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建筑結構概況范文1
【關鍵詞】建筑;多層框架;設計問題;措施;注意問題
中圖分類號:TS958文獻標識碼: A
一、前言
當前建筑的造型和功能日益增加,形式也日益多樣化。特別是民用建筑,人們更加追求實用性和個性。因此,要加強對民用建筑的結構設計,使其滿足人們的功能需求。
二、多層框架結構設計的存在問題
1、計算簡圖不合理
隨著民用建筑的發展,設計方面的要求也在不斷提高。但是多層框架結構設計也遇到許多問題,其中最明顯的一個問題就是計算簡圖非常不合理,不合理的簡圖嚴重影響了工程質量。具體地講,由于民用建設大多數都屬于多層框架結構,建筑的獨立基礎計算方法主要是按中心受壓來計算的,根本沒有考慮到有無地下室等其他因素。最后實施的民用建筑表明,此種方式下的中心受壓計算不科學,存在嚴重問題。究其原因,對于民用建筑來說,其中多層框架結構拉梁,無法平衡柱腳彎矩。如果設計拉梁層,底層柱的配筋也無法斷定是由哪種截面控制來決定。也就是說,在民用建筑多層框架結構計算簡圖極不合理的情況下,這種設計方法將會影響民用建筑多層框架設計的安全與穩定性。
2、柱配筋調整不合理
從民用建筑的整個框架結構設計上看,大部分柱配筋的調整也極不合理。主要是由于多層框架柱的配筋率低,而且是普遍較低。另外值得思考的是,在實際民用建筑工程施工過程中,還存在大部分人按照設計的電算結果構造配筋。這種現象更進一步加劇了民用建筑結構框架柱配筋的調整出現問題,不合理的調整最終會影響建筑的質量問題。比如一旦遇到地震,框架柱將會受到巨大的扭轉剪力,并受其雙向彎矩的巨大作用沖擊,進而損傷橫梁和內柱。如果有的框架質量不夠均勻,受到的損壞則會更大。除此以外,在民用建筑多層框架電算的過程中,配筋調配的不合理性還會引起溫度和基礎不均,使結構部位發生沉降現象,最終使多層框架柱直接影響到實際民用建筑整體的結構框架。
3、忽視梁裂縫寬度
在目前的民用建筑多層框架結構設計過程中,經常會出現框架梁的裂縫寬度問題。而且這種問題對整個建筑的影響非常大,主要在民用建筑多層框架結構工程師的設計。設計人員往往會忽視框架梁裂縫寬度,使之此類現象接連不斷地發生。實際上,民用建筑多層框架結構的框架梁的裂縫寬度受混凝土影響深重,特別是受混凝土的強度等級的影響較大。此外,還與框架結構的鋼筋直徑和類型因素有關,這主要是由于框架梁裂縫寬直接關聯著混凝土的強度和鋼筋。但是設計人員根本沒有在意這個方面,似乎這個結構部位無關緊要,最后造成不良后果。不難想象,一旦工程設計人員忽視了框架梁的裂縫寬度問題,民用建筑將會處于危險境地,因為這時的多層框架結構建筑無力抵抗自然災害的侵襲。
三、多層框架結構設計
1、截面尺寸的選擇
梁、柱的截面尺寸的選擇是框架結構設計的前提,除應滿足規范《混凝土結構設計規范GB50010-2002》所要求的取值范圍,還應注意盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度的比值大于1,以達到在罕遇地震作用下,梁端形成塑性鉸時,柱端處于非彈性工作狀態而沒有屈服,節點仍處于彈性工作階段的目的。即規范所要求的“強柱弱梁強節點”。
2、梁、柱的適宜配筋率
框架梁的配筋在設計中應掌握“適中”的原則,一般情況下其配筋率宜取0.4%~1.5%框架柱的全部縱向受力鋼筋的配筋率宜取1%~3%。另外當梁端的縱向受拉鋼筋最小配筋率大于2%時,其箍筋的最小直徑應增大2mm。但是無論在何種情況下,均應滿足規范《混凝土結構設計規范GB50010-2002》所規定的最大、最小配筋率的要求。
另外框架梁的縱向受拉鋼筋配筋率,應注意規范《混凝土結構設計規范GB50010-2002》與規范《混凝土結構設計規范GBJ-89》中的區別。規范《混凝土結構設計規范GBJ-89》中梁的縱向受拉鋼筋最小配筋率只和框架的抗震等級有關,而在規范《混凝土結構設計規范GB50010-2002》中梁的最小配筋率除和框架的抗震等級有關外,還和混凝土的軸心抗拉強度設計值與鋼筋的抗拉強度設計值的比值有關,所以在設計中應依據規范來確定梁的最小配筋。
