键词:建筑结构;优化设计;基本要求;问题;对策
建筑结构设计是工程项目建设的基础,需对拟建工程建设功能与外观进行综合考虑,这样才确保结构设计效果满足预期要求。然而,在结构设计时经常遇到影响因素,不利于设计结果的实现。为此,我们应当对其全面分析,以此来提高结构设计以及建筑工程项目整体设计质量。
1建筑结构设计要求
1.1安全可靠性与耐久性
建筑结构的安全可靠性与实用耐久性是建筑工程结构设计的基本要求,选材过程中应当加强重视,以寿命长、抗腐蚀以及防水和抗风抗震材料为宜。
1.2经济舒适性
建筑结构设计的目的是为广大用户营造更为舒适的居住环境,在建筑结构设计过程中可将室内居住空间进行灵活分割,选用剪力墙结构大量开采空间,充分考虑建筑进项改装的便捷性,给居住者创造更为舒适的环境。建筑结构设计时应当根据建筑特点、层数以及平面效果等,在确保其安全可靠性、耐用性以及舒适性的基础上还要提高经济性。在具体规划设计过程中应当严格按照建筑规范和要求,杜绝浪费,选择经济可行的工程建设方案。在建筑设计过程中建议尽可能的少用或者不用钢铁,这有利于降低成本。从开发投资商的视角来看,建筑工程项目投资少以及资金周转方便和有良好的回报是关键,较之于传统的民房建筑,开发投资商更倾向于高层建筑;对购房者而言,高层建筑不仅能够满足购房者的基本住房需求,而且还可以为他们提供更加舒适的空间环境。
2建筑结构设计中的问题及其应对策略
2.1强柱弱梁问题
对于框架结构的建筑物而言,一旦其柱受损或者遭到破坏,则整个建筑物的安全可靠性就受到了威胁,严重时可能面临着倾斜或者倒塌。从实践来看,建筑结构中的柱损坏危害性要比梁损坏危险性大,而且对建筑物的破坏程度也更加的严重。在对建筑结构设计过程中,设计人员应当对建筑结构各部位进行有效控制,必要时将该理念作为行动指南。具体而言,就是要将柱的各项指标严格控制在合理范围,因现阶段基本上是根据多遇地震设防计算,所以一旦柱轴压比计算取值不合理,比如过高时,其安全储备就会变小;小型地震发生时,建筑结构的安全性可以保障,然而大地震时安全储备少,地震力就会对建筑结构造成破坏,甚至柱会完全丧失功能。由此可见,建筑物的柱安全储备直接关系着整个建筑结构的安全稳定性。实际上该种设计理念也可以用于防震目标的制定,比如小震不破、中震可修以及大震不倾斜不倒塌。
2.2地基基础设计问题
建筑地基基础结构安全合理与否,直接关系着整个建筑物的安全可靠性,建筑地基基础结构设计时必须保证科学合理、切实可行。建筑结构设计之前的地质勘测过程中,应当确保其准确性,而且应当多方考量各种影响因素和工况条件,以此来优化建筑地基结构设计方案。值得一提的是,承载力并非建筑地基设计过程中唯一可以参考的数据,如果只是依靠这一指标,则设计的方案也就缺乏科学合理性。为此,实践中不能盲目认为承载力高即可确保地基基础安全稳定。比如,土质松软的地基需要进行换土垫层,然而部分设计人员并未充分认识到这一问题,所以不能只是片面地认为承载力高就万事大吉。对建筑软弱地基而言,应当充分考虑地基沉降问题,仅单纯依靠个人的经验简单的进行砂垫层处理不可行。
2.3混凝土结构设计问题
第一,结构布设缺乏科学合理性。近年来国内很多建筑结构设计过分追求建筑独特性,往往忽视了结构设计过程中的合理布局,以致于形状不规则的设计品大量出现。需要强调的是,部分建筑结构设计者忽视了抗震要求,未严格按照《建筑抗震设计规范》进行设计,也没有进行模型计算。对此,笔者认为应当根据计算参数有效的调整,针对性地对部分梁柱计算结果进行修改,强化楼板加固处理。
第二,构件受力计算时所用模型以及程序等不科学。基于对剪力墙以及楼板假设模型化条件考虑,现阶段常用的建筑结构分析软件包薄壁柱模型、板-梁墙元模型以及壳元,板壳墙元模型等类。各种计算模型根据性质和特点,应用范围不尽相同。实践中,我们可以采用薄壁柱模型进行计算,其采用了7个自由度,计算结果科学合理,有利于提高混凝土结构设计质量。
2.4建筑结构扭转设计问题
建筑结构刚度中心以及几何形心和结构重心,通称为是“建筑三心”。在具体结构设计过程中,应当保证上述三心能够有效地汇于一个点上,这是建筑结构设计的基本要求。对于结构扭转而言,实际上就是在建筑结构设计过程中未能做到“三心合一”,在水平荷载的作用下建筑结构就产生了扭转振动效应。为了有效避免建筑结构在水平荷载影响下而发生扭转破坏问题,建议在建筑结构设计时优选结构形式以及平面布局,最大限度地达到三心合一。基于水平荷载的作用,建筑扭转大小通常决定于质量的分布情况。为了能够使楼层水平作用力沿平面均匀分布,减轻建筑结构振动和扭转,可以使建筑平面采用矩形、方形以及正多边形和圆形等简单形式。实践中可以看到,因街景以及空间范围的限制,建筑不可能完全采用相对比较简单的一些平面形式。如果采用了不规则的T、L以及十字形等复杂平面形式,则应当将突出部分的宽、厚度比值严格控制在允许的规范之内;结构设计过程中,应当尽可能的使建筑结构呈对称型。
2.5楼板与异形结构设计问题
楼板是建筑结构中水平构件物,其直接承受着建筑物的主要荷载。实践中若未能全面把握楼板承受的荷载类型,则建筑结构就会出现设计不科学或者配筋偏小等一系列问题,甚至会导致楼板产生裂缝。值得一提的是,楼板受到上述荷载作用以后,弯矩设计就回发生变化,甚至出现不合理现象。比如,设计人员在楼板上布设大量分隔墙,在设计时应当将上述分隔墙荷载换算成对应的等效荷载,然后对钢筋用量进行统一计算。然而,部分设计者因个人专业技能和经验不足,往往将分隔墙荷载以线荷载方式加载于楼板之上,该种做法在结构设计中时避免出现。同时,异形结构设计过程中,也存在着一些问题与不足。近年来,国内建筑异形结构不断增多,然而异形结构问题从消失,比如建筑物的高度过高、结构布局不合理以及抗震能力不达标和建筑结构形状不规则等。针对这一问题,建筑结构设计者在选用异形结构时,应当对可能存在的问题和隐患进行综合判定,并在此基础上制定合理的解决方案,尽可能不用异形结构。
3结束语
总而言之,建筑结构设计专业性非常的强,实践中应当加强重视,坚持人本理念,注意各细节问题与隐患,着眼于业主的需求。同时还要根据具体工况条件和建筑构造特点进行优化设计,既要确保安全可靠性,又要满足人们的需求,突出其应用价值,这样才能提高建筑结构设计水准,才能设计出更多优秀的建筑作品。
参考文献:
[1]许秋雯.浅析高层建筑结构设计的问题与对策[J].建筑•建材•装饰,2015(11):84.
[2]严庆平.高层建筑结构设计问题及对策探讨[J].科技创新与应用,2013(18):221.
[3]杨军科,王小军.有关高层建筑结构设计问题及对策的探讨[J].山西建筑,2014,40(2):43-44.
[4]周冬峰.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].城市建筑,2016(33):60.