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房屋設計范文1
關鍵詞:房屋,設計,節能
一、房屋規劃階段的節能設計
在房屋的設計環節應當采取節能的控制措施,房屋的設計布局要綜合考慮建筑方位、朝向、布局、體型、間距等因素。下面以房屋朝向和布局為例試作分析。
(一)房屋朝向
房屋外熱環境和自然通風環境是房屋節能設計中兩個重要的因素,良好的室外環境,使房屋內的溫度能滿足人體的熱舒適度,而不需要使用空調。從節能和熱環境兩方面考慮,建筑物應選擇在向陽、避風的地段,避免東西向,以南北向或接近南北向為好,對爭取日照有利。如果不能為南北向,將主要房間設在冬季朝陽和背風的方向,從而減少圍護結構散熱量。
(二)建筑布局
節能建筑的形態要求體形系數小,以盡量減少建筑物的外表面積為最佳。在房屋布局時應建立氣候防護單元,形成優化微氣候的良好界面。同時,建筑物平面形式應平整、簡潔,在外形上則選用長條型,避免使用凹凸面過多、體型復雜的塔式建筑。
在房屋節能設計規劃中,要合理地設計房屋的面積、結構和距離,保證最大限度地利用太陽能,并充分發揮陽光的天然效果,如加熱、氣流、濕度等。從而形成一個良好的節能環保生活環境。
二、房屋節能設計中材料的選用
建筑保溫材料的保溫性能以及材料的穩定性、使用壽命、技術工藝可靠性等都是建筑保溫系統的可考慮因素,對于保溫材料和保溫系統影響生態環保和人體健康的方方面面,切實遵循優勢互補、揚長避短原則,在房屋設計中針對不同材料的性能,對其進行恰當合理地運用。如新型保溫材料、防水材料在墻體屋頂中的應用,達到了更好的保溫防潮效果;新型透光隔熱玻璃(如 Low-E玻璃等)在門窗中的應用,起到了更好的透光隔熱效果;采用可調節的鋁材遮陽板,達到遮陽的目的。由此可見,在房屋節能設計中要依據實際情況,選用節能材料。進而構建一個穩定、高效、長遠、生態環保的建筑保溫節能系統。
三、房屋構造的節能設計
房屋建筑的熱耗量主要與房屋的體型、墻面的傳熱、窗戶的面積和朝向等因素有關。房屋的最佳節能外形的系數和房屋的平面長寬及房屋熱能特性與建房地區的氣候息息相關,若要達到良好的節能效果,必須對房屋平面進行精巧布局。根據未來房屋節能的需要,應控制好窗與墻的比例。如下所述:
1、外墻保溫節能設計
對于我國現有房屋建筑而言,護結構的熱損耗較大,護結構中墻體又占了很大份額。所以,護墻體保溫隔熱性能的好壞是影響建筑節能的關鍵所在,發展外墻保溫技術及使用保溫隔熱性能好的墻體材料則是房屋建筑節能的主要實現方式。其中,外墻保溫可分為:外墻自保溫、外墻內保溫、外墻外保溫三種。
(1)外墻內保溫
外墻內保溫技術相對比較成熟,其具有施工簡便,易于操作,受氣候影響小的優點,尤其是外墻面的自由度大。目前,外墻內保溫技術運用較為廣泛,但外墻內保溫的保溫層構造位置使得建筑物外墻與內墻分別處于兩個不同的溫度環境。
(2)外墻自保溫
外墻自保溫系統是墻體自身的材料具有節能阻熱的功能,當前使用較多的是加氣混凝土砌塊,尤其是砂加氣混凝土砌塊,這些砌塊里面有許多封閉小孔,保溫性能良好,其中較為典型的是伊通自保溫系統。它利用伊通塊或伊通板直接作為建筑物的外墻、內墻、屋面,從而達到保溫節能效果。其優點是將圍護和保溫合二為一,不需要另外附加保溫隔熱材料,既滿足了建筑要求又滿足了保溫節能的要求。
(3)外墻外保溫
外墻外保溫系統具有良好的保溫節能效果,具有保護主體結構,不占室內使用空間的優點,其綜合經濟效益高。就理論而言,外墻外保溫十分合理,但實際操作卻存在一定的問題,有待解決。
一般而言,在建筑基本形式不改變的情況下,采用外墻外保溫技術的建筑節能改造模式較為實際,在改造時盡可能多地考慮節能保溫涂料與輕型保溫板材等技術的復合運用。目前,較為推廣的是高效建筑絕熱材料的使用和復合墻體的做法,其中,性能最好的還是聚氨酯保溫材料及其施工技術。眾多施工實踐表明,粘貼聚苯板外墻外保溫體系和澆筑聚苯板外墻外保溫體系相比,聚氨酯硬質泡沫的保溫性能更優越、更接近于節能65%的要求。對于某些較為重視建筑視覺形象的特殊工程而言,外墻外保溫技術和外墻內保溫技術相結合是節能設計可以選擇的節能改造模式之一。在改造過程中,因其支撐結構相對獨立,各種技術運用的空間較大,可考慮以原有墻體作保溫加固處理后再進行外包,宜采用各類型節能保溫板材輔以保溫輔料,并配合節能保溫門窗等共同使用。
