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1.1學(xué)生基礎(chǔ)薄弱,學(xué)習(xí)興趣不夠?qū)τ诟呗殞W(xué)生而言,一般基礎(chǔ)比較薄弱,特別是高等數(shù)學(xué)及工程力學(xué)是建筑結(jié)構(gòu)課程學(xué)生的基礎(chǔ)課程,有些學(xué)生這兩門課的基礎(chǔ)很差,又缺乏工程經(jīng)驗,學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)就有很大的難度,其后果是直接導(dǎo)致部分學(xué)生畏難情緒嚴重,甚至厭學(xué)。同時,學(xué)生的學(xué)習(xí)目的不夠明確,學(xué)習(xí)過程中缺乏主動性,只做被動接受知識,缺乏思考,無法應(yīng)用。
1.2教師教學(xué)方法單一,反思調(diào)整不及時教師主要是為完成教學(xué)任務(wù),在目前各高職院校強化動手能力,采取2+1學(xué)習(xí)方式,即2年在校內(nèi)學(xué)習(xí)理論知識,1年校外實習(xí),這樣學(xué)生的理論課學(xué)習(xí)課時數(shù)就有所減少,若還按原來傳統(tǒng)的教學(xué)模式,采用滿堂灌的方式,在有限的時間內(nèi)將全部知識都傳授給學(xué)生;甚至有些教師試圖通過多媒體授課,將大量的知識信息放到課件中,不停給學(xué)生展示,學(xué)生根本來不及思考就硬性地接受,可想而知,這樣得到的知識無法應(yīng)用到實踐中。
1.3重視理論學(xué)習(xí),缺乏動手能力建筑結(jié)構(gòu)課程理論性與實踐性都很強,傳統(tǒng)做法是將全部理論知識講授給學(xué)生,而學(xué)生動手參與設(shè)計能力的培養(yǎng)較少,很多學(xué)生課程學(xué)得不錯,但不會應(yīng)用,真正進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,就無從下手,高分低能現(xiàn)象比較嚴重。
1.4教學(xué)內(nèi)容更新較慢新時期的高職教學(xué)理念是培養(yǎng)高技能人才,因此在教學(xué)內(nèi)容上也應(yīng)適應(yīng)技能培養(yǎng)方面的調(diào)整,但教材更新還達不到這個要求,很多課本上還沒有體現(xiàn)設(shè)計理念。
2以設(shè)計為導(dǎo)向的建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方法
2.1引入以設(shè)計案例為導(dǎo)向的教學(xué)模式根據(jù)高職高專以就業(yè)為導(dǎo)向的辦學(xué)理念,改革課程教學(xué)體系,突出以實踐教學(xué)為重點的相關(guān)內(nèi)容,針對不同就業(yè)崗位群,將建筑結(jié)構(gòu)各章節(jié)內(nèi)容歸納整理成各具體的、切合實際的工程設(shè)計案例。即將課程內(nèi)容項目化,將項目分解成各任務(wù),針對不同任務(wù)對應(yīng)于實際工程案例,各案例均來自工程設(shè)計任務(wù)。每當(dāng)學(xué)生完成一個項目課程,就能針對該課程項目完成一項實際工程中的設(shè)計任務(wù),將教材中單一算例用工程設(shè)計案例來代替,避免學(xué)生學(xué)習(xí)課程時的盲目性,即所學(xué)知其所用,真正調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,通過真正的工程設(shè)計案例,更好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)課程理論,促進學(xué)生主動思維,培養(yǎng)學(xué)生以設(shè)計為導(dǎo)向的建筑課程教學(xué)模式,更好地為學(xué)生走向工作崗位提供保障。
2.2以設(shè)計案例為向?qū)У慕虒W(xué)方法與教學(xué)手段改革傳統(tǒng)教學(xué)方法是以教師課解為中心,學(xué)生被動接受知識。課堂上主要是教師唱主角,學(xué)生缺乏參與熱情,有的學(xué)生上課無精打采,甚至上課玩手機,根本聽不下去課。以設(shè)計為導(dǎo)向的教學(xué)方法就是要轉(zhuǎn)變這種狀況,授課以學(xué)生為中心,學(xué)生參與到課堂的教學(xué)中,每個學(xué)生都是承擔(dān)設(shè)計案例的設(shè)計者,完成一堂課的教學(xué)需要由學(xué)生、主講教師、設(shè)計室及實訓(xùn)中心多個方面配合完成。由于建筑結(jié)構(gòu)課程是以設(shè)計為主的,其教學(xué)目的也是要讓學(xué)生掌握工程結(jié)構(gòu)設(shè)計理念,達到進行結(jié)構(gòu)設(shè)計及能識讀工程結(jié)構(gòu)施工圖。那么為了達到這上目標,有設(shè)計室參與到教學(xué)中是最好不過的了,因為可以通過設(shè)計室的實際工程項目作為授課的直接案例,這部分列入教師備課教案的一部分,每次課教針對相關(guān)內(nèi)容進行案例布置,當(dāng)然這需要教師通過事先將學(xué)生分組形式,將本次課程內(nèi)容分組布置成設(shè)計任務(wù),學(xué)生要完成設(shè)計任務(wù)需要掌握的理論知識,就是學(xué)生要主動探究的內(nèi)容。教師可以借助于多媒體演示以及建筑結(jié)構(gòu)模型實訓(xùn)室,讓學(xué)生參與到理論知識學(xué)習(xí)中來,如設(shè)計任務(wù)解決需要的理論依據(jù)、設(shè)計原理、計算公式、公式的適用條件、以及設(shè)計規(guī)范等,學(xué)生都會感興趣,此時教師講授這部分知識,恰好與學(xué)生探究的知識達到一致,教與學(xué)的互動效果也達到了統(tǒng)一。同時充分利用實訓(xùn)室的教學(xué)條件,實現(xiàn)講課、實訓(xùn)一體化。學(xué)生所學(xué)到的理論知識,通過實訓(xùn)室模型,達到了理論與實踐的結(jié)合,學(xué)生的工程設(shè)計成果,交由設(shè)計室參與評定,這樣能給學(xué)生營造出一種真實的工程設(shè)計氛圍,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生被動學(xué)習(xí)變成了主動學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)效果也就體現(xiàn)出來了。
2.3以設(shè)計案例為導(dǎo)向的學(xué)生成績評定以設(shè)計案例為導(dǎo)向的教學(xué)方法,需要從根本上改變以往的期末一次考試定成績的方法。既然強調(diào)設(shè)計,那么考核方法重在設(shè)計過程的考核,通過考核及時了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對理論知識的認知程度、對實踐知識的掌握程度,每個設(shè)計任務(wù)完成情況、設(shè)計方案的取舍、小組學(xué)生的協(xié)調(diào)配合等都能很好地反映出來,這樣通過各小組對比,以及設(shè)計任務(wù)完成的時間、質(zhì)量,根據(jù)事先確定的學(xué)習(xí)過程考核細則,可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進行綜合評定。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;設(shè)計原則;合理設(shè)計方案
中圖分類號:TU3文獻標識碼: A
引言
建筑物在投入施工建設(shè)之前,首先需要依據(jù)建筑物的相關(guān)因素,進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計,其設(shè)計的合理性與否直接關(guān)系到后期建筑施工的可操作性的高低。一個優(yōu)質(zhì)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案既能夠保證建筑施工的安全,同時還能夠最大限度的利用已有資源,降低建筑成本,同時還能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保的功效,符合廣大業(yè)主的使用需求。那么如何才能設(shè)計出最優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案呢?需要廣大的設(shè)計人員在基本的設(shè)計原則基礎(chǔ)上,不斷的進行探索和鉆研。
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
隨著環(huán)境污染的加劇,人們越來越渴望生活在綠色的空間中,因此綠色生態(tài)型建筑得到越來越多人的喜愛,建筑設(shè)計過程中,要充分考慮建筑物建設(shè)地段的環(huán)境、土地、植被特點,全面設(shè)計所屬區(qū)域的內(nèi)外部環(huán)境空間,確保其綠色環(huán)境符合人們的使用要求。
(一)、強柱弱梁和強剪弱彎
作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的專業(yè)人員,在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,有兩個設(shè)計元素必須要考慮,即強柱弱梁和強剪弱彎,通常被專業(yè)設(shè)計人員形象的描述為“抓大放小和分清主次”。這兩項元素考慮合理,設(shè)計合理,可以有效避免建筑物受到強大外力時遭到破壞,提高建筑物的穩(wěn)定性,特別是能保證其核心構(gòu)件不被破壞,使其建筑物整體穩(wěn)固,不會倒塌,防止人們的生命財產(chǎn)安全遭到威脅。
(二)、剛性適度、柔性適中
建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中即要考慮建筑物的剛性適度,又要使其柔性適中,只有剛?cè)峁矟趴赡鼙WC建筑物質(zhì)量穩(wěn)定,防止坍塌或內(nèi)部軟體傾覆現(xiàn)象發(fā)生。建筑物的剛性如果太強,則其建筑物承受變形的能力就會下降,當(dāng)外界發(fā)生較大波動,破壞力增大時,建筑物自行調(diào)節(jié)變形的能力弱,自然會導(dǎo)致大面積坍塌,甚至全部破壞,造成人們生命財產(chǎn)的損失。建筑物設(shè)計結(jié)構(gòu)如果太柔,建筑物的穩(wěn)定性就相對較低,當(dāng)有外力作用時,建筑物自我調(diào)節(jié)進行變形,由于柔性太強,這個變形會產(chǎn)生過度現(xiàn)象,過大的變形會導(dǎo)致建筑物軟體傾覆。所以說,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,一定要剛度、柔度同時考慮,做到適中、適宜,確保建筑物既能適當(dāng)變形,又能保證其穩(wěn)定性。
