混凝土結構設計標準

時間:2023-07-28 17:01:54

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第1篇

關鍵詞:建筑工程;混凝土結構設計;問題思考

Abstract: with the development of society, people on the construction of quality requirements are also continuously improve, and the concrete structure design is to ensure the quality of engineering is one of the main factors, must be to ensure that the design is scientific and reasonable, therefore, this article mainly aims at the construction of concrete structure design and related problems are analyzed and discussed.

Key words: Construction Engineering; concrete structure; question ponder

中圖分類號:B032.2文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)

隨著建筑水平的不斷提高,對建筑的耐久性提出了要求。可以說,耐久性是現代建筑的具體表現,而混凝土結構設計與建筑的耐久性密切相關。因此,對建筑工程混凝土結構設計及相關問題思考的探討有其必要性。

一、建筑工程混凝土結構設計

結構,就是指用來承受荷載或者其他作用的空間骨架體系,而這里我們所講的混凝土結構,簡單來講,就是指用混凝土做成的能夠承載的空間骨架體系。一般而言,混凝土結構主要包括素混凝土結構、普通鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構,此外還還與鋼管混凝土、鋼纖維混凝土、組合結構等等,這些都是建筑工程中所涉及到的一些問題。以下針對混凝土結構設計進行具體的分析:

1.參數分析

首先,抗震設計。在混凝土結構中,地震作用及結構振動特性的分析是其中的一個關鍵參數,此外,還要荷載統計、初擬梁板柱截面、手算各工況下內力、按荷載規范進行內力組合、復核正常使用及承載能力極限狀態等等,需要要設計時,設計人員要對這些參數進行認真的計算和分析,提高參數設計的準確性和精度。

其次,在混凝土結構設計中,還有一個參數就是長期荷載和短期荷載。所謂長期荷載就是指包括混凝土自重、上部承重等在內的長期作用的荷載,而短期荷載,就是指在施工過程中以及在工完工后,短期作用下結構的荷載,具體包括風、人、雨雪、車輛荷載,等等。為此,需要設計人員做好分析與計算,控制好結構的撓度變形,從而來提高結構的安全性與穩定性。

此外,在混凝土結構設計中,采用承載力極限狀態計算時對荷載和材料強度有一定的要求,需要用設計值和標準值對比,并通過計算軟件,輸入材料的強度,采用承載力極限狀態計算,進而達到工程要求的設計值。

2.柱的設計

首先,截面設計。建筑工程混凝土結構中柱的截面尺寸,一般都是從下到上逐漸縮短,這樣做的主要目的就是了保證設計更加合理,進而節約投資。通常情況下,截面尺寸減少時,其間隔層數要控制在3-5層左右,間隔不可以過密,否則會給施工帶來不便,還會造成模板浪費,若是太疏,則可能會增加投資,提高工程造價。同時,對于每一次減少的尺寸最好控制在100-150,為了保證工程結構的豎向剛度,減少范圍不可過大也不可過小,在具體的施工中,要以混凝土結構設計規范中的相關規定進行,合理控制柱的高度與寬度;對于柱的截面直徑一般要超過 350mm。

其次,箍筋肢距。對于這個階段的設計,一定要根據工程的抗震設計為標準,控制箍筋肢距的合理性,要求一級抗震設計要小于 200mm,二、三級抗震設計要小于250mm ,四極抗震設計則不可以超過300mm,此外,對于箍筋的水平距離的控制,要根據工程的實際需要,均勻布置,另外,在澆搗混凝土的過程中,要利用導管,將混凝土引到根部位置,然后逐漸澆灌即可。

3.梁的設計

在進行梁的設計,一般框架梁的負筋,只需要根據計算的結果,進行配置就可以,在沒有特殊要求下,不需要增加配筋量,同時,還要控制好梁側縱向鋼筋的配置以及箍筋的配筋率,這就需要在框架結構設計時,針對底層地面的高差,確定地梁頂標高,如地面標高為-0.900,則要根據地梁頂標高確定的原則,結合地梁作用,保證柱腳的聯系拉結,防止墻體沉降。此外,對于地梁標高確定,要遵循以下設計原則:一、室內正負零以下200MM以下(留室內地坪做法);二、留出進出室內地下管道空間(水、電、燃氣等)。

另外,要控制好梁側縱向鋼筋的直徑,不可以過大,這樣的做的主要目的是為了防止建筑物坍塌。為此,需要設計者對原結構、構件等做好科學設計,并且要為其提供附加的安全保護,提高梁結構的承載力。

二、強化混凝土結構設計有效對策

首先,要加強效應計算,在工程結構設計中,利用結構力學知識,結合設計規范的要求,提高結構可靠度,同時,還要保證設計統一性,以此來提高結構的抗震效果,避免結構剪力變形。

其次,強化截面設計,在實際工作中,根據各個控制截面的面積,合理控制基本構件的抗力,并且要處理好截面面積與抗力的關系,設計人員可以根據結構設計要求,提高截面設計的合理性。

第三,重視構造設計,設計人員要采取有效的構造設計措施,強化混凝土結構的承載力,既要滿足建筑的功能需求,也要滿足抗震要求,并且在設計圖上詳細標明。

此外,在結構的設計時,一定以現行的國家規范為標準,設計出的結構不僅要符合“安全、適用、耐久”的要求外,同時還在達到經濟性,避免工程施工中不必要的浪費。

總結:

總而言之,在建筑工程中,混凝土結構設計具有一定的復雜性與綜合性,尤其是隨著時間的發展,相關技術正在不斷的進步和完善,與此同時,相關的規范和標準也不斷地改變,為此,需要設計人員對現行設計標準進行分析,并嚴格按照設計要求,提高混凝土結構設計的科學性,保證建筑施工的質量。

參考文獻:

[1]劉慧芝,李福來.淺析建筑結構設計中的概念設計與技術措施[J].中小企業管理與科技(下旬刊). 2009(04)

[2]馬遠榮,唐小弟.混凝土結構設計原理中的相關問題探討[J].中南林業科技大學學報. 2009(01)

[3]梁敏成.混凝土結構設計及施工中的注意事項[J].中國新技術新產品. 2009(07)

作者簡介:

第一作者:趙利俠(1979—),男,漢族,山西聞喜 ,碩士研究生,工程師 單位-中國聯合工程公司,畢業院校-合肥工業大學

第2篇

關鍵詞:水工鋼筋混凝土結構學;課程教學;教學改革

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)20-0112-02

“水工鋼筋混凝土結構學”是華北水利水電大學水利類專業必修的專業基礎課,是一門實踐性很強,與現行規范、規程等有關的專業基礎課。通過本課程的學習,讓學生了解本學科的發展方向和研究進展,掌握水工鋼筋混凝土結構構件設計的基本理論、設計方法和構造知識,并能正確理解、規范使用,從而培養學生從事結構設計的基本技術技能,為以后學習有關專業課程和從事水工鋼筋混凝土結構設計工作打下堅實的基礎。考慮專業方向不同,該課程有48學時和64學時兩種授課計劃,主要講授:混凝土結構材料的性能,設計原則,受力構件(受彎、受壓、受拉、受扭)的破壞特征及設計方法,鋼筋混凝土構件的抗裂、裂縫寬度和構件撓度驗算,鋼筋混凝土肋形結構及剛架結構設計,預應力混凝土基本概念(48學時的不講)等[1]。

2010年6月,教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”;2013年6月,我國成為《華盛頓協議》的預備成員,工程教育(專業)認證進入了實質性的實施階段;近年來,相關專業注冊工程師執業資格制度逐漸完善。這些制度的制定和實施更好地滿足經濟社會發展對高素質創新性人才的需要,作為實踐性極強的《水工鋼筋混凝土結構學》課程,如何適應市場對工程師的需求,構建合理的教學模式,是教學工作者需要深思的問題。根據多年的課堂理論教學和工程實踐,作者對該課程的教學模式提出了幾點建議。

