压型钢板墙面和冷弯薄壁型钢墙梁。住刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性,由与檩条和墙梁相连接的隅撑来保证。主刚架间的交叉支撑可采用张紧的圆钢。
2.2根据跨度,高度和荷载不同,门式刚架的梁,柱可采用变截面或等截面实腹焊接工字形单轴对称或双轴对称截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时,柱宜采用等截面构件。变截面构件通常改变腹板的高度做成楔形。结构构件在一个安装单元内一般不改变翼缘截面,当必要时,可改变翼缘厚度;邻接的运输单元可采用不同的翼缘截面,两单元相邻截面高度宜相等。
2.3门式刚架的柱脚多铰接支承设计,通常为平板支座,设一对或两对地脚锚栓。当用于工业厂房且有5吨以上桥式吊车时,宜将柱脚设计成刚接。对于有桥式吊车的房屋,中柱不宜采用摇摆柱。
2.4门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1/8~1/20,在雨水较多的地区宜取较大值。
3. 基础形式的选择
基础应根据建筑物所在地的工程地质情况和建筑物上部结构型式等几个方面综合考虑,对于轻钢结构而言,由于柱网尺寸较大,又上部结构传至柱脚的内力较小,一般以独立基础为主。若地质条件较差,可考虑采用条形基础,遇到不良地质情况,可考虑采用桩基础。钢架柱脚在地面以下的部分应采用强度等级较低的混凝土包裹(C15、C20混凝土即可,保护层厚度不应小于50mm),并应使包裹的混凝土高出地面不小于150mm。当柱脚底面在地面以上时,柱脚底面应高出地面不小于100mm。钢架柱脚与基础连接的预埋螺栓不应采用冷拔钢筋,应采用Q235钢或Q345钢。锚栓的直径不宜小于24mm,且应采用双螺帽。
4. 支撑体系的布置
在每个温度区段或分区建设的区段中,应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
柱间支撑宜于屋盖横向水平支撑布置在同一开间,以组成几何不变体系。如不能布置在同一开间,则应加设刚性系杆传力。各道支撑的间距,当无吊车时宜取30~45米。有吊车时,可在适当加大支撑间距的同时提高支撑的刚度,一般宜设在温度区段中部,或当温度区段较长时设在三分点处,且间距不宜大于60米。
当建筑宽度大于60米时,在内柱列宜适当增加柱间支撑,当不能设置交叉支撑时,可设置纵向刚架或刚架式门式支撑。
当有驾驶室的吊车吨位大于15吨时,应在屋盖边缘设置纵向水平支撑。
当无吊车且檐口高度不大于9米时,宜仅设单层柱间支撑;当檐口高度大于9米时,可根据支撑的夹角设置双层柱间支撑。交叉支撑与水平夹角以45度为佳,不宜大于55度。有吊车时,应以吊车梁兼做纵向系杆设置上下两层柱间支撑,端开间可不设置下层支撑以减少吊车梁的温度应力。所有横向支撑纵向支撑均应与屋盖梁天窗架等构件及纵向杆系组成几何不变的桁架形式。
5. 钢材质量等级和焊缝质量等级
门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用Q235B、Q345B及以上等级的碳素结构钢和低合金高强度结构钢,质量等级为A级的钢材不适宜做焊接连接的构件。原因是这种类型的钢材不保证焊接要求的含碳量限值,不保证冲击韧性和延性。比如檩条,不焊接,用普通螺栓连接,可采用Q235A。根据构件的重要性和受力性能及焊缝的受力情况确定焊缝等级。通常板材的等强对接焊缝(梁柱端板的对接焊缝)、梁上受拉、受弯的对接焊缝应采用剖口全熔透对接焊缝,其焊缝质量等级为一、二级,其它角焊缝因其应力集中较严重,内部探伤困难,其质量等级一般只能是三级。
6. 梁柱连接节点
少数设计的门式刚架,想节省钢材,采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成,但混凝土是一种脆性材料,虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力,但在连接部位,它的抗拉、抗冲切的性能很差,在外力作用下很容易松动和破坏。所以此时梁柱只能铰接,不能刚接。有些设计,在门式刚架设计好之后,又根据业主要求将钢柱换成砼柱,而梁截面不变,是不可行的。由于连接不同,构件内力也不同,有的工程斜梁很细,就是这个原因造成的。
门式刚架斜梁与柱的连接,可采用端板竖放、端板横放和端板斜放三种形式。端板竖放适用于局部等截面柱。当竖向荷载起控制作用时,将端板横放可减少节点的设计剪力,同时充分利用柱的压力对节点受力的有力作用。如果节点弯矩很大,可采用端板斜放形式,加长抗弯连接的力臂,有利于布置螺栓。端板拼接连接形式有外伸式和平齐式两种情况,端板外伸式节点受力合理,承载力高于平齐式节点,因此应尽量采取外伸式端板连接,同时应在结点板外伸部分设置加劲肋,使靠近受拉翼缘两侧的螺栓受力均匀,接近一致,提高节点的抗剪能力,有效减少节点板的变形。
7. 拉条和撑杆
中图分类号:TU71 文献标识码:A
在城市化进程不断加快的形势下,大量人口涌入城市,由此对建筑的需求量有所上升,这就促使了建筑业的发展。在建筑业发展的过程中,建筑结构设计十分重要,其不仅关系到建筑的外观造型,同时对建筑结构的安全稳定有重要的影响。在对建筑结构进行设计时,有些原则是必须遵循的,适当的设计方法也是提升设计质量的重要途径。
1 房屋建筑设计的基本原则
建筑结构设计师在对建筑进行设计之前,要对建筑的施工环境进行充分的调查了解,对建筑现场的地质水文状况有详细的勘查,对建筑周围的人文地理环境有所了解,要做到与周围的协调统一。同时要保证建筑的经济性以及稳定性,建筑结构的安全稳定是建筑设计首先需要考虑的问题,这是做好设计的基础,只有保证了结构的稳定性,才能对其他功能进行设计。那么在设计中,一般应该遵循如下原则:
1.1 抓大放小的原则。在房屋建筑的各个构件中,各自所承担的作用是不同的,而作用的大小同样也是不同的,那么在进行结构设计时,应该将发挥主要作用的构件重点对待。只有将主要承重部分抓住,其他小的构件才能够发挥作用。
1.2 设置多道防线的原则。在对结构进行设计时,要保证在受到外力侵犯时能够安全有效的抵御,这就要求设置多道放线,层层布设,这样在遇到外力侵犯时,才能够共同发挥作用。