(三)、嚴格按標準規(guī)范要求設(shè)計
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,要做到多方面考慮,對每一個建筑設(shè)計環(huán)節(jié)都要重視,嚴格按標準規(guī)范要求設(shè)計,從建筑物的整體結(jié)構(gòu)出發(fā),設(shè)計多道防線,步步設(shè)防,從而保證建筑物的整體結(jié)構(gòu)安全。當(dāng)有外界環(huán)境破壞時,建筑物的每一個部位都起到抗擊外力的作用,形成一個抗擊的整體,使災(zāi)難造成的損失降到最低點。
二、合理設(shè)計方案
(一)、構(gòu)造和結(jié)構(gòu)計算上的合理設(shè)計
1、構(gòu)造合理設(shè)計
(1)要注意構(gòu)件的最小配筋率和最大配筋率的極限值,尤其是在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中。既要確保在發(fā)生地震時建筑結(jié)構(gòu)具有一定的延展性,又要保證構(gòu)件符合最小配筋的要求。最小配筋和最大配筋的值是根據(jù)不同建筑物的具體情況分析計算得到的,兩者之間有一定的范圍,在設(shè)計中要保證極限值的合理性。(2)要嚴格的按照規(guī)范要求保證鋼筋在每個地方需要滿足的延伸、搭接和錨固的長度,在選擇材料時也必須要滿足一定的強度要求。必須要使用符合各種規(guī)范標準的鋼筋,保證鋼筋的質(zhì)量。(3)要采取有效的融熱通風(fēng)措施,及時有效的做好各種通風(fēng)散熱工作,防止由于屋面溫度的應(yīng)力引起墻體開裂。(4)有的構(gòu)造柱是按照抗震構(gòu)造設(shè)計的,要在建筑物高度內(nèi)達到上下貫通對準。上至墻壓頂,下至低于50cm的基礎(chǔ)圈梁或者延伸到室外地面50cm以下,圈梁、墻體和樓板跟構(gòu)造柱的拉結(jié)也必須符合一定的要求。
2、結(jié)構(gòu)計算合理設(shè)計
(1)要注意避免使用不正確的方法計算樓板不能用簡單的單向板計算方法來代替連續(xù)板的計算。在計算雙向板時,一定不要忽略材料泊松比帶來的影響,否則會導(dǎo)致計算值的偏小。(2)注意避免計算荷載時的錯誤如活荷載折減不當(dāng)、少算荷載、基礎(chǔ)底板上多算或少算土重、建筑物的用料不符合實際的計算等。(3)不能僅依據(jù)計算結(jié)果來做出評價,還要根據(jù)工程設(shè)計的經(jīng)驗來總結(jié)分析、判斷計算結(jié)果。應(yīng)根據(jù)結(jié)果的正確與否,來決定其能否成為施工圖紙的設(shè)計依據(jù)。
(二)、建筑物的整體節(jié)能設(shè)計及外部環(huán)境的節(jié)能設(shè)計
(1)建筑物的整體及外部環(huán)境的節(jié)能設(shè)計是建筑師從整體綜合設(shè)計概念出發(fā),堅持與環(huán)境專家、能源分析專家、設(shè)備師和建筑結(jié)構(gòu)師緊密配合,我們在建筑規(guī)劃和設(shè)計時,要盡可能地利用自然環(huán)境,同時,還應(yīng)該創(chuàng)造良好的人工環(huán)境,按照使用要求對人工環(huán)境與自然環(huán)境進行協(xié)調(diào)控制。(2)建筑節(jié)能設(shè)計首先應(yīng)該考慮規(guī)劃節(jié)能。規(guī)劃節(jié)能是指在規(guī)劃設(shè)計當(dāng)中充分考慮建筑與外部環(huán)境的關(guān)系,以節(jié)能為指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計的主要目標,充分地利用自然資源,如利用太陽能也可進行綠色發(fā)電和供暖等。我們要從總體上為建筑節(jié)能創(chuàng)造先決條件的設(shè)計方法。其中,規(guī)劃節(jié)能對于居住建筑尤為重要,因為在我國人口眾多的情況下居住建筑占所有建筑的85%以上,而且對居住建筑的利用要求和利用時間也是最長的,這就要求我在居住建筑設(shè)計中充分考慮相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計,讓使用者能夠盡可能的利用自然資源,降低不可再生能源的消耗。(3)通風(fēng)和光照是影響居住區(qū)氣候環(huán)境和居住舒適性的重要因素。因此,我們在建設(shè)過程在必須保證必要的光照,但又要防止太陽的輻射過大產(chǎn)生大量的熱量,從而使得在夏季需要增加制冷負荷設(shè)施,同時防止光照不足導(dǎo)致冬季需要增加采暖負荷,增強建筑的自然通風(fēng)效果,這些是規(guī)劃節(jié)能的主要方向。
(三)、按照抗震要求進行合理設(shè)計
概念設(shè)計在整個建筑設(shè)計中具有舉足輕重的作用,只有經(jīng)過了全盤正確合理的概念設(shè)計,才會完成合理、經(jīng)濟的優(yōu)秀設(shè)計。根據(jù)目前我國最新的抗震規(guī)定和要求,在那些抗震等級比較高的地區(qū),建筑設(shè)計無論是框架剪力墻結(jié)構(gòu)或多層磚混結(jié)構(gòu),都必須要從抗震角度出發(fā),通過采用二階段設(shè)計達到實現(xiàn)三個水準的設(shè)防要求。設(shè)計人員為此必須要進行建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計,具體的做法如下。1)對于多層砌體結(jié)構(gòu),要優(yōu)先采用橫墻承重或者是采用縱橫墻承重的結(jié)構(gòu)體系。在布置縱橫墻時,要保證均勻?qū)ΨQ,豎向上要上下連續(xù),房屋的轉(zhuǎn)角處和盡端不宜設(shè)置樓梯。以免在發(fā)生地震時,造成坍塌傷人事故。2)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中對結(jié)構(gòu)梁的縱向配筋率有明確的規(guī)定,規(guī)定中指出,當(dāng)結(jié)構(gòu)梁縱向受拉鋼筋的配筋率大于一定數(shù)值時,梁箍筋的數(shù)值因該超出原有數(shù)值,可在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際應(yīng)用中,卻忽視了這一規(guī)定,有些建筑問題的出現(xiàn)就是由這一問題造成的,結(jié)構(gòu)梁的縱向配筋率的設(shè)計不到位,會造成梁端的延性不足。3)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中明確指出,當(dāng)結(jié)構(gòu)梁的錨固長度不足時,應(yīng)該將結(jié)構(gòu)梁的上部縱筋伸至柱外邊并向下彎折。應(yīng)該注意梁上部縱筋的選擇,以保障結(jié)構(gòu)梁上部水平錨固的長度。
(四)、依據(jù)地基沉降問題進行合理的設(shè)計
在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時,由于必須要有一定的埋置深度,基礎(chǔ)通常會采用樁筏或樁箱結(jié)合的形式。這時要保證箱體的整體剛度,布置群樁的形心就要跟上部的結(jié)構(gòu)重心相互吻合。如果土層有比較大的起伏時,可以使同一個建筑結(jié)構(gòu)下的樁端位于同一土層中,還要考慮可能會產(chǎn)生的液化作用。對于軟土層厚度比較大的地區(qū)的多層建筑,可以通過地基處理法來控制建筑物的沉降。軟土地基處理方法有很多,選擇時一定要充分研究考慮地基和上部結(jié)構(gòu)的特點和周圍的環(huán)境情況;還要依據(jù)工程設(shè)計,確定好地基的處理范圍和要達到的技術(shù)指標。
結(jié)束語
總之,在實際的操作過程中,由于不同的建筑物其建筑位置和建筑環(huán)境以及建筑材料和外部構(gòu)造等都存在差異性,所以,不能夠照搬照抄成功經(jīng)驗,需要設(shè)計人員在符合客觀因素的條件之下,不斷的進行實地考察和分析,以確保建筑物的基本質(zhì)量為前提,進行設(shè)計方案的優(yōu)化。
參考文獻
[1] 周自強.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案詳解[J].建材與裝飾,2012(19)
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;原理;方案優(yōu)化
中圖分類號: S611 文獻標識碼: A 文章編號:
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原則和原理
1.優(yōu)化設(shè)計原則
(1)整體安全原則。建筑的整體安全主要是在抗震設(shè)計上,因此需要符合國家規(guī)定的標準,保證每個部件的承載能力沒有問題,最終達到整體結(jié)構(gòu)安全。
(2)提高建筑的舒適度。建筑優(yōu)化設(shè)計應(yīng)把居住的舒適度作為首要考慮的因素,影響舒適度的方面有很多,如裝飾裝修、建筑的形體結(jié)構(gòu)、電氣安裝等等,所以應(yīng)對這些方面進行優(yōu)化設(shè)計。
(3)適宜原則。由于每個部件不可能都相同,其承重能力也不一樣,應(yīng)根據(jù)其實際的承載力去設(shè)計相適宜的安全系數(shù)。
(4)降低造價原則。在保證建筑的綜合性能符合標準的基礎(chǔ)上,還要考慮其經(jīng)濟性。
(5)使不規(guī)則的布置產(chǎn)生規(guī)則效應(yīng)的原則。在優(yōu)化過程中,為保障建筑結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟又安全,需要根據(jù)不同的功能,對墻柱的布局進行調(diào)節(jié)。
2.優(yōu)化設(shè)計原理
(1)結(jié)構(gòu)選型
在某些地下室,尤其是覆土較厚的地下一層頂板,荷載往往很大,綜合考慮下,無梁樓蓋是比較經(jīng)濟的。同時無梁樓蓋結(jié)構(gòu)(板柱結(jié)構(gòu))的地下室層高在滿足建筑使用凈高的情況下得以大大降低。既節(jié)省了用鋼量,也減少了土方開挖量;
綜合多種荷載情況來看,如果僅從單方配筋量比較,8.4X8.4的雙向主次梁結(jié)構(gòu)和大板梁板的用鋼量最大,單向密肋樓蓋次之,無梁樓蓋的配筋量最小;
當(dāng)荷載較大時,無梁樓蓋配筋量最小,單向密肋樓蓋次之,再次是單向主次梁結(jié)構(gòu),雙向主次梁結(jié)構(gòu)和雙向密肋結(jié)構(gòu)用鋼量較大;
究其原因是梁過密,箍筋用量大,而板配筋由于構(gòu)造要求,雖然跨度小,但配筋量不小!