一、課程內容總介紹

混凝土結構課程具有內容多、涉及面廣、經驗強、公式多、符號多、構造規定多、實踐性強的特點。既有理論推導,又有試驗研究,同時還與規范、工程實際聯系密切,因此教學難度較大,對于沒有實際工程經驗的學生來說,理解和掌握該課程的難度較大[2]。為了使學生理解和掌握結構系統概念,了解本課程的主要層次關系,從全局把握學習重點,理清學習思路,本文把該課程的內容比作競技運動會,荷載效應和結構抗力就是參賽團隊間的PK,具體對比如表1所示。通過這種對比方式,同學們都能從整體上了解該課程的主要內容。

二、現實生活生動對比法

水工鋼筋混凝土結構這門課程里面有很多比較抽象的概念,學生理解起來比較困難,很難記憶。針對這種現象,作者采用了現實生活生動對比法,把學生身邊的事情和見聞融入到課程內容的記憶中來,起到了良好的效果。例如:(1)課程的全部內容相當于兩個選手的比賽,即結構抗力和荷載效應的PK;(2)光面鋼筋和變形鋼筋粘結力的組成用釘入木料中的普通釘和螺絲釘的差別來理解;(3)偶然荷載用“中大彩票”來對比,只不過偶然荷載是對結構的致命打擊,而中打彩票是人生的特大驚喜,它們的共同點就是發生的機會很渺小;(4)極限狀態用學校的規章制度GPA=2.0來對比,兩種極限狀態,即正常使用極限狀態和承載能力極限狀態就相當于學生的學位證書和畢業證書。想要完成學業,就要好好學習,滿足GPA的要求,取得學位證書和畢業證書;(5)混凝土的在長期荷載作用下的徐變相當于學生受50kg荷載時,慢慢垮下的狀態;(6)鋼筋的冷彎性能,好比開車的車技,轉彎半徑越小,轉的角度越大,說明開車水平越高,冷彎性能越好;(7)荷載效應和結構抗力。荷載效應就是我打你一拳(一拳就是荷載),你感覺到疼(疼就是荷載效應);結構抗力就是你的承受疼的能力,如果是個柔弱的學生,可能就被打倒了,而強壯的學生,就不會被打倒,這就說明結構抗力只與自身的因素有關,與外部荷載沒有關系。

三、多媒體技術同傳統教學有機結合起來

水工鋼筋混凝土結構這門課程具有難度大、專業性強、內容多的特點,教材的編寫不可能與工程實際情況同步,要想在有限的課時中完成教學任務,就要求將多媒體技術同傳統的教學方式有機結合起來。教材、板書及語言等傳統教學方式雖然能夠加強對學生邏輯能力的培養,但無法讓學生將知識應用到實際工作中[3]。作者結合精品課程建設,利用多媒體技術和網絡教學資源對知識進行綜合整理,將混凝土結構知識生動、立體的展示給學生,彌補了傳統教學方式的不足;學生通過文字、聲音、圖片和動畫等多種信息加深了對知識的了解和掌握。

1.引入混凝土施工工藝流程視頻,了解施工工藝,講解施工過程中容易出現的問題,提醒學生在結構設計時多多注意。結構設計不僅要滿足理論要求,同時還要方便工程的施工。

2.制作flas,生動展現構件的破壞過程。例如受彎構件正截面與斜截面的變形、裂縫開展及最終破壞的全過程、不同柱子受壓破壞過程等,同時還會安排4學時的實驗課,加強學生對于實驗研究的重視。因為該課程的理論公式,都是在實驗研究的基礎上進行合理的假定得到的。

3.網上收集實際工程中的混凝土、鋼筋、梁、柱、板和節點等圖片,加深學生對鋼筋混凝土結構的理解。

4.板書內容精簡化,把重點放在基礎概念、適用條件、公式以及計算方法和步驟上,減少實驗分析和破壞機理等方面煩瑣內容的板書;采用多媒體講解,多媒體和板書結合,讓學生更容易理解和掌握該課程。

四、加強綜合能力的培養

1.水工鋼筋混凝土結構是一個整體,學習過程應該是認識整體結構合理拆分構件組裝構件成結構的過程。而課程的教學程序則是材料截面構件結構,課程教學基本都是在花大量的時間講構件的設計,導致了學生到最后也不清楚如何整合這些構件成為結構。因此,在開課初期,作者就給學生介紹一個比較熟知的混凝土結構(如5號教學樓),從全局上介紹結構―構件―截面―材料體系,講清結構設計程序是從結構構件截面,同時構件的受力性能又取決于材料。通過這樣的講授,使學生一開始就建立起結構整體系統的概念,理清了各部分的關系,為課程學習建立了一個總體框架,更重要的是使學生明白了所應解決的問題。

2.把課程設計――渡槽和剛架設計融入到課程教學中來[4]。

3.大作業――受彎構件梁的設計:正截面與斜截面設計、裂縫寬度和變形的校核,整合第2、3、4、8章的內容,通過大作業,讓學生理解實際工程中設計梁的流程,避免以后實際工作中的茫然,無從下手。

4.該課程安排了4個學時的試驗――受彎構件矩形梁的破壞試驗。5~6個同學一組,為了加深學生的理解,從鋼筋的綁扎、混凝土的攪拌與澆筑、應變片的粘貼、儀器設備的調整和最終的破壞試驗,都要學生全程參與,分工合作。

5.鼓勵學生到施工現場參觀,觀察結構形式,分析梁、板、柱的受力和傳力關系,了解各種構件的配筋特點及主要的構造措施,使學生對梁、板、柱等常見的混凝土基本構件和框架結構、剪力墻結構等常見的混凝土結構形式有一些初步的感性認識。

五、加強工程安全意識和標準規范的融入

現行設計標準和規范,是具有法律效力的文件,是設計的重要依據,水工混凝土結構設計必須符合現行規范,符合國內通用圖例。作者在課堂教學過程中時刻強調設計標準和規范的重要性,指導學生正確理解和運用相關的設計標準,從而使設計更加規范化,確保工程設計質量。鼓勵學生定期從網上查閱近期發生的相關工程事故,分析事故原因,加深對工程安全的理解。邀請企業和設計院的相關專家給學生做講座,使學生在較短的時間內掌握相關理論和技術在工程項目設計中所遇到的具體問題,貫徹和了解新規范內容和建筑前沿新知識[5]。

六、成績考核

課程成績考核依據:平時考勤和作業(20%)+課堂測驗(20%)+實驗課成績(10%)+結課考試(50%)。加大了學生平時作業、測驗和實驗課的成績,從多個方面給予成績評定。

七、結語

“水工鋼筋混凝土結構”是一門理論與實際緊密聯系的課程,既有系統的科學理論又具有很強的工程概念。因此,作者在理論教學過程中采用現實生活生動對比法,將多媒體技術同傳統教學有機結合起來,并加強工程安全意識和標準規范的融入,注重學生綜合能力的培養,努力使課程教學內容適應市場對“卓越工程師”的需求。

參考文獻:

[1]河海大學,武漢大學,大連理工大學,等.水工鋼筋混凝土結構學[M].第4版.北京:中國水利水電出版社,2009.

[2]張曉燕,李鳳蘭,曲福來,等.凝土結構設計原理課程教學方法探討[J].高等建筑教育,2011,20(1):79-82.

[3]任宜春.“水工鋼筋混凝土結構”課程教學方法探討[J].中國電力教育,2014,(14):105-106.