1.3 刚柔并济的原则。建筑中的每个构件所发挥的作用是不同的,有些需要具有很强的刚性,这样能够承受变形的压力,而有些构件需要具有一定的韧性,可以承受一定的变形。但是过分的偏向于哪一方都对建筑不利,所以在设计时要刚柔并济,互相协调。
1.4 打通关节的原则。打通关节维持平衡可以永远保持静止状态,如果遇到力量不能通畅,各个构件之间的静态平衡遭到破坏,那么它的结构就会发生变化。
2 房屋建筑结构设计的主要方法
2.1 在结构平面图上的设计方法
如果建筑的地域的防震烈度为六度区的时候,按照我国的防震设计要求,可以不必采用截面抗震验算,但结构的设计也一定要达到抗震的标准。所以对于砌体结构的建筑,软件建模可以省略,在进行设计的时候只要注意受压和局部受压的问题,就可以直接设计。如果条件和时间允许,要做建模也无可厚非,因为它可以利用建模来荷载导算。但是,如果建筑的地域防震烈度为七级时,就必须采用建模来进行计算。
2.2 屋面结构图的设计方法
如果建筑的屋面是坡面式的,可以采用梁板式和折板式两种的结构处理方式。其中,梁板式可以用在建筑平面不整齐,板的跨度比较大,而且,一般屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面也都采用这种结构。而折板式则和梁板式的适用条件则相反。这两种结构处理方式的板都是偏心受拉的构件。在板配筋的时候必须有板负筋拉通,这样可以抵抗拉力。板厚基的厚度不能小于一百二十厚。另外,梁板的折角处对钢筋的配置必须有大样的示意图。在设计坡屋面板的平面设计图时,可以采用剖面示意图的方法进行表示,因为这样施工人员可以简单地从图纸上了解施工方案。
2.3 大样详图的设计方法
可以充分的利用建筑详图,在其准确无误的情况下,可以绘制大洋详图,并且还可以对做过的详图进行修改。在这个过程中,只要保证建筑的外形不改变即可,对建筑内部结构的受力情况有充分的考虑,尽量的保证施工的简便性。但是需要注意的是在尺度和标高方面要和建筑专业协调好,防止出现意外。
2.4 楼梯的设计方法
在设计楼梯时,对楼梯的梯板要控制好它的挠度,梯梁的梁下净高度要符合建筑标准,梯梁的位置要使上下楼层的位置一致。如果遇到有些不合适的地方可以运用折板楼梯,折板楼梯的钢筋在里面的折角处要把它断开分别进行锚固,这样可以预防局部应力集中在一处。对于梁下的净空要求和梯板宽度的问题都要注意。第一段梯板的基础要注意它的基础沉降问题,如有必要应该设置梯梁。
2.5 房屋建筑基础要求
房屋建筑的基础对于整个建筑来讲十分关键,基础质量的好坏直接影响到上层的整体建筑质量。在混凝土浇筑中,要注意对混凝土配料比以及浇筑程序的掌握,其中的配筋要严格按照规范图纸中的标记配置,满足最小配筋率。对于基础中的构造要求要完全按照设计规范中的要求执行,使设计质量满足建筑规范。
2.6 根据抗震要求,对房屋建筑进行合理的结构设计
在建筑进行结构设计中,一定要充分的考虑到建筑的抗震性,以便于在施工中进行抗震设计施工。对于多层砌体的建筑,可以采用横墙承重或者是纵横墙一起承重的做法。在建筑的内部布置中,应该尽量的保持结构的对称性,避免出现不均衡现象。楼梯间不可以布置在建筑的拐角处,挑檐必须使用有锚固的钢筋砼。而对于有比较多钢筋砼住宅又比较高的建筑结构,尽量要做到:对于抗测力结构如框架和抗震墙要进行双向布置,这样可以各自承担地震力;框架体系的各个抗震力的结构要统一形成空间工作状态,不仅要对抗震墙之间的楼和屋盖的长宽度比以及对抗震墙的刚度进行控制以外,还要保证楼、屋盖的统一性和抗震墙的连接也要可靠。
2.7 对于建筑的结构计算和构造设计都要求合理
在对底层框架和抗震墙的设计方面要按照一定的比例进行,对于结构所承载的重力进行分析,然后设计出科学的结构构造。在进行计算时,要采用科学的算法,对于剪力和刚度等所能承受的力度进行详细的分析,按照一定的比例看其所能够承受的力度。尤其是对楼板进行计算时,还要注意到材料的影响因素,综合全面因素进行考虑,保证计算结果的准确性。
结语
建筑设计工作是一项具有很强的技术性而又很系统的工作,建筑设计阶段的质量直接影响到整个工程的质量,因为后期的施工全部都是安全设计图纸执行的。建筑设计师的水平直接决定设计的质量,设计师要不断的学习先进的设计理念,掌握国内外流行的设计方法,结合国内实际情况,研究出适合我国建筑风格的设计方法。在不断的实践中积累经验,不断的创新,为我国的建筑事业贡献更大的力量。
参考文献
中图分类号:TU8文献标识码: A
改革开放以来,我国建筑事业都有了很大程度上的发展,而近几年,我国自然灾害频发,尤其是地震,地震对房屋等建筑物的破坏非常的大,为了避免这些自然灾害的破坏,就必须对建筑结构进行加固。提高房屋建筑结构的刚韧程度,使其满足相关规范所允许的变形程度和裂开缝隙宽度的要求;提高房屋建筑结构的耐久性,以便改善使用功能。为了消除这类房屋建筑中的安全隐患,提高长期使用质量,在确信有加固价值的前提下,就应该对存在隐患的房屋建筑进行加固,其目的是提高房屋建筑结构构件的坚固程度,让其满足有关规范要求;本文就研究了建筑结构加固原因并提出了解决方法。
一、 房屋建筑结构加固的原因。
1. 在设计过程中使用的标准太低,不能满足用户对于房屋功能的要求。
2. 设计中出现概念性的错误,例如计算过程有误差、设计考虑不全面而出现缺陷等。
3. 由于施工水平和施工条件的限制,对于设计中的一些问题,只是通过改变参数等手段减少建筑的缺陷,根本问题并没有得到解决。或者建筑材料本身的质量就不够,在后期的使用中,建筑结构和建设构件出现问题,不能耐久使用。
4. 更改构件用途在施工中为了图方便,在某些位置使用的构件与标准不符,使得构件负荷超载。
5. 为了满足有些用途,建筑随便改造,改变了建筑原有的功能。例如增加房屋层数、增加房屋负载等。
6. 由于房屋所处的环境问题,构件或者结构的性能提前老化。最明显的例子就是木结构遭到白蚁破坏,使得结构的力学性能下降,而不得不对房屋进行加固。
二、 房屋建筑结构加固的主要程序。
1. 对存在隐患的房屋建筑进行鉴定。
2. 根据房屋现状及鉴定情况选择和确认加固方案。
3. 加固施工图设计。
4. 施工组织设计及审核。
5. 施工。
6. 验收。