(2)柱網(wǎng)選擇
在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,柱網(wǎng)的好壞直接影響著建筑造價。一般來說,結(jié)構(gòu)有兩種,水平承重結(jié)構(gòu)體系和豎向承重結(jié)構(gòu)體系,前者主要有梁、板,后者主是指墻柱基礎(chǔ),這兩個結(jié)構(gòu)體系存在著基本矛盾:豎向結(jié)構(gòu)越省,水平結(jié)構(gòu)越貴,因為此時梁的跨度加大,截面尺寸也相應(yīng)地增加。反之亦然。所以要使兩個結(jié)構(gòu)體系的總價最低,就要找到最合理的柱距。
(3)基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計
當(dāng)?shù)鼗^好時,如果基礎(chǔ)的埋深不大,宜選擇淺基礎(chǔ),如果地基的持力層很深,宜選擇樁基礎(chǔ)。如果持力層不深也不淺,則要經(jīng)過分析比較,選擇最經(jīng)濟的。
當(dāng)?shù)鼗^差,軟土較深時,需用樁基礎(chǔ),樁的造型對造價也有較大影響。人工挖孔樁承載能力大,質(zhì)量可靠也能節(jié)省費用,一般適用于單樁承載力要求較大的建筑物。
方案優(yōu)化分析
1.建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化問題的提出
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,最常用的優(yōu)化方法是在分析比較方案時,采用不同的布置和結(jié)構(gòu)選型,使獲得的方案更為理想,而事實證明,這種方法選出的方案也確實較經(jīng)濟合理。另外,設(shè)計人員對相關(guān)方案比較熟悉,確定結(jié)構(gòu)方案和布置后也能運用各種成熟的分析軟件進行計算,因此這種方法較容易可行。但在確定合理的布置和結(jié)構(gòu)方案后,如何優(yōu)化所選截面,還沒受到太多重視,主要有兩方面原因:首先,部分設(shè)計人員認為只要布置和結(jié)構(gòu)方案合理,又有成熟的軟件進行分析,構(gòu)件截面只需要通過計算的結(jié)果符合規(guī)范就行了,認為上部結(jié)構(gòu)對下部結(jié)構(gòu)的意義不大。其次,由于技術(shù)條件有限,當(dāng)前還沒有比較實用的優(yōu)化分析軟件,而現(xiàn)有的各種分析軟件在短期又達不到預(yù)期效果,因此這套方案難以實施。通過設(shè)計實踐發(fā)現(xiàn),有些項目的布置和結(jié)構(gòu)方案較為合理,構(gòu)件截面的尺寸也是常用尺寸,但計算結(jié)果不太理想,為改進此狀況,增大結(jié)構(gòu)截面反而加大了材料耗量,相反的,若從減輕結(jié)構(gòu)自重,調(diào)整截面尺寸來分析,反而能改善此狀況。
2.建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化方法---滿應(yīng)力法
至于采用何種方法,首先應(yīng)考慮這一問題的目標函數(shù)以及其中的各種變量和變量之間的關(guān)系,還要考慮分析之后,是直接優(yōu)化還是間接優(yōu)化。建筑結(jié)構(gòu)方案進行優(yōu)化的目標就是材料耗量,而材料耗量由構(gòu)件截面的尺寸所決定,截面尺寸還要符合構(gòu)件的位移變形和強度計算等條件,因此,目標函數(shù)難以采用間接優(yōu)化法,只能選用直接優(yōu)化法,目標函數(shù)中的變量需為已知值,經(jīng)試算求得目標值,并找出其逐步變小趨向最佳值的方向。
下面是滿應(yīng)力法的計算方法:
1.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標函數(shù),
合理的設(shè)計設(shè)計出來的構(gòu)件配筋率絕不超過經(jīng)濟含鋼率,因此建筑結(jié)構(gòu)的材料耗量主要由構(gòu)件截面決定。目標函數(shù)的表達式如下:
Y=Y(X) (1)式
其中,Y為材料損耗目標值;X為墻、梁、柱的截面尺寸。X與位移、荷載之間的關(guān)系宜采用直接剛度法,滿足下列要求:
[K]•[r]=[R] (2)式
其中,[R]為結(jié)構(gòu)荷載向量;[K]為結(jié)構(gòu)總剛度矩陣;[r]為結(jié)構(gòu)的位移向量。
由(2)式求出結(jié)構(gòu)位移,各層構(gòu)件端節(jié)點的位移也為已知,則各構(gòu)件的桿端內(nèi)力:
S=k•r (3)式
其中,S為構(gòu)件的桿端內(nèi)力向量,k為構(gòu)件的剛度矩陣向量,r為構(gòu)件的桿端位移向量。
由(3)式求出桿端內(nèi)力,再根據(jù)相關(guān)規(guī)范求出桿件長度值。
2.目標函數(shù)的約束條件
(1)承載力:結(jié)構(gòu)截面符合相關(guān)規(guī)范驗算的抗剪抗彎等承載力。
(2)變形條件:在風(fēng)荷載或地震荷載的影響下,結(jié)構(gòu)頂點最大位移與結(jié)構(gòu)總高度的比,以及樓層層間位移和層高之比都要滿足規(guī)定的其他要求。
(3)截面控制條件:除承載力,墻、梁、柱等截面都應(yīng)該滿足其他控制條件。
3.優(yōu)化步驟
(1)按照常規(guī)的經(jīng)驗明確結(jié)構(gòu)截面的最初截面尺寸,對墻、梁、柱等構(gòu)件各自的截面尺寸數(shù)據(jù)庫。
(2)用力學(xué)分析結(jié)構(gòu),計算各狀況下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及位移。
(3)進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力
(4)參照計算結(jié)果,調(diào)整截面尺寸,在符合位移條件下,盡量使構(gòu)件材料的性能得到最大發(fā)揮。
(5)依據(jù)修改截面的性質(zhì)和數(shù)量,指定一個限值自動決定是否重新計算,返回到第二步計算,如此反復(fù)計算,直到達到要求。
(6)輸出最終的截面尺寸和計算結(jié)果
遵照以上步驟,可編制一套完整的優(yōu)化分析軟件,但需在如何加快速度、較少內(nèi)存上花大量時間。結(jié)合目前情況。采用不成熟的分析軟件,人工調(diào)整截面尺寸,反復(fù)運算,也可以達到優(yōu)化效果,但費工費時,且對設(shè)計人員要求較高。
三、結(jié)束語
結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容很廣,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要分為結(jié)構(gòu)方案階段、結(jié)構(gòu)計算階段與施工圖設(shè)計階段三個階段,可知方案設(shè)計是基礎(chǔ),為使建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計更好地向智能化、自動化、系統(tǒng)化發(fā)展,必須要進行優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。
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關(guān)鍵詞:成本控制,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,探究
Abstract: this article is through the examples to this building structure design, and through the building design some factors to explore, cost control.
Keywords: cost control, the building structure design, explored
中圖分類號: TU3文獻標識碼:A 文章編號:
1.前言
一直以來,建筑工程師都將要表達的結(jié)構(gòu)語言通過結(jié)構(gòu)設(shè)計表現(xiàn)出來,這些結(jié)構(gòu)語言包含較大,比如基礎(chǔ)、柱、墻、梁、樓梯以及大樣圖等等,將這些結(jié)構(gòu)語言組合起來就形成了建筑物或者建筑物結(jié)構(gòu)體系。而成本控制是各個行業(yè)關(guān)注重點,也是建筑企業(yè)獲利的直接體現(xiàn)。事實上,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和成本控制之間存在必然聯(lián)系,怎樣才能讓這兩者實現(xiàn)最優(yōu)化,是建筑設(shè)計者一直關(guān)注的焦點問題。在這種功能形勢下,探究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與成本控制具有實際意義。
2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計案例探究
對于建筑結(jié)構(gòu)的探究上,本為就是以一個高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計作為案例進行闡述。具體探究如下:
2.1工程案例概述
本文選擇案例工程位于某個市中心,建筑面積總共約為20萬平方米。由5棟高層住宅樓組合而成,每棟為30到31層,朝地下延伸了2層,底層是無裙、架空房;從地2層開始都是住宅房。
2.2確定結(jié)構(gòu)體系
因為該建筑為高尚的住宅區(qū),底層為架空的酒店式大堂,而且還引入了室外的景觀,因此對于底層剪力墻以及柱的位置要求較為嚴格,從二層都為住宅房要求方正實用。由于上部的墻體大都沒有辦法落地或者落于框支梁上,所以多實用了高位2300mm箱形的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。這樣就能夠加強轉(zhuǎn)換層整體剛度,同時還能夠增加框支梁抗扭性能。要依據(jù)合理的控制結(jié)構(gòu)來增強總體剛度,這樣不但能夠滿足抗震需要還能夠抗風(fēng)要求。而且把核心筒的剪力墻落地,并在建筑物的以及局部較為突出位置設(shè)置成約為800mm厚L型的剪力墻,就能夠有效避免獨立框支角柱出現(xiàn),還將中部的部分剪力墻落地,用來確保落地剪力墻數(shù)量,平衡上下的剛度比。
2.3設(shè)計框支層結(jié)構(gòu)
1)設(shè)計框支柱
本工程案例中框支柱的抗震能力為一級,軸壓的比限制為0.6。而框支柱的主要截面大都取1300*1300*1300*2300,通過相關(guān)計算可知每一個框支柱上所受力都比較均勻,軸壓之比也在0.42—0.51,這樣箱形的轉(zhuǎn)換層下框支柱變形具有一致性。設(shè)計框支柱剪力值大都是按照柱實配的縱筋來計算,并且還要乘上放大系數(shù)的1.1,并要將剪壓比控制到0.15之內(nèi)。柱內(nèi)縱向鋼筋使用的配筋率要大于1.2%,箍筋沿柱大都使用大于直徑12@100井字的復(fù)合箍,體積配箍率要大于1.5%,這樣柱就有一定延性,能夠?qū)崿F(xiàn)強剪弱彎。
2)設(shè)計框支梁