第3篇

[關鍵詞]建筑 結構設計 安全度

中圖分類號:U414 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)01-0116-01

1.引言

在建筑結構設計中,最重要的基本的問題就是安全度的設計。根據結構設計的角度來看,在平面形狀中,三角形結構比圓形、正方形、工字形、橢圓形等結構在抗側移能力和抗彎曲變形等方面弱很多,因為其具有較大的迎風面,承受的水平風力作用較大,所以說三角形建筑的結構具有較差的安全性。因此,確保建筑結構的安全性是確保建筑物安全的首要前提。

2.建筑結構設計中的安全度概念

在一定的經濟條件下,賦予結構以適當的安全度,使得結構在預定的使用期限內能夠滿足各種預期的功能要求,這是進行建筑結構設計的基本目的,通常來說,建筑結構必須滿足一下幾點功能:

(1)在正常施工可能出現的各種作用建筑結構必須可以承受,在使用時可能出現的各種作用建筑結構也必須可以承受,而且在遇到偶然發生的事件的時候,建筑結構的整體穩定性仍然可以保持,這也就是我們說的建筑結構的安全性。

(2)在正常時其工作性能良好,也就是建筑結構具有適用性。

(3)在對建筑結構進行日常的維護,建筑結構可以保持長久,也就是耐久性。

建筑結構安全與否的標志就是上述所說的安全性、適用性、耐久性,其總稱為結構的安全性。結構的安全度是指在規定的條件下,規定的時間內,對預訂功能完成的概率。

3.我國建筑結構設計安全度現狀

自從上世紀50年代以來,我國建筑結構的設計方法幾經變化,從容許應力設計法到破損階段設計法,再到極限狀態設計法和概率極限狀態設計法,但是安全度設計卻沒有發生什么變化。我國的安全度設計水平一直落后于國際通用設計標準。安全系數、分項系數、可靠指標是安全度在結構設計標準方面的主要表現,同時一些其他因素對于安全度也有影響,比如荷載標準值、結構的構造規定等。通過一些規范來分析比較我國建筑結構設計安全度的現狀,國外設計規范取用的荷載值高于我國,國外的材料強度的取值低于我國,國外所用結構承載力計算公式的安全裕度高于我國,有的可能存在不安全的隱患,國外對結構的構造規定遠高于我國,例如,我們將我國混凝土結構安全度和國外標準相比,就發現我國的混凝土結構安全度偏低,我國在混凝土構造上規定柱子的壓筋的最小配筋率為0.4%,然而前蘇聯1949年就規范柱子的壓筋最小配筋率為0.5%,我國的安全度較低與前蘇聯的標準,我國規范中要求的梁的拉筋和柱的壓筋都明顯低于國際標準。這也就表明,在建筑設計結構安全度的每一個環節的安全性都低于國外。

我國在解放初期的時候,因為緊張的物資供應,國家對外備戰、對內建設的大環境下,我國從事建筑行業的科研人員為我國事業做出了巨大的工序,因為受到物資、材料、資金等各種因素的限制,他們采用的可能是世界上最低的建筑結構設計安全度,為建國初期的中國建立了許多建筑物,而且經受了幾十年的考驗,這應該給予極大的肯定,但是從上世界80年代以來,我國的綜合國力得到了提升,經濟得到了迅猛發展,現行的結構設計安全度對于我國現今的國情已不再符合,結構設計低安全度對于今后的發展不能滿足,如果繼續按照低結構安全度進行建筑結構設計對于國家眼前和長遠的利益都不符合。和國際現有的結構設計標準相比較來看,我國的機構設計水平低于國際標準,這對于我國建筑行業公司走出國門,去國外進行投資是不利的,對于我國的形象是一種損害。因此,在我國現如今綜合國力、經濟實力都增強的條件下,我國應該選擇合理的建筑結構設計安全度,這才利于我國建筑行業的良好發展。

4.從設計思想上進行轉變,使安全度水平得到全面提升

4.1 開發商要將高安全性能的建筑結構作為銷售的競爭點

建筑結構設計安全度的高低不僅僅是一種純政府的行為,因為建筑結構是一種特殊的商品,當前房屋的開發商、用戶會參與其中。開發商在進行建筑結構安全度設計的時候,一定要本著質量第一、安全達標的標準進行設計,應該為其建造并出售給用戶的建筑物的安全質量負責,開發商應該在對售價影響不大的前提下使得安全度得到最大程度的提高,開發商也可以將高的安全性能作為商品的競爭點,得到建筑物用戶的認可,提高企業商品的銷售量。

4.2 提升結構設計安全度標準,有利于建筑業主利益和要求的滿足

根據我國現有的國情來看,現有的低建筑結構設計安全度不能夠滿足我國建筑業的需求,也很難得到建筑物業主的滿意,因此,提高建筑結構設計安全度的標準是勢在必行的,這對于提升生產、生活水準也是非常有利的,對于促進國民經濟的發展也有一定作用,而且還能夠使建筑業主的利益和要求得到滿足。

4.3 盡可能合理的多使用合格的鋼材

現如今我國綜合實力遠高于建國初期,物資匱乏的局面以不再,因此,現如今在進行建筑結構安全度設計的時候,應該在建筑主體中盡可能的多使用合的鋼材,而沒必要像建國初期那樣挖空心思的節約鋼材,只有在結構安全度設計中合理的多使用鋼材,才利于建筑物安全性能的提升,滿足開發商和建筑物業主的需要。

5.總結

建筑結構設計安全度設計在確保建筑物安全可靠方面是非常重要的,其對于建筑物的安全性、適用性、耐久性具有重大意義,因此在建筑結構設計中做好安全度的設計是重中之重,本文首先對建筑結構安全度的概念進行了介紹,并探討分析了我國建筑結構設計安全度設計的現狀,并根據我國國情提出了從設計思想上進行轉變,全面提升安全度水平的觀點,其主要包括開發商要將高安全性能的建筑結構作為銷售的競爭點、提升結構設計安全度標準,有利于建筑業主利益和要求的滿足、盡可能合理的多使用合格的鋼材三個方面,做好上述三方面的工作,對于我國建筑結構安全度的提升具有重大意義。

參考文獻

[1] 黎正平.對建筑結構設計安全度的幾點看法.《新材料新裝飾》.2014年1期

第4篇

1.1構造規定

結構設計的構造要求是為了彌補強度計算的不足,其中很多是用來保證結構有必需的延性,因而往往與配筋量相聯系。低用鋼量是我國結構設計標準的特色,這從表1可看出。我國GB50010-2010規范規定柱子壓筋最小配筋率為中柱0.5%,角柱0.6%,如果以中柱0.5%,角柱0.6%的配筋率用于C60級混凝土設計成鋼筋混凝土柱,則鋼筋對柱承載力的貢獻為中柱5%,角柱6%,這種柱子的性能更象是素混凝土柱。以總體來看,我國的規范中對梁拉筋以及柱壓筋的最小配筋率都要比國外的差。國外對于梁的壓筋一般都是有最小配筋率的要求,但是我國卻沒有此規定。荷載的設計值與荷載標準值及荷載分項系數有關。各國設計規范中的荷載標準值在統計時考慮的寬嚴程度大不一樣。恒載的標準值相差不大,而活載就有很大差異。表2是我國設計混凝土樓蓋時采用的活載標準值與美國規范的對比。從總體上來看,美國樓層的活載標準值要比我國的大很多。而我國因受到歷史條件的限制,在確定荷載標準值時總是力求節約,以符合最低要求為出發點。荷載的差異不僅反映在標準值上,更重要的還體現在恒載和活載組合后的荷載分項系數上。以恒載標準值G和活載標準值Q組合后的荷載設計值為例:恒載G的分項系數我國約低20%,活載約低巧15%—20%,從而設計鋼筋混凝土樓層時,荷載設計值平均比英、美等國低80%左右。活載約低巧15%~20%,從而設計鋼筋混凝土樓層時,荷載設計值平均比英、美等國低80%左右。

1.2材料強度的設計值與標準值

材料強度的設計值等于材料強度標準值除以材料分項系數。材料強度標準值是統計確定的,各國多取95%保證率的強度作為標準值。看起來沒有差別,但各國對混凝土現場強度檢驗的標準不一樣,國外的比我國嚴格,所以材料強度標準值的實際保證率,我國依然偏低。此外,我國設計規范規定的材料分項系數又比國外低(表4),因而同樣的材料,我國規定的材料強度設計值要比英美的高。綜上所述,我國的混凝土結構設計規范所取荷載值要比國外的低,材料的強度值比國外高,估計結構承載與所用計算公式的安全裕度也比國外的低,甚至有時會偏于不安全,并且對于結構的構造規定也要比國外的要求低很多。這也就表明了,在所涉及到結構安全度環節中,幾乎是沒有可比別人更偏安全的。