除此之外,還應加設外墻保溫隔熱層。可以采用的方法是優先使用KP-1磚、巖頁磚、加氣混凝土磚、自保溫混凝土砌磚、陶粒磚塊等保溫材料,使外墻面升溫快而加速向室外對流輻射來減少材料向內部傳熱。材料的選擇應當為無毒、無污染、防火的無機保溫材料,并要保證保溫層的厚度不大于30mm。外墻外飾面優先使用涂料,其涂料應以淺色調為主,能吸收太陽光輻射,降低屋內的熱量和外墻表面的溫度為主。
2、窗戶的節能設計
窗戶是節能設計中的關鍵部位,在設計窗戶時采光和通風的設計既要得以保證,同時又要突出遮陽隔熱的性能。鋁合金單層玻璃窗是當前房屋窗戶采用較多的,可以在玻璃上貼隔熱膜,用以遮擋太陽紅外線、紫外線的輻射。貼膜的房間可有效隔絕一定的熱量,使室內外的溫差達到3-5℃。另外,窗型可以設計為節能型窗,采用傳熱系數小、遮陽系數小、氣密性好的節能型窗替代傳統的單層鋁合金窗。例如采用LOW-E中空玻璃、隔熱玻璃、鍍膜玻璃、低輻射玻璃、玻璃窗內置百葉等方式。通過這些合理的設計可以使窗戶得達到更佳的遮陽、隔熱效果。
結語
綜上所述,房屋節能設計要從規劃階段做起,注重房屋節能設計中材料的選用,并對房屋構造的節能設計進行詳細了解和分析,從而實現良好的房屋設計和節能規劃,最大限度的利用建筑能源,從而使得房屋節能建筑獲得更快、更健康的發展。
參考文獻:
[1]張海珍,淺談建筑節能的設計方法[J],太原科技,2007
房屋設計范文2
【關鍵字】多層輕鋼結構,房屋,設計探討
中圖分類號:TU391 文獻標識碼:A 文章編號:
一.前言
多層輕鋼結構是近年來逐漸出現的一種鋼結構,由于其具有很多的優點,雖然在目前階段,它的應用還不是很廣泛,但是在未來一段時間內,它必將會受到眾多施工方的歡迎。在普通的人們看來,多層輕鋼結構的造價比較高,但是實際上,多層輕鋼結構的造價并不是很高。多層輕鋼結構要求在承重結構上必須合理,同時對于建筑工程的防火、保溫等提出了很高的要求。但是這種多層輕鋼結構的設計具有很多的優勢,對其設計進行優化,對于房屋的施工來說具有很大的意義。但是根據目前的情況,其設計還是存在很多的不足。本文筆者主要結合自己多年來在多層輕鋼結構房屋設計方面的研究和實際工作經驗,對于多層輕鋼結構房屋的設計進行探討和分析,希望對于該領域的研究和實踐具有一定的貢獻。
二.多層輕鋼結構的結構體系設計
1.結構型式
(一)框架體系是多層輕鋼結構的首選體系,在建筑平面式矩形的時候,該框架結構就通過縱橫向并且各自平行的方式相交而成,這樣就會簡化構造。如果建筑平面不是矩形時,那么就從多個方向的非正常相交的框架組成。
(二)構件斷面
抗震架構的建筑最好采用鋼板焊接從而形成的箱形斷面。當然還可以采用焊接的H鋼。梁斷面一般采用焊接的H鋼?,F階段,我國產的鋼一般都可以滿足多層輕鋼的結構設計要求。
(三)梁、柱節點
在采用箱形斷面柱時,梁柱都采用剛性節點。如果采用H鋼時,在弱軸和梁的連接上采用鉸接。在進行節點的試驗后可以知道,一般節點的彎矩和其相對轉角的關系既不是完全的相接,也不是完全不相接,而是根據實際的需要進行的。
2.平面布置
(一)次梁布置.
雖然次梁不是輕鋼結構中主要的構件,但是其是最多的構件,將次梁進行有效的配置有利于鋼結構的整體性。在進行輕鋼結構的設計時,次梁和主梁鉸接相連,這樣可以加強梁的承載力并且減小它的跨度。在通常情況下,次梁的間距是由壓型鋼板在施工過程中的承載力和撓度值決定的,因此,如果使用板肋很高的壓型鋼板,一定可以增加次梁的間距。
(二)組合樓蓋布置
在進行多層輕鋼結構房屋的設計中, 樓蓋結構的選擇就顯得十分重要了,樓蓋既可以將荷載力傳給墻、柱,還可以保證同抗側力結構的協同作用。因此在進行設計時,必須要確保樓蓋的剛度強度和穩定性。
同時還要采用相關的措施來減少樓蓋的自重。其中組合樓蓋具有很強的特性,例如它的強度大、剛度好、抗震性能優越并且成本很低,這種組合樓蓋已經受到眾多施工方的歡迎。
(三)支撐布置
為了使多層輕鋼房屋的鋼結構的側向剛度得到增加,同時增加其抵抗水平風的荷載以及其抗震能力,在一般情況下,我們將槽鋼或者是角鋼在墻體的平面內設置一個垂直的支撐系統。根據施工的要求,這種垂直系統可以是橫向的也可以是豎向的。同時我們考慮到門窗等的位置,可以采用人字型、倒人字型、w型、倒w型、門式等這些形式,同時在不給建筑的功能造成負面影響的情況下,將支撐布置的更加均勻。
四.案例分析
1.工程概況
某企業辦公樓新建工程是一棟3層辦公建筑,建筑面積約為2066m2,平面形狀為矩形。其中第一層為建筑物入口及入口大廳、餐廳、接待廳、辦公室等,第二層主要為辦公室,屋面為屋頂花園,屋頂設置飄板。另外每層設有衛生間和洗漱室,上下交通由布置在建筑物兩端的雙跑樓梯承擔。外墻主立面為玻璃幕墻,其它立面為200mm厚瓷磚飾面的小型混凝土空心砌塊,主要隔斷內墻為200mm厚小型混凝土砌塊,次要內墻為100mm厚輕鋼龍骨石膏板輕質隔墻。