三、 房屋建筑结构加固的基本原则。
1. 制定方案的总体效应原则在房屋建筑结构加固的方案制定时,不仅要考虑鉴定结论问题,还要考虑委托人或使用人要求和加固后房屋建筑的总体效应,包括形状、体量、造价、安全、工期、工艺以及施工的可能性等。要在房屋整体无损益或损益较小的前提下,消除房屋建筑结构或构件存在的隐患。
2. 加固材料的选用和强度取值原则。
3. 荷载计算取值原则。
4. 承载力验算原则。
5. 与抗震消防结合的原则。
四、 加固方法。
1. 增大截面法。这是将房屋建筑结构构件截面面积增大的一种加固方法,这种方法不仅能增加房屋结构构件的受力能力,还能改善结构构件刚韧性能。因此,被广泛应用于房屋建筑结构的加固。
2. 外包钢加固法。将房屋建筑结构构件的周围加上钢材的一种加固方法,这种方法主要有两种形式,即外包钢和湿外包钢。外包钢加固法虽然在不增截面面积的基础上可以提高结构构件的受力能力,但这种方法耗钢量较大,相对加固费用较高。
3. 预应力加固法。运用水平拉杆,下撑式拉杆或者组合拉杆,对房屋建筑结构进行加固的方法,这种加固方法是在不改变建筑使用空间的基础上提高房屋建筑结构构件的受力能力。这种加固方法效果好、经济,但对技术的要特别严格。
4. 改变受力体系法。这种加固方法是通过增加支点或托架的方法,从而改变受力体系的一种加固方法。增加支点能够减小房屋建筑结构构件的跨度,提高房屋建筑结构构件的受力能力,这种方法适用于旧式建筑的改造。
5. 外部粘钢法。这种加固方法是用具有强粘结力的粘合剂把钢材紧紧的粘在房屋结构构件外表面,钢材与结构构件共同受力而起到加固作用。这种方法的施工工期短、操作简便,结构构件加固后不会改变形状和空间。
6. 化学灌浆法。是采用专用设备将配置好的化学浆液灌入到钢筋混凝土结构构件裂缝中的一种加方法,灌入的化学浆液能很好的与混凝土融结,增加钢筋混凝土结构构件的整体性,这种方法能使结构构件的功能得到较大限度的复原。
7. 水泥灌浆法。采用专用设备将水泥压入房屋结构构件裂缝中,让其与墙体等粘合的一种加固方法。
8. 加固地基法。具体有基础加固、桩式托换、地基处理等方法,可视情况而定。一般房屋建筑结构的加固都比较复杂,不仅受到建筑物原本条件的限制,而且还受鉴定者的水平、鉴定结论准确程度、加固方案的选用、施工水平、施工条件等的制约。
五、 国内房屋建筑结构的运用。
这里仅谈一谈房屋建筑抗震加固方面。汶川地震后,房屋建筑抗震越来越被重视了,很多建筑都进行了结构抗震加固。国内采用的结构抗震方法主要是耗能减震,实践证明这种方法是有效的、可行的。采用这种抗震技术可以减少地震波对建筑物的冲击,能有效减少房屋建筑结构在地震作用下的损失,达到了房屋建筑结构加固的目的。这种抗震加固方法在具体的建筑物加固时不会对现有建筑物增加受力负担,而且不用加固基础,大大的降低了加固造价,缩短了建设工期,并且方便震后的房屋建筑的修复。耗能减震主要分为位移相关型和速度相关型,耗能减震器主要有粘弹性阻尼器和粘滞流体阻尼器、耗能器支撑可单独支撑,也可组合支撑。支撑形式有人字支撑、对角支撑、十字支撑等,如北京工人体充场就是采用粘滞流阻尼器与主体结构组合支撑进行抗震加固的。在进行建筑结构设计中基础埋深问题的解决控制中,应注意从高层建筑结构设计中建筑基础埋深设置要求标准的目的上进行分析考虑。在高层建筑结构设计要求中,对于建筑埋深的设置要求,主要是为了满足建筑地基变形与稳定性的要求进行制定的,以避免建筑地基埋深问题造成的建筑整体倾斜与建筑结构倾覆滑移变化。根据相关验证计算公式,通过实际地震作用大小假设计算后,可以看出上述建筑工程结构的抗倾覆与抗滑移能力远远大于设计要求标准,这说明该工程基础埋深设置是合理的,这主要是与建筑结构设计中,结构倾覆滑移变化不仅与建筑基础埋深有关,也与建筑结构的高宽比有很大的联系。
结语:综上所述,我国建筑结构存在以上问题,并且旧房加固对于节省资源、优化基建资金、延长房屋使用寿命具有十分重要的作用,对于缓解目前的住房面积紧张、能源枯竭、环境污染等问题具有重要意义。对于建筑事业的不例外,所以,加强对建筑结构加固方法的研究,对提高我国建筑的社会效益和经济发展具有重大的作用。只有成分了解了建筑结构加固的原因和方法,才能大力提高建筑质量,为人们的生活及日常事务提供安全保障。
参考文献
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中图分类号:S611 文献标识码:A
当下,在我国的房屋建筑中,基础结构的设计关乎于整个房屋建设的施工质量和使用寿命。一般来说,房屋建筑中基础结构的设计包括了地基基础施工、地基的处理两大部分。但是在地基基础结构的设计中,常常发生结构设计出现差错,这些差错的产生,笔者分析认为一般是设计人员不够重视造成的;有的是由于缺乏设计规范和设计方法等造成的。
1房屋基础结构设计出现的问题
经过多年的施工经验来看,房屋基础结构设计出现的问题还是比较多的,而且是比较常见的。现在笔者总结如下:
1.1地质勘查出现的问题。现在的房屋建筑选址比较乱杂,在房屋基础结构设计之前,施工单位一般都会选勘查单位进行施工前的勘探工作,但是当遇到地址形势比较负责,工作量较大时候,该勘查单位就会需要较大的费用,而此时施工单位就会在费用上进行偷工减料,造成勘查单位对该地址的勘查出现人为的不负责任,导致有问题的地点不能被及时查出,就会出现房屋在建成后出现质量问题。
1.2出现框架计算图不合理的现象。这方面的现象比较常见,主要出现在没有地下室的钢筋混凝土房屋,这样的房屋基础结构设计埋的较深,所以很容易出现问题。比如说某个房屋基础设计时候在-0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。
1.3基础拉梁设计不当造成的。在房屋的基础结构设计中,如果多层框架房屋基础埋深值大时,施工人员为了减速小底层柱的计算长度和底层的位移,我们可在±0.000以下适当位置设置基础拉梁,但是不应该按构造要求设置,同时要按规范规定设置箍筋加密区。
1.4楼板设计出现的问题。现在的房屋建筑一般都会使用楼板,而在使用的过程中楼板可将楼面、屋面的荷载传送到周围的墙或梁上,这样楼板的设计如果出现问题就会影响到梁、墙、柱等构件的安全。所有来说,我们要注重楼板的设计。
