时间:2022-08-24 02:45:29
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这次毕业设计工作,给予我们不少启发,下面就今后毕业设计工作谈一些想法。
一、选择结合实际任务的不同类型毕业设计课题,进一步提高学生的独立工作能力
建筑结构工程专业的培养目标是学生毕业后既能从事建筑结构的设计和研究,又能从事建筑工程的施工和管理,但他们在学校里要着重进行的是作为结构工程师的基本训练。为了达到这个目标,必须在整个教学中加强基本理论,重视基本技能训综,切实安排好实践环节,以及认真做好最后一个学期的毕业设计工作。
在各种教学安排中,传授知识和培养能力是学校教学的两个方面,而能力和创新精神却是提髙教学质量的重要标志。能力和创新精神的丨川练应当贯穿在各个教学环节之中,使学生由低到高地受到连续的训练和薰陶。但是毕业设计却是贯彻理论联系实际原则和综合训练独立工作能力的最后的也是最重要环节。它对保证学生质量起着其它教学环节所不能代替的作用,因而必需予以髙度的重视和精心安排。
从历史沿革看,我系本专业毕业设计曾有几种做法:解放初期没有毕业设计,学生祗是在临毕业前阅读几篇文献,写份读书报告;学苏后开始设置毕业设计,做的是假拟题目,分建筑.结构、施工三个阶段进行“总装配”;58年后实行“真刀真枪”的毕业没计,学生在一个小组里结合实际设计任务经历结构设计的全过程;61年后“真刀真枪'’和“真题假做”的结构设计题目件举,同时引入少呈科研題目,使学生学会科研方法。
我们认为把毕业设计作为“总装配”也好,作为“经历结构设计全过程”也好,作为“学会科研方法”也好,它们都有正确的一面,但也有困难的一面,而且不能概括毕业设计的基本要求。例如进行“建筑、结构、施工”的三阶段总装配,好处是学生能将已学知识联系起来解决工程问题。但毕业设计时间短,学生要忙于完成三阶段任务,精力分散,不易做到深入钻研,不能更好地培养独立工作能力和创新精神。又如“经历结构设计全过程”的做法,好处是真刀真枪,能调动学生积极性,是一次实战淚习。但生产和教学矛盾突出,例如设计资料常变动,各设计工种间技术矛盾很多,施工单位会提出种种实际问题要求推翻已做好的设计,因此学生会做大量重复性工作,有的不属于基本教学要求。
我们认为毕业设计的基本要求,槪括起来应做到“两彳、进一步”一就是进一步理论联系实际,进一步训练能力;抓住“三个性”——就是要求学生做毕业设计时具有综合性、独立性和创造性。这里所谓“进一步”,就是把毕业设计和其它教学环节联系起来考虑,有些训练可以在其它教学环节中基本完成,而在毕业设计中强调的则是进一步的提高。所谓“三个性”,就是在综合进行“总装配”的基础上,强调培养独立工作能力和创新精神。
为了达到这个目标,可供选择的毕业设计课题是广泛的。它可以是设计题目,可以是研究设计任务,也可以是本专业在结构、力学、材料、施工方面的科研专题。这里有一个核心问题,就是毕业设计题目要结合实际任务,它应该或者是一项实际生产任务或者是一个有现实意义的课题。学生不仅在毕业设计中能经历一次设计的或小型科研的全过程,而且有为推动四化建设尽自己力量的责任感。有了这一点,学生就会有极大的主动性和极积性去研究解决各种工程实际问题,做一些有创新意义的工作。也就能使学生在毕业设计中更有目的地钻研和运用理论,锻炼基本技能,自觉提高独立工作能力,自始至终地用高标准要求自己,最后达到培养目标要求。
二、抓好毕业设计前各个教学环节(尤其是实践环节),是提高毕此设计水平的重要条件
建筑结构工程专业是设计类型的专业,培养目标测重于结构设计和设计问题的研究。上述毕业设计安排能不能完成培养目标赋予的任务?会不会削弱结构设计方面的训练?这是必须认真考虑的问题。
我们认为,一个结构工程师,除了有宽厚的理论基础外,必须有严S的学风,有熟练的运算、绘图和应用规范手册的技能,有一定的处理构造和施工问题的能力。这三方面是进行结构设计的基本要求。但要成为有作为的工程师,这些要求是不够的。他还要有丰富的想象力,能做出好的设计方案,会处理新的工程问题L.这祥才能使生产不断发展。所有这些学风、技能和能力训练,显然不能只在一个毕业设计环节中加以完成,而是大学五年培养的结果。大学平时教学环节和毕业计,@;一t有整体。所以,适当地对平时教学和毕业设计进行分工,将一些更基本的丨川练放庄F时教学中,尤其在乍时实践环节中加以完成,而毕业设计丨则重对培养综合性的理论联系实际的能力,独立工作能力和创新精神,则是可取的。
例如,学生测量实习时,我们可以要求他们在2~3周内完成一个广区(或地区)的实际测图任务,学生测绘的地形地物图作为该厂的竣工图或在该地区进行基建的依据。
学生肩负了生产任务,就能认真地对待每一个读数,处理每一个数据,绘制每一根线条。这样就能在不长时间内锻炼严谨的学风,为今后培养更好的学风打下基础。
又如我们有意地在一些课程设计和大作业中安排工程技能的训练。譬如在“单层厂房结构设计”中,我们可以要求学生对一个典型厂房进行构件选型、主体结构和构件计算、处理各种构造问题、画出结构布置图、节点大样图、构件模板配筋图、材料表等。
他们的计算和图纸大体应达到生产用结构计算书和结构施工图的水平。这样就使学生在课程设计阶段基本完成过去毕业设计中对结构施工图训练的要求,在毕业设计中就有更多时间去考虑新方案和新专题。在“髙层建筑结构”作业中,我们还可以要求学生进行一个较复杂的结构构件计算,了解一般结构工程的计算方法、步骤以及怎样进行数值校核的方法。那么学生在毕业设计中就能摆脱一些数值运算钏练要求,用计算机进行工程计算:腾出精力去研究更为复杂的问题。
施工实习时,我们选择宝钢工地作为实习现场。那里有宏伟的建设场面,有先进的施工机械,有众多的技术课题,有经验丰富的技术人员指导。我们要求学生在完成实习任务的同时,为工地解决一、两个实际工程问题,写出专题报告,由工地技术人员负责审阅鉴定。例如有的学生为了统一异型钢模板类型,改进了某项设计,可节约数十吨钢材;有些学生对上海地区降水工程的历史和现状进行了调査分析,或者对宝钢工程中的基坑边坡稳定问题进行分析讨论。他们都写出有价值的专题报告,受到好评。在77和78级两届实习中,学生几乎一致认为:“施工实习使我们开阔了眼界,学习了施工知识,受到了一次从未有过的独立工作锻炼,在能力培养上有一个飞跃”。