2關于建筑結構的抗震設計標準

我國的現行抗震的設防標準比較低,中震相當規定設計基準期內,超越10%概率的地震烈度。據所頒布的地震烈度表,可知烈度為7時,地震水平的加速度的參考值為125cm/s2,而8時為250cm/s2,并且在建筑抗震的設計標準中又會分別的將其降低到100與200cm/s2。此外,建筑結構的抗震設計除設防烈度比較低以外,具體的抗震計算方法以及構造規定的安全裕度也比不上國外,在配筋率、軸壓比和梁柱承載力的匹配等一系列的保證抗震延性的要求,也是遠不如國外的嚴格。我國有很多從事設計與研究的工程技術人員常常習慣于去挖掘建筑結構的潛力,卻不習慣去提高建筑結構的質量。在本來已經較低的設防烈度下,還要從不同角度千方百計深挖潛力,結果安全儲備是愈挖愈低。日本在二戰后幾次提高結構抗震設計標準。圖1是1995年阪神地震后某一小區不同年代房屋的損害情況。從中可見,1982年后修建的房屋即使在最嚴重的震區也沒有倒塌和嚴重破壞的,確實在保障生命安全上取得了重大成就;可是造成的經濟損失巨大,從保護投資的角度衡量,設防標準依然不足。圖1阪神地震中房屋損害比較現在的震設防標準應與投資相適應,設防標準應由業主來確定。隨著社會財富的增長,結構失效帶來的損失愈來愈大,加之結構造價在整個投資中的比例下降,因而有人主張結構在設防烈度下應該采用彈性設計。在目前情況下,將“小震不壞”的抗震原則改為“中震不壞”,可能對國家、對震區人民都更有利。

3提高建筑結構設計的安全性的措施

3.1提高建筑結構設計人員對抗震性能的重視

建筑結構設計是一個系統性、綜合性較強的全面性的工作,需要擁有扎實的理論知識、靈活創新的思維、嚴肅認真的態度和高度的責任心的設計人員完成。設計人員做到精益求精,重視建筑結構設計中每一個基本構件的設計,并且做到對整個建筑都了如指掌。對設計規范和章程,特別是《建筑抗震設計規范》的含義要做到深刻理解,密切配合建筑工程,在設計工作中做到事無巨細,善于反思和總結工作經驗,為以后的工作積累經驗。

3.2提高帶轉換層建筑結構的安全性

提高帶轉換層建筑結構的安全性一般主要注意一下幾點:I.盡量避免高位轉換,轉換層位于3層以上時,層間位移角和剪力的分配及其傳力途徑發生突變,容易形成薄弱層,對抗震很不利。而對于部分的框支剪力墻高層的建筑結構而言,它的轉換層的位置,7度區不應大于第5層;8度區不允許超過3層。如果轉換層的位置有超過上述規定的,要進行專門的研究并且采取相應的有效措施,6度時其層數可以進行適當增加;底部帶的轉換層框架—核心筒結構以及其外筒是密柱框架的筒中筒結構,它的轉換層位置則可以進行適當的增加。II.轉換層配筋的構造要合理,梁上下部的縱向鋼筋最小配筋率,在非抗震設計時應不小于0.3%;而在抗震設計時,特一、一以及二級不應小于0.6%、0.50%和0.40%;受拉框支梁支座上部的縱向鋼筋至少要有50%是沿梁全長貫通的,其下部縱向鋼筋必須全部直通到柱內;沿梁高配置的間距不可以大于200mm,其直徑不可以小于16mm的腰筋。若框支梁上部墻體,開有門洞或者梁上托柱的時候,該部位框支梁箍筋必須要加密配置,箍筋直徑和間距以及配箍率要按規范進行采用,當其洞口靠近框支梁端部并且梁的受剪承載力不能達到要求時,要采取框支梁加腋和增大框支墻洞口連度等措施等進行處理。

3.3嚴格按照國家的標準規范進行設計

隨著我國建筑行業的飛速發展,建筑結構設計越來越受到人們的重視,與此同時國家出臺了大量的有關于建筑結構設計標準規范的法律法規,促進建筑業的統一協調發展。相關的工程管理規范中明確規定,結構需要承受的荷載標準值及規定的材料強度系數與荷載分項系數是建筑構件安全水準的重要因素。這些都是與建筑構件的安全性緊密相連的,其中,材料的強度系數指的是縮小建筑構件材料強度的標準值,設計師一定要用材料的強度系數去計算并確定建筑構件所要承受的荷載力。荷載的分項系數指的是放大荷載的標準值,用它來計算和確定荷載在構件中所產生的作用。一般在規定的標準荷載作用下,兩者都體現出了對于結構構件的安全度,在設計過程中也體現出了一定的可靠指標和名義失效率。這兩種系數越大也就意味著建筑構件的安全性越高。所以,建筑師在設計的過程中一定要嚴格按照。

4結束語

第5篇

【關鍵詞】大跨度體育館; 鋼-混凝土混合結構;結構設計;

一、前言

針對我國的國情而言,對于高層的結構建筑,采取鋼-混凝土混合結構被認為是最為合適的施工技術,并受到了建設部的推薦和推廣使用。該技術顧名思義,就是采取鋼筋混凝土構件和鋼構件、組合構件等相互組合,從而形成一種混合型的新體系。在體系中由于存在鋼結構和混凝土結構,因此該體系能夠很好地將兩者的優勢充分發揮出來,起到了相互補充的作用。針對一些大型的場館建設,例如大跨度體育館的設計施工上,由于結構和強度的要求,最后在確保功能性得到體現的基礎上,往往會采用下部混凝土結構和上部大跨度鋼屋頂相結合的混合型結構體系。本文以某大型體育館為例子來分析大跨度鋼-混凝土結構之間的協同效應。并未其它可能采取該結構系統的建筑提供一些實踐經驗和參考借鑒。

二、大跨度體育館的基本概述

1.工程概況

在本文中選擇工程建筑項目是某一大跨度體育館建筑,其具體的工程概況為:體育館的總建筑面積是2.2萬平方米,大跨度的體育館東西長約130米,南北長約86米,計劃修建為地上三層的規模,其中的高度分別設計為中間層的高度是5.4米,其余兩層的高度是6米,網架支座底標高為18米,屋面建為坡屋面,其中最高點標高是23.6米。

2.結構選型

在本工程中滿足建筑的基本功能基礎上,并且充分的考慮工程的經濟性,最終確定本工程中的體育館主體結構采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結構,而鋼屋蓋采用正放四角錐網架形式和下弦支撐,在體育館周圈和內部設混凝土框架柱,在框架柱頂設置混凝土環梁。設計具體的體育館布置圖如圖1與圖2 所示。

3.荷載條件

荷載類型:根據建筑領域的結構荷載規范,在本工程項目中選擇的大跨度體育館鋼-混凝土混合結構設計中充分的考慮了自重附加恒載、活載、馬道荷載、雪荷載及風荷載。

建筑受地震的影響作用:依據對體育館地震安全的評價報告,在本次的跨度體育館鋼-混凝土混合結構設計中按抗震設防烈度7度計算,設計地震分組為第三組,場地類別為Ⅲ類。

溫度的影響:根據所建體育場所處的氣候環境具體情況,對本工程在具體的使用期間溫度做出詳細合理的設定。

二、大跨度體育館鋼-混凝土混合結構設計與標準

1.結構設計標準與建筑材料強度

在本文的研究中,針對大跨度體育館的規劃上,采用的抗震級別大部分為三級,除了支承鋼結構的混凝土柱環梁大跨度框架需要為二級;采取的建筑標準依照一級的安全等級來執行。建筑物的使用設計為五十年。體育館一般為災難的緊急避難場所,因此對于抗震等級要求較高,為甲等,主要在地基和樁基的設計上給予重視。

2.結構控制標準

混凝土結構的配箍率剪壓比和位移軸壓比這些指標都應該按照既定的標準去執行。

3.抗震性能化指標

在規劃的初期本文對體育館的抗震要求指標主要如下:(1)抗剪中震彈性和抗彎中震不屈服性能指標是混凝土框架柱的基本要求。

(2)滿足抗彎中震彈性性能和承載力滿足抗剪中震彈性是對于網架支承鋼結構以及關鍵構件和節點的混凝土柱的基本要求。

(3)小震彈性下要求整體的結構變形不會太大的改變。

4.有限元模型

根據最初的設想,將想法輸入計算機之后,可以得到以下三種結構模型。并分別針對三種模型進行分析計算。(1)鋼屋蓋的單獨計算模型(圖3(a))(2)下部結構和鋼屋頂協同工作的整體模型。(圖3(b)) (3)對于鋼材的屋頂,采取整體并用平面無限剛的屋面。(圖3(c))