再一个就是设计人员为了图纸设计上的方便,在设计时候就会对双向板用单向板进行计算,这样的话就很容易出现与实际受力状态不相符的现象,引起一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,致使配筋严重不足,造成板出现裂缝。
2 房屋基础结构设计措施
2.1地质的勘查选用。在这方面笔者想说的是要考虑地基基础与上部结构的相互作用。在实际的设计中,我们的设计人员要利用假设法。根据上部结构的形成情况来判定对地基基础的影响,但是这样的假设法与实际情况也有一定的差距,要根据具体情况来确定。
2.2做好结构平面图。这就要求我们的设计人员在绘制结构平面图时,要考虑抗震设防烈度。如果对于砌体结构来说,我们可以不用在软件中建模,设计人员直接就可以设计。但是要注意的是当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时是必须要输入软件建模计算的。
2.3设计坡屋顶要采取大样详图与剖面示意图相结合的办法。这就要求设计人员必须具备空间感,要以整体的视角掌握移动房屋建筑结构大局,以细微的设计体现其实用价值。但需要注意的是,由于屋面起坡会导致阁楼层的部分墙体超过高度,因而在设计时就应与门窗顶相结合设置圈梁,从而降低墙体计算高度。笔者例举如下坡屋顶的表现形式,他们在设计时候均要采取大样详图与剖面示意图相结合的办法。具体设计要求如图1所示。
设计时候首先要求屋顶具有防水、保温等性能。其中防止雨水渗漏是屋顶的基本功能要求,也是屋顶设计的核心。其次要求屋顶要能承受风、施工、上人等荷载,地震区还应考虑地震荷载对它的影响,满足抗震的要求,并力求做到自重轻、构造层次简单;就地取材、施工方便;造价经济、便于维修。
2.4强化楼梯样图的设计工作。这主要要求楼梯梁梁下的净高度必须满足建筑要求,确保楼梯梁位置上下层互相统一。在设计中如果局部不符合就应该果断采取折板楼梯。同时还要注意楼梯板的宽度和梁下净空要求,如果是首段梯板,应充分考虑基础带来的沉降,并在必要时设置梯梁。
2.5悬挑梁的具体设计。悬挑梁的设计,一般会在支座附近上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝,它的配筋构造如下图所示。一般来说,裂缝在梁支座处沿斜向延伸,缝愈靠上愈宽。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时,截面的相对受压区高度较大,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力如图2所示。
一般来说,第一排纵筋在0.75l处最容易出现截断,原因是悬臂梁全长受负弯矩作用,临界斜裂缝的倾角明显偏小,不允许截断。如果梁上部纵筋有二排时,第二排纵筋可以在0.75l处截断。如果严格按图集要求施工,还是比较容易控制的。
参考文献
[中图分类号]U448
[文献标识码]A
[文章编号]1672-5158(2013)05-0200-01
根据我国建筑工程发展现状来看,我国的建筑结构工程主要从事房屋建筑结构、地下建筑结构、桥梁结构设计、施工管理、监理、房地产开发工程和项目管理,以及建筑工程学科的教学、科研等工作。由此可以看出,建筑结构工程牵涉到我国民用住宅建设、城市地下排水工程建设、道路交通桥梁建设、工程管理经营工作、学术研究等各个方面,可以说建筑结构工程在建筑工程里是至关重要的,它是建筑工程的主体,需要建筑工程建设者和管理者共同重视这一问题,严格把关、认真研究、落实到位、检查审验。
1、建筑结构工程自身坚持发展的方面
1.1加强建筑结构工程安全质量
在居民住宅建筑的建造中,建筑结构工程关系到建筑整体安全质量的问题,这是首要问题,是对居住者安全放心居住的必要承诺。建筑结构的设计和实际建造,需要充分运用科学的结构理念、计算方法、合格建材来保证建筑结构的稳定性、安全性。科学的建筑结构设计理念,是基于科学理论和实际经验,在建筑结构的设计上进行经验总结、方法汇总、理念改进和创新,主要目的就是为了保证建筑结构设计上的准确、科学;建筑结构的设计图纸和实际建造过程中,要使用诸多专业化的计算公式和方法,从而使建筑结构的每一部分都能做到安全可靠、科学合理,所以强化建筑结构工程中计算方法的准确度和先进性,是今后建筑结构工程领域必须不断学习、改进的内容;建筑结构工程所使用的建材也是影响建筑安全质量的重要因素,我们经常谈及豆腐渣工程,说明现今建筑行业在建材的把关上还有所欠缺,总会出现因为各种、省钱省料而出现的偷工减料、以次充好的现象,所以说建筑结构工程中对建材的合格性检验是必须重点做好的工作。
1.2优化建筑结构的合理布局
不论是民用住房建筑、公用办公建筑,还是道路桥梁建筑、地下排水通道建筑,都需要对其进行合理的布局设计、建造。在人用房屋建筑上,建筑结构设计师,要通过专业的结构设计眼光、想法,进行房屋结构的设计,合理安排建筑的内部空间,尽可能的做到建筑空间利用的最大化。当然,同时也要参照人们的实际需求进行设计、布局,两方面结合的做到建筑结构优化。在道路桥梁建筑这一方面,一是要考虑到桥梁结构的稳定性、承重能力,二是要考虑到桥梁结构的实用性、外部结构构造,像很多地方在桥梁设计和建造上,都采用了高低层模式,在同一路线空间上,上下通行汽车和火车,做到了工程节约。在城市地下排水建筑结构的布局上,主要是对下水道的路线、空间进行设计和建造,尽可能的减少下水道的迂回拥堵缺陷,使城市的地下排水网正常顺利的工作。
2、建筑结构工程人才培养、交流合作以及4.20雅安地震反思
2.1建筑结构工程人才队伍建设