我们体会学生经过测量实习、课程设计、施工实习等实践环节训练后,在学风、技能和能力上,每次都能迈上一个台阶。如果思想抓紧,措施得力,一步一个脚印地前进,他们的进步将是不小的。这些训练都能为毕业设计打下基础,有些工程技术训练大体得到解决,有些能力培养有了良好开端。在这个前提下,无疑地应该而且可以对毕业设计提出更髙的要求。
三、不同类型毕北设计题目的做法和要求
根据上面的毕业设计要求和我们的具体条件,我们认为毕业设计净时间以16~17周为宜,毕业设计选题以三类为宜,即“设计类”、“设计研究类”和“其它形式研究类”。由于本专业培养目标和学生毕业后岗位都侧重于结构设计和研究工作,所以前两类题目应该多一些;又由于教学计划中对结构课程设计已有一定训练,所以单纯设计的题目也不宜太多,以免过多重复。至于三类题目的比例,要看每届毕业设计前的具体情况而定。
1.设计类题目,指的是学生所参加的实际设计任务,或以实际任务为背景的题目。这类毕业设计大体可分收集资料、方案、计算、绘施工图、总结等个五阶段进行。
在第一、二阶段中,要考虑建筑、结构、施工三方面问题;在绘图阶段学生应参加各设计工种的技术讨论和汇总工作;在总结阶段有人可写专题,有人可做本工程设计的业务总结。参加这类题目的学生一般可由三种人组成:基本技能尚嫌不足的学生,对结构设计有特长的学生以及少数成绩优秀、组织能力较强的学生。
2. 设计研究类题目,指的是学生所参加的某项实际工程设计任务中的研究专题。
也可以是学生在参加某项工程的部分设计后,着重解决一、两个专题。做这种专题时,在设计方面要求学生达到技术设计阶段的要求,有一定份量的计算和绘图工作;在研究方面要求学生有较深入的理论分析,有自己独立的和创新的见解,有一些专题论文。参加这类题目的学生人数应该比另两类题目多。这些学生对一般性的设计技能已有一定的训练,有较好的自学能力,因而在毕业设计中有可能对他们进行进一步提高的训练。
我们认为这类题目可以多一些,原因有四:
①学生在结构设计上至少能做到技术设计阶段,在研究上有自己的专题,能够满足毕业设计的基本要求;
②不受生产任务在时间上和工作量上的限制,生产和教学的矛盾不大,又能为生产和技术改造直接服务;
③题目与教师的科研能结合。目前教师的科研大体有两类:一类是基本理论,一类是工程技术专题。后一类更容易结合。教师指导这类题,花时间不多,收效却不小。
学生又能为教师的科研提供必要的数据,所以教师愿意带;
④与当前土建技术发展方向结合(例如髙层结构的某些专题,结构优化问题,抗震分析等),比较有生命力。
3. 研究类题目,指的是学生所参加的结构设计以外的专题研究,
2混凝土工程
高层建筑混凝土主体结构施工具有配筋多、体积大、结构复杂等特点,同时对施工技术具有较高的要求。在混凝土主体结构施工过程中,不仅需要控制施工材料的质量,在施工过程中还需要控制施工温度,严格按照相关的规范进行混凝土的配置、运输、浇筑、振捣、养护等,避免混凝土结构强度受到影响。作为一种水硬性材料,混凝土工程施工中必须进行适当的养护,可以说养护施工是混凝土质量的有效保障措施。进行混凝土养护,主要是为了在混凝土硬化期间,防止其表面的水分过渡流失,影响混凝土结构稳定性、强度,避免其表面出现裂缝。现阶段,混凝土工程养护施工中一般利用新型的养护工艺,即加入养护剂。利用养护剂能够有效的隔离空气与混凝土表面直接接触,避免水分流失,确保混凝土内部水化反应的进行。当然,在进行混凝土养护过程中,应该对养护的时间进行严格控制,对于大体积凝胶材料混凝土来说,其养护时间一般不能少于14天,同时也应该根据实际的情况,如天气、温度等进行具体考虑。对于大体积混凝土来说,其表面水分流失快,需要在其表面用一层塑料薄膜进行养护,及时调整混凝土内外温度差,确保混凝土的强度。目前,在我国高层/超高层混凝土结构中,C40-C60及混凝土应用已较为普遍,采用高强混凝土可以减少构件截面尺寸,增加有效使用空间,降低自重,节省材料费用。另外,高强混凝土流动性不佳,使泵送难度加大,促进了混凝土技术的进步,国内的泵送混凝土主要采用掺粉煤灰和化学外加剂。
3垂直运输
在高层建筑工程施工过程中,涉及的垂直运输作业很多,并且运输量一般较大,给指挥工作增加了难度,施工人员的安全防护工作尤为重要。所以,在垂直运输过程中,需要选择合理的运输机械,如施工电梯、塔式起重机、输送泵等等,这样才能确保垂直运输的安全,提高工程运输的经济效益。
对于建筑工程的结构检测可以分为两类,一类是对新建工程的检测,另一类是对于已经建成的工程,针对于两类工程所要检测的内容各不相同。对于新建工程而言,主要是对施工过程进行的质量控制,比如对于施工材料的检测,在施工材料进场时,要对其质量进行检验,根据质量控制体系的标准采用不同的检测手段。对于工程中的分部工程要进行质量检验,只有各项指标都符合规定的要求,才能够进行下一道工序。对于工程结构中可能存在质量问题的位置,要加强检测的力度,确保整体质量符合标准。对于已经建成的工程,检测的内容可以分为三个部分。首先要进行常规检测,对于建筑结构中的主要受力部件,裂缝以及受到腐蚀的部件,要检测其现有的结构参数。其次要进行专项检测,主要是对于建筑结构中出现的倾斜、火灾以及与设计功能出现偏差的部位进行检验。再次对建筑主体结构的可靠性进行检测,对其在安全性以及耐久性等方面做出评估,以确定建筑现有的使用状况。
1.2建筑工程质量检测的方法
对于建筑工程结构的检测方法有很多种,根据需要检测的部位以及规范标准不同,所使用的检测方法也不相同,可以按照规范标准的要求执行,也可以由检测单位自行研发,下面对几种主要的检测方法进行阐述。在对桩基进行的检测中,主要是检测其结构以及承载力,以此来确定基础工程的施工质量。一般情况下,主要有静载试验、低应变检测和高应变动测法。其中的静载试验应用的比较广泛,在所有的检测方法中也具有较高的可信度,其检测的结果可以为工程设计提供有利的依据。但是静载试验也存在一定的缺陷,检测的工作量较大,耗费时间长,投入成本高,所以一般都在小范围内使用。低应变检测主要是桩身的完整性进行检测,其耗费成本低,容易操作,时间短,其检测的结果可以为静载试验提供一定的依据。钻孔取芯法一般是对桩身的混凝土强度、桩身长度、完整性、桩底的沉渣厚度等进行检测,这种方法有利有弊,优势是操作过程比较直观,但是劣势是对于检测对象的局部缺陷很难发现,具有较高的施工难度,并且在检测的过程中可能会对桩身造成一定的损伤,耗费成本高,所以一般都在小范围内使用,对于超声无法检测的桩身或者静载试验时没有达到设计要求的情况下,可以使用这种方法。