3、框架柱配筋的調整
框架柱的配筋率一般都很低,有時電算結果為構造配筋,但是實際工程中均不會按此配筋。因為在地震作用下的框架柱,尤其是角柱,所受的扭轉剪力最大,同時又受雙向彎矩作用,而橫梁的約束又較小,工作狀態下又處于雙向偏心受壓狀態,所以其震害重于內柱,對于質量分布不均勻的框架尤為明顯。因此應選擇最不利的方向進行框架計算,另外也可分別從縱、橫兩個方向計算后比較同一側面的配筋,取其較大值,并采用對稱配筋的原則。為了滿足框架柱在多種內力組合作用下其強度要求,在配筋計算時應注意以下問題:
(1)角柱、邊柱及抗震墻端柱在地震作用組合下會產生偏心受拉時,其柱內縱筋總截面面積應比計算值增大25%。
(2)框架柱的配筋可放大1.2~1.6倍,其中角柱1.4倍,邊柱1.3倍,中柱1.2倍。
(3)框架柱的箍筋形式應選用菱形或井字形,以增強箍筋對混凝土的約束。
(4)對于二、三級框架的底層柱底和底部加強部位縱筋宜采用焊接,且當柱縱向鋼筋的總配筋率超過3%時,箍筋的直徑不應小于Φ8,并應焊接。另外多層框架電算時常不考慮溫度應力和基礎的不均勻沉降,當多層框架水平尺寸和垂直尺寸較大以及地基軟弱土層較厚或地基土質不均勻時,可以適當放大框架柱的配筋,且宜在縱、橫兩個方向設置基礎梁,其配筋不宜按構造設置,應按框架梁進行設計,并按規范《混凝土結構設計規范GB50010-2002》要求設置箍筋加密區。
4、框架梁裂縫寬度、斜截面配筋調整
在滿足梁柱的截面尺寸和配筋率的情況下,仍需在計算配筋后進行梁的裂縫寬度的驗算和滿足梁端斜截面“強剪弱彎”條件下的梁端配筋調整。
(1)影響裂縫寬度的因素和調整的辦法
框架梁的裂縫寬度驗算往往被工程設計人員忽視,對此應引起我們的注意。影響裂縫寬度的主要因素有兩方面,一是構件的混凝土強度等級,二是鋼筋的級別和直徑。由于混凝土等級與鋼筋的級別有一定的“依賴關系”,因此對于普通的混凝土構件,混凝土的高等級對減小梁的裂縫寬度影響不大,一般情況下宜采用加大梁的配筋率或增大梁的截面尺寸的方法來減小梁的裂縫寬度。另外需注意在利用計算機輔助軟件進行結構建模中的荷載輸入時,一定要將恒、活載數值分開輸入,以便進行內力組合和裂縫寬度的計算,不要貪圖省事而將恒、活載合并輸入,以防止梁、柱內力計算錯誤,致使所繪制的施工圖不能使用。
(2)在電算中合理、準確運用彎矩的調幅
規范規定只有在豎向力作用下梁端彎矩可調幅,水平力作用下梁端彎矩不允許調幅,因此在計算時必須先將豎向荷載作用下的梁端彎矩調幅后,再將水平荷載產生的梁端彎矩疊加。在此可采用兩種方法:一是將梁端的固定彎矩調幅后,再進行力矩分配;二是將由力矩分配法算得的梁端負彎矩直接乘以調幅系數。
四、框架結構設計中還應注意的其它問題
在框架結構中不允許采用兩種不同的結構型式,樓、電梯間、局部突出屋頂的房間,均不得采用磚墻承重,因為框架結構是一種柔性結構體系,而磚混結構是一種剛性結構。為了使結構的變形相互協調,不應采用不同結構混合受力。
加強短柱的構造措施:在工程施工過程中頂棚可能要吊頂或其它裝修。往往要求柱間填充墻不到頂或者是在墻上任意開門窗洞,這樣往往會造成短柱,由于短柱剛度大,吸收地震作用使其受剪,當混凝土抗剪強度不足時,則產生交叉裂縫及脆性錯斷,從而引起建筑物或構筑物的破壞甚至倒塌,因此在設計中應采取如下措施:
1、盡量減弱短柱的樓層約束,如降低相連梁的高度、梁與柱采用鉸接等;
2、增加箍筋的配置,在短柱范圍內箍筋的間距不應大于l00mm,柱的縱向鋼筋間距≤150mm;
3、采用良好的箍筋類型,如螺旋箍筋、復合螺旋箍筋、雙螺旋箍筋等。
由于建筑的需要,有時需要框架梁外挑,且梁下設置鋼筋混凝土柱。在柱的內力和配筋計算中,有些設計人員對其受力概念不清,誤認為此柱為構造柱,并且其配筋為構造配筋,懸臂梁也未按計算配筋,這樣有可能導致水平荷載作用下承載力不足,為事故的發生埋下隱患。實際上,在結構的整體計算中,此柱為偏心受壓構件,柱與梁端交接處類似于框架梁、柱節點,應考慮懸臂梁梁端的協調變形。所以對于此柱應作為豎向構件參與結構的整體分析,并且柱與梁端交接處應按框架梁、柱的節點處理。