三、結構分析與設計

本工程中鋼屋蓋的主要特點就是多跨連續型網架,并且相鄰兩跨網架跨度相差懸殊。根據計算結果可知,此種情況下的大小跨相接處的小跨網架外側部分支座承受拉力,而帶過渡板的橡膠支座承受拉力的性能較差,此時可采用滑動球鉸支座, 滑動球鉸支座能夠有效地承受拉力,同時能夠釋放溫度荷載引起的水平位移。

1.基礎設計

工程采用高強混凝土預應力管樁基礎,樁布置圖支承鋼屋蓋的框架柱的最大軸力約4500kN,最小不到1000kN,其余框架柱最大軸力約為2000kN,最小約為500kN。 框架柱軸力相差懸殊,若框架柱之間產生過大的沉降差,將使鋼屋蓋支座發生初始位移,網架桿件內力重新分布,對網架受力造成不利影響 因此,控制基礎沉降值及沉降差成為基礎設計的難點之一。

框架柱以及周邊框架柱沉降之間的差距的減少,需要在實踐中依照在支承鋼屋蓋的框架柱下多布樁其余框架柱下盡量少布樁的原則。支承鋼屋蓋的框架最少需要兩個,最多為5個,其余的下框架柱的樁數最少一個,最多為3個。而根據已經得到的相關土層數據和勘察報告,可以計算出五個樁承臺基礎的沉降值大概在28mm左右,承臺基礎在相鄰間的水平距離為8.4m,沉降值大概在20mm,兩個樁之間的沉降差大概為0.95‰,為8mm,這個數字比要求達到的標準2‰要低。從圖6中,我們可以觀察到預應力管樁的布置,預測當地震發生時,對樁基的水平力進行預測也是一個重點和難點,為了避免在地震中樁基受到破壞性的剪切力而造成屈服彎曲。在本文的研究中,將工程管孔進行填實為3m,并將這段樁身的螺旋箍筋直徑加粗間距加密。

2.超長措施

由于體育館長度比較長,達到了130多米,為了滿足建筑物的功能性需要,在施工中不設置伸縮縫,結構長度是混凝土結構設計規范中不需要設伸縮縫的容許值的兩倍多,屬于超長混凝土結構 除根據溫度作用計算結果進行設計外,本工程還采取措施如下:(1)網架支座大部分采用板式橡膠支座,個別位置采用滑動球鉸支座,兩種支座形式均可以釋放溫度應力,減小鋼屋蓋在溫度應力下的變形對主體結構的影響。(2)加強保溫隔熱措施。(3)本工程混凝土采用硅酸鹽低水化熱水泥,嚴格控制砂石骨料含泥量和級配,施工單位應采取可靠的混凝土養護措施,混凝土澆灌過程中控制溫差,采取有效措施保潮保濕,并應有詳細的施工技術方案。(4)設置后澆帶,帶寬800mm,后澆帶間距控制在40~ 50m,后澆帶采用比相應結構部位高一級的微膨脹混凝土澆筑,后澆帶混凝土必須充分作好養護,澆搗結束,表面初凝后即噴灑養護劑,及時覆蓋塑料膜,并每天噴水養護且不少于28d。

四、結束語

以體育館為例對大跨度的鋼結構-混凝土混合結構進行設計和分析是本文的主要內容,本文主要采用了局部分析和整體分析的方式來對鋼結構和混凝土結構在實踐中是如何相互協同發揮功效進行了簡單的介紹。并在這樣的基礎上提出了三種模式進行實例分析,由于在本次研究中所涉及的體育館的結構超長,因此在實際的設計中需要對溫度因素進行充分的考慮,以減少其對于構件內部應力的影響。在實際設計上也充分運用了多種方法減少由于溫度所造成的對于鋼-混凝土結構的負面作用。

參考文獻

第6篇

關鍵詞:建筑工程;結構設計;優化;基本原則

1.高層建筑混凝土結構

在我國城市建設中常用的建筑結構主要有鋼混結構、組合結構、智能建筑、新型材料結構等幾種,下面我就逐一進行分析。

1.1鋼筋混凝土結構

鋼筋混凝土結構式目前建筑工程中涉及最廣的建筑形式,它有著剛度大、整體性好、耐久性強、維修簡單、成本低廉的特點。我國目前的鋼筋混凝土技術在不斷發展,高強混凝土、纖維混凝土、輕型混凝土都在建筑工程中被廣泛應用,并且施工水平已經達到了國際先進水平,這更加加大了鋼筋混凝土結構的適用性,使其發展成為了房屋建筑工程的首選結構形式。

1.2組合結構

組合結構的誕生不僅是一場技術革命,更使整個建筑行業像前邁進了一大步,結合結構使建造超高層建筑的設想成為可能。組合結構不僅有傳統鋼筋混凝

土的所有優點,并且在材料使用上相對節省,這對提高施工進度,降低施工成本都起到不可替代的作用。組合混凝土在施工中使混凝土本身經過三軸受壓的狀態,使自身的承載能力得到提高,并且組合結構混凝土可以取代很多鋼結構和混凝土結構的應用,這直接降低了建筑物的自重,為超高層建筑的設計提供了理論支持。

1.3新型結構

傳統的高層建筑分為框剪結構、剪力墻結構、框架結構三種,而隨著建筑結構學研究的不斷深入,誕生了以筒體為結構的新型結構形式。筒體結構主要分為筒中筒體系、框筒體系、和多束筒體系。新型結構筒體與傳統平面結構有很大的不同點,首先它的抗位移能力和承載力要大于傳統結構,它將水平力看成固定在基礎上的懸臂結構。所以這種結構形式在功能性強、應用范圍廣的建筑施工中多有使用。

1.4智能建筑

智能建筑是高科技的產物,它在施工技術、工程材料、工程檢測方式上都與傳統建筑有著很大的區別,但就目前發展來看,智能建筑是未來建筑發展的主體。智能建筑的幾大優點集合在建筑結構、內部系統、適用范圍等方面。它直接為使用者提供了一個安全、快捷、舒適的使用環境。

2.高層建筑結構設計的基本原則

建筑結構在設計中必須以實用、便于施工、安全可靠為設計點進行設計,通常情況下要滿足以下幾大原則:

2.1結構安全

建筑的結構必須滿足在使用年限中可以承受的各種情況,一旦在使用過程中出現了不可抗拒力的破壞,建筑的結構必須保證穩定性,不至于直接倒塌。

2.2可施工性

不論任何設計,必須在設計的過程中將施工問題首先進行考慮,如果設計標準與實際施工背道而馳,在好的建筑設計業不可能轉化為實體建筑,來為我們服務。

使用壽命。當建筑物投入使用后,建筑物的必須滿足設計年限中的使用要求,不能再無外力擾動的情況下出現裂縫、變形等質量問題。

3.高層建筑混凝土結構設計易出現的問題

在高層建筑結構的設計中需要考慮的問題很多,尤其是高層建筑中的鋼筋混凝土結構的設計。

3.1結構選型問題

在新執行的規范中對建筑的結構選型設計增加了很多限制性,首先限制了結構的規則性然后對建筑設計中出現的超高問題和抗震問題加以深化,對于高層建筑結構設計的規則性,在新出臺的建筑規范章程的相關規定中,變動挺大,新的規范標準在結構設計方面增加了一系列的限制條件。比如,新的規范制度用強制

性的條文規定了“建筑物不應該采用嚴重不規則的建筑設計方案”。所以,在進行高層建筑結構設計時,相關人員應注意遵守新規范制度中的限制性條件,對于設計中的不符合規定問題根據實際情況及時的調整,避免為后期設計工作留下隱患。