本工程案例的框支梁的抗震設(shè)計為一級,框之主梁兩端擱置的框支次梁,受力上與簡之梁相似,因此設(shè)計較大跨中低筋,而支座面筋按照基本要求進行配置。設(shè)計兩端擱置在框支柱或者墻上框支梁,要看上面是否有剪力墻,如果沒有其受力模式按照普通的框架梁即可,如果上面有就要墻體和該梁共同動作。
在本案例工程設(shè)計中,主梁梁高為2300mm,在梁底與梁頂各自加設(shè)一層200mm厚箱板,梁的截面尺寸要按照剪壓之比為0.15來控制。
對于承受力較大的框支梁,要突出靠近支座的應(yīng)力;從一些梁設(shè)計結(jié)果體現(xiàn)出來,如果出現(xiàn)梁端的抗剪不足現(xiàn)象,就要先對該梁的各個截面剪力值進行核查,就發(fā)現(xiàn)剪力不足大都是因為截面深入到框支柱的截面之中,因此對梁截面尺寸適當(dāng)做調(diào)整,就解決了這種抗剪能力不足問題。
3)設(shè)計箱形轉(zhuǎn)換的層樓板
本文選擇的案例中箱形轉(zhuǎn)換層中箱體高位2300mm,起上下層板的厚度都為200mm。計算上下層板內(nèi)力大都使用ANSYA有限元軟件來分析。本案例經(jīng)過相關(guān)分析顯示,在各種荷載工況的作用之下,箱體的上層板都會受到壓力,最大的平均壓力達到了1.2Mpa,箱體的下層板要受到拉力,最大的平均拉力達到了2.0Mpa。設(shè)計的時候,把樓板的裂縫控制到0.2mm以內(nèi),實配雙向雙層的直徑為16@150通長鋼筋。這種設(shè)計加強了整個轉(zhuǎn)換層上的剛度,形成了一個剛度較大的剛體,上部荷載就能夠傳遞到各個豎向的支撐構(gòu)件之上,有效的增加了主梁抗扭性能。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計還包括多個方面,比如設(shè)計剪力墻、各個部分的計算分析等,都必須要依據(jù)相關(guān)設(shè)計標準進行實施,要做好科學(xué)合理的設(shè)計。
3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在一些主要要點,設(shè)計之時一定要抓住這些要點,才能設(shè)計出科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)。綜合而言,主要結(jié)構(gòu)設(shè)計要點表現(xiàn)在如下幾個方面:
①驗算抗震之時,不同樓蓋以及布置要采用不同剛?cè)帷傂砸约叭嵝岳碚撨M行計算;同時,還要注意建筑場地的類別,一旦跨度超過了5層的最好加設(shè)剪力墻,這樣能夠有效改善結(jié)構(gòu)抗震的性能。
②雨篷不能夠挑出填充墻;如果是大跨度的雨篷,就要在陽臺燈處梁之上考慮抗扭,其扭矩是梁中心線處板負彎矩與跨度一半相乘。
③框架的柱子、梁上的混凝土等級最好相差一級。
④設(shè)計之時,如果一些原因?qū)е铝夯镒舆^梁等等截面比較大時,就要驗算構(gòu)建最小的配筋。
⑤對于出層面樓的電梯間不能夠使用磚混結(jié)構(gòu),一定要采用框架式。
⑥如果結(jié)構(gòu)設(shè)計為框架結(jié)構(gòu),那么電梯的井壁最好是使用粘土磚砌筑,但是磚墻是不能夠承重;承重大都采用每層梁承托來承載墻體的重量。
⑦建筑的長度不能夠隨心所欲,要滿足伸縮縫的要求,不然就要采用相應(yīng)措施,比如改善保溫,通長配筋,鋪設(shè)架空層以及加后澆帶等措施。
⑧柱子的軸壓比一定要滿足規(guī)范的要求。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計重點不僅僅上面這幾個方面,還包括電線管的集中穿板、構(gòu)件的延伸等,設(shè)計之時一定要注意各個重點,做到詳略得當(dāng)才能設(shè)計出科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)。
4.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本控制
對于建筑行業(yè)來說,成本控制是提升利潤的一大措施。實施上成本控制貫穿于建筑中全過程,相比之下結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制至關(guān)重要。具體而言,主要是從如下幾個方面入手:
4.1材料方面
經(jīng)過多年的發(fā)展后,我國產(chǎn)鋼量大幅度升高已經(jīng)突破了兩億噸,而且鋼材的品種更是出現(xiàn)多樣化。各種新型的建材不斷涌入到市場并廣泛推廣,比如彩涂壓型鋼板、輕質(zhì)包圍墻板以及樓承板等。因此設(shè)計建筑鋼結(jié)構(gòu)階段時,對于鋼材選擇有更大空間與途徑。因為材料不同,導(dǎo)致工程直接費用不同,總造價也就不同。因此在設(shè)計階段選擇合理建筑材料,控制好材料的單價或者工程量,是有效控制成本最佳途徑。
在設(shè)計之時一定要清楚認識到,不同建筑結(jié)構(gòu)最終產(chǎn)生工程造價肯定有所區(qū)別,事實上最科學(xué)、最合理的成本控制并不是花錢最少的建筑,而是要依據(jù)建筑施工中的能力、工期規(guī)定以及投資水平來科學(xué)分析造價,進行全面成本控制,要盡量將獲取利益與投資進行平衡,最大優(yōu)化配置成本控制,進而找出適合該建筑工程結(jié)構(gòu)的最佳設(shè)計類型。下面就舉幾個例子進行闡述:
①彩涂鋼板;這種鋼材都是使用在輕鋼的廠房墻面板與屋面板,有不同基板厚度、板型以及板號、類別、鍍鋅層的厚度及不同彩涂層類別;而形式上又分為了保溫復(fù)合板、單板、單板加內(nèi)保溫層等等,保溫層分為硬質(zhì)巖棉、超細玻璃絲綿以及聚苯乙烯等等,各種樣式不同都導(dǎo)致材料價格上的差異,進而影響到建筑工程總價格。因此在設(shè)計之時,要根據(jù)建設(shè)所處大氣環(huán)境、性質(zhì)等多方因素綜合考慮,科學(xué)選擇合理的板材有效控制成本。
②高層住宅的墻體材料選擇;事實上墻體材料花費占據(jù)了整個建筑總造價百分之十五到百分之二十五。對于高、多層的住宅來說,選用經(jīng)濟、配套以及節(jié)能墻體材料十分重要。如今,設(shè)計上外墻材料選用最多為水泥保溫的外墻板、NALC板等等;而內(nèi)墻材料有GRC內(nèi)墻板、改性石膏板、水泥保溫復(fù)合板等等,隨著設(shè)計的標準規(guī)范化,鋼結(jié)構(gòu)的住宅體現(xiàn)也正超著定型化、標準化以及工業(yè)化方向發(fā)展,為成本控制埋下了基礎(chǔ)條件。
③高層住宅的樓承板;在設(shè)計之時,要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)體系作用使用樓承板。樓承板主要使用了兩種形式,即將樓承板視為永久性的模板,這種大都采用普通的鍍鋅壓型鋼板就可以,對鍍鋅量以及耐火時間要求都不高,價格也不貴;但是另一種組合樓板,這種模板使用階段是用來替代受拉鋼筋的,對鍍鋅量以及耐火時間要求高,價格也貴。
4.2結(jié)構(gòu)體系上
設(shè)計上不同結(jié)構(gòu)體系與立、平面布置也影響著工程造價。設(shè)計之時,就要根據(jù)建筑物實際使用要求,設(shè)計出科學(xué)合理的立、平面布置與結(jié)構(gòu)體系,這樣才能有效的控制工程成本,才能做到經(jīng)濟適用。
5.結(jié)束語
事實上,因為建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理、不科學(xué)以及不適用,增加了建筑的成本是大量存在的,嚴重阻礙著建筑行業(yè)快速發(fā)展。因此必須要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計挖掘潛在問題,并認清建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的陳本控制中占據(jù)的重要作用,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中實施科學(xué)、合理的成本控制,才能優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與有效配置資源,讓建筑行業(yè)在低成本、高效的建設(shè)之中確保強勁,也只有這樣才能推動建筑行業(yè)快速發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:概念設(shè)計;結(jié)構(gòu)設(shè)計;結(jié)構(gòu)措施
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
引言
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施至關(guān)重要。設(shè)計是建筑工程的基礎(chǔ),而概念設(shè)計則是在工程建設(shè)中體現(xiàn)先進思想和規(guī)范精神的關(guān)鍵。一個優(yōu)秀的設(shè)計師,在對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時,除了依靠經(jīng)驗外,還要能夠運用整體概念設(shè)計方法將建筑結(jié)構(gòu)自身、建筑結(jié)構(gòu)與外部環(huán)境兩者之間的結(jié)構(gòu)布局、相互影響等完全融入到總體設(shè)計方案之中,并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系,不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念,深入、深刻地了解各類結(jié)構(gòu)的性能,并能有意識地、靈活地運用它們,才能更好的促進概念設(shè)計及結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的完美應(yīng)用。
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計闡述
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,由于現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計與理論還存在一定的差異,尤其是在結(jié)構(gòu)設(shè)計不可計算性方面,因此,注重概念設(shè)計是非常有必要的。所謂結(jié)構(gòu)設(shè)計,是指建筑與其他設(shè)備等各種結(jié)構(gòu)元素所表達出來的結(jié)構(gòu)語言的過程,在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,主要包括結(jié)構(gòu)方案、建筑結(jié)構(gòu)計算、施工圖紙設(shè)計等三個階段,首先,結(jié)構(gòu)方案,其主要任務(wù)是根據(jù)各項參考指標來確定出建筑的結(jié)構(gòu)形式,如地質(zhì)勘查、現(xiàn)場施工類別及建筑高度、層數(shù)等,并根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)形式來布置結(jié)構(gòu)承載體系和受力構(gòu)件等,在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段中,其遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性、合理性,采用的方法主要是根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的適用范圍來確定的,最終確定最佳的結(jié)構(gòu)方案;其次,結(jié)構(gòu)計算階段,其主要任務(wù)通過選擇科學(xué)、適用的計算方法來進行各項參數(shù)的計算,如荷載、構(gòu)件受力大小等;最后,施工圖紙設(shè)計環(huán)節(jié),確定構(gòu)建布置、配筋數(shù)量及構(gòu)件構(gòu)造措施,在整個設(shè)計過程中,應(yīng)嚴格按照相關(guān)標準要求進行設(shè)計,尤其是設(shè)計人員,不僅要充分、全面地了解相關(guān)規(guī)范要求,還需要全面掌握整個施工工程的施工工藝和流程,以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計適用于建筑施工中。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施
