房屋结构建筑设计范文
时间:2023-07-31 17:42:06
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篇1
房屋建筑结构设计是指将建筑及各相关专业所要表达的内容通过结构语言予以体现的过程,结构方案、结构计算以及施工图设计是房屋建筑结构设计的重要内容。结构方案是指房屋建筑的主要结构形式,具体包括建筑物的重要性、工程所在地的抗震设施烈度、相关地质勘测资料以及场地类型等等。结构计算,是指在掌握房屋建筑结构形式数据资料的基础上,针对房屋建筑结构开展的计算活动,包括结构内力、荷载以及构建试算和计算等等,最终目的在于用科学的计算方法保证房屋建筑结构稳定性和安全性。施工图设计则是根据计算结果来确定房屋建筑构建的具体布局,然后明确施工构造及施工措施。
2结构设计与概念设计的关系
在建筑结构设计过程中,现行结构设计与理论之间存在一定的差异,特别是结构设计的不可计算性,导致结构设计需要更多地注重概念设计。概念设计就是以个人实际经验为基础,基于宏观的角度对建筑结构实施的定性设计。但是,概念设计不是凭空落成的,需要考察实地情况,包括气候环境、地质情况、自然风貌等,根据所获得信息给予的灵感和理性认知,拟定关于一个建筑物的初步想法;这个想法不同于精确的测量计算,除了灵感和理性认知还要基于工程师丰富的实地工程经验。概念设计更加注重设计结果,而结构设计则是一种逆向的推导过程,在概念设计的基础上,通过对力学、构造学等理论知识,配合相关的数据原理而推导出房屋建筑结构布置。综合而言,建筑结构造价水平的高低以及建筑的施工进度是由概念设计所决定的,如果房屋建筑的概念设计不合理,就可能增加建筑造价,延误工期。概念设计体现的是一种先进的设计思想。受技术水平和计算理论等因素的限制,房屋建筑结构设计结果往往与建筑实际存在较大差异,而为更好地弥补这些误差可能导致的问题,必须要借助概念设计来增强结构设计的科学性和合理性。可以说,概念设计和结构设计之间是一种相辅相成的关系,结构设计对于现代房屋建筑工作的开展显然具有非常重要的意义,而概念设计则起到对结构设计补充和优化的作用。优秀的概念设计往往有着较为可靠的经济预估,因此也有较高的可行性,同时还可以避免复杂的运算劳动,减少结构设计风险,确保房屋建筑结构设计的整体水平。
3结构设计的主要措施
3.1科学选择建筑场地
建筑场地的选择对房屋建筑结构设计结果有很大影响。房屋建筑场地应该选择抗震性较好的地方,这能有效地减少外力对房屋建筑结构的影响。如果要在地震区进行建设,就必须要充分考虑结构破坏因素,根据结构体系方案以及设计的经济性和合理性来确定结构体系,以充分保证建筑结构的匀质性。房屋建筑场地发生地震事故时,由于地震会持续一定的时间,因此,必须在房屋结构上设计多道抗震防线,确保房屋建筑结构的整体系数能够有效地满足抗震需求,增强建筑整体的抗震能力。
3.2合理选择结构材料
在选择结构材料时,设计人员要充分结合自身的设计经验,借鉴和参考已建建筑经验,选择承重能力较强的施工建设材料,以防因计算结果不精确而影响建筑建设质量。建筑结构设计人员要合理分析和评价施工图纸,深入探讨施工图纸中可能存在的数据问题,并以此来作为结构材料选择依据,确保结构设计的科学性和合理性。如在钢筋、混凝土的选择上,一定要根据国家标准选择适合强度的施工材料,一般箍筋与混凝土强度等级不能低于C20,直径10mm的纵筋,强度等级不得低于C25,这样才能够充分满足强度等级设计要求。其他结构材料的选择也应该严格遵循国家标准,而不能够单纯地依据计算结果来判断。
3.3注意结构受力的合理性
合理选择房屋建筑结构材料将显著提高建筑结构的整体强度,降低结构构件对建筑受力的影响,确保房屋建筑结构设计满足实际的建筑需求。通过建筑结构设计能够获取相对全面的计算结果,反映出建筑结构的受力情况。但是,通过计算机以及理论推导所获取的实际数据往往存在一定误差,并且容易出现与现实建设需求不符的情况。这样的情况下,就必须要适当采取概念设计来提升建筑结构设计的可靠性。
3.4注重施工现场的规划管理
在房屋建筑施工过程中,存在较多不确定因素,这就需要设计人员加强对施工现场的规划和全程把控,以降低不确定因素对结构设计的影响,使施工作业活动能够按照房屋建筑结构设计结果有条不紊地开展。由于房屋建筑结构设计依赖于计算机和理论数据,这些计算的结果与现实是存在一定差距的。因此,设计人员不但需要对结构设计予以高度关注,更需要凭借自身的经验和设计技术,做好施工单位、监理单位的协调和交流活动,提出建设风险,保证设计方案的顺利落实。
4结构设计与概念设计协同工作的应用
在建筑结构设计中,协同工作的定义是将建筑工程中的每个构件的性能和作用充分到极致,并实现与其他部件的相互配合。在协同工作中,要求与各个产品零部件的使用寿命相似,并且具有相同的荷载,正确处理基础结构与上部结构之间的关系,确保两者之间形成一个有机的整体。下面以地基基础中结构设计与概念设计协同工作的应用为例进行说明。传统的建筑设计流程用到的算法往往是将上部建筑、基础、地基分别视作独立的单位,测量和设计都独立进行,但并不意味着,某一单元出现的问题不会影响到其他的结构单元,经过实践检验,这种流程有着不可忽视的缺陷。地基基础往往对上层建筑造成很大影响,若地基产生沉降现象,则地面建筑大多会开裂、错位、甚至崩塌;同时,如果地面结构的建筑层数不符合规范,超过地基、基础承重,则也会给地基带来变形的危险。因此,在地基基础的概念设计当中,要更多地考虑到将地基基础和上部结构结合在一起分析,这样才能减少地基变形带来的负面影响。
5结语
篇2
关键词:建筑设计;节能建筑设计;思考
中图分类号:TE08文献标识码: A
引言
在经济社会快速发展的今天,地球能源消耗越来越大,人们的环保节能意识越来越强,城市建筑设计中对于节能设计的考虑也逐渐增加,节能建筑的设计符合社会发展需求,在这样一个环境、能源被高度破坏的时代,节能建筑设计受到建筑行业的关注,而且将成为建筑产业发展的方向,在整个建筑施工过程中发挥着关键的作用。
一、节能环保对现代房屋结构设计的作用
我国的建筑新建面积每年都在20 亿m2 以上,建筑行业是用能大户,并且很多建筑都存在着资源浪费的情况,使得我国在世界上成为建筑消耗量最大的国家,所以发展节能建筑被越来越多的人所关注。目前我国经济建设的步伐正在加快,这就要求建设与之相适应的注重以人为本的节能建筑。
房屋建筑节能包括照射、采暖和利用空调等方面,并在房屋设计、建造和使用过程中采用新型的节能环保材料、施工设备和技术、产品等,执行节能标准,加强对可生能源的再利用,减少供热供应、照明、热水等能耗,加强对自然光利用的同时提高空调的制冷、制热系统的效率等措施。这不仅要注意建筑的便利性和舒适性,还要提高能源的利用效率。节能环保对房屋建筑施工有着重大的意义,加强对可生能源的利用,提高能源利用效率,可以缓解目前资源紧张和环境污染的局面,保护生态环境,保障国家能源安全。随着房屋建造工程的日渐火热,减少能耗,实施节能,就成了城市化建设过程中必须要解决的问题,这不仅有利于可持续发展,而且具有很强的社会意义。
二、我国房屋建筑结构设计中应用节能环保现状
房屋的建设不仅和整个社会进步程度,经济发展程度有关,它更关系着国计民生,目前城市住宅的数量和质量都在不断增长,促进了城市化进程的加快。房屋建筑在设计时一般都把重点放在建筑外观造型和绿化设计上,而往往忽略了建筑与环境的整体协调性。比如房屋在设计时要注意选择一定的通风性和光照方向,一些材料的保温设计规划上,虽然我国出台了相关节能标准和法律规范,但是对于防火设施和隔离等措施并没有按规范实行,并且技术也不到位,设计粗糙,这样不仅在节能设计上力度不够,而且还会造成损耗过大,使房屋造价升高,甚至建筑的时候不加注意,有可能使房屋结构建筑出现一些安全隐患。
现在很多房屋建筑使用一次性能源,技术很少来自国内,说明国内在节能材料供应上严重不足,具有技术、主流产品和拥有自主知识产权的骨干企业少之又少,市场的供需之间就产生了矛盾,节能市场就成了薄弱环节。
目前很多房屋建筑在节能方面,验收和检测方法也并不标准,多使用现场测量的施工方法,测试时只是采取几个代表性的测点,所以测得的传热系数值并不准确,而且也不能对建筑物的屋面和建筑墙体得到全面的认识。建筑用材、热环境用设备和本体技术等许多方面都包括在房屋建筑节能范围内,所以改善这些技术也是解决房屋建筑能耗问题的重要突破口,并且房屋设计其本身也存在着很大的困难性和复杂性,所以进行节能改造并不是件容易事。20 世纪80 年代,国家就开始重视房屋建筑节能的问题,并且提出了一系列的规范标准和设计理念,但是实际上这些规范和理念并没有得到确切的落实,所以与发达国家的差距会越拉越大。