3.2地基和基礎設計中的問題

在柱下獨立基礎帶梁板式的地下室底板設計中,往往會忽視建筑物沉降帶來的附加應力的影響,而產生沉降變形以及共同受力,如果沒有考慮其產生的附加應力,會使底板偏于不安全,還可能導致地下室底板承載能力不足而引起其開裂,在采用天然地基狀況下,會帶來更為顯著的影響。

3.3結構分析計算的問題

在計算機使用非常廣泛的今天,計算機帶給了人們極大的便利,工作效率大大提高的同時,社會日常工作和生活對計算機的依賴程度越來越深。在建筑結構設計中,深化計算機的應用,合理地使用計算機,使建筑物更安全舒適、更美觀經濟是建筑設計人員任重而道遠的責任。我們在設計中及與其它設計單位交往的過程中發現,雖然采用了CAD,但在結構施工圖中出現了許多概念性的錯誤和計算錯誤,有些錯誤可能會導致嚴重的后果。在實際工程中,我們應該重視抗震概念設計和構造設計的問題,避免過分依賴計算機,這樣才能設計出更經濟,更安全舒適、更美觀經濟的建筑。

4.高層建筑混凝土結構優化設計的對策

在高層建筑中筒體結構的抗震能力最好。假設發生6。7級地震時,只要在設計中針對樓面鋼梁或型鋼混凝土梁與筒體交接處及筒體四角墻內設置結構柱,

就會有效緩解地震影響。如果當地震達到8-9度抗震時,我們在設計中要在鋼混凝土梁與筒體交接處及簡體墻內設置型鋼柱。這些設計都能有效增加建筑的抗

震性能,并對設計結構提供優化。

第7篇

關鍵詞:工業建筑;結構設計;復雜性;安全性

對于工業建筑而言,其結構設計合理與否,不僅決定著工業建筑建設質量,也影響著工業建筑建設資金投入。只有科學的設計,工業建筑結構才會合理,與生產活動和工藝要求等相適應。工業建筑與民用住宅建筑不同,其結構設計更復雜,安全性要求更高,要適應生產活動和工藝要求。介于此,進行工業建筑結構設計的復雜性與安全性分析是必要的,利于加深對工業建筑結構的認識。

1工業建筑簡述

1.1概念

工業建筑,指的是提供人民從事各類生產活動的建筑物或構筑物[1]。其中,構筑無有煙囪、水塔等,建筑物有化工廠房、紡織廠房、醫藥廠房等各類型廠房。

1.2特點

工業建筑主要特點:(1)要有足夠的面積和空間;(2)符合生產工藝要求,安全性要求很高;(3)具體的生產活動不同,工業建筑結構形式也不同,要根據生產活動及其特點進行結構設計;(4)屋面排水、通風、采光及構造處理等方面復雜性較高。

2工業建筑結構設計的復雜性與安全性

2.1結構選型

由于工業廠房建成后的使用用途不同,不同的工業廠房,其生產工藝等方面要求是不同的[2]。所以,進行工業廠房結構選型時,要充分考慮工業廠房的使用用途、施工條件等因素,不僅要使用材質好、壽命長的材料,還要確保建成后的工業廠房結構能夠靈活的適應的生產容量等方面變化。下面對工業建筑常用的結構形式進行了分析:第一,鋼筋混凝土結構。鋼筋混凝土結構,具有建材采購方便、施工便利、耐火耐蝕、現場建筑、成本低等優勢。而且,按照這種結構建造出來的建筑,有著很廣的適用性,很多廠房都采用鋼筋混凝土結構。第二,鋼結構。鋼結構一般采用工業化體系建設,工期短、成本低、施工方便,且適用于大跨度、大空間的工業廠房。但是受材質限制,這種結構防火、防腐蝕性能較差,如果工業建筑采用這種結構類型,必須注重防火、防腐蝕方面設計。從以上內容可以看出,一般情況下,工業建筑結構建議采用鋼筋混凝土結構,因為這種建筑結構優勢明顯,不需要特別注意防火、防腐蝕方面的設計,安全性較高。但是如果是大跨度、大空間、振動較大的工業建筑,適宜采用鋼結構。

2.2平面布置

確定工業建筑選址后,以生產工藝流程為依據進行建筑總平面設計,合理確定各分區、豎向設計、公用設施等[3]。進行工業建筑總平面布置時,除了以生產工藝流程為依據外,還要考慮職工生活用戶、生產經營管理用房、福利設施用房,以及污染問題,按照全局角度考慮平面布置。為了確保總平面布置的合理性,設計者可以采用計算機軟件輔助設計,如建筑信息模型,基于同一模型設計多種設計方案,優選出最佳平面布置方案。

2.3生產工藝要求

建造后的工業建筑是用于生產活動的,為了生產活動的正常運作,工業建筑結構設計必要以生產工藝為依據,將生產工藝和生產活動做出結構設計的出發點,這樣才能保證工業建筑結構設計合理。對于工業建筑而言,其生產工藝要求主要體現在三個方面:(1)生產流程。生產流程影響著各部門、各工段平面的次序和相關關系;(2)運輸方式及工具。運輸方式及工具影響著工業建筑結構類型選用、平面布置等設計工作;(3)生產特點。生產活動具有污染、易燃易爆等特點,做好生產環境、防腐蝕等方面的設計工作。

2.4防腐蝕設計

工業建筑建成投入使用后,受生產工藝和生產活動影響,生產過程中經常使用或產生酸堿鹽類物質,容易腐蝕建筑物。所以,進行工業建筑結構設計時,要特別注重防腐蝕設計。第一,選用防腐性能好的材料,或對建材采用防腐措施。如,門窗使用木質、塑料、玻璃鋼等防腐性能好的材料;金屬掛件涂抹耐腐蝕的涂料,在金屬表面形成防腐層;地面采用瀝青混凝土、花崗巖等材料。第二,結構構件采用鋼筋混凝土材質,同時是混凝土表面涂抹耐腐蝕的涂料。如果結構構件使用鋼材,務必要做好防腐蝕措施,必須在鋼表面涂抹環氧樹脂漆等材質的防腐蝕涂料。第三,帶有腐蝕性的生產活動要集中布置在下風側或水流的下游,限制酸堿鹽類物質腐蝕工業建筑結構。

2.5防震設計

防震設計是關鍵的,它在工業建筑結構設計上占據首要位置,因為它直接決定著工業建筑后結構的安全性。根據我國相關規定,工業建筑方防震設計要求比較高,如果不能達到安全性要求,一旦遭受意外的沖擊振動,所造成的后果是嚴重的,特別是生產活動具有易燃易爆特點的,危及工業建筑區內及周圍范圍內的人員生命安全。因此,進行工業建筑結構設計時,必須合理進行防震設計,符合抗震要求。當工業建筑結構規則、對稱,整體性比較好時,按照工業建筑結構及其抗側力結構進行抗震設計;當工業建筑結構整體性比較差使,要按照工業建筑結構抗震設計要求采用相應的加強措施,增強工業建筑結構的抗震性;當工業建筑廠房的結構高差比較大時,必須將生產用房與生活用房、管理用房等分開來布置,并分開相鄰的抗震縫,便于提高結構的抗震性。此外,抗震縫兩側要布置墻等構件,并按照設計要求合理控制抗震縫寬度。

3結論

綜上所述,工業建筑不同于民用住宅建筑,其結構設計具有較高的復雜性與安全性。為滿足工業建筑結構設計的復雜性與安全性要求,要認真的進行工業建筑結構選型、總平面布置、防腐蝕設計、防震設計等工作,使工業建筑結構設計符合生產工藝要求,滿足建造后的使用用途,達到相關設計標準。

參考文獻:

[1]潘紹潔.工業建筑結構設計的復雜性及安全性[J].科技展望,2016(07):33.

[2]曾超.工業建筑結構設計的復雜性與安全性[J].山東工業技術,2017(04):122.

第8篇

關鍵詞:建筑結構設計安全措施

Abstract: in this paper, the design of the building structure safety degree of the problem, and emphatically summarized to improve the structure design of the safety degree measures.