1、合理選擇結(jié)構(gòu)材料
首先,在選擇鋼筋、混凝土中,根據(jù)相關(guān)規(guī)定的強度等級來選擇混凝土與鋼筋的強度等級,一般箍筋與混凝土的強度等級不低于C20,對于直徑為10mm的縱筋,其強度等級應(yīng)不低于C25,只有確保建筑材料滿足了強度等級設(shè)計要求后,材料的強度才能得到充分發(fā)揮;其次,確保結(jié)構(gòu)的整體性,根據(jù)鋼筋的一級抗震等級和二級抗震等級進行抗震構(gòu)造連接,在節(jié)點連接中,應(yīng)遵循強節(jié)點、弱桿件的設(shè)計原則,注重構(gòu)造連接度的把握,以保證整個結(jié)構(gòu)構(gòu)造的整體性。
2、選擇建筑場地
應(yīng)選擇抗震性比較好的地方,在地震場地條件下,應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)破壞的因素,根據(jù)結(jié)構(gòu)體系方案和設(shè)計經(jīng)濟合理性來確定結(jié)構(gòu)體系,確保建筑結(jié)構(gòu)的延性、勻質(zhì)性得到提升。另外,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時,由于地震將會持續(xù)一段時間,這就要求需要設(shè)計多道抗震防線,使結(jié)構(gòu)設(shè)計體系滿足抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,進而提高整個建筑的抗震能力。
3、合理選擇建筑主體的結(jié)構(gòu)體系
建筑主體是一個空間的結(jié)構(gòu)體系,目前我們在空間結(jié)構(gòu)體系整體研究中還有一定的局限性,在設(shè)計工程中用了許多假定和簡化理論,作為結(jié)構(gòu)工程師我們更應(yīng)該通過強化概念設(shè)計,靈活運用規(guī)范,運用概念設(shè)計理論對整個結(jié)構(gòu)體型與各基本分體系之間的力學(xué)關(guān)系有透徹的認識,做到結(jié)構(gòu)體型布局合理,受力明確,抗震性能好。結(jié)合建筑平面工程對結(jié)構(gòu)體系進行合理的布置,通過調(diào)整結(jié)構(gòu)剛心、建筑物質(zhì)心及平面形心三者之間的距離使三者盡可能地靠近,以利于減小結(jié)構(gòu)體系的扭轉(zhuǎn)力,增強整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,提高結(jié)構(gòu)的抗震能力,同時也能節(jié)約工程造價。
4、協(xié)同工作概念與結(jié)構(gòu)體系
協(xié)同工作的概念在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計與制造中已經(jīng)有較為廣泛的使用,目的是將內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系能夠高效的進行優(yōu)化配合,實現(xiàn)其設(shè)計壽命。現(xiàn)階段,輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用就是協(xié)同工作概念與結(jié)構(gòu)體系完美結(jié)合的案例。輕型鋼結(jié)構(gòu)以其質(zhì)輕、價低、施工進度快、受施工環(huán)境影響較小、抗變形,抗震能力好等優(yōu)點在工業(yè)廠房中不斷得到應(yīng)用。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強度比普通混凝土的強度要高出25倍左右,而且不產(chǎn)生裂縫,在建筑結(jié)構(gòu)中具有較好的結(jié)構(gòu)性。另外,鋼結(jié)構(gòu)具有較好的塑性變形特性,當(dāng)某種原因?qū)е缕渌Y(jié)構(gòu)斷裂時,同時發(fā)生在鋼結(jié)構(gòu)上則只是表現(xiàn)為塑性變形,而且變形具有緩沖期,能夠為安全撤離提供充足的時間保障。因此,在協(xié)同工作概念下輕型鋼結(jié)構(gòu)作用發(fā)揮出色。如某鋼結(jié)構(gòu)廠房,設(shè)計為門式輕型鋼結(jié)構(gòu),總跨度為36m,長度為100m,柱距18m,屋面坡度為1:15,設(shè)計使用年限50年,抗震設(shè)防烈度為八度。在應(yīng)用概念設(shè)計時,首先要明確門式輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房各構(gòu)件的最大負荷,為了增加穩(wěn)定性需要設(shè)置支撐體系,保證廠房的使用壽命達到設(shè)計使用年限。單層廠房輕型鋼結(jié)構(gòu)一般由橫向鋼框架、屋蓋鋼結(jié)構(gòu)、支撐體系、吊車梁和制動梁以及墻架等構(gòu)成。在某些單層廠房鋼結(jié)構(gòu)中,由于工藝操作上的要求,還可能設(shè)有工作平臺。然后,再對結(jié)構(gòu)受力進行有效的分析,以保證同層各柱在相同的水平位移時,能同時達到最大承載能力。
5、鋼混結(jié)構(gòu)
鋼管混凝土在當(dāng)下建筑施工中是時常應(yīng)用的,是一種將鋼材和混凝土進行混合,達成充分發(fā)揮二者性能的新型模式,能夠讓剛度和建筑穩(wěn)定性有一定程度的提升。應(yīng)用鋼管和混凝土相結(jié)合主要應(yīng)用的原理有兩個方面可以體現(xiàn)。首先,外部鋼管能夠較好的對內(nèi)部混凝土有所約束,讓混凝土強度可以有所加大,對變形的幾率能夠有效減少。鋼筋混凝土中的結(jié)構(gòu)促使建筑物中的抗震能力不斷加強,合理的解決了高層底層柱軸壓比超限的問題。其次,內(nèi)部混凝土能夠?qū)ν獠夸摴苡辛χ危摴芎蛢?nèi)部混凝土能夠有效結(jié)合,從而構(gòu)成具備一定優(yōu)勢的互補型效果,讓自身的優(yōu)勢都可以顯現(xiàn)出較好的補充,所存在的缺陷也能夠互相彌補,讓承載力有所加大,相互結(jié)合之后的承載力是兩者承載之和的18倍左右。
6、懸索結(jié)構(gòu)
懸索結(jié)構(gòu)所用的全都是拉桿,這就使材料的利用率以及結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平都變得相當(dāng)高,可以充分的利用高強度的材料,還可以施加預(yù)應(yīng)力,同時也包括與懸索結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一些結(jié)構(gòu)模式等,所以懸索結(jié)構(gòu)就比較適合應(yīng)用于跨度非常大的建筑結(jié)構(gòu)中。例如浙江省人民體育館的屋蓋設(shè)計就是概念設(shè)計中懸索結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的較好案例。其懸索結(jié)構(gòu)由索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件組成。為了得到較好的穩(wěn)定性,在概念設(shè)計時,將預(yù)應(yīng)力分別加在承重主索和穩(wěn)定性副索上,使其形成穩(wěn)固的雙曲鞍形索網(wǎng)。在邊緣構(gòu)件設(shè)計上應(yīng)用了概念設(shè)計的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)形梁,應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨將懸索固定在環(huán)形梁上,并在副索底座上設(shè)計承受水平拉力以減小環(huán)梁彎矩,極大的提高了懸索結(jié)構(gòu)的剛度支撐和穩(wěn)定性,保證了屋蓋的設(shè)計安全。
7、確保地下室外墻設(shè)計的科學(xué)性
在現(xiàn)代建筑,特別是高層建筑項目施工的過程中,建筑物的整體質(zhì)量在很大程度上由地下室外墻所支撐。因此,若在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,對于地下室外墻的設(shè)計不夠科學(xué)與合理,則勢必會導(dǎo)致整個建筑物的穩(wěn)定性受到嚴重的影響。結(jié)合實際工作經(jīng)驗來看,在地下室外墻設(shè)計的過程當(dāng)中,結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員首先需要對整個建筑物的質(zhì)量加以衡量,結(jié)合建筑項目所處區(qū)域的地質(zhì)特征,完成對地下室外墻基本尺寸的設(shè)計工作。常規(guī)意義上來說,對于高層建筑項目而言,地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的墻面厚度需要保持在250mm以上。同時,為了防止由水泥用量增大而導(dǎo)致地下室外墻墻面混凝土產(chǎn)生裂縫問題,應(yīng)當(dāng)避免將混凝土強度設(shè)計過高,但也應(yīng)當(dāng)在C30等級以上。
結(jié)束語
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,為了確保設(shè)計方案的科學(xué)性和實用性,設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑的概念來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,不僅要根據(jù)相關(guān)概念和設(shè)計技術(shù)進行設(shè)計,還需要結(jié)合個人設(shè)計實踐經(jīng)驗,設(shè)計出一套適用于施工的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,才能確保建筑施工順利進行。
參考文獻
[1]張英迪.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計及結(jié)構(gòu)措施略論[J].科技與企業(yè),2012,(21).