三、房屋建筑结构设计中的节能措施
(一)、重视对废旧建筑材料的回收利用
一般而言,对可再利用的建筑材料进行充分地回收利用,不仅能够有效地降低能源的消耗,而且是落实绿色建筑体系的重要机制。因此,在对建筑过程中所产生建筑材料进行处理的时候,有机地将此转化为生活中能够利用的东西是很有必要的,例如木制品、钢材、保温材料等,在得到了一定的加工和改造的时候,在满足相关规范及要求的情况下,应用在新建筑物中是很不错的选择。王澍先生设计的宁波博物馆就是一个鲜活的例子,将建筑废弃材料重新组织构成建筑的外立面,既是崭新的建筑语言表达,又重新赋予了这些废旧材料的生命。
(二)、加大清洁能源的使用
太阳能资源作为一项丰富且清洁的能源,将太阳能应用在建筑节能设计中显得尤为重要。具体来讲,在进行建筑节能设计的时候,将太阳能设备科学地安装在高层建筑物的顶部,这样就可以有机地将太阳能资源转化为直接使用的能源。与此同时,自然光也是一种重要的清洁能源,而且自然光对人们的视觉是非常合适的,所以在建筑设计的时候,应该最大限度利用自然光线、光的反射、光的折射等。除此以外,充分利用风能也是一项重要方式,即将风力发电设备科学安装在建筑物的合理位置,这样就能够有机地将风能转化为直接使用的能源。
(三)、完善外墙的设计
一般来说,建筑物的结构除了窗就是墙体,而且墙体由于其承重的要求,所占比例极大,若对墙体节能设计考虑不周,可能导致大量的能源消耗。有专家研究表示,若应用适宜的节能方式设计外墙,可有效利用光能,室内的温度差与普通墙体比较最高可达十摄氏度。因此,在墙体节能设计时,必须使用先进的节能技术设计,选择优质的、保温效果好的材料进行建筑施工,尽可能降低温度损耗。对于结构的窗户,也要做好节能设计,提高窗户的隔热功能,尽量降低窗户占结构的比例,防止热能损耗。除建筑物的四面墙体与窗户外,就只剩房顶可以直接接触热能与其他能源。屋顶设计对于热能的消耗相对较小,但夏天时可能造成室内温度过高,所以在进行节能设计时,要使用隔热层或是通风层来进行隔热,使居住效果更佳。
(四)、使用节能环保的建筑材料
要做好建筑节能设计,达到节能效果,可以从建筑物原材料入手,使用节能的材料进行施工。目前,我国常用的建筑节能材料为生态建筑材料,它们与传统的建筑材料相比,有污染少、成本低、可回收循环使用、使用性能高等优点。企业在建筑施工过程中,可以以废弃的石粉为原料制作的纤维石膏板、新型隔墙板及空心砌砖等材料施工,这些原料隔音、隔热效果都很好,是很好的节能材料。
硅酸盐砖、烧结空心砖和烧结多孔砖、建筑砌块、建筑板材、玻璃棉制品等都是国家提倡优先使用的节能材料。硅酸盐砖主要原料是钙质材料和硅质材料,通过一定量的石膏等,经过搅拌、压制、养护等工艺而成,非烧结硅酸盐砖有蒸压灰砂砖、矿渣砖、煤渣砖、煤粉灰砖等,其中在建筑材料中广泛应用的是蒸压灰渣砖。烧结多孔砖和烧结空心砖,它们都是以黏土、页岩为原料,砂浆用量少,节能性好,保温性也不错,主要用于非承重部位。建筑砌块的自重轻,生产不用土,施工节省砂浆,造成的能耗也比较低,经常用于地基和抗震处理。建筑板材如GRC 空心条板重量轻、强度高、耐水性好、抗冲击、隔音效果好,所以经常用于公用或住宅建筑的墙体。玻璃棉制品热导率小、耐腐蚀、隔热保温、隔振性能好,通常用于隔热和建筑保温的部位。
(五)、门窗的节能设计
门窗的保温性与气密性是房屋建筑中的重点,在传统设计中,通常使用单玻实腹钢窗,而它的气密性和保温性能都比较差,针对这种情况,目前我国对门窗保温做出了明确规定,比如要加强阳台和窗户的保温,改善门窗保温效果,降低门窗的传热系数等。因此一些弹性密封条就成了很好的节能材料。比如在窗户门框边沿都抹上密封膏,在门框与窗户之间使用一些泡沫、橡胶密封条,在扇与玻璃之间可以使用一些弹性压条来处理等等。当窗子使用的是金属窗或者钢塑复合窗时,可以利用镀膜玻璃、空玻璃等,避免其产生冷热板桥,降低辐射。并且在设计保温的同时,还要注意防火防盗,可以在门内空腹处添加岩棉板或者聚苯乙烯板,增加它的绝热性能。这些措施都可以使门窗节能性得以提高。
结束语
总之,我国的节能建筑设计技术还处于初级发展阶段,很多技术需要技术人员不断的完善。要加强节能建筑设计技术的开发与研究,处理好人与自然的关系,为建设环保型社会尽一份力。
参考文献
篇3
【关键词】房屋建筑;结构设计;原则;方法
前言
建筑结构设计质量的好坏,在一定程度上决定了房屋建筑的使用寿命,同时也在很大程度上决定了设计单位和施工单位的综合竞争力,将对企业的经济效益和长远发展产生重要影响。同时,房屋建筑结构设计质量的好坏,直接关系到建设使用者的生命与财产安全,高质量的建筑结构设计能够赢得广大人民群众的一致好评,能够帮助企业树立良好的社会信誉和品牌形象。因此,房屋建筑的结构设计是至关重要的,设计人员一定要严格遵守相关设计规范和标准,坚持正确的设计原则和方法,尤其是对于房屋建筑物的关键部位要给予重点关注,确保建筑结构设计工作的水平和质量,为房屋建筑工程项目的顺利开展和高质量施工奠定良好的基础。
1 房屋建筑结构设计原则
房屋建筑结构设计的最根本目标就是要保证房屋建设项目的实用性和安全性,更好的满足建筑用户对建筑物的各项需求。如果无法保证建筑的结构设计水平,轻则会影响到建筑物的使用寿命,严重的甚至会引发不同程度的建筑安全事故,造成不必要的生命财产损失或经济纠纷。建筑结构设计人员在实际工作中,一定严格遵循以下几点:
1.1 善于把握建筑结构设计的重点和难点,做到“抓大放小”,增强设计工作的针对性,对于房屋建筑的关键部位,如基础、屋顶、楼梯等,一定要投入充足的时间和精力,确保建筑物关键环节的设计质量。
1.2 要通过多项设计举措,确保房屋建筑结构设计的安全性。安全是建筑结构设计过程中需要考虑的第一要素,只有在设计环节构建多条安全防线,才能更好的保证建筑用户的人身安全和财产安全。
1.3 房屋结构设计要坚持“打通关节、保持平衡”的原则。这主要是为了使建筑长期处于原始的静态下,因为当建筑物内部力量不均衡时,建筑物构建之间的静态平衡也将被打破,这时建筑物的整体结构和稳定性就会发生变化,建筑结构设计人员在设计过程中一定要考虑到这种情况,通过有效的设计措施和方法,避免建筑物构件相聚后导致的静态失衡。
1.4 房屋建筑结构设计还要坚持“刚柔相济”的原则,这有助于建筑物综合职能的实现和发挥。
2 房屋建筑结构设计的基本方法
2.1 结构平面图的设计
设计人员在进行结构平面的设计与制作时,首先要做的就是对房屋建筑的施工环境和地质环境进行考察,增强结构平面图设计的针对性和合理性。当房屋建筑位于抗震设防烈度在七度以及以上区域时,建筑结构设计人员必须通过计算机的结构软件进行建模计算。而当抗震设防烈度低于七度时,结构设计人员可以在遵守基本抗震规范的基础上,不进行建筑截面的抗震验算。因此,这时建筑设计人员可以不通过计算机结构软件进行建模计算,而是采取直接设计的方式,这有助于提高房屋建筑结构设计的效率。但是,设计人员必须对房屋建筑结构的局部受压情况和整体受压情况进行综合考虑,确保结构平面图的设计效果和设计质量。
2.2 楼梯结构设计
房屋建筑设计人员在进行楼梯结构设计时,要注意以下几个问题:(1)对于楼梯在个别位置上的不适,可以使用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中;(2)楼梯高度的设计必须符合房屋建筑的基本要求,并保持各个楼层在位置上的一致性;(3)要确保建筑楼梯设计的扰度;(4)要避免首段梯板基础的沉降,必要时可以增加梯梁的设计,提高首段梯板基础的应力;(5)要重视梁下的净空要求和楼梯梯板的宽度。
2.3 屋顶结构图的设计
当房屋建筑的屋顶结构是坡面时,主要使用折板式和梁板式两种结构处理方法。其中,在房屋建筑的屋脊线和坡度相对简单、板跨度较小、建筑平面比较规整的情况下,一般使用折板式,相反的情况下一般采用梁板式,两种结构设计方法都是偏心受拉构件结构,要注意板配筋的处理方式和板厚的设计厚度。同时,为了便于建筑施工人员对结构图的准确理解,结构设计人员必须要有足够的结构设计意识和空间概念,对房屋建筑的整体功能和设计需求有一个整体上的把握,注重同建筑施工人员的沟通与协调。例如,在设计梁板的折角时,钢筋的布置应有大样示意图;坡屋面板的平面画法,应尽量采用大样详图和剖面示意图相结合 的方式。
2.4 基础结构设计