Keywords: building structure design of the safety measures

中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:

從結構設計角度而言, 平面形狀是三角形的結構迎風面較大,在水平風力作用下,它抗彎曲變形和抗側移的能力比圓形、橢圓形、正方形、正多邊形、十字形、工字形、口字形等平面形式的高層建筑要弱很多,而使得建筑物安全性較差。因此,要保證建筑物的安全,首先要保證建筑結構的安全性。結構設計的首要任務就是選用經濟合理的結構方案,其次是結構分析與構件和連接的設計,并取用規范規定的安全系數或可靠指標以保證結構的安全性。

一、建筑結構設計中的安全度問題

1、建筑結構設計安全度的涵義

從事建筑結構設計的基本目的,是在一定的經濟條件下,賦予結構以適當的安全度, 使結構在預定的使用期限內, 能滿足所預期的各種功能要求, 一般來說, 建筑結構必須滿足的功能要求是:

(1)能承受在正常施工和使用時可能出現的各種作用, 且在偶發事件中, 仍能保持必須的整體穩定性,即建筑結構需具有的安全性;

(2)在正常使用時具有良好工作性能,即建筑結構需具有適用性;

(3)在正常維護下具有足夠的耐久性。

上述安全性、適用性和耐久性,是建筑結構可靠(或安全)與否的標志,總稱為結構的可靠性,對這些性能的度量,即結構在規定的時間內,在規定的條件下,完成預定功能的概率,稱為結構的可靠度(或稱安全度)。

2、建筑結構設計方法

自20 世紀50 年代以來,我國建筑結構的設計方法,經歷了容許應力設計法破損階段設計法、極限狀態設計法和概率極限狀態設計法的重大變化。在結構設計標準中, 安全度主要表現為安全系數 (容許應力法、破損階段法)、分項系數和可靠指標(概率極限狀態法),同時還與其它許多因素有關, 如結構的構造規定、 荷載標準值與材料強度標準值的取值、構件承載力計算公式及結構內力分析的精度等。

可靠度理論是分析結構安全性的一種有效手段。我國已頒布統一標準,要求結構設計規范按可靠度理論設計。該理論用失效概率度量結構的可靠性,通過將抗力和作用效應相互獨立,將隨機過程化為隨機變量并以經驗為校準點,成功地將這一理論用于建筑結構設計規范中,這是我國規范先進性的一種表現。但該理論在應用上還有其局限性,理論本身也有一些方面未能突破。因此,規范采用可靠度理論應采取實事求是的態度,能用的盡量用,尚不成熟的將來再用。

3、合理確定設計安全度

結構設計安全度的高低,是國家經濟和資源狀況、社會財富積累程度以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映確定工程的安全度在一定程度上需以概率和統計為基礎, 但更多的須依靠經驗、 工程判斷及綜合考慮。

與國際上一些通用標準相比,我國混凝土結構規范設定的安全度水平偏低,有的偏低較多。這體現在涉及結構安全度的各個環節中,如我國混凝土結構設計規范取用的荷載值比國外低,材料強度值比國外高,估計結構承載力所用計算公式的安全裕度低于國外甚至在個別情況下偏于不安全,對結構的構造規定又遠比國外要求低。

現行規范安全度與國際相比雖然偏低但是可以接受,這是數十年來成功建成數百億平方米建筑物的長期實踐加以證實的但考慮到客觀形勢變化,國家經濟實力增強和住宅制度改革現狀,可以將現行設計可靠度水平適當提高一點,這樣投入不大,卻對長遠利益有利。

4 、安全度與工程事故的關系

關于工程事故與設計安全度的關系,有人認為國內發生的工程事故與現行規范的安全度沒有關系,規范的安全度是夠的。文獻就指出,上世紀50年代的結構設計方法與現在近似,當時所用的混凝土強度很低,只有110#~140#,比現在的C15還低, 其施工手段也很落后, 混凝土用體積配合比,人工攪拌,沒有振搗器,而施工發生安全事故的卻很少, 如北京飯店、 王府井百貨大樓等一些建筑物, 使用至今已逾46年,而且都經過了唐山地震影響的考驗,因此可以說,現在的安全事故與結構設計安全度是沒有連帶關系的。不過也有專家指出,一些工程事故往往由多種因素綜合造成,施工質量差、設計有毛病、結構安全儲備又偏低,加在一起終于釀成大禍,這類情況不是由于野蠻施工和管理腐敗,較高的安全度總是與較低的失效概率相聯系,這是客觀規律。

實際上,結構安全度只是對結構截面強度安全的一種度量,與此相關的還有荷載和材料強度標準值的取值等因素。影響結構安全性的因素太多,安全度是保證結構安全性的重要方面但不是全部。有些設計人員往往只滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要, 而忽視從結構體系、 結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性,以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性, 造成結構設計不合理, 從而引發工程事故。

二、提高建筑結構設計安全度的措施

1、 當前的建筑物安全事故,與結構設計安全度無關。 20 世紀 50 年代的結構設計方法,與現在近似,當時所用的混凝土強度很低,只有110 140號,比現在的C15還低。 20世紀50年代初期施工手段也很落后, 混凝土用體積配合比,人工攪拌,沒有振搗器…… 而當時施工發生安全事故的較少。 有一些建筑物,如王府井百貨大樓、 北京飯店等,使用至今已逾45年,而且經過了唐山地震影響的考驗。 因此可以說,現在的安全事故,與結構設計安全度是沒有連帶關系的。

2、 結構設計,仍宜提倡節約 。關于節約鋼材的問題。 作為一個結構設計工程師,重要職責之一, 就是以較少的材料去完成建筑物各種功能的要求。 如果將構件截面任意加大,材料用量任意增多,這個工作,建筑師也能做。

在發達國家, 節約材料也是工程師所追的。 1998年美國《 商業周刊 》登載由美國建筑師學會(AIA)舉辦的最佳建筑設計競賽, “節省材料” 是該次競賽的主題之一。 紐約時報新印刷廠的設計, 因采用規則的矩形平面和常規材料,節約五千萬美元而獲獎:又如香港中國銀行(貝聿銘設計)因其結構方案布置得當,比同樣高度的其他結構大量節約鋼材, 所以若干個雜志上都發表文章加以表揚。

3、 我國規范中的構造規定,并非都比別國低。 我國規范規定的是最低用鋼量,設計者一般根據結構重要性,予以適當提高,所以下能以此來判定我們在工程中的材料用量,更不能以我們的最低值來與人家比。 我國規范規定的柱子最小含鋼量力 0.4%, 是不考慮抗地震時的數量, 我們大多數城市設計時都考慮抗震,高層建筑更是都要考慮,這時柱子的最小含鋼量就是 0.5% 1.0% 而且設計單位在設計高層建筑的柱子時, 用鋼量常比規范要求的還大,因此與國外相比,實際用鋼量并不太小。

我們有些構造要求,已與國外持平,如剪力墻的最小配筋率為 0.25%,與美國相同。 至于墻的暗柱配筋量, 在許多方面已是世界領先

4 、 規范要根據國家政策而定。 一個國家的規范,不僅僅是技術性的,還有很強的政策性等許多方面, 是一個國家經濟條件的直接反映。 因此,我國規范的材料用量,當然應該比發達國家低,也即安全度應該低一些。 這方面我們完全可以理直氣壯地說, 我們過去的設計標準,是符合我國國情的,是安全的。 當然某些局部有不足,要不斷修改。 國外的規范也不是十全十美,也在不斷的修改。 我們過去的結構成功地經受了幾十年的考驗, 那就是說,我們的規范基本是正確的, 安全度基本是能滿足要求的。

5、轉變設計思想,全面提高安全度水平

(1) 建筑結構作為特殊商品,確定其設計安全度的高低不再是純政府行為, 目前至少會有房屋開發商、 保險業和用戶參與。 開發商應該對其出售建筑物的安全質量負責,在影響售價不多的情況下應盡可能提高安全度, 更高的安全性能應作為房屋開發商促銷和競爭的一個熱點。

(2) 我國現行結構設計標準的低安全度原則已不能適用當前的國情, 提高我國建筑結構的安全度水平將有利于生產、 生活水準的改善,有利于國民經濟發展,也符合建筑物業主的利益和要求。

