阐述建筑结构设计过程中常见问题及策略

阐述建筑结构设计过程中常见问题及策略

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摘要:众所周知,建筑好坏往往和其自身的设计及施工两方面的质量紧密相关。以建筑设计来说,建筑的结构设计质量好坏会影响建筑整体施工的质量,可见加强对建筑结构设计的探讨十分必要。

关键词:建筑;结构设计;常见问题;分析

1.建筑结构设计坚持的具体原则

1.1重大轻小

建筑结构设计中常常涉及到了很多关键的理念,如“:强柱弱梁”“、强剪弱弯”等,这些都是设计师门需要重视的问题。尽管对于结构体系而言,是由不同的构件协调构建起来,而由于不同的构件都发挥着不同的作用,其在整个建筑中也有轻重之分。

1.2层层设置

若是一个建筑想要使其灾难中抗风险性稳定而又强有力,就绝不能单纯的依靠单个结构来进行抗灾抗风险的保护工作。层层防护工作一定要在设计中得到体现,举例来讲:设计中就要选用多肢墙,框架剪力墙等墙体,而减少单片墙,纯框架墙的应用等。

1.3刚柔相济

刚柔相济是合理的建筑结构体系。若结构刚度太大时变形能力是很差的,破坏力很大袭来时需要承受的力量也很大,极易造成严重受损的。太柔的结构可以很好的消减外力,造成变形过大而无法使用的。

1.4打通关节

由于结构体系中聚集着多种多样的变化形式,结构体系中便到处都有关节的存在。设计人员在建筑设计时要保障“打通”各个不同关节,从而确保不同力量伊势转变。

2.建筑结构设计的主要步骤

2.1确定合理的基础设计方案

在进行建筑的基础设计过程中,要结合当地的地质条件、荷载的具体分布、上部的结构类型以及相邻建筑的影响和施工条件等各项因素进行分析,选择合理性、经济性的基础方案。在设计过程中,地基的潜力要充分发掘,如有必要要对地基的变形进行计算。在基础设计过程中,地质勘察材料就已经完整的形成,如果建筑缺乏相应的地质报告,则要到现场查看,邻近的建筑物资料也可作为参考。

2.2确定最佳结构方案

一个成功的建筑结构设计,一定是最经济、最合理的方案。结构体系的设计不但要明确其受力,还要便于传力,不同的结构体系不可混用于相同的结构单元。所以在进行结构设讲地,工程的设计要求、施工情况以及材料供应等均要作用综合分析的因素,与水、电、暖等同时进行协商,以此为基础进行结构的选型,最终确定出最佳方案。

2.3分析计算结果

现在计算机技术在高层建筑的结构设计中得到了广泛的应用,但是由于其软件种类众多,不同类型的软件由于其算法不同,有可以得出不同的计算结果。因此设计人员在利用计算时,如果发现程序和某个结构的实际情况不符,或者存在人工输入的错误,甚至软件自身的缺陷等都要及时查找原因并纠正,以保证计算结果的准确性。

2.4采用合理的构造方法

在建筑结构设计的过程中,要对构件的延性尤为注意,对其薄弱位置更加关注。钢筋锚固的长度要注意,尤其是钢筋直线段的锚固长度,而且温度应力对其所造成的影响也要考虑进去。此外,平面、立面的布置要遵循对称、均匀、规范的原则,尽量不要出现薄弱部分,并且要通过极限状态做验算。

3.建筑结构设计中的常见问题

3.1屋面梁配筋数量不足

在设计人员进行结构建模的过程中,有些设计师为了图方便或是追赶设计的进度,屋面梁直接照搬了下层梁的尺寸,这样设计就是认为屋面梁的荷载较小,同时配筋的数量也不多,这样在以后的施工过程或是使用时一旦出现混凝土收缩、温度突然变化或是受力不均匀时,屋面梁都会因为配筋数量的不足而出现裂缝宽度过大的问题。

3.2忽视纵向框架的设计

进行框架结构设计时,忽视了纵向框架的设计,只注意了横向框架的设计。现阶段,在我国最新的建筑结构抗震设计规范中要求了水平地震的作用应按照两个主轴的方向进行计算的,那么该方向的抗侧力构建就应承担各方面地震的作用力。

3.3楼板变形程度的计算存在问题

很多设计在进行结构布置时没有采取足够的措施或是设计人员在设计时缺乏基本的结构概念,都采用基本的楼层变形的计算程序。这些程序的编程在数学上的力学模型上是绝对成立的,但是在实际中应用到计算楼板的变形程度却并不是准确无误的。而如果一个计算程序的前提就是存在一定的瑕疵的,那么利用这个程序计算出的结构就肯定也是存在问题的了。这样所进行的结构设计肯定是存在了结构的安全系数不足以及结构的某些构件或是部位安全储备太大等诸多的问题。