高应变动测法是对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。钢筋混凝土工程质量检测方法主要有回弹法、超声波法、超声波回弹综合法、钻芯法、拔出法等。其中,最为常用的是回弹法、拔出法、超声波法这三种。钢筋混凝土强度检测主要有:混凝土强度的检测;钢筋定位和保护层厚度检测;砌筑砂浆强度的检测;砌筑砂浆强度的检测常用方法破损检测主要有筒压法、推出法、砂浆片剪法、点荷载法;楼面板厚检测的常用方法主要有取芯法和钻孔法,均为先对楼板钢筋及板内预埋管线进行定位,然后通过取的芯样或在钻孔内直接测量楼板厚度。钢结构工程检测大体包括焊缝检测、螺栓连接检测、构件尺寸检测、构件缺陷和损伤检测、结构构件变形检测、构造检测、涂装检测、地基基础检测等几个部分。结构构件变形检测主要是利用激光测距仪、水准仪、全站仪、经纬仪等测量仪器对钢结构的挠度、倾斜度进行检测。构造检测是指根据观察测量判断构件是否符合《钢结构设计规范》中的规范要求。
2建筑工程结构质量检测方法应用
钢筋混凝土作为现代建筑结构主要材料,其建筑质量的好坏,将直接影响到我国人民生产生活。其质量检测作为工程质量检测一个重要环节,可分为三类。一是外观检查。二是预留试块检测。三是在结构实体上进行检测。在对混凝土进行检测时,其表层检测一般不会代表整体质量,因为混凝土经过长时间的使用,其表层和内部结构的抗压强度会出现差异,所以利用回弹法以及超声回弹综合法检测会因为受到技术的限制而出现检测误差,在这种情况下,可以使用钻芯修正法进行检测。在钻芯法中,最关键的是钻芯位置的选取,位置的选择直接关系到检测的结果。一般情况下,都是选择在结构受力较小并且最能够代表强度的部位,在位置选择时,应该对结构的内部设计进行详细的了解,避免从钢筋比较密集区域进入。所以对于独立基础或者是条形基础而言,因为其钢筋在底层,所以钻芯位置可以选择在上部。对于片筏基础或者是箱型基础,因为其钢筋都集中在表面,所以钻芯位置一般会选择在侧面。这样可以避免与钢筋和预埋件的接触,为钻芯检测提供了便利条件。采用回弹法检测混凝土强度时,一般都使用现行有关规范提供的测强曲线,当无法单凭回弹法检测结果确定混凝土的强度时,就必须采用钻芯法加以修正。超声回弹综合法在应用上也是较为多的一种方法,它的优点是对影响混凝土强度的因素都能够及时的反映出来,同时还能抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素,提高了混凝土强度检测的精度和可靠性。采用后装拔出法时,要求测试面平整、清洁、干燥,对饰面层、浮浆等应予以清除。
1 高层建筑结构设计的基本特点
与单层或多层建筑的结构设计相比,高层建筑在结构设计中要考虑的因素较多,尤其是如果实现建筑整体美观性和安全性的协调,逐渐成为广大设计师关注的焦点问题。近年来,在国内各地区频繁出现高层建筑建设质量问题,结构设计的不合理是其主要原因之一,设计师难以把握高层建筑结构设计的基本特点,由于设计方案的不合理性,最终导致建筑的整体质量难以保证。高层建筑结构设计的基本特点,主要表现在以下几个方面:
1.1水平荷载具有决定性因素
由于高层建筑的层数一般在15层以上,其自身重量和使用荷载必然会导致结构中竖向构件产生一定的轴力,所以在高层建筑结构设计中必须注意水平荷载的问题,保证建筑的整体高度与弯矩值形成正比。对于水平荷载与建筑结构之间产生的倾覆力距,则应与建筑整体高度的二次方形成正比。
1.2结构延性至关重要
与多层建筑相比,高层建筑结构的柔性相对较大,特别是在地震或地基不规则沉降过程中出现结构变形的几率较大,因此,为了进一步提升高层建筑结构在塑性变形后的变形能力,防止其出现倒塌的问题,必须采取有效的措施增强高层建筑结构的延性。
1.3侧移是主要控制性指标
在高层建筑结构的设计中,侧移是设计师必须考虑的关键性问题之一。随着现代高层建筑层数的不断增加,结构在水平荷载的强大作用下,其出现侧向变形的几率也无形中增加,所以一定要将高层建筑结构的侧移控制在合理的范围内。
2 高层建筑结构设计应注意的几个问题
目前,国内在高层建筑结构设计中虽然积累了一定的经验,并且积极吸取了国外的先进设计理念,但是对于相关问题的把握和控制仍然存在一定的缺陷,这是阻碍我国建筑行业整体设计水平发展的主要因素之一。结合国内高层建筑结构设计的现状,应注意的问题主要有以下几点:
2.1框架柱截面大小的选择
对于框架柱而言,轴压比越小在往复水平上荷载下的滞回曲线也会越丰满,即耗能能力越大,延性就愈好。而对于柱净高与截面高度的比值小于4的短柱,在往复水平荷载作用下其滞回曲线呈较瘦的反s形,耗能能力降低、延性较差,呈剪切破坏。
高层建筑的底部柱,由于对轴压比值有要求, 因此往往会将柱截面取得很大,但是由于受到层高的限制就使得框架柱成为了短柱。在实际的结构设计时,要确定截柱面的大小要注意以下几点:框架柱的截面首先必须满足规范轴压比的需要,从而为结构的竖向承载力和底板的抗冲切承载力提供保障。而对于形成的短柱,则可以通过增加体积配箍率或是沿着柱身增加箍筋达到提高延性的效果:采用钢管混凝土柱、劲钢混凝土柱或是高强混凝土柱;柱的轴压比必须满足规范限制,轴压比过大则结构的延性无法得到保证,过小又会造成结构的经济技术指标较差。
2.2短肢剪力墙的设置问题
在我国建设部组织编制的《高层建筑设计规范》中,对于短肢剪力墙作出了明确的定义,即墙肢截面的高厚比为5.8的墙被统称为短肢剪力墙。根据相关建筑技术部门的研究和实验,对于短肢剪力墙在高层建筑结构设计中的应用也提出了具体的要求,因此,在今后的高层建筑结构设计中,设计师应尽量减少或取消短肢剪力墙的设置,以免为建筑的后期设计和竣工质量检验造成麻烦。
2.3结构的超高问题
在高层建筑的结构设计中,超高问题是较为突出的,根据我国《建筑抗震规范》中的相关规定,必须对建筑的整体高度进行严格控制。我国高层建筑的限制高度一般分为:A级和B级两个标准,对于高层建筑的处理措施与设计方法的要求也有所改变。在高层建筑的实际设计工作中,设计师应根据建筑类型合理确定其高度,并且在通过相关部门的审核后,方可组织施工。