五、結束語
總之,對民用建筑多層框架結構設計的時候,要保證科學性,采取有效的設計方法,保證設計質量。
參考文獻
建筑結構概況范文2
關鍵詞:建筑結構的設計;存在的問題;應對措施
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
對建筑結構的設計是建筑設計工作中最基本的部分,而且是建筑工程的施工以及后面運行能夠順利進行的基礎。目前,建筑功能逐漸趨向于多元化的發展,對建筑結構的設計也有了非常重要的意義。在這個過程中,建筑設計的工作人員很想給建筑工程塑造一種形象,而這些都要借助對其結構的設計來表現出來。建筑的設計和結構的設計兩者的關系是:約束與被約束。也是因為他們之間有著制約和被制約的復雜關系,因此也給建筑結構的設計過程帶來各種各樣的問題,沒有辦法保證建筑工程的安全性和經濟適用性。為了給建筑結構設計的水準和質量提供更有效的保證,我們就要重點注意這些問題,采取具有針對性的措施。本文對上述論述的問題做了詳細的說明和分析
一.建筑結構設計中存在的問題
1.建筑結構設計圖紙過于簡單
經過多次實踐研究的結果表明,一份合理又完善的建筑的結構設計圖紙需要充分、詳盡地說明建筑結構的設計過程中的所有的細節問題。其中,需要特別說明的指標主要包含:①建筑結構的類型;②建筑結構的抗震設計;③建筑結構的抗震級別;④建筑結構的防開裂度;⑤建筑結構的墻體材料等。但是,目前階段建筑的結構設計中,有很多的設計環節還存在不規范的情況,所使用的圖冊也不是很標準,在設計圖紙中,對地上和地下結構的層高、梁柱的編號和標高等關鍵性信息沒能明確地標記出來,最后造成整個建筑施工的現場工作混亂不堪,進而嚴重地影響另外項目的質量。
2.建筑基礎的選型不合理
建筑基礎的選型直接關系到建筑的實用性、安全性、合理性、科學性等重要工作。目前,很多的建筑項目,尤其是一些較高層的建筑工程對基礎的選型不太科學,在地基的承受力方面有一些的考慮不周,沒辦法和建筑項目的變形需求一致。另外,由于建筑基礎的選型不夠合理,會造成建筑項目過程中所選擇的地質不能均勻的調節其沉降的能力,在嚴重的時候,可能會造成建筑項目的安全的系數很低,質量水平不高,有時甚至會出現建筑工程的使用年限受到很不好的影響。3.地下室外墻的設計不科學
地下室外墻的設計是建筑結構的設計中非常重要的部分。此外,地下室外墻的設計也最可能發生問題。因為地下室外墻的設計質量的好壞會直接地影響地下室的外墻在建筑項目中的承載能力的好壞,所以,需要在設計時,特別注意。符合其嚴格的標準。但是,這個問題到現在還是沒能夠引起工作人員的足夠的重視,在施工過程中,經常對地下水位的高或者低、地下的層數及地上的負載等一些因素考慮的不充分,不僅很大程度上影響了建筑工程安全的系數,另一方面也使建筑的質量得不到有力的保障。
4.過分注意結構設計中的低含鋼率的問題
建筑行業的不斷快速發展吸引了越來越多的企業開始從事與建筑材料有關行業。有一些建筑的商人為了增加自己的經濟收益,一般都會靠盡可能的減少成本來節約開支來達到增加收益的目的。所以,在建筑結構的設計中,我們要對建筑材料的質量進行慎重仔細的選取,不要一味的的要求建筑材料的具有很低的含鋼量的特點,卻在結構的設計中挖空心思。在建筑結構的設計中,一旦在材料選擇上出現問題,那么最終必定會造成施工的安全度明顯降低,從而影響到所有人的利益。
二.建筑結構設計的應對措施
1.對建筑設計的圖紙進行完善
建筑設計的圖紙是建筑結構的一種重要的說明,此外也是建筑工程在施工過程中的最基礎的依據。換而言之,建筑設計的圖紙中如果發生任何的問題都會在建筑施工中夸大的呈現出來,最終導致無法挽回的結果。所以,在進行建筑結構的設計工作當中,設計人員一定需要嚴格的依照設計的具體規范進行設計,設計人員堅決不能為了方便省事就省略的標識一些關鍵的信息或者標準。與此同時,對比較復雜且微小的結構部分,特別要在結構的設計中投入更多的注意力??傊ㄖY構的設計人員要始終如一的持有嚴謹、認真的工作態度,在對結構設計的圖紙完成后,首先要做到對圖紙進行自我的審核,可能會及時的發現一些建筑結構設計圖紙因失誤而出現的問題,根據實際的情況進行改正,用這此種方法來保證建筑結構設計的圖紙是完善的、科學并且合理的。