2.結構體系設計
(一)結構方案:整體結構方案為純鋼框架結構體系、壓型鋼板組合樓蓋.柱下鋼筋混凝土承臺樁基礎。
(二)梁柱體系:平面布置為一般主次梁體系,次粱間距為2.1m、2.2m,框架柱采用焊接H型鋼,梁采用焊接H型鋼。框架縱橫向均按剛性連接設計.現場連接采用高強螺栓。主梁與次粱之間采用鉸接連接,但帶懸挑處主次梁按剛性連接設計。設計主、次梁時均不考慮樓蓋與鋼梁的組合作用。
(三)樓、屋蓋體系:樓屋面均采用壓型鋼板組合樓板,壓型鋼板選用FE3W型。樓面板總厚度126mm,屋面板總厚度170mm。
(四)支撐體系:由于建筑要求限制,本工程沒有設置柱間支撐體系。
3.計算分析
該工程依據國家和有關規范進行計算。鋼材型號Q345,焊條E50XX。地震基本烈度為7度,IV類場地土,抗震等級為i級。工程計算分析采用同濟大學編制的3D3S鋼結構計算軟件,同時采用中國建筑科學研究院PKPM系列之鋼結構分析軟件STS進行驗算。樓板采用樓面無限剛性的假定。計算結果表明:結構的自振周期、頂點位移、層間位移角、層間剛度比、底部地震剪力均處于合理的范圍,梁、柱的設計應力均不超過規范限值。說明結構布置、截面設計正常合理。
根據計算結果,對梁、柱斷面規格尺寸(單位:一)進行優化和歸并后??蚣苤捎昧薍400×320×14×25及H680 X 500×16×25等2種斷面;框架梁采用了H500 X 250×10×14,H500×350×10×20等2種斷面;次梁采用H400×180×6×l0等1種斷面。
4.節點設計
(一)梁柱連接:采用圖1所示所示的剛節點做法,這種做法不但能避免工地焊接,還可以避開彎矩最大位置,從而使節點構造簡單。
圖1 與組合樓板連接詳圖
(二)主次梁連接:采用圖2所示的2種做法,其中圖2適用于次梁帶懸挑梁處。
圖2 梁柱連接詳圖
(三)梁與組合樓板連接:采用圖3所示的做法,壓型鋼板與鋼梁之間用焊釘連接。
圖3 主次梁連接圖
五.結束語
在進行多層輕鋼結構房屋的設計中,一定要注重結構設計的技術和工藝,在設計時要考慮到各種可能的因素,確保多層輕鋼房屋的設計符合工程的要求,同時這還有利于工程的施工。因此,我國應該加強多層輕鋼結構房屋的設計,不斷提高房屋多層輕鋼結構的設計水平。
參考文獻:
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房屋設計范文3
關鍵詞:房屋設計;綠色建筑理念;應用
引 言:綠色建筑設計理念下的房屋設計是一種科學、合理、綠色的房屋設計方式,在保護環境、節約資源的同時,也為廣大居民提供了良好的居住環境,并實現節能環保效果,值得全國大力的推廣。
1 綠色建筑概念及原則
綠色建筑中的“綠色”,指的不是通常意義的綠化,而是一種概念和象征,是指在建筑可以滿足居民使用需求的前提下,不會破壞生態環境的基本平衡,而且對人體健康無害。
1.1 綠色建筑概念
所謂的綠色建筑指的是在建筑壽命周期里,盡可能最大限度地節約資源,保護自然環境,減少污染,給人們提供一個健康、舒適、高效的空間,和自然和諧共存的建筑。綠色建筑對環境沒有破壞性,可以充分利用自然資源,不會影響生態平衡。
1.2 綠色建筑特征
綠色建筑遵循當地的自然、人文和氣候,就地取材、因地制宜,所以在建筑時沒有明確的規則、模式。綠色建筑對自然進行充分地利用,比如陽光、空氣、綠地,有效地聯通內部和外部,布局十分開放,這跟傳統封建式建筑布局是有很大差別的。與傳統的建筑相比較,綠色建筑本身的耗能大大減少了。在建設綠色建筑過程之中要時刻注重環保。
(1) 節約環保
節約環保指的是人們在建造、使用建筑的時候,盡可能地節省資源利用,保護周圍環境,呵護生態,減少對環境的污染,把由于人類對建筑建造與使用活動造成的對環境和資源的負荷與影響減到最小程度和生態再創造能力的范圍內。
(2) 健康舒適
建立一個健康舒適的生活工作環境,是人們建造、使用建筑的基本要求。要給人們提供健康、舒適和高效的空間。
(3) 自然和諧
自然和諧就是人們在建造、使用建筑的過程里,愛護、親近所處的自然環境,使人、自然、建筑三者和諧共存。只有如此才可以兼顧協調環境效益、經濟效益和社會效益;才可以實現人類社會、生態環境、國民經濟的快速可持續發展。
1.3 綠色建筑設計原則
(1) 節約能源原則
目前我國人口還在不斷增長,能源需求日益增長,所以建造房屋的時候,需要十分重視能源使用情況。綠色建筑的設計理念給建筑節能方面提出了更嚴格要求,既會運用新型材料,還會建立新節能體系,增強建筑的綜合性能,防止能源的浪費。