3 加强高层建筑结构设计的措施
在我国高层建筑数量增多、规模扩大,以及工艺和技术要求不断提高的背景下,在今后的高层建筑结构设计中,一定要不断采取新的理念和方法,全面提高设计方案的合理性、可行性与经济性,这也是促进我国建筑行业发展的先决条件。针对国内高层建筑结构设计的现状,应采取一下加强措施:
3.1进行合理的概念设计
在国外的高层建筑结构设计中,概念设计较为流行,而国内则较少采取此方法。所谓的概念设计是指在通过科学的构想来完善设计工作,促进设计方案更趋合理化、人性化。在我国的高层建筑结构设计中,应用概念设计方法时,必须考虑到结构的平面布置与刚度宜,以保证高层建筑的平面布置简单、规则,减少凸出或凹进等复杂结构。另外,在概念设计中尽量减少扭转对于结构的危害性也是十分重要的,可以从以下两方面入手:进一步增加结构自身抵抗扭转的性能;尽量减少或控制因地震作用而引起的建筑结构扭转问题。
3.2选择合理的结构体系
总结国内的高层建筑工程实践经验不难发现:在高层建筑结构设计中,如果结构体系的选择不合理,而仅是依靠所谓的先进理论和计算方法进行设计,难以保证建筑结构的安全性、经济性与可靠性,而且会留下较多的安全和质量隐患。由此可见,在高层建筑结构设计中,选择合理的结构体系是至关重要的,而且设计师应该重点分析的问题之一。目前, 国内的高层建筑中主要采用:抗震墙结构、框架结构、简体结构、板柱一抗震墙结构、框架.抗震墙结构,以及部分框支抗震墙结构等,每一种结构体系都具有其自身的优点的缺点,适用的环境也有一定的差异,所以设计师一定要结合工程项目的实际要求进行合理的结构体系选型。
3.3科学进行计算
在高层建筑结构设计中,科学进行各类数据的计算是设计师必须掌握的专业技能。根据高层建筑结构的实际情况,设计师要选取相应的计算模型。在进行概念设计时,要注意简化计算流程,以保证设计工作的时效性。目前,在国内高层建筑结构设计的计算中,各种专业的计算机软件和工具已经得到了广泛的应用,设计师仅需将各种实地测量数据输入到系统中,就可以在短时间内获取所需的各种专业数据,大大提高了设计师的工作效率和设计方案的准确性。
近年来, 我国高层建筑的建设有了迅猛的发展,而且成为促进国内建筑行业发展的重要建设项目。但是从高层建筑结构设计的整体质量而言,存在的弊端和问题相对较多,必须引起国家建筑主管部门和相关单位的高度重视。在未来的高层建筑结构设计中,广大设计师一定积极运用先进的设计理念和方法,在提高相关数据计算精确度的基础上,全面提高设计方案的质量,为工程项目的建设提供专业的工艺和技术依据。
参考文献:
近年来,随着我国城镇化发展的深入推进,建筑需求量越来越多。在现代建筑工程施工过程中,混凝土结构是普遍使用的一种结构形式。这种结构具有承载力强、耐久性好、刚度大、耐火性高、安全性高等特点,同时在施工过程中施工成本较低,得到了广泛的应用。在实际中,为了确保建筑混凝土结构的施工质量,实现建筑工程的各项功能,必须对混凝土结构设计中可能存在的问题进行严格的管控,合理分析,并制定相应的解决对策,为建筑工程施工质量的提高打下良好基础。
1建筑工程混凝土结构设计中的不足
1.1地基与基础设计中的问题
在混凝土结构设计中,天然地基独立基础有时因为持力层土层分布不均匀,使基础坐落在软硬不均的土层上,相邻基础沉降差过大,导致基础变形过大;由于地下室在提高建筑稳定性、地基承载力、减少地震破坏以及解决建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此,在很多建筑工程中,经常会设置地下室。当建筑选址在山地上时,由于原始地貌水位较低,设计过程中往往会忽视建筑工程竣工后由于回填土体毛细现象,导致地下室底板及外墙承载力不足,出现墙体裂缝和底板涌水现象,给工程项目带来难以解决的问题和损失。
1.2混凝土上部结构设计中的问题
在混凝土结构上部设计时,还存在一些问题,框架结构中抗震设防防线较少;因梁跨度大,梁截面高度就大,而框架柱截面较小,导致强梁弱柱情况出现;框架—剪力墙和剪力墙结构中,剪力墙布置不均匀,出现单肢剪力墙刚度过大,应力集中,连梁刚度过强等;高层结构中忽视零应力区等现象。这样类似问题出现,会给建筑结构的安全带来隐患。
2混凝土结构设计不足的应对策略
2.1混凝土结构地基与基础设计
在实际工程中,采用天然地基基础形式时,要么基础情况非常好,地基承载力非常高;要么上部荷载较小,楼层数较低,对地基承载力要求也较低,采用天然地基可以使工期短、造价低。但无论如何都要满足地基的强度和变形要求。根据地基基础设计规范的规定,地基承载力特征值低于130kPa、相邻建筑物距离过近可能导致发生倾斜、建筑物附近堆载过大等都应进行变形验算。当基础处于软硬不均的持力层土层上时,要采用褥垫层以调整不均匀沉降。根据具体情况,进行厚度约为500~600mm的换填,并进行分层碾压夯实。采用锥形独立基础时,斜面坡度小于1:3,混凝土能够振捣密实,保证基础强度和高度的要求。在对基础间拉梁设计时,要充分考虑梁上土的重量和柱底荷载拉力的作用,适当的增加配筋,从而保证基础的整体刚度。对于地下室工程,宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。当处于不利地段时,应采取相应措施。充分考虑各个构件所承受的荷载,尤其是水浮力,回填土后水的压力会升高。底板的浮力会加大,墙体的水平压力也会增高。针对这样的问题,在建筑使用功能允许的情况下,应将底板和地下室外墙尽量分隔成小跨,以减小压力对底板和外墙的影响,减少开裂情况的发生。同时,可以提高垫层混凝土强度等级,厚度也不小于100mm。
2.2混凝土结构上部设计