2.保證建筑基礎的選型的合理性
在建筑結構的選型過程中,要特別注意的指標有兩個:①建筑外形的設計情況; ②建筑項目所在地區的地質概況。所以,應該在工作人員取到提資的圖后,一定不要盲目的開始建模計算的工作,而是應該在建模計算工作前,對建筑項目外形設計的特征及建筑項目所在地區的地質概況做一個較為全面的了解和分析研究。此外,在建筑基礎的選型時,還要求建筑結構的設計人員和其他相關的專業人員進行充分地協調協作,最后找出認為最合理、最可行的設計方案。只有保證了設計方案的科學性和合理性,才可以有效地保證建筑結構的設計效果是優質的、可靠的。
3.確保地下室外墻設計的科學性
對于現代的建筑,尤其是較高層的建筑項目在施工中,建筑物整個的質量大部分是靠地下室的外墻來支撐的。所以,如果在建筑結構的設計中,對地下室的外墻設計地不科學或者不合理,就必定會嚴重影響到整個建筑物的穩定性。根據多年實際工作的經驗,在地下室的外墻的設計過程中,結構設計的工作人員先要對整個建筑物的質量進行客觀的衡量,再根據建筑項目所在地區的地質特點,開展對地下室的外墻的尺寸進行設計。一般來說,針對較高層的建筑項目,地下室的外墻的結構設計中,墻面的厚度要保持在250毫米 以上。與此同時,為預防因為水泥用量的增多而致使地下室外墻的墻面的混凝土發生開裂的問題,應該不要將混凝土的強度設計的過高,但是也應該保證在C30 級之上。
4.對建筑材料進行統籌的安排和利用
在工作人員開展建筑結構的設計的工作中,對各種建筑材料的選取擇依然是主要的工作。對于建筑材料的選取要充分地考慮,具體的指標有:①建筑材料受力的特征;②建筑材料工作的環境。與此同時,選擇的材料應在保證材料使用性能的基礎上,盡量的減少建筑材料的損失和浪費。其中要非常注意的是:建筑結構設計的人員要根據項目設計的具體情況,設計建筑材料的多種選取方案,通過對比,選擇經濟、性能都渡河要求的建筑材料的設計方案。
結語
在上述建筑結構設計的分析過程中,先要根據實踐工作的經驗,就目前建筑結構設計中存在的問題進行分析與總結,主要包含以下四方面:①建筑結構設計圖紙太簡單;②建筑基礎的選型不合理;③地下室的外墻設計不科學;④太過注意結構設計的低含鋼率。這些問題在建筑結構設計中都經常發生,而且對建筑結構設計的質量產生影響,有待提高為此。針對上述的問題提出相應的措施,包含下面四個方面:①完善建筑設計的圖紙;②保證建筑基礎選型是合理的;③保證地下室外墻的設計是科學的;④對建筑材料統籌規劃和使用。只有所有的工作人員相互合作,才能將建筑結構設計工作做到最好。
參考文獻:
[1]王勇.張建平.建筑結構設計中的模型自動轉化方法[J].建筑科學與工程學報,2012,(4)
建筑結構概況范文3
【關鍵詞】高層建筑;結構轉換層;設計問題
近年來,隨著我國經濟持續快速發展,人們對高層建筑功能要求趨向于多樣化、綜合化,較為常見的形式是以上部為小開間的民用住宅,下部為大開間的商場或公共娛樂場所。為滿足建筑要求,在上下不同結構體系轉換的樓層設置轉換層,轉換層建筑結構應運而生。本文主要研究高層建筑結構轉換層類型,以某工程為例探討高層建筑結構轉換層設計要點,為建筑工程設計單位在高層建筑結構轉換層設計方面的進一步開展提供借鑒。
1 常見高層建筑結構轉換層類型
不同的建筑結構,其對于建筑結構轉換層的需求類型是不一樣的,在實際的建筑結構轉換層設計過程中,設計單位需要根據本工程或者本建筑的實際需求,采用不同的建筑結構轉換層,從而提高建筑工程的需求質量。筆者根據多年的建筑結構轉換層設計經驗,對于建筑結構轉換層常見的類型進行了匯總。總體來講,常見的建筑結構轉換層主要是是以下兩大類型:
1.1 梁式轉換層