作为房屋建筑的基础,其设计的重要性不言而喻,设计人员在对建筑施工环境进行充分调研、选择合理结构基础的同时,还需要做好以下几点:(1)要根据房屋建筑结构使用寿命和结构耐力的各种要求,选择合理的混凝土标号;(2)在建筑基础的配筋设计环节,要合理控制基础的配筋率;(3)在设计条基交接部位的钢筋设置时,建筑结构设计工作人员要注重标准图和详图的选用,确保建筑施工人员能够更好的理解设计意图;(4)不能反复利用条基交叉处的基底面积,并严格控制建筑基础的宽度,尤其是在房屋局部墙体中有较大荷载时,同样需要对基础的宽度进行调整;(5)在对建筑基础的构造柱进行设计时,要确保其定位的准确性和合理性。
2.5 大样详图的绘制
在对建筑详图进行准确绘制的前提下,大样详图的绘制可以以建筑详图为参考依据,也可以以前期的详图为基础进行完善。其中,建筑结构设计人员不容忽视的问题是,一定要确保建筑结构在整体和局部上的受力合理性以及建筑施工的方便性,确保后期建筑施工工作的顺利开展。同时,对外形尺寸和标高的绘制,也要确保其与建筑专业在协调上的一致性。
2.6 抗震结构设计
对一般多层砌体住宅结构,应优先采用纵横墙共同承重或横墙承重的结构体系:纵横墙的布置要做到均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续。而对应钢筋砼多、高层结构住宅,则需要注意以下两点:(1)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;(2)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、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
3 总结
随着我国社会经济的发展,城镇化战略的贯彻与实施,房屋建筑建设与结构设计的数量和规模还将进一步扩大,作为决定企业经济效益和建筑物整体质量的关键环节,建筑结构设计人员一定严格遵守结构设计的相关原则、法规和标准,坚持正确的建筑设计方法,对于在建筑结构中出现的问题和难点,有及时采取有针对性的整改措施和应对策略,确保房屋建筑工程项目的正常运转,促进房屋建筑工程经济效益和社会效益的顺利实现。
参考文献
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[2]邢贵龙. 建筑结构概念设计的优化措施分析[J]. 中国新技术新产品, 2011,(01)
[3]宿宗英, 赵丽艳. 在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J]. 科技资讯, 2010,(20)
篇4
关键词:建筑结构;优化法;房屋结构;设计应用
在市场经济不断发展的今天,建筑市场的竞争也不断加大,企业为了能够在这样激烈的竞争下依然稳步的发展,就要不断的进行革新,对施工设计及方法进行深入探究,建设出既美观又安全的建筑,满足人们的需求,才能在市场经济的机制下立于不败之地。在建筑建设时投入较大的部分是建筑结构方面的资金投入,为了减少这部分的投入需要不断的优化结构设计,在确保建筑质量安全的基础上,对房屋建筑设计进行规划,制定建设方案,合理的安排施工项目,把控施工的整体结构,增加企业经济收益。下面即是从结构优化方法的重要性和应用两个方面入手,对建筑结构设计优化方法房屋结构设计进行分析和讨论,借此为相关工作者提高参考。
1 房屋建筑结构优化方法的重要性
如今,随着城市化进程的不断加快,城市建筑土地资源越来越紧缺,因此高层或超高层住房将成为城市住宅的发展方向,相较于传统的建筑模式,高层建筑等新型建筑的建设具有更大的难度,这就要求相关的施工建设人员应该重视房屋结构优化问题,在减少资金投入的同时,进行细致的建筑设计方案规划,运用新技术和新理念,建设出既安全又经济的建筑。根据相关数据可以看出合理的房屋结构设计可以减少建设资金投入,与没有进行设计优化的建筑相比采用优化法进行优化后的建筑能够节省10%~20%的建设费用。不过,在实际的施工建设过程中,优化设计的实施往往不是一帆风顺的,可能因为多方面的限制而难以进行。首先,很多施工单位都会因为赶工程进度,而不顾施工质量,对于房屋设计的缺陷不予及时的优化处理,而对最后的建筑质量造成影响。其次,还有一些施工建设人员自身经验不足、专业素质不高,无法进行建筑设计优化。最后,还因为一些施工建设人员和设计人员只注重建筑的部分建设,而忽视建筑的整体设计,不能准确的制定工程预案,影响建筑整体的造价。对建筑的结构进行设计优化能够合理的规划建筑设计,减少工程资金投入,房屋结构各个方面整合起来,保证建筑质量,为人们提供经济安全的住房。
2 房屋建筑结构设计优化方法的应用
2.1 整体优化和局部优化
建筑设计都有一定的层次和复杂性,首先从层次性方面来说,其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等,而每一个体系内还有很多分支体系。相关的设计人员在设计建筑时,要根据实际情况参照不同分支体现的特点进行优化,逐步攻克难关,完成整个工程;其次从复杂性方面来说,其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。因此,无论是什么样的房屋建筑,都可以从整体分层、细化的进行优化,实现设计优化的目标。
2.2 分阶段优化
在一个工程项目中每一环的建设都是相互关联的,每一个环节都有自己的优化设计方案,在进行工程建设时对这些环节进行分阶段的优化有利于整体工程的优化设计,有效的保证建筑的施工质量,增加企业经济收益。
2.3 桩基础优化
灌注桩和预制桩是桩基础的两种类型。灌注桩是施工的重点项目之一,其施工时过程复杂,工期较长,难以把控质量。所以,在沉降符合相关标准的基础上,可以进行预制桩施工法,结合深层桩基,加大土壤对桩身的摩擦,并选用长度的预制桩。
2.4 上部结构优化
对房屋建筑上部结构进行优化,首先需要将剪力墙进行合理布置。具体做法是让剪力墙质量保持均匀,使得对称楼层平面中心和同楼层结构重心重叠在一起,减小地震、劲风等外部作用力的影响。在房屋类型达到标准的情况下,要应用大开间的剪力墙构造,适当的增长剪力墙墙肢,减少墙肢数量,降低混凝土应用。其次因为剪力墙的暗柱通常都采用的是钢筋,这样就可以应用大开间剪力墙来减少钢筋的数量。不过,在建筑场地地质复杂或较差的情况下,不能削减钢筋数量,这时就不适合运用大开间剪力墙构造。
2.5 建筑结构协调优化
房屋建筑设计还要在确保建筑结构不受影响的情形下和整体平面保持紧密配合,真正的实现美观、安全。建筑柱及墙布置,需要和房屋建筑平面的基本功能需求相一致,统一各个房间进深以及开间大小。简化建筑系统,避免出现墙与柱错位的现象,保持每一层的高度和截面面积相同。还要注意的是在进行楼体或电梯设计的时候,一定要在一些应力集中或受力方向较多的转角区域进行加固,采用承重能力较强的建筑材料,而在一些非承重构建结构中运用材质相对较轻的建筑材料,合理布局整体的建筑结构,减轻其自重,保证重心、刚心及质心交叠,避免扭转情况的出现,保障整体建筑在合理布局的规划下进行施工建设。
2.6 排水结构协调优化
在工程建设中建筑的给排水专用房里面往往会有很多机械设备,这样会加大其负荷量,因此需要尽量把水泵安置于地下室中。值得注意的是排水房间中的管道数量较多,且大小不一、粗细不同,所以要在楼板上加固穿孔位,预留符合标准的孔洞,尽量不要设置会影响水平方向管线贯穿柱和建筑梁结构的孔洞。如果管道贯穿的是房屋的承重墙,还应该注意对墙体进行加固和维护。尽可能确保结构的布设同管网体系相协调,避免出现管道绕柱或梁的状况。
2.7 结构同电气的协调优化
如果用导线的形式将电气的管线安装于金属管外部或墙体、楼板处,那么就会加大施工难度。因此,在管线贯穿建筑梁的情况下,需要在保证墙体厚度的同时在建筑梁上打孔,并要保证墙体一侧平面和建筑梁齐平,不能让管线暴露在墙体外。
3 结束语
总的来说,对建筑的结构进行设计优化,不但能够减少工程预算,而且可以确保建筑自身的功能。同时,需要注意的是建筑企业及开发商绝对不能只追求经济利益而不顾建筑质量,不能为了使结构设计优化实现经济最大化而削弱技术性能、缩减建材的质量。需要明确房屋结构的设计优化的最终目的是在保障建筑的功能和质量基础上增加企业收益,因此相关的建筑设计人员就要不断提高自身的专业水平,运用新的技术,设计合理的方案,优化建筑结构设计,建设安全经济的房屋。
篇5
1、房屋建筑结构中设计优化技术的内容