上部设计中,宜设置多道防线。(1)对整体建筑的抗震要求进行全面考虑,也就是重视概念设计。抗震设计宜采用平面布置基本均匀,竖向刚度无明显变形、承载力无明显突变的结构体系,不应采用严重不规则结构。因此应选择合理的抗震结构体系和构件截面尺寸以及合适的配筋方式,确保竖向构件有足够的延性,增大构件的塑性变形能力。框剪结构和剪力墙结构设计时,剪力墙应沿着纵横两个方向,布置在建筑周边、电梯间、楼梯间及荷载较大的位置,墙体间距满足规范,同时单片剪力墙的水平剪力不能高于结构底部总水平剪力的30%。在设计第二道防线时,要对剪力墙连梁的跨高比进行严格控制。实践表明,剪力墙连梁跨高比为5时,各项性能是最好的。(2)在进行剪力墙梁、柱设计时,应该坚持强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的原则。此外,对于中震程度建筑混凝土结构,需要考虑第一级别剪力墙,墙肢数量最少要保持4肢。当第一级别的剪力墙进入塑性阶段后,需要在级别较小的剪力墙进行多道设防,避免建筑在震动下过度变形,从而对级别小的剪力墙造成危害。在上部结构设计中,设计者应有选择的将纵横两片剪力墙连接在一起,在遇到中震或者大震时,剪力墙开裂会达到耗能的作用,这样就保持了建筑延性破坏,确保了建筑整体性能不损坏,真正做到小震不坏、中震可修、大震不倒,以保证人民生命财产的安全。
3结束语
在新时期下,不管是业主,还是建设单位都对建筑工程的整体质量有很高的要求,即使是墙体开裂都会对人的心理带来不好的影响。因此结构设计时必须根据具体情况,认真、仔细的对混凝土结构进行设计,并反复审查,发现问题后及时解决,不断优化混凝土结构设计方案,从而促进建筑工程施工质量的提升,为整个建筑工程各项功能的实现提供保障。
作者:毛亚凤 单位:昆明理工大学
参考文献:
[1]张立军.论房屋建筑混凝土施工技术[J].工程技术研究,2017,(2):73+75.
Abstract: in this paper the author according to the long-term practice experience, the list of some common problems with universal, hope through to the structural design of these common problem analysis, can to their peers of certain reference and reference.
Keywords: construction project, the structure design, research problems
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号
一前言
结构设计在建筑工程起着十分重要的作用,其不仅关系着建筑物的使用性能,还关系着工程施工的具体方案,影响了工程的经济效益。
本文重点研究了建筑结构设计过程中出现的缺陷,以保障设计质量能够达到理想要求。
二钢筋混凝土的承重选型及布置
⑴房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值。现行的《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。实际工程中经常存在这样的问题:某高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值,甚至有个别高层建筑房屋高度和高宽比均超出规定限值,且既无可靠的设计依据,在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强措施,给结构抗震带来安全隐患。另外还有一点也容易被设计人员所忽视,就是房屋适用高度除与结构体系类型和抗震设防烈度有关外,尚与场地类别和结构规则程度等因素有关,当结构位于Ⅳ类场地或平面与竖向布置均不规则时,其最大适用高度应适当降低(一般降低20%)。如某高层建筑32层,高115.8m,框架剪力墙结构,7度设防,Ⅳ类场地,根据规范其适用高度为120m,但由于建于Ⅳ类场地,其最大适用高度应适当降低(若按降低20%考虑,其最大适用高度应为96m),则该高层建筑需按超限高层建筑来
考虑。
⑵结构布置不合理。结构设计中十分重要的环节就是结构的布置要合理,即结构布置尽可能的“规则”。由于引起结构不规则的因素很多,特别是对于复杂的建筑体型,很难一一用若干简单的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。正是由于缺乏规范依据及相应的设计规定,加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解,有些设计人员往往对结构规则性把握不够,有时甚至听任业主和建筑师的要求,在实际工程中出现了不少规则性很差、对结构抗震十分不利的高层建筑。①平面扭转。由于平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构,在地震中会因产生扭转不规则而受到严重的破坏,所以在布置抗侧力结构时,应使结构均匀分布,令荷载合力作用线通过结构刚度中心,以减少扭转不规则的不利影响。②楼板局部不连续。一些高层建筑中经常带有较大范围的错层,使楼层的楼板不连续,楼板的平面刚度急剧变体导致结构不规则。目前在工程设计中应用的多数计算分析方法和计算软件,大多数都假定楼板在平面内不变形,平面内刚度为无限大,这对于大多数工程来说是可以接受的。但当楼板平而比较狭长、有较大的凹人和开洞时,被凹口或洞口划分开的各部分之间的连接较为薄弱,在地震作用中容易相对振动而使削弱部位产生震害,楼板可能产生显著的面内变形,因此应该对凹入或洞口的大小加以限制,并应采取相应的加强措施。③楼层的突然变化。当结构上部楼层相对于下部楼层收进时,收进的部位越高、收进后的平而尺寸越小,结构的高振型反应越明显,当顶部刚度过小时会出现鞭梢效应。当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时,结构的扭转效应和峰向地震作用效应明显,对抗震不利,因此应按规范对收进后的平面尺寸和外挑尺寸加以限制,设计上应考虑竖向地震作用的影响。④竖向构件不连续。在高层没计时,底层为了有一个较大的空间,常将底层设计为带转换层的大空间结构,使上部结构不落地,采用梁上起柱的办法,这就形成了柱构件上下不连续,容易使结构形成薄弱部位,对结构的抗震极为不利。
⑶结构缝宽度设计不合理。对于超长的工程建筑物,为了减少温度变化对结构的影响,应合理地设置伸缩缝。有些设计人员采用后浇带代替伸缩缝,后浇带根本不能解决温度变化的影响,只能减少混凝土材料干缩的影响。对不便于设置温度伸缩缝的超长结构,除留设施工后浇带外,还应采取其他构造加强措施,如加强顶层屋面的保温隔热措施,对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的温度筋,或采用预应力混凝土结构等。