梁式轉換層是一種常見常用的高層建筑結構轉換層類型,它主要是將上部剪力墻結構設計在框支梁上,然后通過框支柱的支撐作用,使得框支柱可以最大限度的支撐起框支梁,從而形成一種完整的結構受力體系。梁式轉換層分為兩種,一種是縱向轉換,一種是橫向轉換,特殊情況下,甚至還存在著縱橫向同時轉換的現象,對于這種縱橫向同時轉換的情況,設計單位需要采用雙向梁布置的方式。這種縱橫向同時轉換方式,是具有著巨大的優點的,無論是對于設計還是對于施工來說,都是比較簡單易行的,而且它的傳力放向也是較為準確的,正是因為如此,這種梁式轉換層設計結構逐步受到廣大建筑設計單位的追捧,是當前我國高層建筑結構轉換層設計中,最為常用的結構轉換層形式之一。在實際的設計過程中,一般是需要采用較大空間的框支剪力墻結構體系來完成,從而提高梁式轉換層設計質量。
1.2 箱式轉換層
箱式轉換層是另一種常見常用的高層建筑結構轉換層類型,它主要是適用于轉換梁截面過大的情況。轉換梁截面過大,很容易使得樓板滿足建筑結構的剛性需求,采用梁式結構的話,容易出現設計理論與實際需求相脫節的問題出現。為了避免這種情況發生,箱式轉換層也就應用而生。箱式轉換層主要受在轉換梁梁頂部與轉換梁的底部,同時設置一層樓板,這就是箱式轉換層結構。箱式轉換層結構不同于梁式轉換層結構,它具有著梁式轉換層所不具有的優點。箱式轉換層結構的關鍵在于轉換梁,它的轉換梁的剛度比較大,而且約束性比較強,因此,箱式轉換層結構的整體性受力效果也是很好的,尤其是在受力方面,箱式轉換層結構上下部受力都是比較均勻的。同時,值得注意的是箱式轉換層結構也是存在著缺陷的,那就是施工比較復雜而且它的施工工期比較長,施工成本也是比較大。
1.3 其他類型的轉換層
除了以上兩種最為常見的轉換層之外,還有其他類型的轉換層,例如厚板式轉換層、桁架式轉換層等,這些轉換層結構由于無論是在施工上還是在設計上,無論是在經濟效益還是在施工質量上,都存在著眾多的缺陷,因此這些轉換層的運用都是比較少的。
2 某工程高層建筑結構轉換層設計
2.1 工程概況
該工程處于某城市的市中心,屬于高層建筑商業住樓,建筑面積在2.8萬平方米。該高層建筑商業住樓地上有22層,地下有2層,建筑的總體高度是70.4米。該建筑的平面較為復雜,一層和二層主要是由于空間比較大,主要是大型的商場,三層以上則主要是住宅用房,地下二層是設備備用房,地下一層是汽車房。該建筑的結構轉換層主要是設置在二層頂樓,轉換層以下為框支剪力墻機構,轉換層以上為剪力墻結構。
2.2 計算模型
對于該工程進行高層建筑結構轉換層設計,選擇力學計算模型至關重要。力學計算模型直接關系到轉換層設計的精確度與準確度。在實際的高層建筑結構轉換層設計過程中,可以選用三種常用的力學計算模型,包括空間桿系模型、平面墻板模型、空間墻板模這三種。該建筑結構的計算模型主要是采用的TBSA空間分析程序,通過運用TBSA空間分析程序對于該建筑的整個建筑結構進行分析,其中的分析方法便是空間桿系模型。該建筑由于實際工程為空間結構,用平面墻板模型有其局限性,應采用空間墻板模型計算,用空問有限單元法分析,鑒于目前尚無空間有限元分析程序,可以在平面有限元分析結果的基礎上乘以一個小于1的空間作用分配系數。
2.3 轉換層設計
該建筑的轉換層設計,需要嚴格按照規范,將剪力墻設置在框支架梁上,但是需要注意的是,轉換層的上下部軸網不能出現重合,否則很容易影響到轉換層的設計質量。該建筑則將其設計成高交叉框支主梁,從而滿足實際建筑需求。該建筑框支梁的計算采用的是SATWE程序,同時采用FEQ程序進行復核。關于鋼筋的配筋率,該建筑采用的配筋率是0.3%,斷面是800mm X 1800mm,樓板厚度在180mm以上。通過以上數據監測,這些數據可以滿足該建筑結構的實際需求。
2.4 設計注意事項
保證大空間層有足夠的剛度,防止沿豎向剛度變化過于懸殊,嚴格控制轉換層上下結構側向剛度比;結構布置盡量左右對稱,加強薄弱部位樓板的厚度及配筋;在結構整體分析中,考慮薄弱部位樓板平面內變形對結構受力的影響;控制風荷載和地震作用下結構層間位移角,地震作用要滿足規范對地震基底剪力與重力荷載代表值限制;控制結構底部加強區剪力墻及其他部分剪力墻、框支柱及非框支柱軸壓比。
3 總結