房屋建筑结构优化设计指的是在满足用户以及建筑使用功能的前提下,选用经济最为合理的设计方案,完成建筑结构设计工作,该过程就是我们常说的优化设计过程。通常,优化设计过程主要是对建筑结构选型、建筑结构受力以及建筑结构布置等相关内容进行分析和优化。
一般情况下,我们将分析和优化的设计工作分为以整体为设计对象和以分部结构为设计对象两部分,其中以房屋建筑的分部结构为设计对象又可以继续进行划分,将其分为下部基础部分、中部主体部分、上部屋盖部分等优化设计内容。
2、结构设计优化技术的作用及其注意事项
2. 1房屋结构设计优化技术的作用
在房屋建筑结构设计中的应用优化技术主要有以下两方而的作用:第一,降低了工程造价。在房屋建筑结构设计的过程中,建筑整体质量是设计人员优先考虑的问题,基于良好基础下,才能采取相关措施,降低总体工程造价。根据相关数据结果显示,在房屋建筑结构设计中应用结构设计优化技术,不仅明显的降低了房屋建筑的施工成本,还保障了建筑项目工程的整体性能,从而有效的确保了企业的经济效益。第二,保证建筑结构的安全性。在进行房屋建筑设计过程中,为了有效的提升建筑结构的整体质量,通过对原有设计方案的优化,不仅能够及时修正设计中的不足与缺陷,提升建筑结构安全,还能有效的规避结构受力不合理等现象的发生。根据相关数据结果显示,在房屋建筑结构设计中应用结构设计优化技术,能够有效的保证建筑结构的整体性、安全性。
2. 2结构设计优化技术应用时的注意事项
(1)重视对工程项目的前期参与。因房屋建筑设计方案的质量对房屋的安全性、实用性、经济性等具有直接影响,因此房屋建筑项目的核心阶段就是设计阶段。我们要想加强相关项目设计的优化技术,首先需要做的就是重视对工程项目的前期参与,即根据设计结果以及优化建议,积极投入到房屋建筑结构的设计当中,确保前期能很好地体现出房屋结构优化设计思想与理念。
(2)重视对内部结构的优化设计。在房屋建筑结构设计的过程中,不仅要考虑建筑的整体性能优化,还要考虑建筑内部结构的优化统筹,即将“优化设计”的思想落实到各项环节当中。
(3 )重视与计算机等新型技术的融合。在当下信息技术快速发展的现代,计算机技术与优化技术的有机融合是未来房屋建筑工程项目发展的主流趋势。针对不同建筑工程优化技术的应用实况,计算机技术主要应用在工程数据分析与工程建模上,即通过分析工程参数,构建建筑模式,帮助设计人员及时了解相关信息,有助于更好地控制建筑结构的整体性、安全性、稳定性。
3房屋建筑结构设计与经济的关系
当前我国房屋建筑结构设计与经济的关系,主要体现在如下几个方面:
第一,结构的层数与用地而积之间的关系,即我们在进行优化设计时,需要协调好两者之间的关系。
第二,结构的体型设计与经济之间的关系,即从相关实践经验中我们发现,要想降低房屋建筑的施工成本,我们一般采用方形或圆形的平而形状。
第三,结构设计与建筑设备之间的经济关系。
第四,结构的分部结构与建筑物层数间的关系。
4优化技术在房屋建筑结构设计中的应用分析
4. 1建筑结构设计优化
房屋建筑结构设计的主要目的就是为了保证房屋建筑的安全性与实用性,而进行对结构设计进行优化处理主要是为了在基本性能之上增加建筑的美观性、科学性、经济性。对于优化技术而言,其处理措施必须基于原有的建筑设计之上,采取多种技术于段,保障施工质量与施工进度。
当前,优化技术思想在房屋建筑结构设计中的应用主要表现为:
第一,在参数变量的选取上,设计人员为保障设计方案的科学性与合理性,通常会选取人量的相关参数,以此作为变量,增加了工作难度,若通过优化分析,能快速找到目标点展开设计,减少了相关工序,降低了工程成本。
第二,在函数的优化设计中,设计人员通常在众多相似的函数中获取目标函数。
第三,为保障房屋结构的稳定性与耐久性,我们会衡量多项施工条件,保障相关技术规范,实现优化设计。
4. 2在钢结构中的应用
当前房屋建筑设计过程中,不同的建材对结构的整体性能影响也不尽相同。当前我们以钢结构为例,在优化应用的环节中,我们从以下儿方而进行思考:钢结构与其他建材相比,应用优势有哪些;在应用过程中涉及多少关键技术:在本项工程项目中存在多少可优化的项目;借助电子信息技术,深入探讨优化技术的可行性,并生成三维立体模型;在进行模型分析时,要判断相关的技术标准在施工中的应用效果等等。
4. 3房屋基础地基优化设计
当前,房屋结构建筑设计过程中最重要的就是地基的设计,因此为了保证房屋建筑整体的优化设计我们首先要保证地基结构的优化设计。近年来,随着我国建筑行业的不断发展,社会主义市场经济管理体系对地基的具体标准也提出了新的要求,为保障房屋建筑满足客户的使用功能,我们必须依据建筑物的实际情况,进行实地勘测与合理化制定。除此之外,优化设计过程中还要遵循“节省造价”的原则,通过对比,选取最佳设计方案。
除此之外,优化技术应用还体现在概念设计优化以及防震安全结构设优化等方而。前者主要体现在计算机设计与人工设计的有机融合,而非一味地依赖计算机设计软,后者主要体现在对多方而因素进行的考量,通过进行重点分析与研究,采取合理措施,提升建筑设计或是构造等层而的抗震性能。
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关键词:结构设计 方法 问题
一、结构设计中要遵循的基本原则
结构设计的目的是使建筑物安全并能够适应使用的要求,因此我们在结构设计中要保证和遵循这样四个基本原则:①抓大放小。②多道防线。③刚柔相济。④打通关节。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态,当力量不能畅通时,构件与构件之间的静态平衡被破坏,结构就会发生变化。可见设计者是协调者,其任务是让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态(也就是使其保持常态),或者是处在相对的静态之中。
二、房屋建筑结构设计的基本方法
2.1 结构平面图在绘制结构平面布置图时,是否要输入结构软件进行建模呢?当建筑地处抗震设防烈度为6 度区时,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算的,但必须符合有关的抗震措施要求。因此对于砌体结构来说可以不用在软件中建模,直接设计即可,但设计中需要注意受压和局部受压的问题。当然,如果时间允许的情况下还是输入建模较好,有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算,何乐而不为呢?需要注意的是,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。
2.2 屋顶(面)结构图当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有梁板式及折板式两种。梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。折板式适用于相反的条件。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120 厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法,通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法,这样更便于施工人员正确理解图纸。正确绘图和设计的关键是设计人员真正的心知肚明,结构设计者必须要具备一定的空间概念,正确理解建筑图纸和意图。设计的图纸方能让施工人员明白。由于屋面的起坡会造成阁楼层的部分墙体超高,要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
2.3 大样详图在建筑详图的准确无误的基础上,大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制,也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
2.4 楼梯楼梯梯板要注意挠度的控制,梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求,梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。注意梁下的净空要求,并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题,必要时应设梯梁。