对于地下室结构尽量不要设缝。有些设计人员常在高层建筑地下室.与裙房地下室之间设置沉降缝,这虽可解决两者问的沉降差异问题,但地下室设缝会带来一系列的问题,如地下窒底板和外墙在沉降缝处的节点处理非常复杂,施工困难,易出现渗漏水等质量问题,另外还常会导致高层部分的基础有效埋深不足。因此,笔者认为对地下室结构宜尽量不设缝,而采取其他技术措施来解决差异沉降问题,如采用桩基,使绝对沉降和差异沉降控制在允许范闱内,或在主裙楼之间留设施上后浇带,待主楼封顶后再连成整体。
三地基基础设计方面
⑴对基础的选型或施工的可行性考虑不够充分。如某高层建筑,设计时采用大直径钻孔灌注桩,桩尖穿越6~8m的卵石层进入中风化岩1倍桩径。按照现有的施工条件,桩尖穿越较厚的卵石层十分困难,成孔质量也很难保证,如果根据附近相似地质条件的工程经验,以卵石层为持力层,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。
⑵高层建筑基础有效埋置深度不足。在工程设计时,设计人员往往容易忽视规范的相关规定。如某高层建筑30层,H=106m,地下1层,设计采用桩基,筏板基础埋深为5.5m,不满足《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》(JCJ6―99)第4.0.2条中关于桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1/18的要求,该基础的埋深应不小于H/18=5.9m。有些工程主楼为高层。裙房为多层,两者之间用沉降缝断开,使主楼地下室在沉降缝一侧没有可靠的侧限。高层建筑规范规定,基础有效埋深应从具有可靠侧限的地面算起,而在工程设计中,设计人员往往容易忽略”可靠侧限”这一蘑要因素。
二、建筑工程地下室结构中的设计要点
1.地下室结构平面设计
在地下室的设计中通常会设计采光通风井,还要注意采光通风井的外壁要与顶板整体保证足够的距离,以免破坏地下室的稳定性。因整体建筑的建造需求,在地下室的施工建造过程中非常普遍的会出现超长现象,有时都会超过40米到60米,这样的加长的结构尺寸,当受到外界环境影响时易出现裂缝等影响强度的问题,因此在设计时要采取高效的防裂缝设计。可通过以下方法开展设计:安设伸缩后浇带,在地下室超长时,所安设的后浇带的尺寸要结合实际的钢筋拉普拉斯情况及操作空间进行合理设定;将微膨胀剂掺入混凝土中;分割地下结构等等。建筑工程地下室结构在进行最初的平面设计是,要全面考虑到建筑的人防要求,要结合其最终用途及使用要求做出合理的安全防水通道设计,并综合排风、通风及力求采光等相关专业条件进行科学的设计。
2.地下室外墙结构设计
地下室外墙结构的静止土压力系数是设计中重点考虑的因素,当静止土压力不具备试验条件时,就需要根据标准要求选取0.34~0.45的砂土和0.5~0.7的黏性土进行合理的操作。地下室外墙的配筋计算在实际设计中就要按照双向板的要求去计算带扶壁柱外墙的配筋,按地下室结构的整体电算去分析扶壁柱的配筋结果。此外还需要处理底板标高的变化,根据梁宽和梁内侧箍筋传递板的支座弯矩进行设计,在地面层的开洞位置设计外墙顶部的楼板支撑梁柱,并结合地下室外墙的实际情况以及车道底板的境况进行设计研究。地下室的外墙必须结合水、土的压力去验算外墙的抗裂系数,在设计中注意荷载、静止土压力系数,精确地进行室外墙的配筋计算和地下室的底板标高设计。
3.地下室保护层设计
对于地下室保护层和垫层厚度的设计中,必须保证相应的结构厚度保持有250mm,裂缝宽度则不能超过0.2mm,迎水面的钢筋保护层厚度保持在50mm。充分确保结构厚度以及迎水面钢筋保护层厚度大于规范限值,从而确保地下室保护层的质量
4.地下室抗渗抗浮设计
建筑地下室由于其所处的特殊位置,及施工季节的影响,可能存在雨水等因素,因此要对地下室考虑抗浮设计,特别是纯地下部分及裙房部位是抗渗抗浮工作的关键点。针对该问题通常可采取以下几种应用措施:(1)在不影响其它结构设计的前提下,应将基坑底的标高最最大限度的提高,达到抗浮效果,特别打出的是,在高层建筑的地下室基础底板应采用平板阀板或梁板筏板。(2)倡导应用无梁楼盖与宽扁梁。(3)强化抗渗抗浮设计的另一个有效办法是增大地下室自重。(4)设抗拔桩。
5.地下室的防水设计
在地下室的设计中防水设计也是其中一个较为重要的设计环节,在设计初期要进行实地考察,对建筑所处地区的气象环境进行调查,对降雨量等水量因素进行了解,后根据工程的实际性质来确定相应的防水等级有防水层层数,在防水材料的选择中也要选择质量高的、防水性能好的防水卷材,避免因防水材料失效而带来的防水失效问题。此外,还可采用自防水混凝土来增强防水性,设计足够的混凝土壁厚度,来完善地下室的防水设计。同时由于现在的很多住宅区楼宇的地下室多用作用停车场,因此在防水设计时还要注意地下室车道中积水的排放设计,注重承台及积水抗等的节点设计等等。
6.地下室基坑支护结构设计
地下室基坑支护结构设计必须满足强度和变形问题的要求,根据不同的实际情况,采取相应的围护措施确保基坑支护结构的施工现场能够实现安全经济省时的设计目的。在内支撑的设置中必须确保整个支护结构的合理性,满足设计内力要求,方便于对基坑支护结构和附近建筑的实时监测,实现信息化施工目的,从而保证施工质量和施工安全。
7.地下室的抗震设计
通常在建筑物的设计中,要将搞震设计做为设计的关键点之一,而地下室抗震性能的好坏直接影响着整个建筑体的抗震性能。在对地下室防震性进行设计时,通常要确保其埋深大于地下室外地面的高度,这样在计算总高度时,会将地下部分排除只从地面高度算起。建筑地下室的相关建筑标准中有规定,地下室楼层的顶楼的上部结构部分应梁板结构,且上部结构不能是无梁楼盖的顶板。当地下室顶板标高变化超出梁高范围时,不应作为上部结构,除非采取进行处理后方可计入在内。