(2) 保護環境原則
保護環境是綠色建筑設計理念的核心原則,這點對綠色建筑產業來說意義重大。在建筑房屋以前,設計人士必須對施工場地進行大規模數據勘查,然后整理出詳盡的信息,再制定環保方案,由材料、結構和外觀等大方面分析整體建筑綠色設計理念,以免有害建筑的出現。
(3) 消除污染原則
對污染進行消除是綠色建筑的設計理念里的重要內容,同時也是保護生態環境的一方面,在房屋建筑中,提出與應用消除污染的觀點意義十分重大。在建筑的內部裝設除污系統,除去煙塵污染,保證空氣能夠正常流通,與此同時在施工的時候要采取各種方法,降低噪音污染,以保護生態環境。
2 綠色建筑設計理念在房屋設計中的應用
2.1 對可再生能源的有效利用
在建筑設計中,加強對可再生資源的利用,其中太陽能能源是其主要的利用能源,其具有可再生、環保等優點。在房屋建筑設計中,對太陽能能源利用,主要體現在電力系統以及熱水供應系統方面。利用太陽能技術,可以由電池板、控制器以及逆變器、蓄電池等組成的光伏發電系統,可以用于建筑額照明、道路燈以及草坪照明等。我國光照時間長以及受光照的區域分布較廣,年均日照時間達到2200個小時。隨著我國科技水平的不斷提升,太陽能光伏發電系統的造價越來越低,這種系統在房屋建筑設計中的應用越來越廣泛?!熬G色”建筑設計理念在太陽能熱水供應系統中的應用,主要表現在太陽能熱水器方面。隨著人們生活質量的不斷提高,人們對建筑功能的要求越來越高,其中熱水供應就是其中重要的一項要求,房屋建筑中利用太陽能熱水供應系統,在建筑設計過程中,盡可能的實現建筑與太陽能熱水器一體化。太陽能熱水供應系統是房屋建筑屋建設中綠色設計理念的重要表現,也是一項利國利民的重要手段。
另外,綠色建筑設計理念,還體現在對風能等其他可再生環保能源的使用方面。其中,利用風能對建筑提供電能是一個具有創造性的設計,目前國外一些發達城市中,利用風能的建筑設計理念已經慢慢的成熟,并取得了良好的效果。一般來說,等風力等級達到3級就具備了利用的價值,當風速達到4米每秒就能用于發電。生態能源的利用也是綠色建筑設計理念的一種具體體現,我國利用生態節能技術進行建筑設計的實例很多,如清華大學中心設計大樓、張家港生態農宅、濟南高等??茖W校圖書館等。
2.2 在房屋建筑設計中要對資源進行合理調配、節約使用
在房屋建筑工程設計階段,要選擇環保性能高的建筑材料。目前我國建材市場中,節能環保材料占有很大的比重,且其材料價格也比較適中,適合大規模的推廣使用。以混凝土為例,普通的混凝土是達不到質量要求標準的,所以必須采用符合標準的優質產品。這樣工程的成本就會上升,為了節約資本,所以必須節約使用好每一份混凝土。在施工過程中,必須嚴格遵循綠色施工技術,按照規范的建筑設計標準使用材料,保證材料的充分利用與節約利用。土地是不可再生的資源,綠色建筑設計中除了節約材料外,還應該保護土地資源,充分利用土地資源。工程的開發與建設必須使用土地,但是這也不能成為工程隨意占用土地的借口,所以必須有效的監督土地的合理使用和有條件的短期租用,提高土地資源的利用效率,避免資源的浪費。
2.3 在房屋建筑設計中加強綠色化管理
對于房屋建筑中綠色管理理念應用,還體現在對智能化系統的應用。包括智能照明系統、智能空調系統、智能管理系統、智能安保系統、智能給排水系統等?,F代房屋建筑中,智能自動化系統設計表現在方方面面,通信網絡系統、照明系統等都充分體現了節能環保的理念。如在智能照明控制系統的應用中,可以實現對建筑物室內、室外照明的智能化控制,在白天減少照亮需求,對照明系統的照度進行合理的調控。房屋設計需要充分的考慮到建筑周圍的環境,并且建筑的風格、色彩、構造等需要根據當地的技術、環境、習俗等條件進行,將建筑與周圍的環境形成一個有機的整體。在房屋設計過程中,要立足與生態環境建設,堅持生態平衡的主流觀點以及生態循環再生的原則。另外需要注重房屋藝術環境以及社會環境的再造。在房屋設計過程中,還需要充分的利用新產品、新技術,加大對新型節能材料的使用。在房屋設計完成后,需要進行房屋建筑的性能評估、生態評估等工作。
3 結束語
總之,房屋建筑與人們的生活密切相關,其節能環保的實現,對于提高人們生活的品質以及促進社會的和諧發展有很重要的意義。所以,我們應該加大對綠色建筑設計理念的推廣力度,堅持社會和諧發展理念以及可持續發展的戰略思想,以實際行動來保護我們賴以生存的生活環境。
參考文獻:
[1]馮雅.中國建筑西南設計研究院綠色建筑設計實踐與思考[J].建筑技藝.2011(11).