2.5 基础基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求。(通常情况下可采用C25)基础的配筋应满足最小配筋率的要求(施工图审查中心重点审查部位)。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用,应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度。基础图中的构造柱,当定位不明确时应给予准确定位。
2.6从结构计算和构造上进行合理设计①底框砌体结构验算时应注意:a.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。b.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,抗震墙折减到弹性刚度的20%~30%。c.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。②避免楼板计算中不正确方法。a.连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替。b.双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则,由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。③避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重。
三、当前房屋建筑结构设计中的常见问题
3.1 桩间距过小桩间距过小,不满足规范对桩的最小中心距的规定。特别是试桩、锚桩之间的间距,往往被设计人员忽视,这直接影响了试桩结果的正确性。
3.2 桩身钢筋笼长度不足对挤土灌注桩,桩身钢筋笼长度没有穿越软弱土层的层底深度,不能满足桩基规范第4.1.1.2 条“对于沉管灌注桩,配筋长度不应小于软弱土层层底深度”的规定,这也是工程设计中常见的问题。
3.3 承重砖基础采用多孔砖砌筑根据多孔砖墙体结构构造,地面以下或室内防潮层以下的基础不得采用多孔砖砌筑。
3.4 房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。某些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,甚至个别建筑高度和高宽比均超出规定限值。在结构设计过程中,对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑,应按超限高层建筑进行设计。同时,另一点不容忽视的问题是,房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外,还与场地类别与结构是否规则等因素有关,当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时,其最大适用高度应适当降低(一般降低20%)。
3.5 结构布置不合理、不规则结构尽可能规则,结构的布置才能更趋于合理,这是结构设计中十分重要的环节,这里的“规则”包含了对建筑的平立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。由于引起结构不规则的因素太多,特别是对于复杂的建筑体型,很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。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准确,导致工程中出现了规则性较差、对结构抗震十分不利的建筑。
3.6 异形柱结构设计中存在的问题近年来,在我国的住宅建设中,特别是高层或小高层住宅,有些采用了异形柱结构。目前在异形柱结构设计中存在的问题很多,也比较突出,主要表现在异形柱结构房屋的高度超高、体型不规则、结构布置不合理、抗震构造措施不当等方面。应当说,目前国内对异形柱的受剪承载力、节点承载力和结构延性等方面的试验研究还不多,对异形柱结构抗震性能的认识还不够充分。在这种情况下,设计异形柱结构时,对房屋高度、结构规则性及抗震措施等方面宜从严掌握。
3.7 结构缝设置不合理,缝宽度不足对于超长建筑物,为减少温度变化对结构的不利影响,合理地设置伸缩缝是必要的。有些设计人员用后浇带代替伸缩缝,其实这种做法存在一定的问题。因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响,不能解决温度变化的影响。后浇带处的混凝土封闭后,若结构再受温度变化的影响,后浇带就不能再起任何作用了。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构,除留设施工后浇带外,还应采取其它构造加强措施,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。
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关键词:房屋建筑,结构抗震,承载力
Abstract: this paper mainly in view of the current housing construction in the structural design of some common yet often neglected problems are analyzed, and gives some reasonable design Suggestions and structural requirements.
Keywords: housing construction, structure seismic, bearing capacity
中图分类号: TU318文献标识码:A 文章编号:
引言
随着国民经济的不断发展,人民生活质量不断提高,我国建筑业也得到了快速发展,取得了巨大的成就,但同时也存在一些问题。建筑工程设计工作中,因为设计周期大大缩短,设计人员参差不齐,常常发生设计方面概念和方法上的差错,这些差错的产生,有的是由于设计人员对一般工程尤其是多层建筑的设计没有引起足够重视,盲目参照或套用其他的设计图纸的结果;有的则是由于设计者对设计规范和设计方法缺乏理解;还有的是由于设计者的力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,对结构电算结果缺乏判断正确与否的经验。
1 基础埋深问题
根据国家规范基础应该要有一定的埋置深度。一般情况下,埋深可以从室外地坪一直算到基础底面,对于独立的高层建筑而言,基础埋深比较容易确定,但当今多数高层建筑与地下车库都是相互连接的,当地下车库基础采用筏板基础或设有防水底板的独立基础(防水底板不宜太薄)时,高层建筑的基础埋深可从室外地坪算起,此时高层建筑地下室顶板及地下车库顶板应按嵌固层要求设计,地下车库应有足够的侧向刚度作为高层建筑的侧限。假如不满足以上条件的时候,高层建筑的基础埋深应该要从地下车库地面算起。
高层建筑通常设地下室来满足埋深要求,主要有以下几点优势:
1.1提高地基承载力。当高层建筑采用天然地基时,地基承载力可进行修正。随着基础埋深的增加,修正后的地基承载力随之增大,从而可满足高层建筑对地基承载力的要求。
1.2满足基础埋深的要求,有利于高层建筑上部结构的整体稳定。高层建筑地下室外墙一般采用钢筋混凝土墙,地下室顶板厚不宜小于160mm;作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构,楼板厚度不宜小于180。地下室具有较大的层间刚度,同时地下室外墙周边土也提供了很大的侧向刚度和约束。因此设地下室除了满足建筑功能使用的要求外,有利于协调结构整体变形,调整地基不均匀沉降。
高层建筑有关基础埋深的具体要求可参考《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第12章“地下室和基础设计。
2 楼板设计常见问题
楼板将楼面、屋面的荷载传给其周围的墙和梁上,再通过梁传递到柱上,由墙柱传递给基础。而楼板结构的设计经常不被重视。楼板受到的荷载复杂且千差万别,往往由于配筋不够造成楼板开裂给用户带来很多不便和烦恼。如果对楼板设计不完善的话,很容易出现设计质量的漏洞,有可能还会存在严重的质量隐患。通常楼板设计中常见如下几个问题:
有的设计人员在进行楼板设计时为了计算方便或者因为对楼板的受力状态认识不够,就简单地把双向板作用按照单向板进行计算。这样楼板的实际受力状态与计算假定状态不符,导致楼板的一个方向受力过大,而另一方向受力不足,致使楼板出现裂缝。
双向板有效高度取值偏大。双向板的钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d为短向钢筋的直径)。有的设计者为图省事或对板受力认识不足,而取两上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,致使结构构件存在的质量隐患,甚至可能出现开裂现象。
楼板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中,常因使用需要在楼板上布置一些非承重隔墙,故楼板设计中,通常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行楼板的配筋计算。有些设计人员图省事,错误地将隔墙的总荷载除以该板块的总面积进行配筋。这样会造成非承重隔墙分布宽度内配筋量不足,而此板块其它部分配筋过大,这样隔墙处楼板会出现裂缝。正确做法应按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.6.2条有关公式进行局部受压承载力计算。
近年来由于施工图审查及最小配筋率限制,大大的提高了板的配筋率,楼板开裂得到了
有效的控制。
3 结构设计中要遵循的基本原则
房屋结构设计的主要目的是确保建筑物安全和尽量满足房屋使用的要求,所以设计人员在结构设计时要保证并遵循这三个基本原则:1结构合理,受力明确:包括平面规整,柱距合理。2抗震设防宜有多道防线:如框架结构适当增加剪力墙来抵抗水平力;3刚柔相济:即能受力又能卸力;也就是强柱弱梁结构体系,地震发生时,能起到卸力降低建筑物的受损程度。总之,一个合理的结构体系,能保持建筑物的平衡,使房屋处于原始的静态。而一个不合理的结构体系,当受到诸如地震,飓风破坏时,房屋的结构体系无法协调工作,内力不能畅通传递,构件和构件之间的静态平衡会被破坏,随之整个结构破坏。由此可见,设计人员应该努力提高自身的素养和设计水平,把建筑结构设计得既经济又合理,使建筑的所有构件合理有序的组合在一起,变成一个有机的整体。
4 房屋建筑结构设计的基本方法
4.1结构平面设计
在绘制结构平面布置图时,设计人员在设计前,应该对房屋地处进行考察,如果房屋地处抗震设防烈度6度或者6度以上时,设计人员在设计时应输入软件建模进行结构计算。
首先估计梁柱的合理截面,柱的截面由轴压比控制,笔者认为轴压比略低于规范规定的轴压比最好。柱是最重要的受力构件,应适当留有余地。主梁截面一般按跨度的1/8~1/10
确定。
4.2按实际情况准确输入荷载
在施工图审查中,经常发现少输入或者漏输入荷载的情况。荷载输入错误造成构件受力和实际不符,这是十分危险的,设计人应充分重视这个问题。
4.3带坡屋面的屋顶结构图
当房屋是坡屋面时,坡屋面的结构的处理方式有梁板式和折板式。梁板方式适合用于房屋平面不规则,房屋板跨度较大,屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面。而折板方式适合用于相反的条件。这两种方式的房屋板都是偏心受拉构件。房屋板在配筋时应该有部分或者全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。另外,房屋梁板折角处的钢筋的布置应该有相应的大样图。关于坡屋面板的平面画法,设计人员通常采用剖面示意图和大样详图的表示方法相结合,这种方法使施工人员更加准确理解图纸。正确的绘图和设计的关键是设计人员对设计知识的掌握程度和设计时的原则,所以结构设计者首先要具备一定的空间概念和正确理解建筑图纸及构造做法。有时屋面的起坡会使阁楼层的部分墙体比较高,所以设计人员要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
4.4大样详图
在建筑详图的基础上,大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制,也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
4.5楼梯设计
楼梯平时是建筑物的垂直通道,灾害发生时又是逃生通道。汶川地震中,由于楼梯设计不合理先于建筑物坍塌,造成了许多血的教训。梯板受力十分复杂,是一个同时受弯受扭受剪的构件。设计时除了选择楼板合理的厚度注意楼梯挠度的控制,以应改变以往的分离式配筋为双层配筋,加强支座连接锚固。梯梁的高度要注意梯间尽空的要求,位置也要尽量和上下楼层相统一。如果加梯梁后不满足梯间的尽高要求可以使用折板楼梯。
对框架结构,楼梯构件与主体结构整体现浇时,梯板起到斜撑作用,对结构刚度,承载力,结构整体规则性的影响比较大,应参与结构整体抗震计算。对于剪力墙结构,框架-剪力墙结构,楼梯构件项对于主体结构影响较小,可不参与整体计算。
4.6基础设计
房屋基础的混泥土强度选择必须符合相关规范符合及房屋的结构耐久性的要求。一般不应小于C20。另外,基础的配筋也要满足最小配筋率,在进行条基交接部位的钢筋设置时,设计人员应该画出详图或者是选用标准图,便于施工人员理解。需要注意的是,条基交叉处的基底面积不能反复的利用,并需要注意调整基础的宽度。当房屋局部墙体中有较大荷载时也需要调整基础的宽度。在设计基础图中的构造柱时,应当在基础平面图中标示清楚。
5 结语
工作中,建筑结构设计人员应该努力学习专业知识,熟悉国家规范及地方相关规范。明确自己的责任,提高对结构设计质量安全问题的认识,多向经验丰富的同行学习,积累结构设计的工作经验,精益求精,努力提高施工图的设计质量,使设计图纸更加干净整洁,清楚明了,安全,合理。
参考文献:
[1]徐国华. 建筑结构设计的基本方法及注意事项[J].科技咨询导报,2007(11).
篇8
【关键词】:房屋建筑 结构设计优化设计方法
中图分类号: TU318 文献标识码: A 文章编号:
房屋工程建设中房屋结构优化设计对于整个工程的作用是不容忽视的。因为房屋建筑的目标就是用最少的资金达到提高整个工程结构的坚固性和可靠性,从而产生最大化的经济效益。优化设计方案是控制造价和节省工程开支最有效的方法之一,通过合理的建筑结构方案优化设计方法更佳合理进行工程资源配置,以期达到房屋建筑结构设计的安全性、适用性和经济性目标。在房屋建筑工程结构设计工作中,特别是常见的钢筋混凝土住宅结构体系进行优化时,要综合考虑从结构整体的布局以及具体构件两方面的因素,也是建筑结构优化设计的主要内容所在,因此,要达到结构优化设计的目标,对当前房屋建筑工程师就提出了更高的要求,要求工程师不仅能够对建筑结构和构件受力的特征有充分的把握,还要能够根据构件设计的经验提出对房屋结构设计更加合理有效的优化设计方法。
一、房屋建筑结构优化设计的措施
1、加强剪力墙的设计
影响压弯构件的延性或屈服后变形能力的因素有:截面尺寸、混凝土强度等级、纵向配筋、轴压比、箍筋量等,其主要因素是轴压比和配箍特征值。剪力墙墙肢的试验研究也表明,轴压比超过一定值,很难成为延性剪力墙。剪力墙构造边缘构件的配筋区分底部加强部位和其他部位,除应满足受弯承载力要求外。底部加强部位的构造边缘构件采用箍筋,其他部位采用拉筋,其拉筋水平间距不应大于纵向间距的2倍,转角处宜采用箍筋。当抗震墙的构造边缘构件的端柱承受集中荷载时,其端柱的纵向钢筋、箍筋直径和间距应满足柱的相应要求。
连梁是对剪力墙结构抗震性能影响比较大的构件,采用斜交叉配筋方式,可以大大改善连梁的延性。剪力墙是平面构件,在其自身平面内有较大的承载力和刚度,平面外的承载力和刚度小,结构设计时一般不考虑剪力墙平面外承载力和刚度。抗震设计的剪力墙结构,应力求使两个方向的刚度接近。
框架一剪力墙结构设计的关键是剪力墙的数量和布置。在一榀很长的框架中(为纵向),剪力墙不宜集中布置在该榀框架的两尽端,以避免在温度变化、结构涨缩时由于两端的约束作用而造成楼盖梁板开裂。剪力墙的间距不宜过大。
2、加强设计中建筑结构形式的选用
不同的建筑类别和功能要求决定了户型的选择,当前越来越多的房屋建筑为高层建筑结构,除了要合理选择结构抗侧力体系外,要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面;结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能具有决定性的作用。