钢材受自然因素影响较大,一旦长时间暴露在室外环境中,就极易被锈蚀,不仅钢材的外观会深受影响,钢材的质量也会大打折扣。因此,在钢结构建筑设计中钢材防腐问题也是必须引起高度重视。当前,钢结构建筑设计中对于防腐方面问题的解决方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。设计人员会根据钢结构建筑的要求选用合适的防腐涂料,并要求施工人员在施工中严格按照相关要求规范进行操作。此外,对于钢结构构件也有不同的要求,例如有的构件在出厂前需要涂刷一层底漆。在钢材上涂抹防腐涂料就目前来看是最为有效的防腐措施。但是这样做只是基础性的防腐,因而为了提高钢结构的防腐效果,就必须选用耐候钢作为钢结构建筑的首选材料,并利用热浸镀锌技术对其进行处理,利用镀层,达到保护钢结构不被腐蚀,尤其是应加强有机涂料配套技术的应用,以及阴极保护技术的应用,才能更好地确保其防腐性能得到有效的提升。
1.2钢结构设计在物理方面的问题及对策
1.2.1噪声问题及对策
噪声问题是现代建筑中最为常见的问题之一,且一直没有得到彻底的解决。怎样有效降低噪声已经成为当前建筑学中的重要研究课题之一。人类耳朵能够听到许多种声音,而这些声音又大致能够分为两类,一类是无害悦耳的声音,例如音乐声、鸟鸣声等;另一类则是有害的噪声,例如各种机械发出的轰鸣声,刺耳的喇叭声等。一般情况下,建筑使用功能的不同对隔音的效果要求也不同,例如大型商场建筑,其隔音效果要求较低;寻求安静的住宅建筑隔音效果要求就较高,这就需要设计人员根据建筑使用功能以及隔音效果的不同要求进行专门的设计。在钢结构建筑设计中所采用的隔音措施主要有:使用隔声门、隔声窗,并在建筑或需隔音的房间外墙上使用隔声性能较好的材料。根据建筑使用功能的不同,其对吸音的效果要求也不相同。例如音乐厅类型的建筑,其主要使用功能就是让人类的耳朵吸收发出的音乐声,所以在音乐厅类型的建筑中通常会在顶棚增加反射板用来反射声音,若是音乐厅中的声音无法反射,那么人类的耳朵所听到的声音就会有缺失,甚至是听不到声音。当前,解决吸音问题的主要措施有两种:第一种是科学的设计吸声结构,例如孔石膏板吊顶。第二种是采用先进的吸声材料,例如玻璃、岩棉等吸声性能较好的材料。
2建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点
2.1建筑工程中钢结构稳定设计的特点
建筑工程中钢结构稳定设计的特点主要表现为:第一,钢结构的多样性。建筑工程中钢结构设计方面的问题直接影响着钢结构的稳定性,特别是承荷载力大的钢结构部位,在进行这类钢结构部位设计时必须进行多方面的考虑,并对钢结构的稳定性进行认真分析、探究。第二,钢结构的整体性。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体,任何一个构件所具有的作用都是不容忽视的,若是当任意一个构件出现问题,例如失稳、变形等情况,那么必定会对其他构件造成影响,最终导致钢结构整体稳定性出现问题。
2.2钢结构稳定性的计算方法
(1)整体刚度计算。在现行的钢结构计算规范中,通用的计算方法是轴心压杆稳定计算方法,其主要采用是折减系数方法和临界压力求解法。其中,临界压力由欧拉公式给出。(2)整体稳定性分析。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体,其整体稳定性受各种构件的制约较大,各构件之间是否具有良好的稳定性,是确保钢结构整体稳定性的前提基础。所以,应对其整体稳定性进行分析。(3)其他特点的稳定计算。钢结构的各种组成构件又能分为两大类,为弹性构件和柔性构件,因而,在进行钢结构稳定性时应重视这一特点。由于柔性构件容易发生变形,进而导致钢结构内部也发生变化,最终对钢结构整体稳定性产生严重的影响,所以,必须重视柔性构件的分析。
2.3钢结构稳定性的分析方法
(1)静力法。静力法的分析原理是结合已经出现了微小变形后的一些结构受力的条件,并根据这些条件来建立相对平衡的微分方程。通过建立的微分方程仔细的计算出构件受力的临界相关荷载。在实际中应用静力法构件平衡微分方程时,应遵循相关设定,具体表现为:直杆构件应该为截面,其压力应始终遵循之前的轴线进行作用。(2)动力法。当钢结构的结构体系处于平衡状态下时,若是受到一定的干扰,那么整个结构体系就会产生振动,这时应采用动力法对钢结构的稳定性进行分析。钢结构整体稳定性与其所承受的荷载有着密切关联,在钢结构出现变形以及钢结构振动加速时,这种联系更加紧密。若是钢结构所承受的荷载值低于钢结构自身稳定性的极限荷载值时,会出现加速度和之前的钢结构变形的具体方向相反的状况。(3)能量法。若是在实际应用中钢结构载着保守力并且已经具备结构变形的相关受力条件,那么就能以此条件构建总体势能。如果要计算钢结构的总体势能,则必须满足一个前提条件,即钢结构处于相对平衡的状态下。
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
虽然我国建筑事业已经取得了不错的发展,建筑技术和设计方面水平都得到了不断提升,但建筑结构设计中还是存在一些问题需要设计师去注意并解决,只有不断纠正和解决结构设计中的问题才能保证建筑结构的稳定性,保证建筑工程质量。下面就结合工作实际中遇到的一些问题做如下探讨。
一、 地基承载力深度修正的问题
设计不超过 20 层的高层、多层建筑时,我们经常直接选择桩基的基础形式,其实在非软弱土地区,应首先探讨采用天然地基的可行性,以利于降低基础造价,合理地确定地基承载力值就显得尤其重要,《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)规定:地基承载力特征值应按下式进行修正:fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5),而在地基承载力值的组成中,深度修正部分占有较大的比重。这对于主裙楼一体结构,在进行主楼地基承载力计算时,因裙楼基础的有利及不利影响,如何合理地确定用于深度修正的深度值 d 尤为重要。规范在 5.2.4 条条文说明中这样规定“对于主体结构地基承载力的深度修正,宜将基础底面以上范围内的荷载,按基础两侧的超载考虑,当超载宽度大于基础宽度的两倍时,可将超载折算成土层厚度作为基础埋深,基础两侧超载不等时,取小值。”这就要求设计人员在进行具体工程设计时,应根据此条的要求,结合工程实际情况合理地确定承载力深度修正所采用的埋深
值 d,但设计人员对此认识却并不一致,经常有困扰。最常见的是高层主楼带地下车库这种类型.