房屋設計范文4
【關鍵詞】門式剛架;輕型鋼結構;房屋設計
隨著建筑技術的不斷發展,建筑的結構和形式也開始朝多樣化發展,無論是審美還是使用功能都有了很大的飛躍。而多門式剛架輕型鋼結構作為輕型鋼架結構中的一種,在現代建筑行業得到了很大的發展。在門式剛架輕型鋼結構房屋設計方面,也有了很高的要求。這就需要設計人員根據工程的實際情況,充分掌握門式剛架輕型鋼結構房屋設計的特點、適用范圍、結構形式等,同時,還需要對門式剛架的塑性設計與計算、節點設計和支撐布置等方面的知識有充分的了解。
1.剛架特點
剛架結構是梁柱單元構件的組合體,形式種類多樣。根據不同的建筑,又有不同的使用范疇。一般而言,單跨、雙跨或多跨的單、雙坡門式剛架,在單層工業與民用房屋的鋼結構中,應用較多。
單跨、雙跨門式剛架的斜梁和柱常為剛接,而柱的底部多數為鉸接。在工程需要的情況下,在多跨剛架中間柱與斜梁的連接部,可以考慮采用鉸接。而多跨剛架,通常需要采用雙坡或單坡屋蓋,如果工程有需要,也可采用由多個雙坡單跨相連的多跨剛架形式。
與屋架結構相比,門式剛架的整個構件的截面尺寸較小,這樣就方便我們更好、更有效地利用建筑空間,不僅能夠有效的降低房屋的高度,也可以有效的減小建筑體積,同時也對建筑造型起到美觀作用。
一般的門式剛架用于跨度為9~36m、柱距為6m、柱高為4.5~9m,而且設有起重量較小的懸掛吊車的單層工業房屋,或者公共建筑。需要架設橋式吊車時,其起重量控制在20t以內,屬于A1~A5中、輕級工作制吊車;而在設置懸掛吊車時,起重量控制在3t以內。
2.結構形式
從類型上看,門式剛架的結構形式有很多種。按構件體系分,有實腹式與格構式;按橫截面形式分,有等截面與變截面;按結構選材分,有普通型鋼、薄壁型鋼、鋼管或鋼板焊成。一般來說,實腹式剛架的橫截面是工字形,當然,也有少數是z形;而一般而言,格構式剛架的橫截面是矩形或者三角形。
2.1建筑尺寸
通常情況下門式剛架輕型房屋鋼結構的尺寸應該滿足下列規定:1)門式剛架的跨度取值標準為,橫向剛架柱軸線間的距離。2)門式剛架的高度的取值標準,應該是地坪至柱軸線與斜梁軸線交點的高度。當然,具體的高度需要安裝使用要求的內凈高確定。3)在柱的軸線選擇上,一般可以通過柱下端中心的豎向軸線。如果是工業建筑邊柱的定位軸線,則應該考慮取柱外皮。斜梁的軸線可取通過變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平行的軸線。4)門式剛架輕型房屋的檐口高度,應該按照地坪至房屋外側檁條上緣的高度來取定。其最大高度,一般由地坪至屋蓋頂部檁條上緣的高度決定,而房屋側墻墻梁外皮之間的距離,則為寬度應取的距離,長度則按照兩端山墻墻梁外皮之間的距離作為標準取值。
通常來說,門式剛架的跨度應該為9~36m,如果邊柱的寬度不等,那就需要把外側對齊。而一般的高度應該在4.5~9.0m之間,如果有橋式吊車時,就不能超過12m。間距,也就是柱網軸線在縱向的距離一般要采用6~9m。挑檐長度可根據使用要求確定,但是通常是在為0.5~1.2m之間取值,其上翼緣坡度宜與斜梁坡度相同。
2.2結構平面布置
(1)門式剛架輕型房屋鋼結構的溫度區段長度必須要滿足這兩個規定:1)縱向溫度區段不大于300m;2)橫向溫度區段不大于150m。當然,這只是參照值,如果有計算依據和需要時,溫度區段長度可根據工程的實際需要適當加大。
(2)在多跨剛架局部抽掉中間柱,或者邊柱處需要考慮布置托架梁。
(3)屋面檁條的布置應考慮天窗、屋面材料、采光帶、通風屋脊、檁條供貨規格等因素的影響,屋面壓型鋼板厚度和檁條間距應按計算確定。
(4)山墻可設置由抗風柱、斜梁、墻梁及其支撐組成的山墻墻架,或采用門式剛架。
3.門式剛架的塑性設計與計算
3.1門式剛架荷載
門式剛架的荷載一般有三類:一是屋面結構等的自重,即永久荷載;二是屋面活荷載和雪荷載中的較大者;三是風荷載。在一般的彈性設計中,可以根據各類荷載單獨計算剛架中的內力,最后再有目的的對各個構件進行內力組合,求出最不利的內力設計值。而在塑性設
計中,找到結構中形成機構的塑性鉸位置,進而求得構件截面的塑性彎矩M,是機構分析的目的。當然,在實際的計算中,避免對分析結果進行疊加,而是要首先進行荷載組合,然后才能進一步對每種組合進行內力分析。
因為屋面部分風荷載的體型系數是負值,風力為吸力,其方向是與屋面活荷載或雪荷載相反的,所以,在進行無吊車荷載的門式剛架設計時,需要考慮的荷載基本組合為兩個:1)永久荷載+屋面活荷載(或雪荷載);2)永久荷載+屋面活荷載(或雪荷載)+風荷載。要特別強調的是,對于“永久荷載+風荷載”,通常情況下不需要進行控制組合,只有當風荷載特別大,而且可能產生內力變號的情況下,才有必要進行考慮。
3.2門式剛架的機構分析