(1)加强结构抗震设计。结构抗震设计有许多不确定因素(地震特性、结构扭转等),进行精确的抗震计算是非常困难的。结构的抗震设计除了进行细致的计算外,要特别注重结构概念设计。概念设计是指在结构设计中,结构工程师运用“概念”进行分析,做出判断,并采取相应措施。根据概念设计,抗震房屋的建筑体形和结构总体布置应符合如下原则:采用规则结构,不采用严重不规则结构;确的计算简图和合理的传力路径;具有必要的刚度和承载力,具备良好的弹塑性变形能力和消耗地震能量的能力;部分结构或构件破坏不应导致结构倒塌,增加超静定结构的次数。满足抗震设计原则:即:“强节弱杆”、“强竖弱平”、“强剪弱弯”;置多道抗震防线,形成两道或多道的抗震防线,增强结构抗倒塌能力。第一道防线是地震时先屈服的结构单元和构件,应是延性大、耗能力好的结构单元或构件,如剪立墙结构的连梁等。第二道防线的结构单元也有足够的抗震能力,如框架-剪力墙结构的框架。
(2)加强底部框架剪力墙的设计。高层钢筋混凝土框架—剪力墙结构中的剪力墙为第一道防线的主要抗侧力构件。为了提高其变形和耗能能力,对框架—剪力墙结构中的剪力墙墙厚、墙体最小配筋率和端柱设计等做出了较严格的规定:剪力墙的厚度不应小于160 mm且不应小于层高的1/20,底部加强部位的剪力墙厚度不应小于200 mm且不应小于层高的1/16。剪力墙的周边应设置梁(或暗梁)和端柱组成的边框。端柱截面宜与同层框架柱相同,并应符合有关框架构造配筋规定;剪力墙底部加强部位的端柱和紧靠抗震墙洞口的端柱宜按柱箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋。剪力墙的横向和竖向分布钢筋,配筋率均不应小于0.25%,并应双排布置,拉筋间距不应大于600mm,直径不应小于6mm。框架—剪力墙结构的其他抗震构造措施,应符合对框架及剪力墙的有关要求。
二、结构设计优化技术在房屋建筑结构设计中的应用
1、房屋建筑结构设计中的概念设计方法
在房屋建筑工程中,对于同一个建筑方案可以有不同的实现途径和结构设计;这是由于房屋建筑结构的参数、荷载、所用的建筑材料的不同和差异都会导致各项的取值不尽相同的,因此,对于房屋建筑结构设计的细节处理方法也不是唯一的,而是需要工程师们根据多年设计经验和实际操作理论和工程进展情况自行判断,计算机无法解决诸多不确定问题。工程师们的判断根据房屋结构设计规律的指导下进行主观的概念设计,而这种概念设计是工程师在多种备选方案中的必要的选择过程。
2、概念设计处理的实际建筑设计问题
概念设计帮助工程师使房屋建筑工程结构不受来自自然和人为不确定因素影响和破坏,即使产生破坏概念设计也可将这种破坏程度降至到最低点。因此,概念设计为了达到这一目的。就要首先考虑如何使房屋建筑不受这些不确定的外力因素的影响作为设计的主要内容。而综合所有不确定的因素中,地震是最为常见的,因为一旦发生地震其由于没有活动规律其破坏力是极大的,所以在房屋建筑结构设计过程中应该充分的考虑到地震的破坏作用,要尽可能采取有效的抗震措施,通常房屋高层建筑的外形分为板式和塔式两大类:板式建筑平面两个方向的尺寸相差较大,塔式建筑平面两个方向的尺寸接近。对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。
三、总结
近年来,随着我国高层建筑的发展,在其房屋建筑结构设计中会经常遇到一些问题,这就需要我们建筑结构设计人员通过自身经验进行自主创新,要不断通过正确的概念方法进行房屋建筑结构的优化设计。
【参考文献】:
[1]史曼柏.住宅建筑结构优化设计的探讨[J].科技创新导报,2009,(21):36-36.
篇9
关键词:房屋;建筑;结构;方法;设计;优化
对于房屋建筑的自身结构而言,只有保证其结构的合理性,房屋建筑的整体质量与使用性能等才会得到显著提高,并且可以有效避免建设资金等的浪费。如果房屋建筑的自身结构存在严重不合理之处,不仅会增加相关的建设成本,房屋建筑的整体质量也无法达到相关要求,这样就会给用户带来安全隐患等。基于上述背景,对房屋建筑的结构设计予以优化就变得尤为重要。
1房屋建筑结构设计优化的相关要点
第一,模型的确立。在房屋建筑结构优化设计当中,模型的确立是基础环节,相关人员只有对具体变量参数进行提取分析,才能根据相关参数建立模型,以此求出最佳答案。相关人员需要科学选择变量并且对目标函数进行确定分析,以此满足后续相关需求。第二,程序的设计。在房屋建筑结构的设计优化中,相关人员需要科学确定优化程序,并且将具体程序导入计算机内部,利用计算机就可以将相关数据求出。第三,结果的分析。相关人员在利用计算机等进行计算之后,就要对相关的结果进行分析,并且根据结果中的具体信息等制定后续的设计方案等。
2房屋建筑结果设计优化方面的具体方法
2.1上部结构的优化处理
对于房屋建筑的结构设计优化而言,上部结构优化十分重要,特别是剪力墙结构的建筑,需要相关人员对这一部分的结构进行优化布置。相关人员需要保证剪力墙的重量均匀性,这样才能确保每层建筑的重心与平面刚度的中心位置完全一致,这样就可以有效避免外界的风力及自然灾害等给房屋建筑带来严重的影响。如果房屋建筑的剪力墙结构为大开间形式,相关人员就可以尽量减少混凝土的使用量,并且尽量减少墙肢的数量。如果房屋建筑的所处环境地质条件相对较差,就需要有更强的防震性能等,相关人员在上部结构的优化处理当中就尽量不要采用大开间形式的剪力墙。
2.2框架结构优化
在很多房屋建筑的施工当中,都会选择钢筋混凝土结构,这种类型的框架结构优化也会成为房屋建筑结构优化设计的重要组成部分。相关人员在实际的框架结构优化当中,可以选择准则法来进行操作。相关人员也可以根据房屋建筑自身结构的截面大小情况,选择有限单元法等进行优化分析,这样就可以有效保证房屋建筑的结构优化得到顺利进行。
2.3建筑平面优化
在房屋建筑的结构优化设计当中,平面优化也是重要的组成部分。首先,相关人员需要针对楼面量进行科学的控制。楼面是房屋建筑的重要结构之一,楼面量减少或者是楼板的开洞量出现过大,都不利于楼面整体结构的稳定。所以,相关人员在实际工作当中应当针对天井或者楼面的开洞量等进行严格、细致的计算分析,这样才能对房屋建筑的楼板面进行科学控制。与此同时,相关人员应当适当提高房屋建筑内楼板的配筋量,以免出现严重的预应力损失等,并且保证不同结构之间的连续性,做好楼层之间的支撑等。其次,相关人员在房屋建筑的结构优化设计当中,还需要做好平面布置方面的外形优化等。相关人员在实际工作当中需要仔细考虑风压带来的影响,对房屋建筑的外形结构进行科学的优化设计,这样才能有效避免外力带来不利影响。在具体操作当中,相关人员可以根据房屋建筑所处的环境及地理位置、气候特点等进行分析。比如,如果房屋建筑位于沿海地区环境,在其自身的外形方面,相关人员就要避免其外形凹凸面积较大,以免给整体结构带来较强的不稳定性。相关人员一定要根据外形合理化的基本原则进行优化设计,特别是要重点考虑风压因素,这样才能有效保证房屋建筑平面得到明显优化。
2.4建筑阶段性及相关寿命的优化
对于房屋建筑结构的设计优化而言,阶段性优化及整体寿命的优化也十分关键,这一部分的的内容不仅仅在于正式施工至建筑工程的使用年限之内。房屋建筑的设计人员等需要根据其自身不同阶段出现的特点等进行分析,并且参考相应的实际情况进行处理。这样才能在保证建筑自身质量的基础之上,实现建筑企业的整体效益。此外,在房屋建筑的寿命优化方面,相关人员还需要切实按照建筑自身的使用年限、具体的施工方式等进行综合性分析,确保在建筑房屋的使用年限当中不会出现严重的意外问题,这样才能有效保证房屋建筑相关结构的优化。
3结语
目前,人们的生活水平与过去相比出现了明显的提高,其自身的安全性、实用性等也得到了普遍的关注,除了房屋建筑的自身质量需要相关单位及人员给予高度重视之外,房屋建筑的经济性、美观性也成为了人们关心的重点问题之一。所以,在房屋建筑的设计当中,针对其自身结构方面的优化设计就成为房屋建筑建设的重要组成部分。相关单位及人员等需要切实把握房屋建筑结构设计优化的具体要点,并且从多方面选择科学、有效的方法等保证房屋建筑的结构优化顺利进行,以此保证房屋建筑的质量与美观性、经济性及实用性等。
参考文献:
[1]刘松.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2016(20).