我国在建筑结构工程这方面的人才培养,主要还是在校教育的培养为基础,建筑工程类专业院校和建筑工程专业单位对人才的培养目标如下:培养适应社会主义现代化建设和科学技术高速发展的需要,从德、智、体、美等全面发展,获得工程师基本培训,掌握扎实的数学和力学基本理论和基础知识,具有建筑结构工程的项目规划、设计、施工、监理、科研及管理能力,能适应房屋建筑结构、地下建筑结构、桥梁结构等领域的要求,具有较强的外语和计算机应用能力,综合素质较高,工程实践能力较强的高级专门人才。开设的主要课程有:高等数学、英语、画法几何及工程制图、理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、工程测量、工程地质、土力学与基础工程、结构设计原理、有限元法应用、钢结构、房屋结构工程、桥梁工程、道路工程、技术经济学、建筑工程施工、高层建筑结构等。就业的方向是:具有广泛的适应性,可到各工程设计研究单位、建筑企业、工程管理部门、对外工程承包公司、交通工程部门与房地产行业等单位工作。在我国今后的建筑结构工程中,对于打造具有专业化知识水平的建筑结构人才队伍,应该放在建筑工程建设工作的显要位置。
2.2建筑结构工程理念、方法、经验的交流与合作
建筑结构工程在未来的发展道路上,必须进一步加强建筑工程行业与行业间、学校教育研究间、国内与国外间的交流合作。建筑行业在建筑的实际建造过程中,积累了相当丰富的建筑结构方面的经验和方式,因此有必要加强我国建筑行业间关于建筑结构方面的经验交流和合作,不要因为经济利益上的问题始终保守自己的技术和经验,才能加速我国建筑行业的发展;在不同高校的建筑工程专业研究工作团队间,必须要加强相互间的交流和合作,将各自的经验和成果分享,互相学习和进步,从而完善我国建筑结构工程的理论体系;国内与国外在建筑理念和建筑风格上有很多不同之处,我国的建筑结构研究工作者,要注意中外建筑结构方面的学习和融合,壮大自身建筑结构方面的知识、理论基础,创新出具有中国特色和实际建造的建筑结构模式。
2.3雅安地震后关于建筑结构工程的反思
2013年4月20日早8点,中国四川省雅安市芦山县发生7.0级地震,造成众多房屋倒塌,人员伤亡渗重。在这场自然灾难中,我们发现芦山县老城区99%的房屋倒塌,但新建房屋相对保存完好,这是一个值得反思的问题。我们知道,自2008年“5.12”大地震发生后,国家对新建建筑的抗震要求明确规定,就是为了以防万一。通过这场灾难,我们的建筑结构工程研究专家们,应该更加积极努力的根据实际情况,制定和规划建筑结构,可以向地震高发的日本在建筑结构方面进行学习和交流,尽可能的通过建筑结构的改良来减少不必要的人员伤亡。国家在统一规划市县以下建筑建设的工作中,需要明确提出建筑结构的设计要求和建造要求。在民用居住的房屋中,是否可以设计地震发生时,可以进行躲避的防震空间,这点想法是因为很多较高层的人在地震发生逃跑中,确实不知道躲在何处,为什么不能在家中就建造保留一个可避难的空间?希望我国的建筑结构研究者,重视这方面的问题,国家政策也对此大力支持,这样的话,地震损失才能尽可能的减少。
3、总结
我国的建筑结构工程的发展方向,必须建立在保证安全质量的要求上,通过对建筑结构的合理布局,增加建筑空间的利用率。在建筑结构研究工作的人才队伍建设上,要大力培养专业化人才,要积极对内对外交流合作。在国家政策的扶持下,要有统一的明文规定,要形成科学的建筑结构理论体系。相信做好以上几点工作,我国建筑结构工程在未来的发展道路上,能走的更平稳,发展的速度和效率也能大大提高,我国的建筑结构专业化人才也会越来越多。
参考文献
[1]薛高社,关于建筑结构工程的安全性与耐久性的探讨[c];河南省建筑业行业优秀论文集,2008
引言
我们国家近几年的经济建设呈现出突飞猛进的态势,使之而来的就是房屋建筑工程的增多,这就使得房屋工程建筑领域得到了前所未有的发展。与此同时,随着科学技术的发展以及更新换代,尤其是商品混凝土和新型砌体材料得到广泛应用给房屋建筑工程结构裂缝的防控带来了更多的要求,同时增强了难度。所以我们要对当下的房屋建筑工程结构裂缝控制技术进行深入的研究和探寻。
一、什么是房屋建筑中的裂缝
在房屋建筑结构中有着结构性裂缝以及非结构性裂缝。一般来说,结构性裂缝的程度比较严重,因为构建的强度以及刚度不足,从而使得裂缝宽度失去控制而引起的较为规律的严重裂缝,从而对于房屋的安全产生了极强的威胁。所以针对这样的情况,施工单位必须加以重视和进行强补。再看非结构性裂缝,它的产生通常建立在构件的强度以及刚度足够的基础上,但是因为施工、材料、温度等原因而引起的无规律的、不太严重的裂缝,如楼板、墙体裂缝等。客观的说,这样的裂缝是比较轻微的,一般不会对裂缝的安全带来严重的影响,可是在某种程度上会影响房屋的正常使用和混凝土寿命,必须加以处理。在这里特殊强调本文所涉及的裂缝控制以及应对技术研究指的就是非结构裂缝。
二、 混凝土结构裂缝的控制及处理技术
(一)混凝土结构裂缝的控制
1.精准的控制混凝土的温度。一般来说有以及下几种有效办法。第一,在水泥的选用上要选择水化热程度较低的水泥。第二,在水泥的搅拌中添加适当的减水剂或缓凝剂,同时要控制和减少水泥的使用量,并不断的推迟水化热的峰值期来达到控制混凝土温度的效果。第三,取出一部分水泥用磨细粉煤灰代替。第四,在混凝土的选择中要选择具有很好和易性的来用,来达到精准的控制混凝土的温度的效果。最后,在施工的时候要注意将砼的温度降低,这样来做可以避免从搅拌站到入模的时间,从而可以使得混凝土结构裂缝得到很好的控制。
2延缓砼逐步降低的速度,具体来说要应用一定的保温措施,还要做到及时的护理。众所周知,在施工中,尤其是夏天要不断的对砼进行全方位的养护,这样才能保证在秋冬季节,浇筑成型之后产生的巨大温差。另外,我们还应该注意,在基础工程大体积砼结构拆模以后,我们的施工队伍要速度将土块进行回填。这样也是为了在天气温度降低的时候,延缓砼的降温速度,从而对裂缝的产生有着很好的控制。
3 要不断地创新建筑施工工艺,以至于提升砼的抗裂能力。具体来说:第一,建筑设计施工单位要将分层分段法浇筑砼有效的运用,这样才能很好的将砼所算法的热量不断的驱散,这样使得内外的温差不断的缩小。第二,在配筋配筋的时候要提升的康温度能力。第三,在施工的过程中要保证砼内外温差在二十五摄氏度之间,这样的话我们就要随时的将检测温度的工作做到实处。第四,注重施工管理的力度和规范,要制定相应的制度和原则,使得施工者按照原则和规章办事。
(二)混凝土结构裂缝的处理技术