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu),設(shè)計,基礎(chǔ),抗震
1 當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題
1)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙繪制粗糙。一切建筑施工活動的進行都必須依據(jù)施工圖紙來進行,因此,一份結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙是否合理、標注詳盡對于建筑施工過程建筑質(zhì)量的控制具有非常大的影響,結(jié)構(gòu)設(shè)計包括建筑的結(jié)構(gòu)類型、抗震設(shè)計等級以及房屋主體結(jié)構(gòu)的防裂度(抗震設(shè)防烈度)、所用的建筑材料等,如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中標注不明確甚至是設(shè)計不科學(xué)、不合理,那么在具體的施工過程中極易引起施工現(xiàn)場的混亂,嚴重時甚至?xí)?dǎo)致建筑事故的發(fā)生。
2)建筑基礎(chǔ)選擇不合理。建筑的基礎(chǔ)包括獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)以及箱形基礎(chǔ)等,不同基礎(chǔ)所承受荷載的形式不同,使用的環(huán)境就不同,獨立基礎(chǔ)所承受荷載的形式為點荷載,適用于一般承載能力較好的土壤,箱形基礎(chǔ)承受荷載能力的形式為面荷載,適用于濕陷性土壤等比較惡劣的地表環(huán)境下,不同類別的基礎(chǔ)形式之間所存在的差別絕不只是一個名稱的不同那么簡單。
但是在目前的部分高層建筑基礎(chǔ)選型過程中,往往不是特別科學(xué),導(dǎo)致了建筑體下層的地基土壤根本無法有效地承受基礎(chǔ)所傳來的上部建筑的荷載,基礎(chǔ)容易發(fā)生不均勻沉降,如果在這樣的地基上進行建筑物的建造,但不采取有效的處理措施,基礎(chǔ)選型不合理,那么所成型的建筑質(zhì)量就會嚴重偏離安全標準,建筑的壽命會大大減小,同時對所居住的居民的生命安全也是一個威脅。
3)混凝土樓板質(zhì)量不過關(guān)。在高層建筑物的施工過程中,樓板作為承載人們?nèi)粘I畹闹饕顒訁^(qū)域,人們走動、跳躍等都在樓板上進行,樓板承擔(dān)著上部傳來的不間斷的活荷載作用以及墻體、梁、柱等所傳下來的固定荷載作用,如果樓板的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、配筋不符合規(guī)范要求,樓板就會發(fā)生過早開裂的現(xiàn)象,而這一情況的發(fā)生將會直接導(dǎo)致建筑使用壽命的減少,并且造成安全隱患,尤其是一些氣候溫差較大的北方地區(qū),對樓板現(xiàn)澆混凝土的要求更為嚴格。
4)地下室的外墻設(shè)計不合理。絕大多數(shù)的高層建筑都擁有地下室,用作設(shè)備用房或者商業(yè)用房,其中地下室外墻作為地平線下的建筑主體,容易受到地下水等因素的影響,必須區(qū)別于地上建筑墻體進行設(shè)計。墻體的厚度以及所使用混凝土的強度等級、防水性能等都必須按照規(guī)范要求以及實際情況綜合確定,然而一些結(jié)構(gòu)設(shè)計人員并沒有意識到地下水位對于墻體的影響,仍舊按照地上墻體的做法進行地下室墻體的設(shè)計,帶來了很大的安全隱患。
5)對配筋的錯誤認識。建筑物樓板、柱、梁等內(nèi)部的配筋都是經(jīng)過嚴密的力學(xué)性能計算而確定的,并不是簡單地配筋越多越好。如果這些結(jié)構(gòu)主體中過多的配筋,則會造成其表面保護層厚度過小,鋼筋外露,不僅影響了建筑的美觀,而且鋼筋外露發(fā)生銹蝕、彎曲,建筑混凝土結(jié)構(gòu)進一步脫落,對建筑主體的結(jié)構(gòu)承載力造成很大的影響。因此,決不能錯誤的認為配筋越多越好。
2 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在問題的解決策略
1)實現(xiàn)相關(guān)專業(yè)間的互通有無,進行充分溝通。建筑設(shè)計人員在進行一個建筑的設(shè)計時,拿到建筑方案之后,不可急于下手,盲目的進行建模以及計算,而應(yīng)該首先對該項目進行一個全面總體的認識,在與相關(guān)設(shè)計人員進行充分溝通之后,對工程的地理環(huán)境、自然社會條件以及選型有一個整體的把握,對投資方的意圖進行透徹的分析與理解,再進行工程的設(shè)計。確保每一個步驟滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計標準,采取統(tǒng)一的規(guī)范做法與標準,確定總體的方案,極力避免后續(xù)不合適重新調(diào)整的無用功而耽誤工期。
2)建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計之前必須充分收集資料。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計并不是一個孤立的單獨工程,而應(yīng)該被放入建筑所在地的大環(huán)境中進行考慮,外觀要與周圍的社會環(huán)境相適應(yīng),內(nèi)部結(jié)構(gòu)要滿足當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件需求,因此,在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之前必須充分的收集相關(guān)的資料,只有對建筑所在的大環(huán)境以及各方面相關(guān)情況有一個整體的了解,才能完成一項優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作品。
3)提高建筑物抗震能力。對于建筑體來說,地震所帶來的影響是非常巨大的,尤其是高層建筑。在汶川地震等多個地震發(fā)生以來,國家建筑行業(yè)更是將建筑物的抗震指標作為一項重要的參數(shù)來對待。正確合理的抗震指標不僅可以充分滿足建筑物的設(shè)計安全系數(shù),又不至于指標過大而造成浪費。在抗震設(shè)計過程中,要時刻遵守這樣的一個原則“小震不壞,中震可修,大震不倒”,對于地下室的抗震等級確定與上部建筑主體結(jié)構(gòu)的抗震等級要區(qū)分開來,分別予以考慮,一般來說,地下層的抗震等級要略低于地上結(jié)構(gòu),而裙樓的抗震等級應(yīng)該不低于主樓的抗震等級。
4)沉降計算。在基礎(chǔ)埋置時,基坑開挖過程中,基坑周邊的基底土不會產(chǎn)生反彈作用,這是由于其處于摩擦角的范圍內(nèi)而受到一定的約束作用,因此,主要進行反彈的土層便是坑中心位置的地基土,為了避免這種反彈現(xiàn)象的發(fā)生,就需要人工對這部分回彈土層進行清理。當(dāng)建筑物所選基礎(chǔ)為較大的箱形基礎(chǔ)類型時,其約束力相對來說比較小,在沉降計算時主要考慮基地的壓力,而忽略坑邊土的約束作用。但是當(dāng)所選基礎(chǔ)為較小的獨立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)時,所受到的約束力相對來說就比較大了,這時的沉降計算主要考慮基地的附加應(yīng)力而忽略回彈部分的應(yīng)力作用。
5)做好建模前的準備。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計一般采用PKPM 等軟件,進行建模前,首先要確定樓面、墻體、梁、柱等各處的荷載值,這個值不應(yīng)該是個大概值,而應(yīng)該是經(jīng)過實際計算確定的值,對各種建筑部位要從建筑做法以及實際的使用情況來綜合確定固定荷載以及活荷載的取值,保證結(jié)構(gòu)的安全性。對于一些復(fù)雜部位的荷載計算,應(yīng)該使用力學(xué)模型盡量進行簡化,使工作量減少。
6)明確各種參數(shù)的含義。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,無論是荷載的計算取值還是建筑構(gòu)件尺寸的計算,都要涉及一系列的公式,這些公式都是專家在經(jīng)過無數(shù)次的試驗以及實際經(jīng)驗總結(jié)之后所歸納出來的,中間含有大量的參數(shù),如折算系數(shù)等,這些系數(shù)通過專門的表格進行查詢確定。在設(shè)計時,要充分理解各個參數(shù)所代表的含義,找到所對應(yīng)的表格嚴格選取數(shù)值,絕對不能照搬照抄以往設(shè)計案例,系數(shù)的取值也是照貓畫虎,這樣是對自己工作的不負責(zé)任,也是對人生命安全的褻瀆,建筑體與人類的活動是密切相關(guān)的,因此每一個小小的步驟都應(yīng)該引起足夠的重視,尤其是計算過程中隨處可見的參數(shù)的選取。
3 結(jié)語
如果把一個建筑體的存在看作一個活生生的生命,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑的“生命歷程”中可謂占據(jù)著重要的地位,關(guān)系著建筑外部面貌與內(nèi)部骨架的形成,同時建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作為建筑工程投資的一部分,能夠有效控制設(shè)計過程中的成本造價,也是一項成功建筑設(shè)計的一部分。總之,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要綜合考慮到建筑所在地的氣候、地形、水文、風(fēng)俗文化以及建筑造價的多方面因素,最大限度的滿足實際的需要。
參考文獻:
[1] 宋志瑜. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題與解決措施分析[J]. 城市建筑,2014(4):80-81.