[2]战福明,刘鲲.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].门窗,2016(07).
篇10
关键词:房屋建筑工程,结构设计,基础设计
中图分类号:TU198 文献标识码:A
引言:随着我国综合实力的增强,人们生活水平的提高,城市化进程的加快,我国的建筑行业在不断地发展过程中渐入佳境,建筑行业显然已经成为促进我国经济发展和社会建设的重要行业。同时,建筑行业在发展过程中给我国带来了巨大的经济效益和社会效益,建筑行业已经成为振兴我国国民经济发展的支柱性产业。由此,我们不难看出建筑行业对我国经济发展和社会建设的重要性。如何提高房屋建筑工程的安全性和可靠性成为建筑行业发展道路上至关重要的一个问题,在对房屋建筑进行设计的过程中,房屋建筑工程结构设计是否具有科学性和合理性直接影响着房屋建筑工程的整体质量,直接关系着我国的国家利益和人民群众的生命财产安全。因此,在房屋建设设计过程中,一定要确保设计的科学性和合理性。
1、房屋建筑结构设计的重要性
从笼统意义上说,房屋建筑结构主要指两个方面的内容,一方面指的是房屋的建筑结构,一方面指的是房屋的户型结构。而房屋建筑工程进行房屋建筑结构设计的根本出发点主要是为了保证工程建筑物结构的安全性、可靠性,在能够保证工程建筑物的使用功能的发挥的同时保证工程建筑物的使用寿命,提高工程建筑物的性价比。
2 房屋建筑结构基础设计过程中经常采用的几种形式
2.1 墙下条形基础设计形式
一般而言,大多数的房屋建筑工程在进行基础结构设计时,都会采用墙下条形基础设计的形式,而在墙下条形基础形式当中,混凝土刚性基础和钢筋混凝土柔性基础更为常见一些,混凝土刚性基础的抗压性能较好、但是在抗拉性及抗剪性方面的性能就稍微差了一些,比较适用于低层的房屋建筑工程;而钢筋混凝土柔性基础在抗拉性、抗压性、抗弯性及抗剪性方面的性能就比较平均和优秀一些,比较适用于地基承载能力较差、上部荷载较大以及基础埋深较大的房屋建筑工程。
2.2 独立基础设计形式
独立基础一般分为刚性独立基础和柔性独立基础两种,通常独立基础设计形式别广泛的应用在柱下基础使用当中,以柱荷载偏心距为参考依据,决定基础断面是方形还是矩形。根据科学的调查分析表明,目前在我国,大多数的工民建工程施工中都采用了独立基础的设计形式,并且取得了十分优异和可喜的成绩,发展前景十分不错。
3、房屋建筑结构设计中的基础设计过程中需要注意的问题
虽然目前我国的房屋建筑结构设计的发展现状总体上还是十分不错的,但是,在目前我国的房屋建筑结构设计发展的还不够成熟和完善,还需要在不断的发展过程中进行适当的补充和完善,尤其是在房屋建筑结构设计中的基础设计过程中,还需要注意以下几个方面的问题。
3.1 结构平面图的绘制问题
绘制结构平面图属于房屋建筑工程施工前期的准备工作,设计人员在绘制房屋建筑工程的结构平面图时,需要从整体出发,从大局出发,需要把国家利益和人民群众的生命财产安全放到首位,在设计过程中需要充分的考虑房屋建筑工程的防火等级、抗震等级、防水等级以及保温等级,其中,抗震等级最为重要,若房屋建筑所处地的抗震设防烈度是 6 度,则应结合建筑抗震设计规范,并基于与相关抗震措施相符的原则下,不必使用结构软件进行建模,由此可见,就砌体结构而言,不必使用结构软件进行建模,可直接设计,但还是在设计时应该注意整体和局部受压的相关问题;若房屋建筑所处地的抗震设防烈度是 7 度甚至更大,那就必须使用结构软件进行建模。同时,设计人员在设计过程中还需要充分的考虑到房屋建筑工程的整体及局部的受压性。
3.2 屋面结构图的设计问题
一般而言,房屋建筑工程的屋面都为坡形,当建筑板之间的空隙过大,就采用梁板式的楼板;如果建筑板之间的空隙不大,就采用折板式的楼板,确保屋面结构图的设计与房屋建筑工程的整体设计能够相融合。这一结构形式主要有梁板式与折板式,若建筑板的跨度较大且建筑平面不规则,屋脊线的转折和屋面坡度复杂,因而基于此种坡屋面大都选择梁板式。反之,则采取折板式。它们的共同点就是这两种板都是偏心受拉构件。板配筋时,为有效抵抗拉力,应拉通部分或全部板负筋。板厚度 应 根 据 构 件 而 定 ,通 常 不 低 于120mm,并在梁板折角处布置钢筋大样示意图。在设计屋坡面板时,为确保施工操作人员更好的理解图纸,应采取大样详图与剖面示意图相结合的表现方式。因而作为房屋建筑结构设计人员,必须具备空间感,就房屋建筑的整体构造做到心知肚明。以整体的视角掌握房屋建筑结构大局,以细微的设计体现其实用价值,坚持这一设计理念,所设计的图纸方能使施工技术人员一目了然的明白设计者的意图。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。
3.3 大样详图的设计问题
设计人员在绘制房屋建筑工程的大样详图时,需要确保图纸的细致性和全面性,设计人员在绘制过程中,需要从提高房屋建筑工程的整体的受力性的角度出发,绘制大样详图的方式一般有两种:一是在原有建筑详图的基础上进行;二是在以前做过详图的基础上进行适当的改进与绘制。并在绘制大样详图时,应在确保建筑外形不变的原则下,尽可能的设计合理的结构以便于施工,并且不管是标高或是外形,在尺寸方面必须与建筑协调一致。
3.4 楼梯方面的设计问题
设计人员在对房屋建筑工程的楼梯结构进行设计的过程中,主要需要考虑的就是楼梯板的挠度问题,需要保证上下层之间楼梯梁位置的一致性和精准性,若局部不符合则应采用折板楼梯,并注意折板楼梯钢筋,尤其是内折角处应断开并分别锚固,从而预防局部应力的集中,注意楼梯板的宽度和梁下净空要求,如果是首段梯板,设计人员还要注意首段的楼梯板的基础沉降问题。如果在房屋建筑工程需要的情况下,可以在一定程度上对楼梯梁进行统一的、规范的设置。
3.5 基础方面的设计问题
设计人员在对房屋建筑工程的基础进行设计的过程中,需要结合房屋建筑工程的实际情况进行设计,做到具体问题、具体分析,保证基础设计的科学性和合理性,在设计基础时,应注重混凝土标号的选择,并确保与结构耐久性要求相符。基础配筋必须确保与最小配筋率相关要求相符,条基交接处的钢筋设置必须选用标准图或详图,且条基交叉处的基底探析房屋建筑结构基础设计面积不能重复利用,并注意基础宽度的调整。若局部墙体的局部荷载较大也应就基础宽度进行调整,对于基础图中的构造柱,若定位不明确应进行精准定位。在对混凝土的选用方面,还需要注意考虑到结构的适用性和耐久性,以荷载为参考依据对基础的宽度进行及时的、适当的调整,为房屋建筑工程整体的结构的合理性提供保障。
4、结语
总而言之,房屋建筑结构设计中的基础设计作为房屋建筑工程施工的基础的和前提,房屋建筑结构设计中的基础设计的好坏直接影响着整个房屋建筑工程施工的施工进度和施工质量,同时还影响着房屋建筑工程的安全性、适用性和耐久性。因此,设计人员在对房屋建筑工程进行基础设计时,一定要保障设计的科学性和合理性,为我国房屋建筑工程的可持续发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1]宋春霞,张玉忠.高层住宅局部框支结构设计要点[J].城市建设理论研究(电子版),2011(23).