利用簡單塑性理論進行剛架內力分析的方法很多,本文只介紹較為常用的靜力法。所謂的靜力法,指的是通過求解靜力平衡方程,來確定塑性鉸位置和塑性彎矩的方法。具體的步驟是:1)為了形成靜定結構,應該去除構件中的超靜定贅余反力,然后繪制荷載作用下此靜定結構的彎矩圖。2)把贅余反力作用在靜定剛架上,然后在根據具體要求畫出由贅余反力產生的彎矩圖。3)把前面的兩彎矩圖疊加,求得成機構的塑性鉸位置,求得截面的最大全塑性彎矩MP。按照唯一性原理,塑性分析的唯一結果,也就是在破壞情況下的彎矩分配
必須要同時符合平衡、機構、屈服這3個條件。
根據上述靜力法的分析,一定可以使得平衡條件和機構條件得到滿足,當然,如果找錯了塑性鉸位置,那就很有可能在所確定的塑性鉸位置以外的其他截面上產生大于MP的彎矩,此時,也就完成背離了屈服條件。所以,求得MP后,還需要進行檢查,確保構件的任何一個截面的彎矩的絕對值不超過MP。
3.3門式剛架的截面設計
一般來說,在完成通過內力分析確定截面的塑性彎矩MP后,就可以接著進行截面的初選。盡管門式剛架的柱子和斜梁都是壓彎構件,但是,根據相關的原理,我們在進行截面的初選時,仍然可以將它們各看做受彎構件,也就是要忽略軸力的影響。而對于純彎構件,在荷載使梁處于全塑性工作階段的背景下,截面上的應力圖形為兩塊矩形,形成塑性鉸,截面上的彎矩為全塑性彎矩,簡稱塑性彎矩,記為 (式中: 為塑性截面模量, 為截面形狀系數,Wp為彈性截面模量,對工字形截面 =1.10~1.17,隨截面尺寸不同而變化)。引入荷載分項系數和抗力分項系數后,得 。由此可求得所需構件截面的彈性截面模量: ,由 即可初選構件的截面。
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房屋設計范文5
關鍵字:底部框架結構抗震墻;設計;思考
一、底部框架結構抗震墻的特點
現階段我國房屋的結構體系主要可以分為框架結構、框架支撐結構、框架抗震墻板結構、簡體結構以及巨型框架結構等。而由于底部框架結構抗震墻房屋受到地震的影響最為嚴重,因此需要對運用這種結構的房屋設計進行重新思考。這種房屋結構的底部是由框架和抗震墻共同組成,下層的框架結構體系在水平力作用下其側移有兩部分組成一部分側移由剪力引起的柱和梁的彎曲產生,柱和梁上有反彎點,是整個結構呈現剪切型變形,框架下部各層承受的剪力大,層間位移也隨之變大,上部各層剪力較小,位移也相應較小。另一部分側移是有整個框架的懸臂作用在柱中產生軸向變形引起的,第一部分側移是主要的,因而框架結構以剪切型變形為主,框架結構的主要缺點就是側向剛度小,變形大這也就限制了框架結構的建造高度。剪力墻結構體系是利用建筑物墻體作為豎向承重體系,并用它抵抗水平力??蚣芗袅Y構體系是當框架單獨承受水平力時為剪切型變形,當剪力墻單獨承受水平力時為彎曲型變形,兩者通過樓板連在一起,是變形協調一致形成彎剪型變形。簡體結構體系是指高層建筑所經常采用的簡體結構抵抗側向力的一種體系,它比剪力墻結構具有更大的強度和剛度。
二、底部框架結構抗震墻房屋的要求
在地震作用下房屋的破壞機理和破壞過程十分復雜,所以要對房屋的抗震結構進行嚴密的設計,對于框架結構抗震墻房屋來說,無論地震力來自哪個方向抗側力構件都只能是框架柱,故框架結構抗震墻的抗震性能就顯得比較單薄,因此在進行房屋設計時需要予以足夠的重視。
(一)合理的設計房屋底部的結構布局
底部框架結構抗震墻房屋應該在底部設置為縱橫雙向的抗震結構體系,避免單方向承受地震力。因為底部結構的地震剪力按各抗側力構件的剛度分配,在這些結構混用的體系中,磚墻較框架的抗側力剛度非常大,所以在地震作用下磚墻先開裂破壞,但由于磚墻的變形能力比框架結構要差,這樣一來磚墻構件就會率先被破壞,導致加重半框架或部分框架的破壞。通過對底部框架結構抗震墻進行合理設計,使房屋底部的抗震性能與砌體結構相當,底部框架結構抗震墻房屋的底部應該設置足夠數量的鋼筋混凝土抗震墻,這樣一來就可以有效的提高底部的抗震能力,使得底部框架結構抗震墻房屋的過渡層的抗震能力更強。嚴格的底部框架結構抗震墻房屋抗震設計十分必要,特別是結構底部層剛度比合理取值、過渡層墻肢抗震設計和上部結構整體性設計尤為重要。
(二)嚴格控制建筑物的剛度
底部框架結構抗震墻房屋在地震的作用下的彈性層間位移均勻和減少在強烈的地震作用下的彈塑性變形集中,而且對層間極限剪力系數分布、薄弱樓層的位置和薄弱樓層的彈塑性變形集中都有很大影響。根據國家的相關規定指出的層剛度比控制條件能夠確保底部框架結構抗震墻房屋抗震性能。當大于2時,在強烈地震作用下會造成薄弱的底層彈塑性變形集中,彈性位移增大,會加速底層的破壞;但當小于1.2,尤其是小于1.0時,由于底層框架結構縱橫向抗震墻設計過多,底層過強,又會使薄弱樓層轉移到上部抵抗變形能力相對較差的磚砌層導致很嚴重后果,所以要想充分發揮底部框架結構抗震墻房屋的抗震性能,減小對上部砌體地震作用效應,可以適當提高層剛度比的下限值,建議在實際設計的過程中應該由1.0提高到1.5。