綜上所述,轉換層結構較為復雜且工程量較大,設計人員首先應注重概念設計,這樣可以少走彎路;其次通過上述計算和分析可以得知,此類建筑在平面布置上應盡可能規則、對稱,減少偏心,優化調整轉換層上下結構的布置和剛度;同時應注意框支梁、框支柱等構件的特殊性;最后也應考慮施丁難度大的因素,在設計時盡量考慮施工可行性,以達到最為合理的設計。
參考文獻:
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建筑結構概況范文4
關鍵詞:建筑結構;結構設計;計算分析
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
1 工程概況
本建筑總面積1.8萬m2,建筑屋面結構高度46.2 m,底層層高為4.5 m,標準層3 m。標準層活載展廳功能取為3.5kN/m2,辦公樓取值2.0kN/m2,機房取7.0kN/m2??紤]隔墻自由布置特點,活載增加每延米墻重/3 的數值??紤]大空間及結構高度的需要,結構抗力體系為框剪結構。因甲方建筑外觀的要求,建筑北側及東側墻面因安裝玻璃幕墻及建筑效果緣故,不允許設置剪力墻,只能在西部南部及樓梯間布置剪力墻以控制位移。但樓電梯間布置也較偏,這樣造成了結構質心和剛心不重合,造成了扭轉不規則。但從平面規則性和豎向布置規則性角度看,結構均屬于較為規則,無開大洞大凹進也并無明顯豎向剛度突變。
主要設計條件計算參數如下:結構安全等級為丙類,抗震設防烈度為7度,地震加速度為0.10 g。場地類別為IV 類,場地土無液化,特征周期按上海規范取0.9S,風荷載基本風壓0.55kN/m2,地面粗糙度為B 類。初步計算下,剪力墻承擔抗傾覆力矩均在50%以上,因此按框架剪力墻類型來決定抗震等級。因此決定框架抗震等級為三級,剪力墻為二級。結構計算采用PKPM-SATWE 軟件進行??蚣芗袅Y構按高規考慮0.2 調整系數。頂部塔樓地震力放大系數取2.0。
2 設計計算分析
根據工程概況及現行規范,該工程的設計計算要點主要如下。
2.1 位移控制
根據抗震規范,彈性位移角應控制在1/800以內。另根據地方抗震規范,首層彈性位移角應控制在1/2000 以內。
2.2 結構規則性要求
最大層間位移與平均層間位移比不得超過1.5,宜控制在1.2 范圍內,第一扭轉周期與第一平動周期比值應小于0.85。并不出現豎向剛度突變,剪力墻上開洞宜對齊。因屬于扭轉不規則結構,應考慮雙向地震下扭轉效應。
建筑結構概況范文5
【關鍵詞】建筑結構設計;概念設計;重要性;應用
中圖分類號:TU318文獻標識碼: A 文章編號:
1. 前言
隨著科學技術的迅速發展以及時代的不斷進步,廣大人民群眾的生活質量和生活水平得以逐步提高,并且也對建筑物的結構設計提出了更高的要求。為了與人們不斷增長的物質文化需求相滿足,為了與廣大消費者的迫切需求相滿足,在建筑結構方面,我國的建筑行業的設計也得以發展與改革。現階段,國外先進設計理念對我國的建筑行業產生了較大的影響,我國的建筑結構設計人員以此為基礎且結合設計經驗,借助于概念設計的理念來設計建筑結構。所謂概念設計具體指的是在未經過任何計算的基礎上,尤其是在沒有條件將精確的力學分析加以展開的前提下,或者是在沒有明確定義設計規范的情況下,立足于建筑結構設計的整體,從而將設計工作展開。概念設計給建筑行業注入了新鮮的活力,需要設計人員提起高度的重視。
2. 建筑結構設計中應用概念設計的重要性
在以往傳統的建筑結構設計工作當中,往往結構工程設計人員按照以往的設計經驗,并經過不斷的追求完善及歸納總結,從而在實際工作中實現設計理念及設計經驗的創新和進步。隨著經驗的不斷豐富、時間的不斷推移以及設計理念的逐步完善,所設計出的產品變得越來越成熟。然而,因而諸多工程普遍的缺乏創新性,習慣于按照傳統的設計手冊及設計規范,并且借鑒以往的設計手法和設計風格,來將建筑結構設計工作展開,不僅缺乏對國內外先進設計理念和設計技術的高度重視,而且在設計中進行運用及改進,也常常只是忠于傳統設計,對設計程序有著較強的依賴性,擔心手工設計和創新會背離設計要求。另外,有些設計人員對設計程序的運用依賴性過強,過分大膽的使用程序給出的運算數據,沒有以質疑的精神以及認真的態度對待設計工作,進而導致建筑結構設計中一系列錯誤問題的出現。與此同時,結構設計往往會涉及到許多方面的建筑學知識,有些知識是在實踐工作中總結出來的,有些知識則是自己的領悟及想法,而并非僅僅包括學校所學到的理論性、系統性知識,因而不容易記憶且較為分散,所以,在設計工作中很難綜合的加以運用。