(1)当高层主楼采用筏板或箱型基础时,在主楼纵、横两个方向上,若 B1、B2 均大于 2B0,才能考虑裙楼荷载对地基土产生的超载作用,将超载折算成土体厚度 d2,(两侧超载不同时,取小值),此时 d=d0+d2,若 b1、b2 中有一值大于 2B0,而另一值小于 2B0 时,或均小于 2B0 时,裙楼荷载作为超载折算为土体厚度 d2,当 d=d0+d2≥d1 时,取 d=d1,当 d=d0+d2
(2)当主楼采用柱下独立基础加防水板的形式时,则靠近地下室一侧的基础可考虑土的超载作用,d 的取值同 1,但主楼内的其他基础的埋深 d=d0。合理确定用于深度修正的基础埋深值 d,从而确定主体结构的地基承载力值 fa,这样才能使结构的基础设计达到合理经济,最优化。
二、 主次梁节点设计问题
我们在工程设计的计算过程中不可避免地会出现主次梁相交的情况,时常会发现框架主梁扭矩很大,抗扭承载力不足,有些处理办法就是将次梁与主梁相交处设为铰接,释放扭矩,但这样处理是否合理,与实际的受力情况是否一致呢?个人以为:作为梁端铰接,就是要保证梁端有一定的转动能力;固接,就是要限制梁端的转动能力;而实际上没有完全的铰接也没有完全的固接,梁端铰接不能随意地人为设置。
设置铰接梁,是允许此梁在两端形成朔性铰而产生裂缝,但是不会破坏,就是说形成朔性铰之后,此梁由超静定变成静定结构,结构设计一般都是超静定结构。这样一个破坏不会对整个结构体系影响很大,才能满足结构安全的冗余。如果主次梁截面相差较大,支座主梁对次梁约束不大的情况下可以设定为铰接,即使为铰接,《混凝土结构设计规范》10.2.6条对此做出了规定,要求上部配置构造钢筋,且构造钢筋截面面积不得小于下部钢筋的 1/4,;如果主次梁截面相差不大,次梁高度只比主梁少50mm,这时候就不能完全忽略主梁对次梁的约束了,这种情况是最容易出现框架主梁配筋超筋、抗扭承载力不足。如何处理,首先我们应该考虑加高框架梁解决配筋超筋,加宽框架梁解决受扭不满足,如果条件所限不能加宽,那才可以看能不能铰接次梁了,但这里的铰是指的假想铰,而是要保证支座负筋首先屈服,造成内力的卸载和重分布,分布后达到和铰接类似的受力情况,此时的铰接就得要从构造措施上进行保证,现行国家标准图集《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101-1)第 86 页针对非框架梁(即次梁)的配筋构造做出了明确的示意。
结构设计最重要的原则是:结构设计建模要立足于结构自身,主要力学模型要与实际构件接近,以保证计算结果能够真实反映结构状况,这样才能保证结构的安全。
三、 地下室嵌固端的选择问题
在有地下室的结构设计时,地下室的顶板是否作为上部结构的嵌固是很重要的。这不仅仅是关系到计算结构的内力的大小,而且在某些工程中会整体结构成为一个超限建筑,对结构设计造成难点。嵌固的概念,这里所说的嵌固应该是强度嵌固而非力学嵌固;力学嵌固―― 完全刚性的固定,嵌固点以下刚度无穷大,嵌固点无平动、转动,实现了完全的约束。而强度嵌固―― 柱的塑性铰出现在地上一层的下端,而不是出现在梁柱节点两侧的梁上,即强梁弱柱.实现的方法:(1)增大梁的抗弯能力;(2) 增大地下室柱顶的抗弯能力;(3)满足规范的各项要求。嵌固端所在层楼板要求连续,这样才能保证水平地震力的传递。实际工程中常遇到地下室顶板开洞,甚至是大面积的开洞,此时必须要与建筑专业配合,避免将洞口设在主楼周边,开洞面积不宜大于嵌固端层楼板面积的 30%,同时将洞口周边楼板加厚,以满足刚性楼板的要求。工程中还会碰到当地下室顶板的标高不一致的情况,以下沉式广场为代表,如果地下室顶板与地上一层高差小于层高的 1/3,则只要地上一层的侧向刚度能满
足规范要求,则地下室顶板可作为嵌固端,即使高差稍稍超过 1/3 层高,也可将主楼周边一跨的楼板适当抬高以满足高差,不过需进行加强处理:有错层部位加大梁的刚度,在错层处楼板加腋,以保证水平剪力的传递路径。
四、 结语
建筑结构设计是建筑工程的开端,其需要设计师具有扎实理论功底和创新思维,以及严谨的设计工作态度。对于结构设计中出现的问题,设计师要积极采取相应的措施进行解决,保证建筑结构设计的合理性和科学性,以此来保证建筑结构的稳定性和建筑工程质量,推动建筑行业的不断向前发展。
参考文献:
[1]温启平,殷欣.基于防震考虑的高层建筑结构设计要点探析[J].建筑知识(学术刊),2013(02).
[2]吴毅宽.建筑结构设计基本原则及合理设计方案分析[J].建材与装饰(上旬刊),2013(01).