(三)底部框架結構抗震墻房屋的過渡層設計
由于過渡樓層的受力比較復雜,可能影響底部框架結構抗震墻房屋的抗震能力。因為在地震力的作用下底層框架變形與過渡層砌體墻肢變形不協調,導致過渡層墻肢出現開裂破壞,而且層剛度比越大過渡層的開裂程度越嚴重。所以在設計的過程中建議在過渡層底部墻體中采用加筋砌體或者將過渡層做成一塊大現澆板厚度不小于120,并且板中應該布置鋼筋、增設構造柱或提高墻體材料強度等構造措施,從而在結構上加強過渡層墻肢的延性和抗剪強度,避免由于地震引發的位移不協調導致墻肢的開裂破壞。
.層間側移剛度計算δ彎δ剪
(1)單層框架側移剛度(圖1)F=1
側移剛度K=1/δ h
假定工程地質較好,不考慮平移和轉角,
δ=δ彎+δ剪=Fh3/12EcIc + ξFh/AGcb
= h3/12EcIc + 1.2h/A0.4Ec --------(1)
將Ic= tb3/12、A=tb代入得到 t
δ= h3/Ectb3 + 3h/ Ectb =(ρ3+3ρ)/Et其中設ρ=h/b
側移剛度K=tEc/(ρ3+3ρ) 圖1
式中:Ec―混凝土的彈性模量
Ic―柱的截面慣性矩
h ―柱、抗震墻的計算高度或層高
A ―鋼筋混凝土構件和磚墻段面積
Gc―混凝土的剪切模量,Gc=0.4Ec
ξ―剪應變不均勻系數,ξ=1.2
t ―鋼筋混凝土構件和磚墻段厚度δ彎δ剪
b ―鋼筋混凝土構件和磚墻段長度
(2).底部兩層框架的底層和二層混凝土柱和抗震墻側移 F=1
剛度近似計算簡圖(圖2) h
δ=δ彎+δ剪=Fh3/3EcIc + ξFh/AGc
=4h3/Ectb3 + 3h/ Ectb =(4ρ3+3ρ)/Et ----(2) b
側移剛度K=tEc/(4ρ3+3ρ)
注:(a)h―底部兩層的層計算高度或底部二層t
的層高,其它符號均同1項。 圖2
(b)底部兩層框架的第三層磚房的側移按圖1計算
(3).有洞抗震墻
當洞口“周長”與抗震墻“周長”的比值不大于0.4,即a=(bd/lh)1/2≤0.4時,有洞抗
震墻的側移剛度可近似采取無洞抗震墻剛度乘以開洞折減系數得之。
Kw(1-1.2a)/δ
式中:b、d―分別為洞口的高度和寬度
h、l―分別為抗震墻的高度和寬度
(四)上部磚砌承重墻的結構要符合設計要求
底部框架結構抗震墻房屋的上部磚砌承重墻結構受到地震作用的破壞情況和一般多層砌體結構基本相同。由于底框部分的受力復雜在地震下過渡層砌體的破壞可能會改變底框部分的受力性能,強柱弱梁的破壞模式在底框部分難以實現,所以進行抗震設計時應采取措施實現底部框架結構砌體結構底層合理破壞模式。如果框架的任一柱端先出現塑性鉸,就會引發同一層的其它柱端出現同樣的塑性鉸,導致房屋整體坍塌。但是底層框架結構因為要承擔豎向荷載引起的較大彎矩,截面較大所以在截面抗彎強度的計算上要符合強柱弱梁的要求是不可能的,所以在底部框架結構抗震墻房屋的配置上盡量采取強柱弱的設計原則。
由于底部框架結構抗震墻房屋的施工簡單而且建造成本較低,在一些中小城市的臨街建筑以及農村房屋的應用比較普遍。但是因為底部框架結構抗震墻房屋的下部剛度較小,抗震性能差,所以當底部框架結構抗震墻受到地震的影響時容易發生整體倒塌的嚴重事故。作為設計人員必須要對底部框架結構抗震墻房屋做更加細致的研究,對這種結構有更加深入的了解,然后利用更加科學的設計方法進行優化改進,使得底部框架結構抗震墻房屋能夠更加符合安全適用的要求。
三、結束語
由于地震使房屋各部分發生了形變,也就是使其各部分都有地震力的作用。而作為房屋的基礎,底部框架結構抗震墻抗震能力直接決定著房屋使用的安全性,為了盡可能的減小地震造成的人員傷亡以及經濟損失,使得人們對于房屋的抗震性能有了更高的要求,這也就要求相關的房屋設計人員對房屋底部框架結構抗震墻的抗震能力進行優化設計,從日本建筑的設計角度入手,參考一些先進的設計理念,進一步提升我國房屋建筑抗震結構性能,通過制定科學合理的設計方案,從而確保實現房屋建筑的抗震設計目標。
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房屋設計范文6
(1)統一性。
統一性是建筑美學的重要規律,眾所周知任何藝術作品都應當具有一定的統一性并且在房屋設計中也不例外。在房屋設計過程中設計人員為了更好地滿足建筑的美學需要必然會導致房屋設計形式的多樣性,這但是常常造成建筑形象缺乏統一性問題的出現,即過于重視多樣性而使得房屋設計缺少一個統一的主題從而使得房屋設計缺少整體性與統一性。為了避免這一問題出現房屋設計人員在進行房屋設計過程中應當注重遵循統一性規律。在這一過程中房屋設計人員應當首先通過確定房屋的次要部位對于房屋主要部位的從屬關系來確保房屋設計主題的確定,其次通過運用形狀和尺寸之間的有效協調房屋設計者可以將統一性有效貫徹到建筑設計的每一個細節中,從而促使房屋設計統一性水平的不斷提升。