【關(guān)鍵詞】建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題;措施;施工
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題
1、抗震設(shè)計不符合標準的問題。近年來我國在建筑領(lǐng)域頒布了很多政策,其中《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對我國建筑抗震度進行了明確的規(guī)定,即在小型地震中建筑物不損壞、中型地震中可以對建筑物進行修復(fù),大型地震中保證建筑物不會倒坍。但是現(xiàn)階段我國建筑工程的抗震性還無法滿足抗震標準,這在很大程度上影響了我國建筑工程的快速發(fā)展。一些建筑工程項目中的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員,在設(shè)計過程中沒有重視建筑物的抗震性,導(dǎo)致建筑工程項目建設(shè)的抗震度不符合相關(guān)規(guī)定中的標準,對人民群眾的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重的威脅。
2、環(huán)境因素的問題。建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計在考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性基礎(chǔ)上,還需要全面考慮外部環(huán)境因素,包括空氣濕度、溫度和土質(zhì)結(jié)構(gòu)等,但就現(xiàn)狀來講,環(huán)境因素往往會被忽略,而這些因素對結(jié)構(gòu)構(gòu)件會產(chǎn)生重大的負面影響。不僅無法強化工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性,而且也會對工程結(jié)構(gòu)帶來巨大隱患。
3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中偷工減料的問題。(1)建筑企業(yè)為了獲取高額的利潤,節(jié)約建筑成本,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中偷工減料、過度節(jié)約,忽略了建筑工程的整體質(zhì)量與安全性能;建筑企業(yè)選擇一些廉價、質(zhì)量不合格的建筑材料,增加了建筑工程建設(shè)中的安全風(fēng)險,尤其是建筑工程施工中所需要使用到的鋼材;我國建筑工程建設(shè)相關(guān)規(guī)定中明確對鋼筋的配筋率進行了確定,在建筑工程不同施工環(huán)節(jié)中,要選擇相應(yīng)的鋼筋配筋率。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)充分重視建筑工程項目建設(shè)中的配筋率,并且對建筑結(jié)構(gòu)施工進行合理的監(jiān)管。(2)一些規(guī)模較小的建筑企業(yè),為了節(jié)約建筑工程項目建設(shè)中的資金成本,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中選擇冷軋變形鋼筋,這種鋼筋的韌性小、強度高、脆性大,不適合在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中使用,而且對于建筑物的抗震性有著嚴重的影響,使建筑物無法達到抗震標準,增加了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全風(fēng)險,不利于建筑工程整體質(zhì)量的提升,在很大程度上降低了建筑物的安全性。
二、加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施
1、確定結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案主要包括框架選擇、基礎(chǔ)設(shè)置和結(jié)構(gòu)措施等內(nèi)容。框架結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)性構(gòu)件組成,彼此之間通過節(jié)點加以連接,以產(chǎn)生垂直和水平荷載能力。若是多層建筑,還要對水平風(fēng)荷載加以特殊考慮。此外,框架結(jié)構(gòu)最好要選擇桿件剛接體系,以確保工程結(jié)構(gòu)的抗震性和穩(wěn)定性。
2、建筑的基礎(chǔ)設(shè)置。基礎(chǔ)設(shè)置要充分考慮施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)和施工環(huán)境等。若是低層建筑,那么其上部結(jié)構(gòu)荷載不會太大,由此便可以選擇獨立基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)模式。若是高層建筑,就要選擇綜合基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)模式。結(jié)構(gòu)措施要結(jié)合具體的抗震設(shè)計規(guī)范要求,在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面加強抗震設(shè)計,采取有效抗震措施。比如以整體澆筑的方式進行梁柱灌注,選擇最佳的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
3、設(shè)計內(nèi)力組合。內(nèi)力組合是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的關(guān)鍵點,要在調(diào)整結(jié)構(gòu)抗震系數(shù)的基礎(chǔ)上加以科學(xué)設(shè)計。在進行抗震設(shè)計時,構(gòu)件材料的強度要大于未考慮抗震要求時的材料強度。若是以普通抗震設(shè)計材料強度對抗震系數(shù)加以計算,那么在實際工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中要對系數(shù)加以調(diào)整。經(jīng)過全面的抗震系數(shù)調(diào)整,提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。
4、提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的專業(yè)技能。隨著我國建筑事業(yè)的快速發(fā)展,現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,在內(nèi)容與形式上具有很大的差異性,在技術(shù)方面的要求進一步提高;針對這一實際狀況,建筑結(jié)構(gòu)人員應(yīng)當(dāng)開拓自己的視野,拓展自身知識的廣度,加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的深度。信息時代的來臨,要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員掌握計算機信息技術(shù),熟悉計算機設(shè)計軟件的應(yīng)用;所以,建筑企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在新知識、新技術(shù)方面的培訓(xùn),研究與開發(fā)更加先進的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件,不斷的創(chuàng)新,在建筑企業(yè)內(nèi)部中建立一支綜合素質(zhì)高、實踐經(jīng)驗豐富以及專業(yè)性強的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計隊伍。
三、建筑工程施工的分析
1、鋼筋工程的施工與控制。在建筑鋼筋轉(zhuǎn)換層工程中,轉(zhuǎn)換板的含鋼量很大,往往需要很長的主筋密密麻麻的布置在其中。在梁與柱的節(jié)點區(qū)域鋼筋分布更為集中,正確合理的連接和下料成為關(guān)鍵一步。必須考慮好節(jié)點之間鋼筋穿插和避讓的關(guān)系,正常情況下節(jié)點主筋接頭都采用閃光對焊,兩節(jié)彎頭對接,冷擠壓套筒等方法連接。鋼筋的穩(wěn)固性能也非常重要,施工時盡量保證鋼筋骨架穩(wěn)固操作簡便,制作的尺寸和綁扎的順序合理,也可以使用永久骨架。當(dāng)今社會出現(xiàn)的高強鋼索使得斜拉結(jié)構(gòu)和懸掛結(jié)構(gòu)擁有更大的可用空間,被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)換層中。
2、混凝土施工。對于大多數(shù)建筑的轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換板,具有體積、厚度都很大的特點,這就導(dǎo)致施工條件復(fù)雜而且技術(shù)要求相對較高。不僅要求普通混凝土的剛度、耐久性、強度等,還要嚴格控制溫度應(yīng)力、溫差的影響。所以要保證多方面因素相對穩(wěn)定結(jié)合,確保混凝土質(zhì)量。在建筑工程中普通混凝土的抗拉強度較低,是脆性材料并且抗裂性能也不符合標準,這就影響了建筑物的使用年限、存在安全隱患。因此,人們從逆向思維進行思考在鋼筋的初步安裝時不受應(yīng)力改為受應(yīng)力狀態(tài),這樣解決了結(jié)構(gòu)延展性、耐久性和混凝土的矛盾,使之成為彈性材料。在澆筑時還必須讓每層整體連續(xù)性做到最好,從轉(zhuǎn)換板的中心部位向兩側(cè)同時進行,對稱澆筑可以使得下部轉(zhuǎn)換板受力均勻,防止應(yīng)力扭偏。在澆筑結(jié)束后需要靜待一到兩小時,等混凝土表面泌水滲出后要及時排水。
3、裂縫控制與施工。導(dǎo)致混凝土的裂縫的原因很多,特別是大體積的混凝土澆筑。這個問題不容忽視,如果不能采取有效措施,其后果不容設(shè)想。現(xiàn)在的大體積混凝土澆筑都采用標號很高的混凝土,這種混凝土添加多種化學(xué)試劑,成分多種多樣,也導(dǎo)致施工程序復(fù)雜,如果任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致裂層的出現(xiàn)。要想避免或者減少斷裂、裂縫的出現(xiàn),就必須對高標號的混凝土做好溫度保護。普遍的做法有兩種。一種是在春秋時期,為了保證混凝土的內(nèi)外溫差,減緩收縮還有散熱時長,讓混凝土在后期緩慢降溫過程中得到充分的強度來抵抗變形和溫度作用力。還要在混凝土表面增加保濕材料;另一種是在寒冷的冬天,氣溫較低,為了保證混凝土硬化正常不被寒潮天氣氣溫突降而凍裂,在混凝土表面要采取相應(yīng)的措施。保溫濕控法被廣泛的認可,它主要是在混凝土表面鋪一到兩層草墊,有時也可以鋪塑料薄膜以保障表面與外界溫差達到最小,保持濕度,與此同時也可以減少散熱以保持強度的潛力和抗拉效果。預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)的應(yīng)用可以抵消部分或者全部負荷的應(yīng)力,使得混凝土由脆性建材變成具有彈性的塑性材料,避免或延緩了混凝土的開裂現(xiàn)象。
結(jié)束語
隨著城市化建設(shè)的快速推進,促進了建筑業(yè)的快速發(fā)展,使得建筑日益增多。為了更好適應(yīng)日趨復(fù)雜和多元化的建筑,深入地研究探討結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)具有十分重要的意義。
參考文獻:
[1]陳久鑫.基于本體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計案例表示與檢索研究[D].大連理工大學(xué),2013.
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);多層廠房;生態(tài)保護
1、引言
在城市大規(guī)模建設(shè)當(dāng)中,我們在進行舊建筑拆除時,深刻的發(fā)現(xiàn)國外設(shè)計的建筑與國內(nèi)建筑設(shè)計差別較大,國外的建筑設(shè)計使用壽命比國內(nèi)的高的多,而國外的建筑設(shè)計不論從可靠性、節(jié)能環(huán)保還是可擴展性來講都優(yōu)于國內(nèi)。豆腐渣工程,“樓脆脆”都給我們以極大的警示,同時,黨的十提出“生態(tài)”的理念,因此,我國應(yīng)當(dāng)汲取國外建筑設(shè)計經(jīng)驗并且將“生態(tài)”的理念融入到建筑設(shè)計當(dāng)中。
2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)建筑的用途,規(guī)模和使用壽命等方面考慮,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不同,當(dāng)前我國處于社會轉(zhuǎn)型時期,建筑的功能、可靠性與安全性成為了廣泛關(guān)注的問題。本部分將對工業(yè)建筑設(shè)計的要點進行簡要闡述。
2.1 優(yōu)化土地使用方案
我國雖然幅員遼闊,但是人口眾多,加上資源集中和人口密集,人均土地面積在國際上排行靠后。尤其是“北上廣”等地區(qū),寸土寸金,優(yōu)化土地使用方案是進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要重點考慮的。為了提高土地的使用效率,在工業(yè)建筑設(shè)計中要對兩個方面進行考慮。第一,對新建工業(yè)建筑。通過向上和向下兩個維度進行空間拓展,將各種功能模塊,按照安全生產(chǎn)的防火距離要求,進行集成化設(shè)計,同時再結(jié)合同類廠房的使用率進行功能的集成,對將較少使用的功能盡量進行技術(shù)改造,將這類功能鑲嵌到其他常用功能上,或者將輔助設(shè)施進行集成,合理設(shè)計走廊通道等。第二,對原有工業(yè)建筑。要采取局部改造,整體保留的原則,現(xiàn)在科技的革新,如果一味的進行推倒重建會浪費大量的建筑材料,不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
2.2 降低建筑能耗
在當(dāng)前能源緊俏的情況下,如何利用好資源能源十分重要,例如,光能,自然通風(fēng),從而減少供暖和照明系統(tǒng)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要注意的問題。首先,為光能利用提供空間,一般為建筑的頂層,采用大型的太陽能熱水儲罐,通過自然吸收光能,為建筑內(nèi)部提供持續(xù)穩(wěn)定的熱水等,或者直接參與到工業(yè)工藝的生產(chǎn)環(huán)節(jié),并且生產(chǎn)工藝的熱能也能夠當(dāng)做供暖設(shè)備;其次,在工業(yè)廠房的朝向設(shè)計上,要盡可能的考慮到建筑整體的朝向,通過自然風(fēng)來保證廠房的通風(fēng),最大限度的利用自然照明而減少電力照明。最后,對于南北地域的不同,對于空調(diào)和供暖系統(tǒng)也不同,但是掌握一個原則就是,將供暖和供冷系統(tǒng)盡可的集成化一起,防止熱量的散失。遺憾的是我國的現(xiàn)有規(guī)范對于工業(yè)建筑節(jié)能沒有具體的要求。
2.3 增加人性與人文設(shè)計