在上述叙述中,我们知道了混凝土结构裂缝的控制要点体现在哪里,在实践的基础上,我们还要采取一些有效的工艺以及方式方法。集体来说有以下几种。第一,运用充填法。当工程结束后,有裂缝出现的时候,我们的施工者要沿裂缝砼表面凿成 V 形或 U 形槽,接下来将树脂砂浆将缝隙和空白填充满,如果没有树脂砂浆,我们也可以用水泥砂浆以及沥青将空隙进行填充。第二,运用表面修补的方法。客观的说,表面修补方法的适用范围是一些比较小的缝隙,修补的方法就是要不断的将裂缝变得更加的好看和持久耐用。一般在修补的时候沿砼裂缝表面铺设薄膜材料,树脂类材料是最好的选择。最后,运用注入法。此种方法应用于裂缝的宽度很小,并且程度比较深的时候。我们应该把修补材料完整的灌在砼的内部。
第二,在检查的过程中如果遇到的裂缝已经足够危险并达到了影响安全的程度就要应用围套加固法、钢箍加固法以及粘贴加固法等进行对裂缝的加固,以此才能够达到很好处理裂缝的技术。
三、 砌体结构裂缝的控制及其处理技术
(一)砌体结构裂缝的控制
第一,在材料的控制上,我们的施工者要保证材料的品质,以及在出厂前要认真检查砖块的出厂龄期,以及是否有着含水率;第二,在设计的时候,我们的设计者在施工之前要确保措施的可靠性以及安全性,这样才能成功的避免地基的差异沉降的发生,还可以同时确保构件的度的产生。第三,我们还应该释放温度应力。如增加水平拉结筋,增加芯柱、构造柱等。同时,我们还要用适当的配筋方式进行一些温度应力的承受,这样才可以很好的防止因为温度应力所产生的裂缝,使得裂缝得到了很好的控制。最后,我们还要注重施工现场的规范以及制度的制定和执行,要号召施工人员必须按照规范和制度进行,才能做到防微杜渐,控制裂缝的产生,使得工程质量得到了一定程度的飞跃。
(二)砌体结构裂缝的处理技术
1.水泥灌浆法。可以说,在实践以及调查中,我们了解到水泥灌浆方式方法要对于砌体裂缝要进行补强以及加固措施。一般来说,我们比较熟悉的灌浆方式以及方法就是重力灌浆以及压力灌浆。他们的共同之处就是在修补裂缝之后,使得墙体的强度高于之前的强度。
2钢筋网水泥砂浆加固。这种方式以及方法是针对墙体的承载量以及承载能力不强的时候,这个时候要对其进行充分的加固。具体来说就是要把需加固的砖墙表面除去粉刷层,之后才能喷射砂浆,一次完成对裂缝的控制施工。
3.增加预应力撑杆。此种方式以及方法主要是用于大梁下砌体承载力严重不足时才可以实施。具体来说就是要通过对于原有结构进行加固,这样才能达到对之后的结构进行充分的加固的最终目的以及效用。
结束语
在现代的施工建筑中,尤其是房屋建筑,由于主观认为以及客观材料以及工艺的原因一定会出现裂缝,所以我们就要针对不同种类的裂缝加以具体的分析,来达到很好控制的效果,具体来说就是要不断的进行技术的研究来进行控制。这个样看来,我们就要在施工的各个环节上加以实施。具体来说,要针对施工之前的设计,施工过程中的材料的选择,以及裂缝成因的分析进行判断,从而进行施工,进而通过具体问题具体分析的方式,对裂缝采取措施加以正确的处理,这样在房屋建筑工程中很多具体的困难以及问题才能得到破解,使得我们的建筑更加的有保障。
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鉴于这一会议的论坛性质,以下仅就会上提出的一些问题及建议作一归纳,提交与会专家考虑并审议。
结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。
1.我国结构设计规范的安全设置水准
对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。
1.1构件承载能力的安全设置水准
与结构构件安全水准关系最大的二个因素是:1)规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值),比如同样是办公楼,我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤),而美、英则为240和250公斤;2)规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小,前者是计算确定荷载对结构构件的作用时,将荷载标准值加以放大的一个系数,后者是计算确定结构构件固有的承载能力时,将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度,在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数,体现了安全储备的需要;而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数,体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大,表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载(如结构自重)的分项系数分别为1.4和1.2,而美国则分别为1.7和1.4,英国1.6和1.4;这样根据我国规范设计办公楼时,所依据的楼层设计荷载(荷载标准值与荷载分项系数的乘积)值大约只有英美的52%(考虑人员和设施等活载)和85%(对结构自重等恒载),而设计时?菀匀范ü辜芄怀惺芎稍氐哪芰Γㄓ氩牧锨慷确窒钕凳泄兀┤匆扔⒚拦娣陡叱龅?0~15%,二者都使构件承载力的安全水准下降。日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范,就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾,至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是,在其他建筑物的活荷载标准值上,与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同,比如钢结构的差距可能相对小些。
公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似,除车载标准外,荷载分项安全系数(我国规范对车载取1.4,比国际著名的美国AASHTO规范的1.75约低25%)与材料强度分项安全系数均规定较低。
尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低,但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的,这里的问题主要在于设计墨守陈规,在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。
1.2结构的整体牢固性
除了结构构件要有足够承载能力外,结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力,或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。2001年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件,一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏,竟导致整栋楼的连续倒塌,也是房屋设计牢固性不足的表现。
1.3结构的耐久安全性
我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。
混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故,其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求,如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级,都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。
2.调整结构安全设置水准的不同见解
我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是,能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,而且业已历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准,主要是基于客观形势的变化,是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础,要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要,有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论,在如何调整的问题上存在较大的意见分歧,这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解:
1)认为我国现行规范的安全设置水准是足够的,并已为长期实践所证明,而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉,在安全度上不能跟着英美的高标准走;安全度高了是浪费,除个别需调整外,总体上不必变动。
2)认为我国规范的安全度设置水准尽管不高,但在全面遵守标准规范有关规定,即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下,据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用,表明这些规范规定的水准仍然适用;但是理想的“三正常”很难做到,同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要,在物质供应条件业已改善的市场经济条件下,结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度,因为我国目前尚属发展中国家。
近年来,由于土地价格市场的变化,不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力,同时,人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高,相应建筑产品的品质要求也就不断提高,这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求,而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标,这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法,提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥,实现经济化、实用性和适用性的良好目标。
一、结构设计优化方法
赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果,而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理,成为实际意义上的"经济适用"房。从建筑上分析结构设计优化方法,它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。
房屋工程分部结构优化设计包括:基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容,在实施过程中,还应该按照一切从实际出发的原则,结合具体工程的实际情况,围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时,应在满足设计意图后,尽量使平面布置规则,缩小刚度和质量中心的差异,这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层,减少应力集中现象。
(1)结构优化设计模型