(2)均衡性。
房屋的均衡性主要體現在建筑的大小、高低、材料質感、色彩深淺、虛實變化上。眾所周知不同均衡性的建筑給人的藝術感受通常是不同的。在這一過程中體積較大、高度較高,材料較為堅固、色彩整體偏暗、實體性強的建筑給人更重的感覺。而體積較小、高度較低、材料光潔、色彩明快、空靈性強的建筑給人的感覺要輕一些。具有良好均衡性的房屋必須在輕和重直接作出適當的平衡,從而使參觀者能夠很好地感受到建筑的均衡性也。在建筑均衡性表現方式中對稱是較為簡單的方式,但是對稱方式的應用可以使相對復雜的建筑保持建好的均衡性。除此之外,在房屋設計過程中設計人員應當遵循均衡性原則,即使建筑的整體形象顯得穩定與平衡。許多較為成功的建筑設計能夠使參觀者自然而然的感受到建筑的均衡美。另外,在許多整體感覺較輕的房屋的設計過程中設計者采用了底層架空的設計方式并利用懸臂結構的特性與粗糙材料質感和濃郁的色彩來加強建筑整體的厚重感,從而更好地體現建筑的均衡性并達到穩定建筑整體印象的效果。
(3)比例性。
在房屋設計過程中設計人員應當使建筑保持一個適當的比例,即房屋的長、寬、高三個數據之間的大小關系較為均衡。在房屋設計過程中保持適當的比例能夠使建筑的整體設計與局部設計顯得較為均衡并且良好的比例能給參觀者以和諧、完美的感受。但是失調的比例則無法使參觀者產生美感。在建筑物和其某一部分的設計過程中設計者應當確保所有主要尺寸都具有較好的比例,從而使房屋整體比例顯得較為和諧并有助于建立協調的比例關系。
(4)韻律性。
韻律是建筑美學的重要概念,在任何房屋的設計過程中設計者都應當注重建筑的韻律性。較好的建筑韻律能夠給人以美的感受。在房屋設計過程中韻律的產生主要依靠建筑設計所引起視覺元素的重復。例如大量的光和陰影、不同色彩的應用等。除此之外,建筑韻律性還體現在建筑的協調性、簡潔性以及威力感上。另外,由于建筑的韻律具有較為靈活的表達形式,因此在體現建筑的韻律時房屋設計人員應當采取開放式的、較為靈活的設計理念,例如在較為復雜的建筑物中房屋設計人員可以采取漸變的設計手段使韻律感相互交替并創造出一種有秩序的變化效果,從而使建筑具有較強的藝術性和感染力。
2建筑美學規律在房屋設計中的實踐
建筑美學具有較強的應用性與實用性,因此房屋設計人員若想在設計過程中對建筑美學規律進行合理應用則應當注重實踐的進行。以下以悉尼歌劇院和帝國大廈為案例,對建筑美學規律在房屋設計中的實踐進行了分析。
(1)悉尼歌劇院。
悉尼歌劇院(SydneyOperaHouse)是家喻戶曉的世界級著名建筑并且也是悉尼和澳大利亞的象征同時也是世界建筑界的珍寶。悉尼歌劇院的具有很強的藝術感與美感,這主要體現在其純白的頂部顏色仿佛躍出海面的一群海豚在向人們擺尾致意并且悉尼歌劇院的整體結構好像一片片白帆在海中乘風破浪從而給觀賞者以無限的遐想空間并使悉尼歌劇院具有了極強的韻律性。除此之外,悉尼歌劇院那具有很強代表性的白色殼體是設計者者通過在直徑為150M的球面上截取了10個三角形并在加工過后用來組成悉尼歌劇院頂端的殼體群。由于其頂端的殼體群源自同一個圓球面,因此盡管其表現形式較為多樣但是仍然具有很強的統一性與整體性同時具有很強的協調性和一致性并使整個建筑顯得活而不亂同時形成了極其生動的整體造型。這種設計方式很好地體現了設計者的建筑美學規律,即先有整體的形式描述然后產生局部的協調性。這種建筑美學規律貫徹到了悉尼歌劇院設計的所有環節中,從而使得悉尼歌劇院具有極強的藝術感與美感。
(2)帝國大廈。
帝國大廈(EmpireStateBuilding)是位于美國紐約市的著名的摩天大樓,其總高度高達443米并且在建成后的40年里始終是世界最高建筑同時也是紐約市和美國的標志性建筑之一,有著世界七大工程奇跡之一的美譽。帝國大廈于1930年設計并進行動工于1931年落成,整個設計、施工流程只用了410天,雖然設計時間較短但是這一建筑卻十分符合建筑美學規律。帝國大廈的建筑材料使用的是當時最輕的材料但是其強度有著很好的保證。除此之外,參觀者在帝國大廈上可以日夜環視四周的美景而且在天氣較為晴朗時參觀者可以在帝國大廈的102層觀景臺和86層觀景臺外步行道眺望美國五個州的美景從而很好地給予了參觀者美的感受。帝國大廈的形態設計為鉛筆型方案,這一方案由于具有很強的整體性和協調性因此被稱為世界空中輪廊線的杰作。除此之外,帝國大廈里面的墻壁裝飾多為來自意大利、法國、比利時、德國的精致大理石并且大廈一樓的大廳中更是展示有各種藝術品因此具有很強的藝術特色與韻律性。另外,從1964開始帝國大廈最上面的30層的外表全部采用彩燈進行裝飾并且這些彩燈是通宵閃亮的并且在1984年帝國大廈頂層裝上了自動變色燈,在增強了燈光的表現力的同時也使得帝國大廈的建筑美學表現形式更加豐富多彩。
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