工業(yè)建筑是為了方便工業(yè)生產(chǎn)活動而設(shè)計的,而人要具體參與到實際生產(chǎn)當(dāng)中去,那么工業(yè)建筑要增加人性化的設(shè)計,將人的安全和舒適作為設(shè)計原則,對生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)危險有害因素的環(huán)節(jié),進行隔離或者集成,并且設(shè)計方便且且快速的逃生通道,防止火災(zāi)發(fā)生或者其他工業(yè)事故,盡可能的減少人員和財產(chǎn)的損失。一個城市的工業(yè)發(fā)達程度決定了這城市的經(jīng)濟發(fā)展狀況,隨著城市化進程的加快,工業(yè)廠房漸漸成為了一個城市的地標建筑,因此,工業(yè)建筑在考慮其結(jié)構(gòu)與功能的前提下,對于工業(yè)建筑的外觀設(shè)計上,應(yīng)當(dāng)加入一些人文的元素,體現(xiàn)出工業(yè)中的力量和粗獷的美麗。
3、案例分析——多層工業(yè)廠房的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 多層工業(yè)廠房的特點
多層廠房平面結(jié)構(gòu)布置和柱網(wǎng)布置,在設(shè)計中需要注意每根柱子之間的間距,盡量按照等間距來設(shè)計,從而防止集中應(yīng)力的出現(xiàn)。工業(yè)廠房中通常布置的有室內(nèi)吊裝機,舉升等機械都要能夠順利通行和使用,因此,工業(yè)廠房的層高一般為4-8m,而豎向布置當(dāng)中容易出現(xiàn)錯層和漸層等現(xiàn)象,從而樓層在平面上不能提供足夠的剛度,那么,對于可能用到的震動或者轉(zhuǎn)動機械,要分析機械的震動頻率,同時在用材上防止共振的產(chǎn)生,并且充分考慮地震,洪水等災(zāi)害,做好提前設(shè)計。以上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的,就是要對樓層和基礎(chǔ)的形式進行深入考究,一般多層廠房的基礎(chǔ)形式采用柱下獨立基礎(chǔ),柱下條形基礎(chǔ),直接作用土層。
3.2 多層廠房的結(jié)構(gòu)體系
常用的結(jié)構(gòu)體系有三種。第一,“框—排架”結(jié)構(gòu)體系,這種多層廠房,整體以橫向布置為主,在橫向采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),在縱向上采用排架結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點是,承受縱向載荷能力強,但是,橫向中多柱支撐體系,給工藝設(shè)置造成的一定的困難。第二,純框架體系。廠房的橫縱方向都采用框架結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在工藝設(shè)置上提供了較大的空間,但是在建造成本上增加了很多。第三,鋼架支撐混合結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)體系是在第一種的基礎(chǔ)上,在橫向上采用鋼架支撐混合結(jié)構(gòu),通過混合結(jié)構(gòu),來支撐縱向載荷,并且提供了相對較大的工藝設(shè)置空間。
3.3 多層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計需要重點注意的問題
多層廠房的結(jié)構(gòu)實際上需要注意到問題有很多,例如,平面、豎向布置規(guī)則,避免突變,多層工業(yè)廠房因為工藝布置的要求,空間的跨度較大,一般都采用框架式的結(jié)構(gòu)體系;在地震烈度較高,設(shè)備荷載較大時,為了減少水平荷載對結(jié)構(gòu)的影響,控制結(jié)構(gòu)位移,優(yōu)化柱截面,可以協(xié)調(diào)工藝對結(jié)構(gòu)進行支撐系統(tǒng)的布置;地震等地質(zhì)災(zāi)害會對結(jié)構(gòu)造成不同程度的破壞,損失程度的輕重要視破壞程度而定,所以,優(yōu)化破壞次序,防止結(jié)構(gòu)因破壞程度加深而造成更嚴重的損失。對于非結(jié)構(gòu)部件,首先,或者讓非結(jié)構(gòu)部件成為抗震結(jié)構(gòu)整體的一部分或者讓非結(jié)構(gòu)部件與抗震結(jié)構(gòu)整體不發(fā)生任何關(guān)系;其次,裝飾物與結(jié)構(gòu)整體的連接要可靠;再次,隔墻、圍護墻要避免對結(jié)構(gòu)抗震帶來的不利影響,其豎向連接要均勻,在平面上的分布要均勻?qū)ΨQ。
4、結(jié)束語
現(xiàn)代建造技術(shù)和工藝的發(fā)達,讓混合式多類型的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計得以實現(xiàn),注重建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法,并對重點問題進行考究,相信在廣大建筑設(shè)計工作者的共同努力下,我國的建筑行業(yè)必將有一個全新的發(fā)展時期。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計;存在的問題;處理對策
現(xiàn)代土地資源日漸匱乏,在工程建設(shè)中為了節(jié)省土地面積,各施工企業(yè)大都采用高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計,這樣既能減少土地資源的浪費,實現(xiàn)人口數(shù)量的有效集合,還能避免建筑施工材料的浪費,達到節(jié)約資源的目的。然而,在實際的高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中,部分設(shè)計人員的設(shè)計方案和建筑施工實際情況存在較大差距,這種情況的出現(xiàn)嚴重影響了高層住宅的安全性能和實用性能。正因如此,如何保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水準對于高層住宅的建設(shè)施工來說顯得尤為重要[1]。
一.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計案例分析
(一)高程住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程概況
某一高層住宅區(qū)位于某市的中心地段,該地區(qū)的建筑總面積大約為20萬立方米,是一項非常浩大的建筑工程。該高層住宅區(qū)域的樓位設(shè)計是一個五幢高層住宅樓層結(jié)合而成的建筑工程,分布為地下兩層、地上三層的設(shè)計模式。該建筑工程中采用的建筑結(jié)構(gòu)是平面體型比較不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
(二)高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中所遇到的問題和解決措施
1.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中所遇到的問題
該高層住宅工程從規(guī)模上來講屬于大型的工程建筑,尤其是五幢樓層采用的是一體化的連接方式,針對這種情況,設(shè)計人員應(yīng)該對高層住宅的建筑設(shè)計有一個全方位的認知。在對該建筑工程進行各種因素分析后,再進行高層建筑的設(shè)計工作,使設(shè)計比較貼合實際工程的標準要求。然而,在實際的高層住宅施工中,其可能會受到各種因素的影響,使得工程質(zhì)量及工期難以得到保證。這些因素主要包括:首先,高層建筑結(jié)構(gòu)的承重力和地下室連為一體的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及采用框架剪力墻建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮實際施工問題。其次,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,居民對建筑結(jié)構(gòu)功能的要求以及抗震能力的要求也是設(shè)計人員需要考慮的重點問題。再次,建筑結(jié)構(gòu)的計算分析也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的一大重點。最后,建筑物周圍的環(huán)境因素也會對施工造成影響干擾[2]。
2.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中的處理措施
該高層住宅屬于住宅類型中較為復(fù)雜的一種設(shè)計,一般情況下,對于這種連體形的住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計,為了保證其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,除了采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)之外,還應(yīng)該增加建筑結(jié)構(gòu)的水平方向和垂直方向的鋼筋結(jié)構(gòu),同時在建筑底部增加底層柱。針對高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中的穩(wěn)定性要求,應(yīng)該采用"L"型剪力墻設(shè)計,這樣一來能增強建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,另一個方面還能增強整個建筑物的承載力。其次,在高層住宅的施工設(shè)計中,各類數(shù)據(jù)的計算問題也是干擾結(jié)構(gòu)設(shè)計的一大影響因素。因此,一般在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計計算分析上多應(yīng)該采用PKPM系列的SATWE程序。
二.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題影響因素
(一)高層住宅結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計不合理
對如今的高層住宅建筑來講,其住宅結(jié)構(gòu)的不合理多半是設(shè)計人員對建筑結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性忽視,以致于造成住宅結(jié)構(gòu)的承重性差、建筑物的抗地震倒塌能力不強以及建筑物本身的安全性能差等問題。例如,高層住宅結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力的延性問題,以及屋面溫度應(yīng)力設(shè)置問題等。這一系列的問題因素的集合極有可能導(dǎo)致高層住宅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和質(zhì)量安全性問題[3]。
(二)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理
抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中一個非常重要的環(huán)節(jié),同時也是比較復(fù)雜的一個環(huán)節(jié),抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計除了設(shè)計整體的框架以外,對于承重墻設(shè)計以及底層柱等局部結(jié)構(gòu)設(shè)計,甚至是建筑材料的選擇使用,都關(guān)系到整個建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。由于我國并不屬于地震頻發(fā)的國家,所以一些高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員并沒有高度重視建筑的抗震設(shè)計,所以高層住宅結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中存在很多的漏洞和不足。
三.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題的處理對策
(一)針對部分結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的解決措施
針對以上出現(xiàn)的各種問題,歸根結(jié)底是設(shè)計人員在對高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的認知上還存在很大的不足之處,以致于設(shè)計的住宅結(jié)構(gòu)不符合居民對建筑物本身功能的需要或者不符合有關(guān)建筑物建設(shè)施工的標準要求。針對以上情況要先確立好整體性設(shè)計,并根據(jù)整體性的設(shè)計要素進行局部結(jié)構(gòu)設(shè)計。這樣既能保證建筑結(jié)構(gòu)整體性不受破壞,還能為局部結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一個可靠的依據(jù)。在此基礎(chǔ)上,再進行建筑構(gòu)件和屋面溫度應(yīng)力的設(shè)計,就可以最大限度的避免因構(gòu)件標準不合格而導(dǎo)致的建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降問題以及因溫度應(yīng)力設(shè)計值過大或是過小而造成的墻體開裂現(xiàn)象[4]。
(二)高層住宅結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計
高層住宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要點:首先要求設(shè)計人員對建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的重要性有一個正確的認知。其次,需要專業(yè)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對高層住宅的結(jié)構(gòu)特點以及可能發(fā)生地震的情況進行全方位的分析,同時滿足抗震設(shè)計規(guī)范。再次,對建筑物的抗震結(jié)構(gòu)進行科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計,并嚴格控制建筑物的高寬比例。最后,為了提高建筑物本身的抗震性能還應(yīng)該在高層住宅上加入抗震墻設(shè)計從而增強建筑物的穩(wěn)定性以及抗震能力。這樣即便發(fā)生地震也能保護好居民的人身安全,并且將地震對建筑物體的傷害減小到最低。
結(jié)語:
綜上所述,高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑施工人員在滿足國家對建筑工程施工結(jié)構(gòu)的標準前提之下,對高層住宅結(jié)構(gòu)進行的加強設(shè)計,能有效提高高層建筑的抗震性能以及使用安全性,從而維護居民的生命財產(chǎn)安全。然而,在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中,我們?nèi)孕枰匾曈绊懡Y(jié)構(gòu)設(shè)計及建筑施工的問題因素。對此,文章結(jié)合某高層建筑設(shè)計實例,簡要探討了影響高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計幾點因素,并闡述幾點解決這些問題的舉措,以期為高層建筑住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計提供借鑒。
參考文獻:
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