(3) 從提高結構安全度出發,為了改善結構物的安全性, 要提倡合理地多用鋼材,而不再是挖空心思地節約鋼材。

參考文獻:

[1] 張文聰. [J]. y4, 2008,(02)

[2] 趙芳, 袁月山. 關于提高建筑結構設計安全度的意見[J]. 科技致富向導, 2011,(03)

[3] 邢振強, 畢繼斌. 提高建筑結構設計安全度的幾點看法[J]. 科技致富向導, 2010,(09)

[4] 馬國庫, 徐太安. 淺談結構概念設計在建筑結構設計中的作用[J]. 黑龍江科技信息, 2008,(35)

第9篇

【關鍵詞】房屋結構;設計;關鍵問題;設計要點

房屋結構設計要兼顧安全、經濟、美觀和適用為一體,注意設計中的關鍵問題,在設計過程中要科學把握設計的工期時間、投資大小以及建設效益等。結構設計是房屋建筑的核心和靈魂,設計的好壞是房屋質量的關鍵所在,因此,房屋結構設計中應當注意的問題要認真的對待,同時,還要分析并注重結構設計的要點。本文就如何把握房屋結構設計的關鍵問題及設計要點做出了相關分析,希望能為房屋結構的建筑提供一定的借鑒。

1、房屋結構設計中的關鍵問題分析

1.1 柱下混凝土基礎

柱下鋼筋混凝土獨立基礎在工程建筑中應用非常廣泛,在設計中應注重其抗剪強度的驗算,避免出現驗算錯誤而影響工程質量。在建筑地基基礎設計的規范當中,只規定要對基礎變階處和基礎交接處的受沖切承載力進行驗算,而沒有要求對其抗剪強度進行驗算。多層基礎的房屋結構要通過相關軟件進行驗算校核。規范還規定,當基礎底面處的平均壓力值達到300kPa混凝土基礎時,應進行抗剪強度驗算。如果平均壓力超過300kPa混凝土基礎時,必須進行抗剪驗算。

1.2 條形基礎混凝土的強度等級

以建筑結構可靠度設計標準相關規定為依據,普通房屋結構設計的使用年限為50年,以混凝土結構設計規范為依據,一、二、三類使用環境下,50年設計年限的房屋結構中混凝土最低強度等級為C20。目前房屋結構中條形混凝土基礎仍是最常用的基礎形式,但是,由于不少設計工作人員圖紙中仍將條形基礎混凝土的強度等級設計為C15,因而違法了相關規范的要求,必須引起重視。

1.3 多層及高層房屋結構設計應有所區別

由于多層房屋建筑高度通常較小,因而受到的水平力影響也相對較小,其主要容易受到豎向荷載的作用,因此常選擇的是砌體或框架結構體系。但是,由于高層房屋建筑容易受到水平荷載的作用,因此常選擇側向剛度相對較大,且抗側移性能相對較好的剪力墻結構體系。因此,房屋結構設計時應當以實際情況為依據,對于多層房屋建筑而言,應嚴格執行建筑抗震設計規范,而高層房屋應嚴格按照高層建筑混凝土結構技術規程進行嚴格執行。

1.4 偏梁軸線的定位

在房屋的結構中,間梁的軸線和中心線是重合的。根據造型設計和使用功能的不同,樓梯間橫向梁、衛生間隔墻下梁和邊梁等的墻外皮和梁外皮要取平,從而發生偏梁。設計平面圖和配筋大樣圖中,往往會出現未標明偏移尺寸等數據,施工單位人員也沒有注意偏移而按照圖紙的要求進行施工,這樣就形成了錯誤,通常會造成嚴重的損失。因此,進行偏梁軸線的定位時必須對此問題進行考慮,以防此類問題發生。

1.5 懸挑梁

通常而言,因使用功能相關要求以及地形限制等方面的原因,懸挑梁結構形式十分常用。由于梁內所承受荷載較梁外挑部分通常更大,因此,梁內及外挑梁的截面尺寸常存在著差異,不少設計工作人員往往將梁內上層主筋延伸至挑梁了事,殊不知其兩側主筋根本不可以伸入挑梁內。待鋼筋工進行鋼筋的綁扎時才會發生出了問題,但此時許多鋼筋已經截斷且成型,因而不僅對施工帶來了極大的影響,還導致了巨大的經濟損失。此外,平常施工時梁箍筋接口位置通常均在梁上部兩角處進行交替綁扎,但是相關規范并未對懸挑梁箍筋接口位置進行明確規定,僅僅要求懸挑梁的箍筋通彎鉤不應小于135度,其彎鉤平直段的長度不應小于10d。由于懸挑梁構件主要負責為上部受拉、為下部受壓,若將箍筋接口的位置置于構件底部的受壓區,由于受混凝土對其所施加的壓力,因而錨固作用較受拉區將更為有利,因此,對于懸挑梁箍筋而言,其接口應盡量設置于梁底部。

2、房屋結構的設計要點分析

2.1 地基基礎相關設計要點分析

地基是房屋建設安全的首要問題,以安全為設計原則,對地基的地質進行勘察和分析,不僅要勘察地基地質的土壤、水分和結構等因素,還要分析地基地質的綜合情況,完善地基的設計方案,嚴格按照安全標準的要求進行地基基礎的相關設計。針對地質較軟的土質,可以利用高效軟地基處理法來進行土墊層設計,從而達到加固地基的效果。耐力容許值可以反映安全標準,但不能一味的追求耐力容許值。在地基設計中,利用經驗可以避免很多不必要的麻煩,減少浪費。地基的承載值等于梁、柱和基礎的負荷與折減系數的乘積,充分考慮和計算地基的承載值是保障地基安全的必要環節,也是其他設計能夠順利完成的前提。

2.2 承重柱截面高度相關設計要點分析

承重柱截面高度要按照規定的標準設計,不能為了簡化承重柱受力分析而縮小截面高度,這樣不僅降低了房屋的耐久性,而且容易發生梁底水平裂縫,損壞房屋,對人們的生命安全及經濟財產造成威脅。縱向框架和橫向框架是框架設計的兩個主要方向,設計時要同時兼顧兩個方向的框架設計,根據軸方向來計算該方向上的抗側力,防止縱筋和節點等不合格的框架出現。如果縱向框架出現普通樣式的連續梁,就會對框架設計造成很大的影響,因此,在框架的結構設計中,要充分考慮承重柱截面高度的設計。

2.3 構造柱相關設計要點分析

構造柱在房屋結構中主要起到提高墻體抗剪能力的作用,同時構造柱聯接圈梁可對砌體進行約束,防止墻體中的裂縫發生開展,并保持豎向墻體的承載力,加強房屋結構的抗震效果。構造柱的根部在地梁中,沒有其他支持的基礎,一旦構造柱用來承重,就會提前使構造柱受到壓力,降低構造柱對墻體的約束,因此,構造柱不可以用作承重柱。當構造柱受到壓力和破壞時會出現裂縫。在構造柱的設計中,承重柱是承重大梁下柱子的設計參照,也可以將構造柱設計于承重梁之下。此外,墻體的壓力和抗彎能力作用都是構造柱設計時的要點。

2.4 樓板相關設計要點分析

一般而言,樓板的作用力的計算要根據單、雙向板的作用來設計,不能將兩個板作用的計算簡單化,否則會使實際受力和假定受力不一致,造成一個方向配筋不足,一個方向配筋過大,從而使配筋的放熱出現問題,最終導致樓板出現嚴重的裂縫。雙向板有效高度的取值是設計的關鍵和要點,如果取值偏大,就會使兩個方向都出現彎矩現象,因此,在樓板設計中,雙向板通常采用縱橫疊放的設計,保證兩個方向的有效高度達到最佳的取值。

3、結語

總之,房屋結構設計過程需要相關設計人員同全體工作人員的相互協調與配合,把握好每個關鍵環節的設計,兼顧整體與局部的同時來對房屋結構進行科學合理的設計,確保房屋建筑結構的合理性,從而為房屋建筑的整體質量提供保障。

參考文獻:

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