概念設計的必要性及重要性就在于不但能夠結合傳統設計理念的優勢,而且能夠改進傳統設計中的缺陷,從而在整體的角度將計算理論中所存在的漏洞加以避免。比如,在混凝土的結構設計工作中,內力設計的理論支持雖然是彈性理論,然而界面設計的計算支持實際上則是塑性理論,該不同便會導致實際情況與計算所得結論的偏差。為了對這樣的情況加以有效的防范,那么就需要熟練的把握良好的概念設計。所以,建筑結構設計人員必須切實的具備先進的概念設計理念及技能,以便于對結構的工作性能更好的加以理解。
3. 概念設計在建筑結構設計中的應用
3.1建筑工程概況
該建筑工程地處市區,地下一層,地上十二層,其中設計頂上最上面的兩層為坡屋頂和復式屋頂,總體建筑面積超過九千平方米。采取帶短支墻與異形柱的剪力墻—框架結構,二類場地土,七度的場區抗震設防烈度,0.10克的基本地震加速度。
3.2基礎選型及場地條件
應當盡可能選擇有助于抗震的場地,防止在對抗震危險不利的地段對甲——丙類建筑進行建造,如果確實無法加以避開,則需要采用有效的措施將其不利影響消除或者減少,通常在初步設計之前將選址工作和勘探工作完成。本工程場地有著相對較好的條件,將一層設計成地下室,有利于結構整體的抗震性,所以通過與地址條件相結合,選用質量經濟可靠、施工速度快及穩定性好的混凝土預應力管樁。
3.3結構體系的選擇
剪力墻—框架結構、剪力墻結構、框架結構以及筒體結構是高層混凝土結構經常采用的結構體系,設計規范中詳細的規定了它們各自的適用高寬比及寬度。設計人員應當對其優缺點與設計范圍進行充分的了解,同時與建筑的功能相結合,從而選擇出最佳的結構體系。本工程綜合考慮了抗側力性能與平面靈活布置,選取剪力墻—框架且帶異型柱的結構。
3.4結構分析程序及結構計算分析原則的選用
在計算結構位移以及分析結構內力時,在簡化處理、計算假定和分析模型等方面,應當與結構的實況盡可能的接近。按照彈性方法計算位移和內力,采用塑性理論設計截面。如果平面樓板有著無窮大的剛度,則不需要對平面外剛度作過多考慮。如果樓板有著較大開洞的設計,則需要對樓板的彈性變形進行充分考慮,在結構分析程序的選用上提起高度重視,避免計算結果出現誤差。本工程的計算分析采取的是廣廈CAD的SSW程序(本工程的計算分析采取的是中國建筑科學研究院PKPMCAD系列軟件結構軟件,結構計算采用SATWE結果)。
3.5結構立面、平面及外形尺寸
在建筑結構平面的布置上,應當盡可能確保對稱、規則和簡單,使結構的質量中心與剛度中心重合,以便于將扭轉減小,結構的豎向布置必須切實做到剛度連續及均勻,防止出現薄弱層及剛度突變。如果有著抗震設計方面的要求,則應當自上而下的減小結構的剛度及承載力,當布置上下層結構出現變化時,應當對結構轉換層加以設置。對于設計規范明確規定出的規則結構,需要對抗震進行進一步驗算,同時實施有效的加強措施于抗震薄弱部位,避免采用不規則的設計方案。本工程的平面呈現單軸對稱,但是缺乏規則性,為了防止采取嚴重不規則的結構設計方案,加設一道拉梁于兩棟突出的角柱,從而更好的切合規則性要求,避免了立面剛度的突變。
4. 結束語
綜上所述,以往傳統的建筑結構設計存在著較大的缺陷,對建筑物的整體性能有著不利的影響,所以,設計人員應當高度重視概念設計,并且將其切實的應用到建筑結構設計中,從而促進建筑物結構性能、安全性能以及使用性能的提高。
【參考文獻】
[1]劉建立 王禮輝 郭松立.概念設計在建筑結構設計中的應用探究[J].建材與裝飾,2012,3(23):156-158.
[2]齊曉健.淺談概念設計在建筑結構設計中的應用[J].城市建設理論研究(電子版),2012,8(16):78-80.