结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数,并建立函数模型,运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下:一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数,将所涉及的参数按照各自的重要性区分,将对变化影响不大的参数定为预定参数,通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后,约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件,包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中,要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
(2)结构优化计算方案
结构设计优化设计多个变量、多个约束条件,属于一个非线性的优化问题,设定计算方案时,常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。
二、结构设计优化技术的实践应用
结构设计优化方法应用于实践之中,是目前一个比较广泛的课题,利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的。结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计,旧房改造,抗震设计等设计的各分部环节,发挥着巨大的效益。在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中,要注意下面的几个问题。
(1)结构设计优化应注意前期参与
因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资,而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与,建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性,但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响,某些方案可能会增加结构设计的难度,并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期,结构优化设计就能参与进来,那么我们就能针对不同的建筑类别,选择合理的结构形式,合理的设计方案,获得一个良好的开端。
(2)概念设计结合细部结构设计优化
概念设计应用于没有具体数值量化的情况,例如地震设防烈度,因为它的不确定性,计算式难免与现实有较大的差异,在进行设计的时候就要采用概念设计的方法,把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法,达到最佳的效果。
与宏观把握相对应的,设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化,比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝,可划分为矩形板。注意钢筋的选择,I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多,但是他们的极限抗拉力却相差很大,所以在塑性满足要求的情况下,现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候,外立面上的悬挑板及配筋,满足基本的规范要求即可,达到既安全又经济的目的。 转贴于
(3)下部地基基础结构设计优化
地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案,如果为桩基础,那么要根据现场地质条件选择桩基类型,尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大,应多进行比较以确定最合适的方案。
三、结构设计优化的现实意义
(1)结构优化设计降低总造价
进行结构优化设计中,多层住宅和高层住宅相比较,层数越多,总建筑面积增大,单位建筑面积占用的土地面积就越小,节约了用地成本,但建筑层数的增多,建筑总高度也会加大,楼与楼之间的间距也要加大,这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。另如屋盖部分,一栋楼只有一个屋盖,并不会因为层数的增加而有所改变,它的成本下降会比较明显。对于基础部分而言,虽然也是各层共用的,但是层数增加,传给基础的荷载将会增大,我们需要增大基础,这样单位面积的造价有所降低,但是却没有屋盖的效果那样明显。
(2)进行结构设计优化提高建筑结构经济性
建筑的层高增加,由于墙体面积和柱体积增加,结构的自重会增加,基础和柱的承载力相应增加,水卫和电气的管线会加长;相反降低层高,可节省材料,有利用抗震,同时建筑的总高度减小,两建筑之间的日照距离就会减小,间接的节约了用地。建筑面积相同,建筑使用不同的平面形状时,它的外墙周长也就会不同,这样当选择圆形或是越接近于方形时,外墙周长系数就越小,基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少,同时其受力性能也得到提高,增强了建筑的经济性能。
与传统的结构设计相比,采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%-34%。优化方法的技术性实现,可以最合理的利用材料性能,使建筑结构内部各单元得到最好的协调,不仅可以实现建筑美观、实用,而且在造价方面也有较大的节省,达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段,达到这5个方面的最佳结合,符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求,也符合市场可持续发展的需求。
参考文献
[1]谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学,2009(4).
[2]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J]. 陕西建筑,2008(11).