4.解决建筑结构设计问题的改善对策

4.1板和梁的跨度计算

板梁结构实际上就是在梁的中心线上设有一个刚性的支座,消除了单一的梁的概念,而是将梁和板统一成了一个变截面板。在扁梁结构中,当板厚和梁高相差不大时,计算的长度就应取到梁的中心处,选择梁边弯矩和板厚,以及梁中心处的弯矩和梁厚进行配筋,并且要取两者的大值。实际的设计过程中,柱子也可以看成一个超大的截面梁,因此在对梁配筋时应选择柱边弯矩,削峰是比较正常的,存在问题时往往都是不削峰的。

4.2主梁有次梁时要添加附加筋

这种情况下,应先考虑添加箍筋,附加的箍筋实际上就是指在次梁的界面范围内箍筋缺乏或是没有箍筋时,就应该在次梁的两侧补上箍筋,通常情况下附加筋都是要有的。并且在建筑结构的设计规范中也明确的说明了,在梁的界面高度范围内的或是梁下部的集中荷载,其都是由附加筋来承担的,所以在梁上后做的次梁或是梁上的集中荷载就是不需要添加附加筋的。添加附加筋的原则:主梁上的次梁存在开裂的问题时,如果次梁的受压区顶至主梁底部的截面高度的混凝土添加了箍筋,并且确保能够承受次梁产生的剪力,那么主梁就不需添加附加筋。梁上的集中力与产生的剪力在整个梁的范围内都是一样的,那么只要抗剪满足,集中力就也是满足的。

4.3箱、筏基础底板的挑板

从结构设计的角度来讲,最为经济的一种方式是能出挑板并且能够调匀边跨底板钢筋,尤其是当底板的钢筋采用了通长的布置方式时,整个底板的通长筋也不会因为边跨钢筋而增大。当出了挑板时,基底的附加应力就会得到降低,当基础形式的位置是在天然地基和人工地基的坎上时,那么加挑板时最好选择天然地基,从而有效的降低整体的沉降。而一旦荷载出现了偏心的情况,在某个特殊的位置设置挑板时,就能够调整沉降差并且防止整体倾斜的现象出现。窗井是一个较为特殊的部位,它可以看作是挑板上砌墙,因此就不用再出长挑板了,这个问题并不是绝对的,应灵活变通,如某建筑有地下室,窗井的横隔墙就会很紧密并且内部墙体与横隔墙是相互连通的,这时就应该灵活的设置。

4.4设计刚性楼面

为了确保程序计算结构能够真实的反映出建筑结构的实际的受力情况,设计人员应尽量将楼层设计成刚性的楼面。首先设计人员设计时不应采用楼面有变形的平面;同时设计人员应充分的保证配筋的构造以及结构的布置方式,当然如果有些建筑结构无法完全的满足刚性楼面的假定,但是其使用功能是确实需要的,并且本身建筑结构的设计效果又是十分优秀的,那么设计人员在设计时就应通过采取采用斜向配筋、提高边梁暗梁的配筋数量、增加梁系梁板、采用双层的配筋形式以及洞口边加设边梁和暗梁等办法,尽量弥补因其不是绝对的刚性楼板假定而产生的误差,或是使其尽量的符合刚性楼板的假定条件。

4.5沉降计算

在基坑开挖的过程中,摩擦角范围内的坑边的基底土是要受到一定的约束的,所以它是不反弹的,那么坑中心位置处的地基土就是要反弹的,而回弹的部分就需要人工的进行清理。而如果基础较大时,其受到了约束就比较小,箱基就是这种类型的,在对其进行沉降的计算时就要按照基底的压力进行计算,被坑边土所约束的那一部分就可以看作是用于安全储备的,这也是计算出来的沉降值是要大于实际施工中的沉降值的主要原因。而如果当基础很小时,那么其受到了约束就是很大的,这是就可以忽略回弹的部分,所以在计算沉降时就应按照基底的附加应力进行计算。

5.结语

建筑结构设计是建筑施工的前期规划和基石,直接影响到质量和成本,我们设计人员还要多动脑筋,结合本地区的实际情况灵活运用,参照以往的工程实况,总结经验,不断提高自身的结构设计水平,以保证建筑质量,确保人民生命财产安全,推动建筑业不断向前发展。

参考文献:

[1]肖信远.建筑结构设计常见问题浅析[J],科技咨询导报,2014

[2]孟兆勇.建筑结构设计常见问题浅析[J],中国新技术新产品,2015

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