建筑結構概況范文6
關鍵詞:工業建筑;結構設計;問題
工業建筑作為我國建筑設計體系的重要構成,其一方面帶有傳統建筑設計的特點,另一方面又具備了自身較為獨特的設計及施工特性。工業建筑與一般建筑不同,其主要是為工業生產的實施提供物質基礎,因此,其建筑結構需要突出較強的功能性和科技性。
一、 江蘇省冶金設計院有限公司基本概況及其工業建筑結構設計實踐
江蘇省冶金設計院有限公司是江蘇省甲級工程設計及研究單位,其以工業設計為主要業務,通過科技及技術創新,成為江蘇省工程勘察設計的標桿單位,公司依托于神霧集團,在工業建筑設計及節能減排領域申請了多項設計專利,其業務遍及世界眾多國家。在工業建筑結構設計實踐上,江蘇省冶金設計院有限公司開展了諸如蘇州鋼鐵廠燒結車間、豐盛超導有限公司生產廠房建設工程(其中,鋼結構廠房18000O,特殊氣體廠房900O)、安德里茨日照鍍鋅線塔架鋼構設計等眾多設計項目,保障合作企業取得了良好的經濟及社會效益。
二、 工業建筑結構設計中需注意的相關問題分析
工業建筑結構設計中,由于工業建筑的特殊性,在受力結構組合機結構構件上要求極為嚴格,其設計及施工要點眾多,筆者結合江蘇省冶金設計院有限公司工業建筑結構設計實踐,對其設計施工要點加以探析。
(一) 地基設計
工業建筑涉及到較大面積的地基基礎,受制于復雜的地質狀況,在工業建筑地基設計中應注重綜合運用多種設計形式。根據工業建筑所承受的荷載力大小,可以將其設計為彈性地基、條形基礎、獨立基礎、樁基基礎等,一般而言,在工業建筑結構地基設計上,較常采用樁下條形基礎的設計形式。在地基混凝土選用上,以C25型混凝土為宜,適當將地基基礎的配筋率調低,并嚴格按照工程圖紙對條形基礎部位的鋼筋開展施工[1]。如工業建筑結構的墻體涉及到較大荷載,要將地基的寬度適度增大。
(二) 梁板設計
工業建筑結構考慮到其承載重量,一般要增加梁柱的截面積,在截面高度的設計上,鋼筋的稠密情況能夠對混凝土澆筑質量造成影響,進而影響梁柱穩定性。在開展工業建筑梁板設計時,應將其截面高度適度提高,并將配筋率加以調低,以避免出現鋼筋堆積現象。配筋率一般以1.7%-2.5%為宜。
工業建筑挑梁不具備過大的自重荷載,可將其設計為截面形式,要視挑梁的懸挑、荷載及撓度情況確定其鋼筋率大小,如挑梁需要貫穿工業建筑墻體,則要對其抗傾翻的相關數據加以計算,以確保其穩固安全。工業建筑過梁設計中,要結合施工圖紙進行,明確其設計方法及型號。過梁需要承載較大荷載重量時,應對其荷載承受力加以計算。在過梁的澆筑上宜與圈梁澆筑同步,在其配筋率上,要顧及到過梁的抗震及支撐作用,適度將其配筋率提高。
為避免設計中出現人為失誤,一般選用PMCAD等軟件進行工業建筑現澆板配筋的計算工作,配筋計算中的要點如下:1.計算時要注重塑性變形重這一要素,對工業建筑板上筋及板下筋分別乘以折減及放大系數,取值范圍分別為0.8-0.9,1.1-1.2。2.根據彈性力學對板鋼筋應力進行計算時,取計算結果即可,不需再行修改。3.工業建筑砌體結構配筋計算時,要注意其外墻板負筋取值應合適,不能過于偏大,以免產生附加彎矩。
(三) 柱形件、樓梯及預埋件設計
在柱形件設計中,考慮到工程的經濟性,通常選用型鋼格構柱及鋼管混凝土柱,縱向系桿在使用數量上可以適度增加,以減少工業建筑廠房柱的計算面積。在桿件結構上,主要選擇單拉桿及擠壓桿相結合的形式,在確定桿件結構時,要兼顧到桿件的具體長度及施工荷載力情況[2]。
工業建筑以板式結構為主,在梯梁間要設置預留高度,高度差以20cm為宜。保持梯段板鋼筋與工業建筑休息平臺的連接性和配合性,在首段梯板基礎部位要進行梯梁設置,以提高樓梯的穩定度。工業建筑預埋件設計要緊跟施工圖紙設計標準,做好預埋件的技術交底工作,以免出現遺漏。在預埋件設計及埋設時,為避免其出現位移,要對其滑膜程度加以檢驗。
(四) 鋼結構設計
鋼結構在工業建筑結構中采用較多,如江蘇省冶金設計院有限公司設計的豐盛超導工業廠房即采用了鋼結構設計方法,該工程在選用了輕型門鋼結構,運用強度較高的螺栓對梁柱進行連接。在鋼結構裝配中,工程人員一方面對螺栓的布置進行了科學設計,并采用了防銹及防腐蝕施工工序;另一方面在底部螺栓位置預留出空間,以便于扳手進入,為后期維保提供便利。
鋼結構設計中,桿件與節點之間的構造設計極為重要。在節點構造設計中要選用科學的工藝,達到鋼結構受力、傳力的明確性及均衡性。節點構造要設定出足夠的安全系數及焊縫長度,一般安全系數范圍為15%-20%,焊縫長度≥120mm[3]。為確保鋼結構施工中的穩定及安全性,要保持桿件截面的穩定,不能隨意將其加大。
結語:
工業建筑結構設計要本著實用、經濟、安全等原則,在嚴格參照相關設計規范的基礎上,對工藝流程及工藝質量制約要素加以全面統籌,從而使工業建筑結構融安全性、穩定性及技術性于一身,促進我國工業建筑結構設計水平的提升。
參考文獻:
[1] 魏保敏.工業建筑結構設計體會[J].山西建筑,2011,(14):33-34.